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第九章 科学与技术关系的新特点 科学和技术的发展规律 精选

已有 2697 次阅读 2017-3-12 09:40 |个人分类:科技史|系统分类:论文交流|关键词:科学 文化 技术 规律 科技黑箱

第三节  科学与技术关系的新特点

世纪之交,科学与技术之间除了以往的关系外出现某些新特点。

一、科学技术一体化

标志之一,出现了一些新的学科,既带有基础科学的性质,又是各门技术的应用。例如环境科学,很难将其归入基础科学或者技术领域,不如说是这两方面内容的融合。此外,空间科学、能源科学、海洋科学等也都有这种性质,例如,也可以同时称它们为空间、能源和海洋技术等。在上述这些领域工作的科学家既要有广博的基础知识,同时又必须随时知晓这些知识的应用前景和社会对相关知识的需求。其实这也是对当今所有科学技术部门的研究人员的要求。一个典型的事例是,宇宙背景的微波辐射以及来自空间的射频谱段的辐射;都是专门从事技术研究的贝尔实验室的人员发现的。克奈勒写道:“他们是要解决由于无线电和微波通讯的干扰而引起的实际的通问题而去研究噪声的频率、强度与方向,并将之与环境因素联系起来,但他们的素养使他们懂得这项发现的理论意义”[①]

标志之二,科学技术化和技术科学化。后者容易理解,前者不仅指传统上所认为的在科学研究中越来越依赖于技术所提供的各种设备,从获取有关对象的信息,操控对象,到数据的传输、转换和处理,技术都介入其中;而且各种技术设备以其独特的规则、特定的功能和隐藏于其后的价值以及相应的局限,在某种意义和越来越大的程度上,或制约、或引导了科学的发展及其方向。下文还要论及这一点。虚拟现实技术进而为未来的科学打开了大门。互联网则对科研组织与合作提供了新的方式。

二、技术的影响日增

在科学技术一体化的浪潮中,技术的影响日益加大。其一,表现在技术相对于以往越来越具有自主发展的特征。自主,意味着既独立于科学,如IT一往无前的发展,也独立于经济的发展,越来越引导需求,而不是被需求所引导。微软不断领先于需求推出新的版本就说明了这一点。

其二,以往都是科学的发展从思想、理论上指导技术、技术的反作用只是提出问题以及提供设备,然而当代技术的发展中产生了一系列重要的思想,反过来对基础科学的研究产生重大影响。在空间技术的发展中,不仅在于研究对象的扩展,而且在于以新的角度,在新的情况下考察原有的对象。有人将生活在宇宙的一隅,地球的表面,大气圈中的人类,比作原始时代生活于洞窟中的人类——这正是柏拉图的思想,他们依靠外部光线,所观察到的只是事物的影子而非事物本身,只能从投影中去推测外部世界。我们的观察也是如此,在阳光下,在空气中,在引力作用下进行;这些都是“背景源”source)。空间技术则提示科学家去除背景源,如在真空中,在失重的情况下从事研究,也就拓宽了我们“被洞窟禁闭的范围”。空间技术的发展也使科学家日益体会到诸行星与地球的联系,从而提出比较地质学,由发现星际物质而将前生命进化与生命起源同宇宙的时空背景结合起来,等等。

其他方面如仿生学,这本来是一门技术科学,但必将反过来对生命科学的研究产生积极意义。其中,仿生化学已被看作理解生命本质的重要途径。人工智能是随着电子计算机的发展而兴起的,从中产生的新思想将影对动物行为以及人类思维的研究。

在当代技术发展中所产生的更重要的思想或许是控制论、信息论和协同学。控制论产生于工程技术中对自动化和控制过程的研究,信息论缘起于通信工程,协同学是受到研究激光产生机制的启发。此外,系统论虽然产生于生物学领域,但却在系统工程的发展过程中得到进一步认识和广泛传播。我们已经在前面看到,三论和新三论对于改变人类思维方式以至世界观的巨大意义。    

因而,当代技术已不再只是起将科学理论物化的作用,也不再只是向科学提供设备与课题,而是与科学共同成为当代新思想的源泉。

三、科技黑箱——科学与技术的中介

科技黑箱日益发挥其作为科学和技术之中介的作用。上文已在若干处提及科技黑箱。在唯象的层次上,科技黑箱指能满足需求的商品或服务,其中所含有的科技知识和其他要素被集成于某种框架内,消费者仅知道或关心其价格和功能,而对其究竟如何制作出来并能满足需要或不求甚解,或不感兴趣,或无从得知,或难以理解,如同面对黑箱。科技黑箱与黑箱有以下区别:后者为人所不知,前者至少生产方(主要是创新人员和设计者等)知。由对后者的输入不能预期输出,其变化不可控,而对前者按照规则的输入可以得到合目的的输出,手机、电脑、摄像机、纳米材料乃至普通的照相机、收音机等在不同程度上都是科技黑箱。在理论的层次上,科技黑箱是一种特殊的存贮和传播、交流知识的设施。

