Simone
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在阿拉伯的民间传说中，一个叫阿拉丁的小男孩因为获得了一盏神灯，而有求必应、呼风唤雨。神灯所照之处，奇迹相继发生。这个故事曾经令多少少年朋友心驰神往。其实，我们也许还没有意识到，今天的人类也掌握着一盏这样的神灯。这盏神灯服从人类的意志，正创造着人类从前一切世代都不曾想象过的奇迹。在这盏神灯的照耀下面，人类飞行的梦想实现了，而且还登上了月球；千里眼、顺风耳的梦想也实现了，而且触角伸向了宇宙深处；我们开发出了“比一千个太阳还亮”的原子能，还能够人工复制生命。不用我说你们也知道，这神灯就是科学。
于是，我们全都一件件想起了科学的好处来。我们的楼上楼下、电灯电话，我们家庭用的各种电器，我们的医疗保障系统，全都是科学为我们提供的。我们往家里一坐，空调或者电风扇送来清凉的风，电冰箱里端出冰镇的饮品，音响里播送出优美保真的音乐有如音乐大师现场演奏一般，电视机里正在报告世界各地发生的新闻，仿佛亲临现场一样……还有洗衣机、吸尘器，减轻我们的家务劳动；电子加湿器、空气净化器、电蚊香，美化我们的生活环境……科学真象是一个超级仆人，为着我们人类舒适、安全的生活而无微不至的创造着、关怀着，我们人类拥有科学，真是有福了。
且慢高忱无忧。我们真把科学当做一个超级仆人来看待，要是有一天，这个仆人不听我们使唤怎么办？它会不会自做主张，干出为害人类的事情？它会不会一味埋头苦干，不管目标，就象那个着了魔的扫帚一样，不停地担水，直到把主人都淹死了？它会不会象那只好心的狗熊那样，只是为了赶走主人脸上的一只苍蝇，就一掌把主人给打死了？要是我们真把科学当作一个超级仆人来看待，那麻烦就大了。
正因为如此，我们坚决反对把科学只当做仆人的工具论。人们在惊叹科学给我们带来奇迹的时候，还永远必须看到科学的另一面，这就是它人性的一面、精神的一面。无论怎么说，科学是我们人类自己的创造，是人类精神的伟大成就。
现代科学以它表面上的技术成就，为公众所瞩目，以它庞大而严密的知识体系，迎接莘莘学子——唯有经过艰苦的训练和学习，才有可能掌握其中的一小部分。但是还有一些东西是隐而不彰的，它渗透在知识的字里行间，渗透在技术的效用之中，那就是基本的存在方式、做人的品质，对待事物的态度、处理事情的方法。这些东西我们称之为科学精神。阿拉丁的神灯之所以能够引发奇迹，就在于它发光，科学作为神灯，也在于这四射的光芒──科学精神。
今天，在这个科学昌明的时代，一方面，科学在我们的社会生活中起着越来越大的作用，我们的一切都受科学的支配，但另一方面，人们对科学的了解越来越少，对科学越来越陌生，科学似乎越来越远离人性的目标，越来越脱离人类理性的批判和控制，在这个时代，重新恢复科学的人文面目，使科学与人贴近，就显得极为重要。
1、追求真理、超越功利
当代科学是400年前那一场科学革命的产物。发生在16、17世纪的那场科学革命，以哥白尼日心说的提出（1543年《论天球的旋转》出版）为发端，以牛顿力学的建立（1687年《自然哲学的数学原理》出版）为结束，开辟了近现代科学的“科学”传统。
这场科学革命的根子在那里呢？与16、17世纪科学革命大致同时的欧洲另一场文化运动是文艺复兴。所谓文艺复兴就是，欧洲在走过了一千多年漫长的黑暗年代之后，开始复兴古代希腊的灿烂文化。从某种意义上说，16、17世纪的科学革命也是复兴古代希腊的科学传统，是在科学领域中的一场文艺复兴。如果说近代科学有根的话，这个根就是希腊科学。因此，我们追溯科学精神的起源，就肯定得从希腊说起。
