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物理学家视角下的科学史
厚宇德收稿日期：2011-
作者简介：厚宇德（1963-），男，黑龙江明水人，科学技术史博士、教授，主要研究方向为科学史与科学文化.本文发表于2012第1期《大学物理》
赵诗华2
（1. 河北大学, 宋史研究中心，河北保定，071002； 2. 中国矿业大学（北京）理学院,100083）
摘 要：科学技术史是一个特殊的学科，不同的人对它的理解和认识不尽相同.物理学家对于科学史的认识有其特殊的视角.他们相信再现科学家科学研究的实际细节最具有教育意义.他们还认为从社会人的角度研究科学家是科学史的重要部分.这一视角有助于建立科学文化与人文文化两者的和谐关系.
关键词：科学史；创造力；文化
中文分类号：O 4-09 文献标识码：A
1 引言
在中国，科学技术史（简称科学史）已经是独立的一级学科.涉足这一学科的除了专门的科学史人员外，还有某些专业科学家、某些科学领域的教师、一些相关人文学科如哲学或历史或考古等从业人员等等.科学史与其他学科不同，没有本专业的本科生，学习和研究科学史的学生都是研究生.因此专业的科学史从业人员的学科背景不能整齐划一，几乎可以来自于任何其他学科.在来自不同职业以及不同学科背景的人的理解中，科学史的内涵可以存在很大的不同.其中，科学家心目中的科学史，或者说科学家视角下的科学史值得专业科学史研究者予以特殊关注.因为科学史的重要意义之一是“为科学服务”.[1]科学史要为科学服务，主要就是为成长中的科学家服务.科学史要为科学家服务，首先就要清楚，科学家需要什么样的科学史.
2 物理学家对于科学史的相关论述
物理学是自然科学的基础学科，也是认识自然的前沿学科.物理学家可以作为展示科学精神的科学家的典型代表.
2.1 玻恩、费恩曼与麦克斯韦对科学史的认识
科学史描述的对象是构成科学、技术的演变历程的重要事件与人物.在玻恩（Max Born,1882-1970）看来，物理学家科学思想与概念演进的过程就是对客观世界认识的深入而对此前思想与概念的修正或扬弃过程.他说：“当这些原始概念——宇宙地心说、光的微粒说、力学里的静态力——被其他概念所代替的时候，改变的意义是什么？决定性的因素肯定是人需要相信存在一个独立于他的永恒的外在世界；而人为了保持这一信念具有怀疑自己此前的感觉的能力.”[2]怀疑打开科学新的进路.
1964年在为昔日弟子H·S·格林的《矩阵力学》（《Matrix Mechanics》）一书所写的前言中，玻恩说：
“……我印象中现在存在这样一种倾向，即（人们在教学中）忽视历史根由，而将理论建立在事实上是后来才发现的基础之上.这种方法毫无疑问能够迅速接近现代问题，也很适合培养能够应用这些知识的专家.但是，我怀疑这是否是培养做原创性研究的好的教学方法，因为这种方法不能展示先驱者，在成堆的无序事实以及隐晦含糊的理论尝试中，是如何发现他的（正确）道路的.”[3]
玻恩的这一洞见无疑是十分合理的.显然，在他看来，好的科学教学过程应该有科学史的渗透，并由此让学生更多地感受和了解科学家的实际科学研究过程中的细节，从而启迪并培养学生的创造能力.在很多物理、化学等等传统教科书中，科学知识不是按照发现过程与发现顺序，而是依照后来建构的知识内在逻辑关系清晰排列起来的，并以无可怀疑而类似于绝对真理的表象展示给学生的.这样的教科书以及墨守这样的教科书的老师的主要作用是传授僵化的知识，而难以培养出有创造精神的学生.
费恩曼对于错误的物理学教育方法的后果有很深的体会.他来到巴西后他发现，这里的学生是通过死记硬背课本的方式学习物理（相信我们的物理教育也不乏这种样的做法）.结果使得学生不了解物理学知识的实际意义.书本上的布儒斯特定律告诉他们，海水反射出来的光能够变成偏振，但是当学生通过偏振片亲自观察之后，都为所见而惊呆.因为他们此前从书本上学来的物理知识与真实世界并没曾建立联系.
