7-两种文化与真实的世界--林磊

第十一届全国科普理论研讨会暨首届海峡两岸科普论坛两种文化与真实的世界林磊摘要：两种文化（科学文化与人文文化）的鸿沟，自斯诺在20世纪50年代末提出后，一直成为人们关注的问题。科学文化来自自然科学对物质系统的研究和了解，人文文化来自人们对人类感官和社会上个人或集体的理解。人类不过就是称为“智人”的生物，是物质系统的一种，应该属于自然科学的研究范畴，因为自然科学是研究所有的物质系统的。因此，从本质上来说，自然科学与人文之间应该是没有根本的鸿沟的，都是复杂系统的研究对象，都是“科学事物”(sciencematters)。两者之间的区别，表现于从科学层面对两者的了解和进度之间的差异。人们对这两种文化存在“鸿沟”的印象，来自于学校教育对这两种文化课程安排的不足，和科学传播对人们的误导。为了弥合这个“鸿沟”，作者开了一门公共课——“真实的世界”，对象是大学一年级学生。课程开始，我让每个学生买一份日报，找出他们感兴趣的内容，经班上讨论，选出三个题目。学生根据题目分为三组，通过图书、网络和与科学家接触等渠道了解科学对其有什么了解以及科学前沿所在。每组定期在班上报告进度，期末交一份书面报告和进行口头总结报告。在这过程进行中，导师同时进行复杂系统方面的讲课，包括分形、混沌、幂函数现象和活性行走。这些题目能把自然科学和人文串起来，指出它们共同之处，从而达到文理交融的目的。关键词：两种文化，科学与人文，公共课，活性行走，复杂系统Abstract:Thegapofthe“twocultures”(scientificcultureandtheliteraryculture)waspointedoutbyC.P.Snowinthe1950s.Theformerderivesfromthestudyofmaterialsystemsfromthenaturalsciences,whilethelattercomesfromtheunderstandingofhumans.However,humansareHomosapiens—a(biological)materialsystem,andarethusapartofthenaturalsciencessincethelatteristhestudyofallmaterialsystems.Consequently,scienceandthehumanitiesareunifiedatthefundamentallevel,bothofwhicharestudiedascomplexsystemsandare“sciencematters”.Theapparent“gap”comesfromthedifferentlevelsofscientificdevelopment,thedeficiencyintheschoolcurricula,andtheunfortunatemisconceptionreinforcedbycurrentsciencecommunications.Tohelpclosethisgap,ageneral-educationcourse—TheRealWorld—wasintroducedandtaughtbytheauthor.Inthebeginning,thestudentswereaskedtofindinterestedtopicsfromnewspapers.Threetopicswereselectedafterclassdiscussion.Studentsdividedthemselvesintothreegroups;eachgrouphasafocusedtopic.Eachgrouptriedtofindoutthecurrentstatusandthefrontierinthescientificstudyofthechosentopic—throughbooks,theWebandinterviewingofexperts.Eachgroupregularlyreportedprogressinclassandhandedinafinalwrittenreportatendofsemesterafteranoralpresentation.Concurrently,theinstructorgavelecturesoncomplexsystems—onfractals,chaos,power-lawphenomena,andactivewalks.Thesetopicscanlinkupscienceandthehumanities.Bypointingoutthecommonthemesandunifyingprinciples,themergingofhumanitieswithsciencecouldbeachieved.Keywords:Thetwocultures,scienceandhumanities,generaleducationcourse,activewalk,complexsystem1．两种文化——斯诺的讲演1959年5月7日——47年前，斯诺（CharlesPercySnow）在剑桥大学作了题为“两种文化与科学革命”的讲演[1]。这个讲演包括三部分：科学文化与西方文学/人文文化的鸿沟、科学革命的重要性和富国帮助穷国的迫切性。这三个题目都很有意思，是大题目。然而，正如斯诺承认的，并不具有原创性（见[1]中“两种文化：第二次回顾（1963）”）。这个讲演在世界上引起很大的兴趣和讨论，让斯诺获得了20个荣誉学位，并在历史上留名。讲演的后两个部分固然重要，却是“两种文化”这部分引起最多的争议和辩论。这并不奇怪。文学界的许多人觉得受到斯诺的批评，要为自己和他们的行业辩护（见[1]中StefanCollini的“导论”）。根据定义，文学界的人是能写的。