希腊地处地中海的东北部，东与土耳其，西与意大利隔海相望。古希腊文明发起于公元前1千多年，在公元前6-3世纪达于鼎盛。与之邻近的有埃及和巴比伦两大文明古国──地中海南岸是埃及，东岸是两河流域的巴比伦。比起这两大文明古国来，希腊还只是一个小弟弟。可是希腊文明初出茅庐就身手不凡，开创了日后被我们称为科学精神的那种东西。
人类的知识同人类的记忆一样古老，但在希腊人以前，几乎所有的知识都是实用性知识。算术知识被用来计算货物的数量，以便进行交换和贸易，被用来计算田地面积，以便进行分配；天象知识被用来占卜，安排大型礼仪的时间和地点；医学知识用来治病。这三种知识一开始都是实用性知识，它的范围和深度都与人们特定的需求相关。实用性知识固有的局限性就在于，它不会越出特定需求的范围而自主的发展。
希腊人所开辟的知识态度的独特之处，在于他们对待知识的超功利性。什么用处都没有的知识还值得研究和学习吗？希腊人的回答是，正因为它没有什么用处，它才是最高级的知识。与这种超功利的知识相比，任何实用性知识都相形见拙。希腊大哲亚里士多德在《形而上学》一书中这样写道：“当今人们开始从事哲理的思考和探求都是由于惊异。他们最初从明显的疑难感到惊异，便逐步进入到那些重大问题上的疑难，例如关于日月星辰的现象和宇宙创生的问题。感到困惑和惊异的人想到自己无知，为了摆脱无知，他们就致力于思考，因此，他们这样做显然是为了求知而追求学术，而不是为了任何实用的目的。”
希腊第一个哲学家-科学家叫做泰勒士，关于他流传了一个故事。说的是有一天晚上，泰勒士还象往常那样孜孜不倦的观察星空，不料想脚下一拌，掉进了深坑里。正好有一位女仆路过这里，把泰勒士拉了出来。女仆认出是每天晚上都专心仰望天空的泰勒士，便笑话他说：“您脚底下的事情还没有搞清楚，光看天上有什么用呀？”
这则流传下来的故事发生在希腊第一个哲学家-科学家泰勒士身上，具有巨大的象征意义，它可以看成是希腊科学精神的一则寓言。希腊科学特别强调知识的纯粹性和超功利性，希腊科学家身体力行，有许多故事为证。
欧几里德是希腊著名的几何学家，他的《几何原本》是全人类的几何教科书。据说曾经有一个青年跟随他学习几何，但这个青年比较功利，刚学了一个命题，就问欧几里德学了几何学后有什么用处。欧几里德非常不高兴的对仆人说：“给这个学生三个钱币，赶紧让他走。他居然想从几何学中捞实利，真是莫名其妙！”
我们还可以提到希腊世界最伟大的科学家阿基米德的故事，在追求超功利性的知识方面，他也是一个不朽的典范。大家都知道他洗澡时发现浮力定律的故事。国王请工匠用黄金打了一个王冠，打出来之后，国王觉得似乎份量不够，不象是纯金的。表面看起来确实是金的，谁知道里面怎么样呢？国王虽然怀疑，也没有办法，他也不能只是怀疑，就把好好的王冠打烂了检查里面到底是不是纯金的。万一真是纯金的，那就太可惜了。但国王还是怀疑。他把这事告诉了阿基米德，请他帮忙判定一下。阿基米德苦思冥想，不得要领。那天，他准备进浴盆里洗澡，还在想着王冠这事。这一次，仆人把水放得太满了。当阿基米德坐进浴盆时，许多水溢了出来，这使他想到，这溢出来的水一定就是自己的体积。如果把王冠浸在水里，根据水面上升的情况就可以知道王冠的体积，再拿与王冠同等重量的金子放在水里浸一下，就可以知道它的体积是否与王冠体积相同。如果王冠体积更大，则说明其中有假。阿基米德想到这里，十分激动。他一下子就从浴盆里跳了起来，光着身子就跑了出去，一边跑还一边喊：“尤里卡，尤里卡”（尤里卡是希腊语“发现了”的意思）。
据说阿基米德的死非常具有悲剧色彩。阿基米德所在的叙拉古王国被罗马人包围，攻城那天，阿基米德正在家里的沙堆上研究一个几何问题，全然不知道攻入城池的罗马士兵正在外面疯狂的杀戳。一个罗马士兵闯进了阿基米德的居所，以征服者的骄横朝着阿基米德嚷嚷。正在几何世界陷入沉思的阿基米德，完全没有意识到站在他面前的是一位持刀荷剑的罗马军人，他刚喊了一声：“不要踩坏了我的圆”，就被罗马士兵一剑刺死。当代大哲怀特海曾经这样评论说：“从没有一个罗马人是因全神贯注于对数学图形的冥想而丧生的。”这句话饱含对超越功利和世俗的希腊科学精神的敬意，也充满了对只知穷兵黩武的罗马人的嘲讽。