不仅传统的教科书中因为忽视历史细节，而使充分运用自己的智慧潜心科学研究的科学家最多只变为伽利略变换、牛顿万有引力定律、爱因斯坦的相对论等等短语中符号化的名字，就是在发表研究成果的科学家自己的学术论文中由于所谓的学术规范的要求，科学家也隐匿了其科研过程中的主观艰辛努力的实际细节，而只以最简洁的方式表述了他的最后的成果.这正如1965年12月11日费恩曼（Richard Phillips Feynman，1918 – 1988）在诺贝尔奖获奖报告中所说：“我们在为科学杂志撰写文章的时候，习惯于掩盖所有的线索，不谈及死胡同，也不描述起初曾有过怎样的错误想法等等，而把工作尽可能描述得天衣无缝.”[4]
物理学家对于他们在科学研究中所犯的错误、所走的弯路似乎格外铭心刻骨.因此他们很多都积极呼吁吸取其中的教训.比如麦克斯韦（James Clerk Maxwell,1831-1879）说过：
“科学史不限于罗列成功的研究活动.科学史应该向我们阐明失败的研究过程，并且解释，为什么某些最有才干的人们未能找到打开知识大门的钥匙，而另外一些人的名声又如何大大地强化了他们所陷入的误区.”[5]
如同一个没有见过苹果树的孩子，虽然每天都吃苹果，但是他对于苹果树的形象以及果农如何种树、如何施肥、如何浇水等等永远不会有直接的印象一样，只读这类展示科学家研究成果的文章的学生，永远不会知道科学家实际上是如何开始以及如何坚持他的研究工作的.费恩曼从巴西回到美国后，他有感而撰文指出：
“科学是一种方法，它教导人们：一些事物是如何被了解的，不了解的还有些什么，对于了解的，现在又了解到什么程度，……如何对待疑问和不确定性，依据的法则是什么，如何思考并作出判断，如何区别真理与欺骗、真理与虚饰……在对科学的学习中，你学会通过实验和误差来处理问题，养成一种独创和自由探索精神，这比科学本身的价值更巨大.”[6]
在物理教育过程中没有对于物理学家科学研究过程细节的一定再现，玻恩与费恩曼期待的物理学教学效果是无法达到的.可见在重视培养学生的科学创造能力的科学家看来，科学史为科学教育服务大有可为.
2.2 爱因斯坦谈论科学史
1955年4月 3日，科学史家I·B·柯亨与爱因斯坦有一次围绕科学史的对话.柯亨回忆说，爱因斯坦认为：
“历史无疑要比科学缺少客观性.他解释，比如要是有两个人研究同一历史题材，个人都会侧重于这个题材中最使他感兴趣或者最吸引他的那个特殊部分.在爱因斯坦看来，有一种内部的或者直觉的历史，还有一种外部的或者有文献证明的历史.后者比较客观，但前者比较有趣.使用直觉是危险的，但在所有各种历史工作中却都是必需的，尤其是要重新描述一个已经去世的人物的思想过程时更是如此.爱因斯坦觉得这种历史是非常有启发性的，尽管它充满危险.”[7]
历史比科学更加缺乏客观性应该是史学家首先面对和承认的一个事实.不同的历史学者可以勾画出不同的历史画面，除了爱因斯坦提到的不同的历史研究者具有不同的喜好的原因外，还有一个原因，那就是基于既有的历史文献历史学家往往不足以决定历史的唯一与必然.爱因斯坦所说的由文献证明的历史，很容易理解.但是他提出的内在的“直觉的历史”却是值得辨析的.比较而言，所谓内在的“直觉的历史”，不是指科学史界所谓的“内史”，而是指不由文献限制的、也无需文献引导的、完全凭借直觉感受到的历史.局限于科学史而言，“直觉的历史”，就是凭直觉感受到的符合逻辑的科学思想史.爱因斯坦是高度肯定和重视科学思想的科学与精神价值的：“爱因斯坦说，他始终相信，发明科学概念，并且在这些概念上面建立起理论，这是人类精神的一种伟大创造特性……”[7]因此，爱因斯坦认为，科学思想应该在科学史中占有特殊的的地位，他认为科学史与科学哲学相类似，“因为两者都是研究科学思想的.”[5]而爱因斯坦理解的科学思想具体而言即指科学家的所思所想的思想轨迹；致力于描出这一轨迹应该是科学史家的最高目标：
“去了解牛顿想的什么，以及他为什么要干某些事，那是重要的.我们都同意，向这样的问题挑战，该是一位高明的科学史家的主要动力.”[7]
在爱因斯坦的科学史观里，另外一个重要的方面可以总结为：科学史是从人性的角度研究科学家的学科.
“爱因斯坦接着说，科学家的传记方面也象他们的思想一样使他始终感到兴趣.他喜欢了解那些创造伟大理论和完成重要实验的人物的生活，了解他们是怎样的一种人，他们是怎样工作并且怎样对待他们的伙伴的.”[7]
一定意义上可以说历史学就是人学；同样，一定意义上也可以说科学史学即是研究科学家的人学.爱因斯坦充分肯定科学史家的专业作用：“爱因斯坦相信，历史学家对于科学家的思想过程大概会比科学家自己有更透彻的了解.”[7].