本文并不准备讨论斯诺讲演本身，而是想说明这两种文化鸿沟背后的深层理由——斯诺本人没有深入谈到这一点，和描述作者为缩窄这个鸿沟所作的努力。首先，我想指出斯诺讲演中关于科学方面的错误，至今还没有人提到这些错误。斯诺说：“不，我指的是哥伦比亚杨和李的发现。”①（见[1]，15页）这句话是有错误的。李政道的确在哥伦比亚大学工作，但杨振宁当时的“永久”地址是新泽西州普林斯顿镇的高等研究所（见[2]），他从没在哥伦比亚大学工作过。在另一句，斯诺又犯了一个错误。这句是“如果两种文化间有认真的交流，那么在剑桥的饭桌上就会谈到这个实验．．。”李和杨的工作是纯理论．．的，是指出当时并没有实验证据支持或否定在弱相互作用中的宇称守恒，并提出几个有判断性的实验，但没有预言这些实验的可能结果。宇称不守恒是由李在哥伦比亚的同事吴健雄所作的实验．．发现的[7]。这两个错误本身是小错，并不影响讲演的其他部分。然而，它们是描述事实的错误，应该很容易避免。李和杨在1959年12月获得诺贝尔奖，只是在斯诺讲演之前的17个月。当时很多报纸和杂志都有报道，只有像斯诺这样很不小心的作家会把基本资料弄错。这不是他犯的唯一错误。1932年，由于计算错误，斯诺撤回了他关于人工合成维生素A的论文。同年，作为一个职业化学家，斯诺完全离开科学研究的领域，开始小说创作（见[1]，xx页）。从后来的发展看，他转行的决定是正确的。2．两种文化的本质一万多年前的地球上，我们的祖先“智人”开始对这个世界——包括他们身边的环境和天上星星——产生了好奇。好奇心不单是人性的需要，更使那些观察世界而了解真相的人们从中受益。根据达尔文的演化论，好奇心让人们在进化过程中生存下来。在“智人”的各种活动中，文学是对自然的反思和了解。在此，自然指的是与人有关或无关的物质系统，包括秋天的落叶、四季与气候的变化、月光对恋人的影响、不同时空中人们的相处，以及体内或体外发生的事情引起的大脑中的思维变化。当作家把这些写下来的时候，他们以自己身体的探测器（视觉、触觉、嗅觉、听觉等）作为主要的探测手段，以大脑作为主要的信息处理器。此外，后代的作家也会从前人的著作中获益，。随着时间的推移，对某类现象的观察和了解进展得快一点，比如，人们可以对受重力吸引的自由落体运动作出预言和进行准确的测量。能够做到这一点，并非因为落体本身是简单的，而是因为：（1）我们可以把落体近似地视为一个简单的东西；（2）我们用自己身体以外的探测器和信息处理器，例如，从高楼坠下的人体与文学中描述的人体是①李和杨获得诺贝尔奖的论文于1957年发表，作者排名是李和杨[2]。看来，在这篇和他们共同发表的其他论文中，作者排名顺序并非小事一件，却是两人其后在研究和友谊两方面彻底决裂的一个重要因素[3-6]。同一个复杂的人体，但在物理研究中，我们认为坠下的人体是一个“点粒子”，即尺寸为零的理想粒子。这个近似之所以生效是因为地球（重力来源）的尺寸远大于人体的尺寸。此外，我们可以用数码相机把下坠的人体拍下来，并与计算结果比较。在此过程中，我们会用到计算器或计算机。这一类研究被称为自然科学，主要包括非生物系统，但也不排除生物系统，比如下坠的人体和其他相对简单的生物体。正如上文指出的，自然科学的成功是因为它挑选了一些特殊的现象作为研究对象，而文学停留在以人类这个复杂系统的复杂方面作为研究对象——比如傲慢与偏见。当研究逐渐深入，专业化不可避免，形成两个不同的集团，即文学行业中的作家和斯诺所称的研究自然科学的科学家。因为作家用他们的身体作为工具，所以只有具有高度身体敏感和大脑神经原适当网络的人才能成为好的作家，而科学家需要其他品质——比如高度的自信，才能成功。这两个集团的人没有重叠，正如斯诺在自己的经历中所发现的。这两个行业之间几乎没有交流，并非因为它们之间没有从业员的重叠，而是因为没有共同语言。在20世纪50年代，斯诺做他讲演的时候，情况是这样的。但从80年代以来，通过对简单和复杂系统的研究，发现了几条普适的关于自然界的原理。这些原理可以同时应用在自然科学和社会科学，生物体和非生物体。我们这里说的是分形、混沌和活性行走[8]（见3.2节）。使科学界和文学界的人互相学习的最佳时间是在他们读书的阶段。在这个时期，他们必须选修一些课程。在大多数美国大学，学校要求学生在毕业前必须上一些科学和文学方面的基础教育课。此外，如果能教给他们一些东西（如果存在的话），无论他们将来从事什么职业，都能在今后的生活中用的上，那样效果就更好了。很幸运，这样的好东西是存在的，它们就是适用于很多复杂系统的普遍规律。在教室里实现这个梦想的方式是通过教育改革；教室之外的方式是科学传播[9]。但是，首先，让我们来回顾科学的本质。3．科学的基本内容3.1科学是什么科学是对自然界的系统性了解。自然界包括所有的物质系统。另一方面，人类是被称为“智人”的生物物质系统。所以，任何关于人的研究，尤其是文学，应该是科学的一部分。既然自然包括宇宙中的一切，那么科学和自然科学这两个词就是同义的了[10]。换言之，根据科学研究的不同对象，我们得出下面的结论：科学=自然科学=非生命系统+生命系统（1）在此生命系统=非人的生物系统+人类（2）和人相关的研究可以分为两类——社会科学和人文科学。社会科学包括人类学、企业管理、经济学、教育学、环境科学、地理学、政治学、法学、心理学、社会福利、社会学以及女性研究[11]。哲学、宗教、语言学、文学、艺术和音乐构成人文科学。根据它的特性，历史应是社会科学的一部分，但在一些大学里——例如斯坦福大学，它被列为人文科学。在人文科学中，文学、音乐和艺术的目的是用文字、色彩、声音、语言或形状来刺激人的大脑，通过神经原和它们的连接方式[12]，引起愉快和美感，或是相反的感受。在这个过程的两端，作为某种形式的计算机，创作者和接受者的大脑发挥着重要的作用。这些学科都是复杂系统，对它们的科学研究还处在初始阶段，这就是为什么我们把人文科学同社会科学区分开，因为对社会科学的科学研究已处于中等阶段。语言学是对文字和话语中所使用的工具的研究，它支持上述三个学科。根据学科，