超功利性的追求知识、追求真理的态度，是希腊人贡献给全人类的巨大精神财富，也是今日科学研究的基本精神。科学家创造了一个“超凡脱俗”的世界，而他们往往沉浸在这个世界里乐而忘返。我们都听说过牛顿煮鸡蛋把表也给煮进去的故事，也听说过不少爱因斯坦、陈景润们因潜心思考而发呆犯傻的故事，所有这些故事显示的都是科学家们追求真理时的无私、真诚和执着。
2、追求普遍性与客观性
与超功利性相伴随的是希腊科学的普遍化特征。实用性知识往往是个别的、特定条件下的，唯有超功利的知识才能是普遍的、无条件的。我们都知道勾股定理，它说的是直角三角形三边的数值关系。大约成书于公元前一世纪的《周髀算经》把它描述为勾三股四弦五，因描述者是周公旦（西周时期周武王的弟弟）的大臣商高（约公元前10世纪），此定理也被称做商高定理。这个定理在西方被称为毕达哥拉斯（约公元前6世纪）定理，它说的是，直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。很显然，勾股定理或商高定理只是一个特定的经验性定理，而毕达哥拉斯定理是一个普遍性命题。在毕达哥拉斯之前，巴比伦人早就有了关于直角三角形边值关系的经验性知识，毕氏本人肯定也了解这些经验性知识。但经验性定理只是经验的总结，说不出道理来，而普遍性命题涉及的是无条件的普遍有效性，因而需要一个逻辑证明。所以，毕达哥拉斯定理与勾股定理的最大不同还在于，前者给出了一个证明。
几何学的原文是geo-metry，geo意思是“地”，metry意思是“测量术”，因此geometry的原意是“测地术”。这个词的原形表明了它的埃及出身。在古代埃及，尼罗河定期泛滥，每一次泛滥都把此前的田地格局冲掉了，泛滥之后需要重新划定，以满足纳贡上税的需要。由于这一特定的原由，埃及的测地术是十分发达的。希腊早期的学者象泰勒士、毕达哥拉斯都曾经游学于埃及，学到了埃及人的测地术。但是，他们并没有简单地接受和延用这个实用性知识，而是把埃及人的“测地术”改造成了“几何学”。
希腊几何学区别于测地术的最根本的特征在于，它是公理-演绎体系。它由少数几个自明的公理出发，通过逻辑推理的方式，推出更多的定理。因为是由逻辑演绎构造出来的理论体系，希腊几何学具有最大的普适性。比如三角形内角和等于180度这条定理，对任何三角形都成立，既不取决于它是锐角、直角还是钝角三角形，也不取决于这个三角形实际上由什么材料构成的，更不取决于在什么时间什么地点来测量它。所以，当我们说三角形内角和定理时，它是一个通过逻辑证明而得出的普遍性定理，不必象实用性经验规律那样考虑它的适用条件。
正是因为希腊几何这种超功利性的普遍适用性，使得科学史上出现了好几次数学走在物理学前头的例子。一个例子是太阳系行星运行轨道的形状。从希腊时代一直到哥白尼时代，人们都认为行星做正圆运动。对于那些在观察中出现的对正圆轨道的偏离，希腊天文学家托勒密想出了本轮加均轮的办法，即在圆周（均轮）上叠加一个以圆周上的点为圆心的圆（本轮）。对于不断出现的行星运行轨迹“异常”，不断加上更多的“轮子”。到了近代，由于天文观测能力大大加强，轨迹“异常”太多了，以致轮子数达到80多个。哥白尼建立日心说之后，由于中心的转换，轮子数大大减少。但因为哥白尼也恪守行星运行的正圆模式，还是不得不保留了30多个轮子。德国天文学家开普勒不满意这套轮子体系，决意要构造一个更加简单而和谐的体系。经过长时间的努力，他终于发现，行星运动的轨道不是正圆，而是一条圆锥曲线──椭圆。令人惊奇的是，圆锥曲线早在古希腊时代就已经被发现，而且得到了详尽的研究。比欧几里德晚一个世纪的希腊数学家阿波罗尼对圆锥曲线的研究几乎空前绝后，他用纯几何的方法对圆锥曲线几何性质的发掘，今人亦叹为观止。如果不是阿波罗尼的工作做底子，开普勒就不可能做出这个伟大的发现。数学超前物理学，远了近两千年。