2.3 赛格雷与科学史
赛格雷（Emilio Segrè, 1905-1989）是证明了反质子存在而与张伯伦（Owen Chamberlain，1920 – 2006）分享1959年诺贝尔物理奖的一位实验物理学家.
赛格雷自幼就与科学史极有情缘，从小喜欢阅读这方面的书籍，成为物理学家后他也未间断阅读这方面的文献.他在自传中说：“我一直对科学史感兴趣.童年时代，父母就给我看加斯通·蒂桑杰所写的这方面的书，他们曾经是我长期喜欢阅读的书.后来我读了勒内·瓦莱里拉索多所著的《巴斯德传》一书，它是我母亲最喜欢的书之一.作为一名活跃的科学家，我后来也阅读有关物理学史、化学史、数学史方面的书籍.”[8]
因此不难理解，当赛格雷随着年龄的增长而科学研究活动减少的同时，他对科学史则倾注了更多的精力：“1960年前后，我开始偶尔作科学史方面的演讲.……这些演讲也是我的《从X射线到夸克》一书的雏形……” [8]该书于1976年出版，是一本科学史类极受欢迎的畅销书.这本英语著作已经被译成了汉语、意大利语、法语、德语、希腊语、日语、西班牙语、葡萄牙语和希伯来语等多种语言.1972年7月，赛格雷退休.退休后的赛格雷俨然成了全职的科学史人员：“我不再直接从事实验活动了，但教学活动却没有停止.当然，这时我讲授的是物理学史而不是物理学本身.”[8]在《从X射线到夸克》一书的序言中，赛格雷概括了自己在这本书里的所做所为：
“力图做到不仅要将主要的发现说清楚，而且也要使人们知道取得这些成就的方法、所走过的道路，以及有关的第一流物理学家本身的事情，他们探索到正确道路之前遭到的挫折、犯过的错误.”[9]
可见在对于科学史的使命理解方面赛格雷与玻恩、爱因斯坦、费恩曼都是英雄所见略同.在《从X射线到夸克》一书的姊妹篇《从落体到无线电波》的前言里，赛格雷说：
“当我阅读物理学的许多基本原始论文时，我能体会到它们的作者所面临和克服的困难.通过他们的著作，我们知道他们是怎样看他们的问题的，什么东西似乎是并且事实上是重要的，什么东西应该被忽略，最后，答案是什么.他们不知道答案，必须把它们找出来.这是在研究教科书与研究‘大自然书’之间的重大区别.本书是我对我的科学前辈们的爱的一项见证.它来自但丁所说的求知的欲望，或者……寻‘根’的欲望.”[10]
赛格雷的这段自白，告诉了我们他从事科学史工作的目标：在费恩曼描述的那种科学家的学术论文与大众读者之间，通过科学史建立了可以沟通的桥梁.他的自白也说出了有历史意识的科学家之所以具有历史意识的最根本的内因，即寻根的欲望.而这种寻根的欲望，就是把过去的包括在内作为追求对象，寻求对一切事物的全面而清晰认识和理解的欲望.就是说，一般人的求知欲的指向是人类已知外的未知；而有历史感的科学家的求知欲的指向为包括过去在内的整体.这在一定意义上与罗素（Bertrand Russell,1872-1970）对于历史的认识相接近：历史可以“开阔我们的想象世界，使我们在思想上和感情上成为一个更大的宇宙的公民，而不仅仅是一个日常生活的公民而已.它就以这种方式，不仅有助于知识，而且有助于智慧.” [11]
有的人对物理学有偏见，认为它除了枯燥、难懂，没别的什么.但是赛格雷认为:“科学研究仍然象艺术创作那样具有魅力，带有戏剧性，富于人情味.不过，在科学教学中常常忽视了历史和传记，而这些在文学艺术领域中却占有突出地位.……不过我相信：物理学同样有一个丰富的组成部分，是关于人的.它正是我在这里要叙述的主要部分.”[9]在这一点上，赛格雷与爱因斯坦相呼应，认为科学史学有以科学家为研究对象的人学内涵.两位物理学家未必出于深思的本能认识，达到了科学史家萨顿（George Sarton，1884–1956）追求的终极目标：“历史学家的主要职责就是恢复人的个性……”[12]
3 总结
同为物理学家，对于很多事物可以具有各种各样的看法.但是对于科学史的使命，或者对于科学史的主要意义的认识，我们提到的几位著名物理学家基本上是不约而同的.他们都认为，科学史应该关注科学家科学探索的实际过程，并以再现科研真实过程为主要目标.这既是科学史的主要内容，也是科学史意义的主要载体.他们的认识之所以在这一点上高度一致，是因为对于科学家而言，科研过程是他们生命中最为光彩的波段.在这期间，他们最能感受到面对的问题的最大困难之所在，疑难的挑战使他们亢奋而忘我地投入到科学研究之中；他们的所有值得骄傲的成功，都诞生于这一“搏斗”的过程之中.他们知道，这一过程是使科学进步的最为关键的环节，他们的毅力和智慧在这一过程中最为强大和光亮耀眼.因此他们最明白，如果一个后来人对这一过程了解得越多，他就能学会更多从事科学研究的经验和方法，因而自然会提高其科学的创造力.他们之所以看重这一过程，是因为他们认为在其生命中，科学研究占据最重要的高于一切的位置这与渔民爱讲出海、猎人喜谈打猎、商人愿意聊赚钱、军人爱回忆战争是一样的道理.如果承认科学史的目标之一是为科学服务，也就是为成长中的科学家服务，那么科学家对于科学史的这一方面的理解认识或诉求，就不无道理.