科技黑箱的发展与科技革命紧密相关。每次科学革命就在于使人类关于自然界的知识发生跃迁,在质与量两方面达到新的高度,随后发生的技术革命则将所获得的新知识集成于,更形象地说,“封装”于科技黑箱之中。近代科学革命提供了力学、微积分和初步的热学知识,蒸汽机即将其封装起来。19世纪电磁理论、热力学和有机化学得到发展,随即是电机、内燃机、染料和炸药。20世纪上半叶,量子力学、凝聚态物理学和数学得到发展,到后半叶,生命科学获得突破,然后是电子计算机、光纤、纳米技术、航天飞机、互联网以及克隆羊多莉,等等。如果说科学革命在于少数科学家掌握前所未知的知识,那么接踵而来的技术革命则把这些新知识按人的目的封装于科技黑箱之中。从而为广大的消费者得以共享。在此意义上我们可以认为,科学在于发现知识,而技术则传播知识。

然而,在科技黑箱中所集成的远不止是科学所提供的非嵌入编码知识,而且注入了大量隐性知识和嵌入的编码知识,如价值观和体制。价值观判断轻重缓急,选择取舍,考虑后果,衡量眼前利益与可持续发展,经济与社会等各个方面。体制则涉及到处理人、财、物、知识和信息等的关系,对于能否以及生产出何种科技黑箱至关重要。科技黑箱为价值观所左右,在社会体制的母腹中孕育。在所有注入科技黑箱的知识中,科技知识无疑是基础,脱离这一基础,任何目的、意志、情感和审美都不可能实现。然而科技知识又受到隐性知识的支配和选择,在向科技黑箱转化的过程中又融入了使之成为可能的嵌入的编码知识。表面看来,似乎仅仅是科技造就了科技黑箱,然而实际上毋宁说是包括科技在内的文明造就了科技黑箱。

在科学技术一体化之时,科学越来越离不开技术,规律的发现越来越离不开观察和实验中使用的仪器设备。这些仪器设备也是科技黑箱,集成于其中的不仅是以往科学所提供的非嵌入编码知识,而且有价值观和社会制度。操作仪器设备的特定规则在一定程度上限定了使用的范围和方向。既然如此,就存在以下问题:在科技黑箱与相应的规则背后的经济社会因素,人的目的意志,在多大程度和范围可能影响规律的发现,影响科学的进程?科学对技术的依赖不仅指传统上所认为的在科学研究中越来越依赖于技术所提供的各种设备,从获取有关对象的信息,操控对象,到数据的传输、转换和处理,技术都介入其中;而且各种技术设备以其独特的规则、特定的功能和隐藏于其后的价值,以及相应的局限,在某种意义和越来越大的程度上,或制约、或引导了科学的发展及其方向。技术对科学的发展同样起到“遮蔽”和“促逼”的作用。

第四节  科学和技术的发展规律

前文已在不同层面述及科学和技术的发展规律,现在拟对此作一归结。

一、科学的发展规律

第八章的最后一节已论及科学的发展规律,其时间区间自公元前5世纪(希腊)至20世纪下半叶。现将这一时间区间向两端延伸,向前,回溯至希腊之前,直至远古人类起源,混沌初开之时;向后,展望21世纪,展望未来。

在本体论上,回溯,由欧几里德几何回到古埃及尼罗河畔的丈量土地,由阿基米德力学回到3千年前的杠杆取水,由托勒密天文学回到游牧民族仰观天象,一句话,回到日常生活和生产实践之中。由于各民族的自然地理条件迥异,所以日常生活和生产实践中得到的经验各不相同。正是这些细微的、变动不居的以及互不相通的个别经验构成了科学最初的源泉,科学萌芽于混沌之中。在如此扩展的视野中,这就是科学的第一个阶段。

于是,从古希腊一直到20世纪的大部分时间就是第二阶段。虽然在这一阶段中又可进一步区分为第八章所分析的三个环节,但这三个环节有一个共同点:那就是秩序和规律。早在第一个环节,古希腊人就为整个第二阶段确立了目标和规范——探寻不变的存在,在自然哲学中就是始基和本原。无论是目的论、因果论,还是循环,强调的都是秩序和规律。至于日后的科学,则“应当从经验客体的现象上去寻找背后的本体,从而达到认识自然界本质规律性的目标。这正是亚里士多德的本体论之作为古希腊本体论最高成就的最重要之点所在”[②]。欧几里德、阿基米德和托勒密等人的成就就是这一努力的结果。中世纪虽然经历曲折,但近代科学革命又回到这条道路上。虽然在与自然史的关系上由一致转为回溯,但目标和规范是相同的,所获得的丰硕成果正体现了秩序和规律。19世纪末,气体分子杂乱无章的运动经由概率论也被纳入到有序和规律之中。现代科学革命以来,在20世纪的大部分时间内,科学家们依然在寻找规律,并进一步把规律由宏观低速扩展到微观高速,由无机物和有机物延伸到生命。有序王国攻城略地所向无敌。