另一个例子是爱因斯坦的广义相对论使用黎曼几何。牛顿力学默认了欧几里德空间作为唯一真实的物理空间，连哲学家康德都把欧氏空间当做人类先天普遍必然的空间形式。19世纪中叶，许多数学家意识到欧几里德几何学中的第五公设（即平行公设）不可能由其他公理或公设推导出来，是一个独立的公理，因而可以用不同的“平行公理”来替代欧几里德的平行公设，从而建立非欧几何。其中德国数学家黎曼用“同一平面上任何两直线一定相交”来代替欧氏平行公理“从直线外一点能且只能做一条直线与该直线平行”，创立了黎曼几何，又称椭圆几何。在黎曼几何空间里，空间是弯曲的。爱因斯坦的相对论把宇宙空间的空间结构与物质内容相关联，从而得出引力必然导致弯曲空间的结论。爱因斯坦正是运用了黎曼几何做为数学工具，才创立了他的广义相对论。这个例子再次显示，数学如何一再先行，为物理世界的构筑鸣锣开道。非欧几何的创立者们，正象圆锥曲线的发现者一样，绝没有考虑到它将会有什么用处。然而，正是这种非功利性的追求，却显示了它无与伦比的生命力，圆锥曲线在近两千年后，黎曼几何则在半个世纪后，均发挥了它们对物理世界的组建作用。
希腊人开创的超越功利、追求普遍性的科学精神，近代以后成了科学发展的原动力。举牛顿的万有引力定律为例。从字面上讲，万有（universal）引力的“万有”就是“普遍”的意思，那意思是说，这种引力是普遍存在的，所有的“物质”都有引力。人们经常传说，牛顿是在一个夏日的午后坐在一颗苹果树下纳凉，被一个熟透了的苹果的下落所启发而发现了万有引力定律。这个传说当然是靠不住的，因为万有引力定律的发现是一个非常复杂而又漫长的过程，决不是夏日午后的灵机一动所能完成的。但是，如果简单的概括一下牛顿发现万有引力定律的动机，则可以说，牛顿希望找到苹果落地和月亮不落地但却围绕地球转动这两者之间的共同原因。牛顿相信，这地上事件（苹果落地）和天上事件（月亮绕地球周期转动）的共同原因是地球的引力，只有这地球引力既对近地苹果发生作用，也对天外月亮以相同的方式发生相同的作用，那么这个引力才是万有的（普遍的），如果我们能够发现引力的作用方式，那就能够说发现了“万有引力定律”。
牛顿以前，荷兰物理学家惠更斯已经发现了向心力公式。我们都有这样的经验，抓住一根绳子的一端，另一端栓上一个重物，当把绳子甩动起来，重物做以手为圆心的圆周运动，手这时开始吃劲，需要拉住绳子，也就是需要给重物一个向心力的作用。如果不给它一个向心力，比如手一松，重物就不再做向心运动，而是沿切线飞离出去。这个向心力的大小与重物的重量、绳子的长度以及转动的速度相关，直觉上，重量越重、长度越短、转动越快，则手越吃劲。惠更斯已经发现，向心力与速度的平方成正比，与运动半径成反比。牛顿以前，开普勒也已经发现，行星运行周期的平方与轨道半径的立方之比是一个常数，是为开普勒第三定律。由惠更斯的向心力公式和开普勒第三定律，可以推出，向心力与半径的平方成反比。
如果导致月球运动的向心力确实是由地球引力提供的，那么由地球引力造成的苹果落地的运动效应与地球引力造成的月球运动的效应就可以相互印证。牛顿正是在印证了这两种运动效应之后，才宣布发现了万有引力定律。
