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[2]李醒民：《科学的文化意蕴——科学文化讲座》，北京：高等教育出版社，2007年5月第1版。《科学论：科学的三维世界》已经基本完成，正在联系出版社出版。
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科学哲学 致谢
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比尔·牛顿-史密斯、彼得·利普顿、伊丽莎白·奥卡沙、利兹·理查森、谢莉·考克斯诸君阅读本书初稿并提出了意见，谨致谢意。
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萨米尔·奥卡沙
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科学哲学 第一章 何为科学？
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什么是科学？这个问题似乎很容易回答：每个人都知道科学包含诸如物理、化学和生物等学科，而不包括艺术、音乐和神学之类的学科。但是当我们以哲学家的身份询问科学是什么的时候，上述回答就不是我们想要的那种回答了。此时我们所寻求的不是一个通常被称为“科学”的那些活动的清单，而是清单上所列学科的共同特征，换言之，使科学得以成为科学的东西是什么。这样一来，我们的问题就不再显得那么平凡了。
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但是，也许你仍然认为这个问题有些简单化。科学真的只是在试图理解、解释和预言我们生活于其中的世界吗？这当然是一种合理的答案。但是仅仅如此吗？毕竟，各种宗教也同样在试图去理解和解释世界，可是通常并不被看做科学的一个分支。同样地，虽然占星术和算命也在试图预言未来，但大多数人并不将这些活动称为科学。再来考虑一下历史。虽然历史学家的目的是理解和解释过去发生的事件，但是历史通常被归为人文学科而不是科学学科。和许多哲学问题一样，“何为科学？”这个问题实际上比初看上去难解得多。
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许多人认为科学的显著特征在于科学家探索世界的特殊方法。这种观点似乎相当有理。因为许多科学的确使用了在其他非科学的学科中找不到的特殊方法。一个明显的例子就是实验方法的运用，它是现代科学发展史上的转折点。然而，并不是所有的科学都运用实验方法——天文学家显然不能在天上做实验，有时必须代之以仔细的观察。在许多社会科学领域，情形也是如此。科学的另一个重要特征是科学理论的建构。科学家并不是仅仅在记录簿上记下他们实验和观察的结果——他们通常希望用一个一般的理论来解释那些结果。虽然这并不是总能很轻易地做到，但已经获得了一些重大的成果。科学哲学的一个关键问题就是去弄明白实验、观察和理论建构等方法是如何帮助科学家揭开那么多自然之谜的。
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科学哲学 现代科学之起源
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在今天的中小学和大学里，基本是以非历史的方式来教授科学的。教科书采用尽可能方便的形式来表述科学学科的关键思想，很少涉及促成这些科学发现的漫长而又经常曲折发展的历史过程。作为教学方法，这样做是有道理的。但是对于科学思想发展史的适当关注会对理解科学哲学家感兴趣的那些论题有所助益。实际上，我们将在第五章看到得到论证的这种观点：对科学史的密切关注是做好科学哲学工作所必不可少的。
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现代科学起源于1500年到1750年之间发生在欧洲的科学高速发展时期，即我们现在所称的科学革命时期。当然，古代和中世纪的人们也从事科学探索——科学革命并不是凭空产生的。在这些早期阶段，主流的世界观是亚里士多德学说，这一名称来自古希腊哲学家亚里士多德。亚里士多德在物理学、生物学、天文学和宇宙学领域都提出了具体的理论。但是正如他的研究方法那样，亚里士多德的观点对于一个现代科学家来说似乎是非常古怪的。仅举一例：他认为所有的地球物体都仅是由土、火、空气和水四种物质组成的。这种观点显然与现代化学告诉我们的东西相冲突。