科学与人文两种文化的分离是令人焦虑难解的现实话题.“科学文化与人文文化的关系问题，成为当代具有全局性、根本性的问题.当代许多社会基本矛盾（人与自然、物质文明与精神文明、经济发展与道德进步、教育改革、人的自我完善等）都与此有关.”[13] 爱因斯坦提示我们从科学家仍是一个社会人的角度去研究他们的生活，了解他们是什么样的人.赛格雷认为：“物理学同样有一个丰富的组成部分，是关于人的.” 科学家作为科学文化的主体创造者，与其他人的区别既体现在职业上也体现在知识背景上.然而科学文化人与人文文化或传统文化人之间仍然有很多的相同或相似之处.最大的交集无疑在于他们都是人类的一部分.这是求同存异建立两种文化和谐关系的基础.物理学家的朴素认识提示我们在两种文化融合的过程中，科学史具有无可替代的作用.
参考文献
[1]吴国盛. 科学史的意义[J].中国科技史杂志，2005（1）:59.
[2]Max Born. Physics in My Generation[M].London & New York: Pergamon Press, 1956. 19.
[3]H·S·Green:Matrix Mechanics[M]. P. Noordhoff Ltd. Groningen, The Netherlands.1965. foreword.
[4] http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/feynman-lecture.html
[5]转引自：杨建邺.傲慢与偏见——诺贝尔奖获得者的误区[M].武汉：武汉出版社，2000.前言，3.
[6]转引自：约翰·格里宾、玛丽·格里宾著. 迷人的科学风采——费恩曼传[M].江向东译.上海：上海科技教育出版社，1999.156.
[7]许良英、范岱年编译. 爱因斯坦文集·第一卷[M].北京：商务印书馆，1976.622;628;619;622;625;623.
[8]埃米里奥·赛格雷著.永远进取——埃米里奥·赛格雷自传[M]. 何立松、王鸿生译.上海：东方出版中心，1999.340;341;350.
[9]埃米里奥·赛格雷著.从X射线到夸克[M]. 夏孝勇、杨庆华、庄重九、梁益庆译.上海：上海科学技术文献出版社，1984.序言；1.
[10]埃米里奥·赛格雷著.从落体到无线电波[M]. 陈以鸿、周奇、陆福全、潘正瑛译.上海：上海科学技术文献出版社，1990.前言.
[11]罗素著.论历史[M].何兆武、肖巍、张文杰译.北京：生活·读书·新知三联书店，1991.译序，5.
[12]乔治·萨顿著.科学的生命——文明史论集[M].刘珺珺译.北京：商务印书馆，1987.18.
[13]肖玲.科学与人文珠联璧合学术与思想相得益彰[J].自然辩证法通讯，2003（5）：1.
What does the History of Science Look like from Physicists' Perspective?
HOU Yu－de1 ZHAO Shi-hua2
(1 The Center for Studies of Song History of Hebei University, Baoding, Hebei ,071002, China )
(2 Faculty of Science of China University of Mining & Technology, Beijing ,100083)
Abstract: The history of science is a special discipline, different people have different undstanding to it. The physicists have a especial perspective to understand the history of science They believe it is most meaningful to science education to reappear the details of the research works by sicentists. They also consider it is an important part of the history of science to research scientists from the perspective which treat them as social people.This would help to build harmonious relationships between scientific culture and human culture.
Keywords: the history of science, creativity, culture.