能量守恒定律的发现，也印证了近代科学追求普遍性目标的巨大成功。大约从18世纪开始，力学领域最先发现了机械能守恒定律，此后，在热学、电磁学、化学和生物学领域，人们全都发现了能量守恒的原理。“能量”的概念，显示了自然科学基本概念上的统一性和普适性。今天，要是有人还在搞“永动机”（即违反能量守恒定律的机器），那是不值得严肃对待的。要是有人说自己能够在空中不用任何支撑的悬空，那怕是几秒钟，我们也不必信以为真。近代科学的普遍性法则本身已经规定了，科学定律无一例外，如果有例外，那只能说明该定律不再是基本定律。曾经在量子力学领域，一度出现了许多奇怪的物理现象，当时有的物理学家怀疑能量守恒定律是否不再成立了，但后来发现了许多新的定律，但能量守恒定律没有问题。
普遍性构成了客观性的基本依据。现代科学以其客观性而享受崇高的荣誉，但客观性是以其知识的普遍性原则为依据的。科学相信，世上万事万物，都有着不依赖个人意志为转移的规律，反过来说，这些规律，对任何人、任何事，任何时间、任何地点都是适用的。科学具有某种超越性，它超越时间、地点，超越历史和文化，超越民族和阶级，超越一切个人和团体。牛顿定律无论是在牛顿的时代，还是在我们今天，无论由西方人来验证，还是由东方人来验证，都是成立的。它是自然科学中典型的普适定律。正是这种最广泛的普遍性，导致了科学规律的客观性。
一个科学规律，不因时间地点、对象人事的不同而改变。一条定律在世界上任何一个实验室中都能得到验证，任何一个受过科学训练的人都能验证。普适性在科学实践中常常表现为对“可重复性”的要求。如果一个科学上的新发现，不能为其他人在其他地方重复地发现，则不能被承认是一项科学发现。在物理学界，曾经有人宣布发现了引力波，但他只观测到了一次，以后再也无法重复，别的物理学家也未能观测到，所以，引力波就还不是一个被证实了的客观事实。在我们中国，社会上经常流行什么“人体特异功能”，这些现象许多人据说有体会有经验，但是，迄今为止，还没有一样被科学的、“可重复的”验证过。不管怎么说，“特异功能”现象还不能为科学所认同，因为它远远不能满足科学的“普遍性”和“客观性”原则。
科学的普适性也表现在对所有人种、所有民族、所有出身的一视同仁。竞技体育的某些项目可能与人种有关，但科学研究能力与人种无关。曾经有一个国王想向欧几里德学习几何学，但他不怎么愿意下功夫，学了半天还是一窍不通，他便问欧几里德有没有什么学习的捷径和“秘诀”，欧几里德很不高兴的回敬了他一句：“在几何学中，没有专为国王设置的捷径”。这就是说，在认识真理面前人人平等，并不是当了大官就能获得更多的真理。科学“无情”，来不得半点虚假。
科学的普适性和客观性最能调动起人类之间的团结协作精神。不同民族、不同文化背景甚至不同语言的人能够聚集在一起从事科研活动，这纯粹是因为他们共有一种数学语言，而数学语言是普适的。科学的成就属于全人类，所以毫无保留的为科学界所共享，这是推动科学进步的一个最重要的原则。技术成就有时候被进行专利注册，如爱迪生、诺贝尔的许多发明，使用它是有偿的；有时候被国家垄断，如核技术，属于高级机密。然而，科学理论却不可申请专利，不可被垄断。中国古代很多技术父子相传，秘不宣人，结果进步很慢，几千年后还是老样子，有些甚至失传了。西方近代科学之所以象滚雪球一样的指数般的发展壮大，就在于它的公开竞争机制。所有的后续者都可以在前人的基础上再攀新高。牛顿的名言“如果我比别人看得远些，那时因为我站在巨人们的肩上”，就显示了近代科学的这种精神气质。
客观性意味着科学的公共性，因此，科学破除神秘性。某些个人内心的体验，如果不能公开为可普遍化的陈述，那么，它不是科学。这当然不是说它的存在的合法性受到怀疑，而是说它不能作为科学出现。这个世界上并不是只有科学合法，但非科学的东西以科学面目出现是不合法的。这个世界上有许多神奇的事情，它们中的许多与科学无缘，因为它们永远也不可能脱离神秘性，从而不能进入科学的领域。它们大多只是人类某种存在状况的表现，比如对美的体验，对神圣的体验，对爱的体验。人类好奇，心灵中永远有神秘事物的位置。这是人类真实的存在状况，不可逃避。但是，神秘的事物不可交流、不可言说，陷于混沌的黑暗之中。科学是光明，照亮神秘的领地。