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在现代科学世界观的发展过程中，第一个关键阶段是哥白尼革命。1542年，波兰天文学家尼古拉斯·哥白尼（1473——1543）发表了一本抨击地心说宇宙模型的著作，地心说模型认为静止不动的地球位于宇宙的中心，行星和太阳都在围绕地球的轨道上旋转。地心说式的天文学也称为托勒密天文学，以古希腊天文学家托勒密的名字命名。它是亚里士多德式世界观的核心，延续了约1800年而未受质疑。但是哥白尼却提出了另外一种观点：太阳是宇宙的固定中心，包括地球在内的行星都在环绕太阳的轨道上运行（参见图1）。在这种太阳中心说的模型中，地球仅被看做是另外一个行星，因此也就失去了传统曾经赋予它的独特地位。哥白尼的理论最初遇到了非常大的抗拒，尤其是来自天主教会的抗拒。天主教会认为哥白尼的理论是对圣经的背叛，并于1616年禁止了宣扬地动学说的书籍的发行。然而在不到100年的时间里，哥白尼学派就被确立为正统的科学。
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哥白尼的革新不仅带来了更好的天文学的进步，通过约翰内斯·开普勒（1571——1630）和伽利略·伽利雷（1564——1642）的努力，它还间接地推动了现代物理学的发展。开普勒发现，行星围绕太阳运行的轨道不是哥白尼所猜想的正圆形，而是椭圆形。这就是他重要的行星运动“第一定律”；他的第二和第三定律明确给出了行星围绕太阳运行的速度。
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图1 哥白尼的日心说宇宙模型，描绘了包括地球在内的行星围绕太阳旋转的情形。
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开普勒的三定律加在一起，给出了一个远比以前提出的理论更好的行星运动理论，解决了许多世纪以来困扰天文学家的难题。伽利略终生追随哥白尼的学说，也是望远镜的早期发明人之一。当把望远镜对准天空的时候，他得到了许多惊人的发现，其中包括月亮上的山脉、大量的恒星、太阳黑子以及木星的卫星。所有的这些发现同亚里士多德学派的宇宙学完全相矛盾，并在科学共同体转向哥白尼学说的过程中发挥了至关重要的作用。
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然而，伽利略最持久的影响并不在天文学，而是在力学中；他推翻了亚里士多德学说中关于重物体比轻物体下落速度更快的理论。取而代之的是，伽利略提出了一种反直觉的观点，认为所有做自由落体运动的物体都以相同速率向地面下落，不受重量影响（参见图2）。（当然，在实践中如果你从相同的高度向下抛一片羽毛和一枚炮弹，炮弹将会首先着地，然而伽利略认为这仅仅是由于空气阻力的作用——在真空中，它们将会同时着地。）另外，他还认为做自由落体运动的物体是均匀加速的，即在相等的时间内获得相等的速度增量；这就是伽利略自由落体定律。伽利略为这一定律提供了尽管不是决定性的但却具有说服力的确凿证据，这构成了他力学理论的核心部分。
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通常认为，伽利略是第一位真正的现代物理学家。他第一次表明数学语言可被用来描述物质世界中的真实物体的行为，例如下落的物体、抛射的物体等等。在我们看来这似乎是很显然的——今天用数学语言来表述科学理论已经成为惯例，不仅是物理学，在生物学以及经济学领域也是如此。但在伽利略的时代，这却不是显然的：人们普遍认为数学处理的是纯粹抽象的实体，因此对于物质实体是不适用的。伽利略所做工作的另外一个革新方面是，他强调了运用实验来检验假说的重要性。对于现代科学家来说，这也许又是一个看上去显而易见的观点。但是，在伽利略的时代，人们并不认为实验是一种获得知识的可靠手段。伽利略对于实验检验的强调标志着一种研究自然界的经验方法的出现，这一方法一直沿用至今。
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伽利略去世后接下来的那段时期，科学革命突飞猛进。法国哲学家、数学家和科学家勒内·笛卡尔（1596——1650）提出了一门全新的“机械论哲学”，按照这种哲学，物理世界仅由相互作用和相互碰撞的惰性粒子物质构成。控制这些粒子或“微粒”运动的定律就是理解哥白尼式宇宙结构的关键因素，笛卡尔对此深信不疑。机械论哲学声称将用这些惰性的、不可感知的微粒运动来解释一切可观察现象，很快就成为了17世纪下半叶的主流科学观；在某种程度上至今它仍然影响着我们。机械论哲学的观点得到了诸如惠更斯、伽桑狄、胡克、玻意耳等人的支持；对它的广泛接受标志着亚里士多德式世界观寿终正寝。