3、怀疑批判与宽容精神
客观的态度并不象表面看来那么容易，不仅人有七情六欲，总是难免意气用事；不仅人归属于不同的民族，难免受文化偏见的制约；而且，人就其存在状况而言，它都本能地喜好神秘的东西。客观态度是难的。
正因为如此，对客观的态度的要求，增生了科学精神的一项新内容，这就是批判精神。人类难免有偏见，个体难免“当局者迷”，“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，因此需要保持一个批判的态度。这个态度不是指绝对否定，而是一种有保留的、适度的存疑，它总是保留另外的可能性。有批判精神的科学家，从来不认为某一理论已经无懈可击，进入了绝对真理的行列。但这一存疑态度，也不妨碍他满怀热情地投入工作。
没有批判精神，就难以保证客观态度。任何人都是历史的，谁也不能逃避历史局限性。科学家也是人，他也不例外。因此，一种看待事物的态度是不是客观的，一个研究结论是不是客观的，并没有一个永恒不变的标准。在没有永恒标准的情况下，我们只能用一些临时的标准。任何标准都是临时的，所以我们对它要永远保持一种批判性。有了批判性，客观性就不致于僵化而走向反面。
近代科学诞生的时候，欧洲社会受着基督教教会强大的精神禁锢，以信仰代替独立思考、以教条代替探索，成为那个时代人们的一般心理状态。当时教会把亚里士多德-托勒密的一套宇宙论和物理学奉为圭臬，人们不得越雷池一步。托勒密的宇宙体系认为，地球处在宇宙的中心，太阳、月亮以及几大行星绕着地球做或快或慢的周期转动，恒星全部被镶嵌在最外层天球上做周日运动。由于天文观测表明这些运动都不是严格的圆周运动，所以，托勒密又采用轮子上套轮子的方法来模拟真实的运动，这就形成了所谓的本轮-均轮体系。近代科学是从哥白尼改变托勒密的地心说提出日心说开始的。当时的教会势力过于强大，哥白尼直到临死前才把自己的日心体系拿出来出版。但是，口子一旦撕开，批判的精神就成为不可阻挡的力量。接下来，伽利略创立新的物理理论更有力的支持哥白尼的日心说。为此，教会对他进行了审判，并迫使他放弃这一思想。但据说，在审判结束时，这位已经70岁的掘强老人还是喃喃自语：“可是，地球仍在转动呀！”
挑战传统的科学精神早在希腊时代就见端倪。雅典哲学家阿那克萨哥拉提出日月星辰不过就是火热的石头，与地上的物体没有什么区别，太阳只比伯罗奔尼撒（希腊一个地名）
大一点。这些杰出的思想被当地人视为可怕的异端邪说，阿那克萨哥拉因此被抓进了监狱，差一点送了命。近代早期，与日心说挑战地心说的同时，生命科学中也有一场关心人体血液循环的斗争。基督教会禁止解剖人的尸体，因此一千多年来，关于人体结构的理论均延袭希腊医生盖伦的说法。比利时科学家维萨留斯最早打破这一禁令，偷着进行人体解剖，创立了新的人体结构理论。
批判精神不只表现在对历史文化传统的挑战上，而且也表现在对科学传统、对科学自身的批判上。历史上曾经出现过著名的燃素说和热质说，但后来都被证明是错误的。燃素说是用来解释燃烧问题的。从前人们不知道物体为何会被点着烧起来，只是发现象木柴等易燃物，燃烧完后的灰烬比以前轻了许多，而且不再易燃，于是，有些人就推测在燃烧过程中，某种易燃的东西跑掉了，这种东西就称为燃素。这些想法被化学家系统化成为燃素理论，用来解释燃烧过程。后来，化学家发现金属生锈的过程与燃烧过程属于同一类型的化学过程，都是失去燃素的过程。但这样一来就出现了一个问题：燃素是否有重量。问题在于，有机物燃烧之后重量均减少，而金属生锈后重量都增加。这个问题直到拉瓦锡提出氧化学说之后，才彻底解决了。按照氧化学说，燃烧的过程不是一个分解（燃素）的过程，而是一个化合过程。金属生锈的过程中吸收了大量的氧化，所以重量变大。而有机物的燃烧过程中，有机物中所含的大量的碳与氧气化合形成二氧化碳散逸到空气中，所以灰烬变轻。
热质说是近代早期发展出来的一种热学理论，认为热是一种特殊的物质，可以度量，遵守守恒定律。热质说可以解释热量守恒现象，但无法说明热质是否有质量。英国物理学家伦福德伯爵发现兵工厂的工人在对铜炮镗加工时，被刀具刮削下来的金属屑非常之烫，这个现象用热质说是解释不了的，因为随着刮削继续下去，热量几乎是源源不断地被“开发”出来，如果这些热量按照热质说都来自青铜，那青铜早就被这么多的热质熔化了。伦福德意识到，这么多的热量可能与刮削运动有关。延着这条线索，后面科学家终于提出了“热是分子运动”的理论。
燃质说和热质说的例子说明了，尽管科学是在与谬误的斗争中前进的，但谬误不可以看成与科学绝对的对立，相反应该看成科学之母。在科学中，许多理论尚未有定论，科学家们各执一词。相互对立的理论之间相互竞争，也是科学发展的动力。比如光的本性一直有“微粒说”和“波动说”两派。以牛顿为代表的微粒说主张，光是微小粒子的直线运动；而以惠更斯为代表的波动说则主张，光不是微粒的运动而是媒介的波动。微粒运动与媒介波动之间的区别是这样的，假如光由A处照射到B处，微粒说认为有微粒由A跑到了B，波动说则认为并没微粒的移动，移动的只是A处的振动通过媒介传到了B处引起了B处的同样的振动。声音是一种波动。关于光的本性的两大学说互有利弊，微粒说能很好的解释光的直线运行、光的反射和折射现象，波动说可以解释光的反射、折射，特别是干涉、衍射及偏振现象。但微粒说认为波动说不能很好的解释光的直射，因为如果是波，就会有很强的绕射现象，比如声音可以绕过墙，但光似乎没有绕射现象。由于牛顿的声望很高，一度微粒说占上风。1800年，英国医生托马斯·杨对微粒说提出异议，他说：“尽管我仰慕牛顿的大名，但我并不因此非得认为他是万无一失的。我遗憾地看到他也会弄错，而他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进步。”杨提出，强光和弱光的速度相同，这用微粒说不好解释；光线由空气进入水中时，一部分被反射一部分被折射，这也很难用微粒说加以解释。特别是，杨用实验发现了光的波动说所预言的光的干涉效应。这导致不久之后科学界对光之波动说的认同。
光之波动说和微粒说的争论似乎结束了，以波动说取胜。然而富有戏剧性的是，本世纪初大物理学家爱因斯坦再次发现，某些金属在光的照射下可以发射出电子，但光的强度只能决定电子的多少，而不能改变电子的发射能量，这使他提出了光的量子理论，从而在某种意义上重新恢复了光的微粒说。后来发展出来的光的波粒二象性，即光既是粒子又是波但既不是通常意义下的粒子也不是通常意义下的波，将关于光的本性几百年来的争论推进到了一个新的历史水平上。
这个例子说明，一种学说看似不占上风，被人们抛弃，但它将来还有可能取得新的证据，再度卷土重来。科学史上这样的例子不在少数，于是科学共同体中形成了对少数派的宽容原则。批判精神必须佐之以宽容精神。对挑战者而言，他需要有批判精神，对被挑战者而言则需要有宽容精神。正是这两种精神，能够保证科学不断获得突破性进步。
4、尊重实验、勇于纠错
批判精神有可能被用滥，以致出现科学界的人成天吵吵闹闹无法取得实际进展的局面。阻止这种局面出现的最主要的因素是，任何科学理论首先必须尊重实验事实。对实验的尊崇，是近代科学特有的精神气质。
亚里士多德曾经认为，物体自由下落的速度与其重量成正比，越重的东西下落得越快。这种看法与日常生活某些经验是吻合的。比如，一根羽毛就明显比一块石头下落得慢。羽毛和石头如此，其他象木球和铁球之间是否也有这样的差距呢？没有人深究。近代早期的经院哲学家们大多只讲教条，蔑视实验。伽利略为了批评亚里士多德的运动理论，据说在意大利有名的比萨斜塔上将一个木球和一个铁球扔下去。结果是两球几乎同时着地，为伽利略争得了有利的实验证据。经院哲学家们十分顽固，甚至拒绝观看事实。按照亚里士多德-托勒密理论，地球是宇宙的中心，只有地球才会有行星围绕着。伽利略用望远镜发现木星有卫星后，表明卫星并不是地球专有，地球也只是普通一星。老派的哲学家们为了捍卫亚里士多德的教条，不肯用伽利略提供的望远镜看看天空，认为伽利略是用魔术变出了望远镜中的图象。这种闭着眼睛不看事实的态度，很快遭到近代思想的摒弃。
在人体生理学方面，近代以前，所有的医生重理论轻临床，都不亲自动人做解剖实验，遇到问题就让屠夫或理发匠对猪等动物下手，自己只在一旁看看了事。所以，那时的医生对动物解剖一知半解，更不用说对人体了。近代生理学是从亲自动手搞人体解剖开始的。那些发现血液循环的生理学家们，全都是生理解剖家。在电学、磁学、光学、热学、化学、生理学领域，科学家们开创了一种全新的尊重实验的科学传统。英国电学家吉尔伯特用实验驳斥了当时人们的一种流见，即认为将大蒜抹在磁铁上将破坏磁性，表明大蒜对磁性丝毫没有影响。中世纪的人们还有一种见解，认为“自然界厌恶真空”，否认真空的存在。到了近代，首先是伽利略的学生托里拆利发现了空气本身有重量，一根一端开口的管子里的水银之所以在管子倒过来之后不全流出来，是因为管口的空气在顶着。这就说明，正是空气的重量在排斥真空，而空气的重量是有限的，所以真空就不是绝对不能得到。倒立着的管子里被水银空出来的一段就是真空。为了进一步证明真空的存在，德国工程师盖里克举行了著名的马德堡半球实验。他当着德皇和国会议员们的面，把两个铜制半球涂上油对接上，然后把球内抽成真空，再让两个马队分别拉一个半球，最后用上了16匹马才将两个两个半球拉开。这个令人惊奇的实验传开后，再也没有人对真空的存在表示怀疑了。
近代科学常常被称为实验科学，表明了实验在近代科学中的地位。它对各种各样的科学理论有判决性作用。在法国生物学家巴斯德创立微生物学之前，人们一直相信生命的自然发生说即相信许多小生命是自然界随时随地产生的，象苍蝇、蛆甚至老鼠都是在肮脏的自然环境中自然产生的。巴斯德用实验表明这种看法不对。他精心设计了一个实验。他把肉汤放在一个瓶内加热后密封起来，过了许多天，肉汤都没有坏，一旦开封，则肉汤马上变坏。他得出结论说，肉汤之所以变坏，是因为空气中的微生物进入了肉汤之中。微生物根本不可能自然的发生。
在实验事实面前，许多旧理论不攻自破，而这些旧理论的创立者们作为真正的科学家，则通常表现出从善如流──勇于承认错误和改正错误。爱因斯坦创立广义相对论之后，曾经把它运用到整个宇宙构造了一个宇宙模型。当时为简便起见，他假定宇宙整体上是静止的，从而在宇宙模型中加入了一个宇宙常数，以抵销因为引力而变得不太稳定的宇宙。但后来，天文学家发现宇宙整体处在膨胀之中，并不是静止的；理论家也发现，爱因斯坦的宇宙模型不可能是稳定的。爱因斯坦得知观测天文学家发布的消息之后，主动承认加入宇宙常数可能是自己一生犯下的最大的错误。
科学的精神千言万语说不完，科学的精神也不能停留在听听故事、看看热闹。科学的精神就存在于对科学理论的学习和具体实践操作过程中，只有在亲自动手、亲身实践中，才能有对科学精神真正的领悟。亲爱的小读者，希望你们认真学习科学理论，用科学精神武装自己的头脑，指导自己的行动，在科学的时代更有作为。
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