19世纪末,庞加勒开启的研究在近一个世纪后掀开了后现代科学新的一页。在经历了两千多年的有序阶段后,科学的发展正在步入第三阶段:新的混沌。

在认识论上,先考察主客体关系。远古时期主客体不分。到古代,古希腊哲学认定有一个独立于人的存在,大多数民族仍停留于主客体不分的状态。在近代科学革命中,伽利略区分第一性和第二性。20世纪科学革命以来主客体关系发生了变化。相对论和测不准原理表明,观察和测量结果与主体相关。科学哲学的研究成果如科学共同体、科研始于问题、观察负有理论,一直到现在的“实验室研究”、知识建构论、知识社会学等都是在不同层面和不同程度上强调主体和环境的作用。科学在认识过程中由主客体不分,经分离到相互作用。

在思维方式上,远古时期,人类凭籍想象、直觉、灵感和顿悟之类认识自然界,他们的知识往往用比喻、格言、隐喻的方式表达出来,如咒语、灵符、偈语、禅机等等。实际上直至古典时期乃至文艺复兴第一阶段,古人不仅通过哲学和科学来认识世界,“而且以诗的、艺术的形式去领悟世界”。近现代科学思维方式的典型是培根注重归纳的《新工具》和笛卡尔强调演绎的《方法论》。归纳和演绎都是逻辑思维。在后现代科学萌发之时,直觉、定性和隐喻又登上舞台。科学的发展由远古的直觉,经近代和现代严密的方法论体系,走向未来的定性和直觉。

在历史观和价值观上,远古时期,既然没有独立的科学,也就无所谓为科学所独有的规范,或者说科学的规范与其他社会活动的规范混为一体。古希腊,欧里庇得斯隐约提出了自然哲学家—当时的科学家的行为规范:“他是幸运的,他得到了科学知识。他既不为寻找公民权而烦恼,也不闯入不公正的事业,只是沉思默想自然的永恒秩序……”。近代科学革命之后,科学作为相对独立的活动从一般社会活动中分离出来,科学家也成为独立的社会角色。默顿对在科学活动中所形成的规范作了总结,提出科学活动的5项规范。随着后现代科学兴起,宽容、理解与协作.创造以及自律与他律渐次成为新的规范。它们已不仅是科学的规范,也是经济的规范,政治的规范,艺术的规范。科学、经济、政治、艺术,以及宗教已经彼此相通。宽容、理解与协作创造以及自律与他律,将成为后现代人类的共同规范。

二、技术发展的规律

鉴于技术较之科学而言的高度复杂性,此处依然仅涉及人工自然的发展规律。在第二节中已在多处作了说明,此处作简要归结。从根本上说,人工自然的发展规律就是“人化”的过程。

人类是自然界亿万年演化的结果,是自然演化的顶峰。在人类身上,积淀着自然界物质由低层次向高层次,由低级、简单的运动形式向高级、复杂的运动形式演化的全部历程。前面分析了近代之后,人工自然由机械、热、电磁等基本物理运动,经化学向生命运动乃至意识运动进化的过程。由此看来,人工自然的进化过程在否定了与自然原始同一的阶段后,从基本物理运动开始再现了人类由自然界逐步生成的过程。值得注意的是,这不是简单的再现。在人工自然的进化中越来越多地灌注了人的意志,人的思想,人的需要和目的。人工自然的进化即人化。这就是对在运动形式角度人工自然进化规律的认识。

在相互关系上,人工自然发展的规律同样体现了人化的过程。人,可以视为工作机、动力机以及控制—学习机的复合。人工自然由工作机经工作机加动力机,到工作机、动力机和控制学习机三者的复合这一发展过程也就是向人的生成过程,因而也就是人化的过程。再者,古代的人工自然有个性而彼此无关,相当于古代人类的状况,分散而封闭。工业革命后转为无个性线性相关,是对古代人的自然性的否定,相当于霍尔巴赫所认为的社会:由游离的个人“组装而成”,是由各部分所构成的机器,这些部分可由理性拆卸或安装在一起,也就是处于自然状态的人根据法律和契约联系在一起。近代以来人工自然物的进化体现了每个人在共同平台上沿着各自的道路发展,到现代复又强调个性,但现在的个性不同于古代的彼此无关,而是建立于共同平台的基础上的彼此非线性相关,这正是现代人际关系的写照,同样表明人工自然的进化就是人化过程。技术系统在进化树上所处分支的层次愈高,对应于个人在不断生长的社会之树上进化的程度愈高。

在上述意义上,可以在更广泛的含义上把人工自然的进化定义为按人的目的向人的方向发展的过程,其趋势就是人际界面越来越友好。

由人工自然的进化即人化这一观点出发.可以提出人工度这一概念。人工度从根本上说,就是人工自然物人化的程度,包括在人工自然物生成过程中,人的因素——知识、价值观、审美观、伦理、意志、情感等介入的程度,以及因这些因素的介入而使人工自然物似人的程度。

值得注意的是,与人类生成的自然史相比较而言,人工自然的人化过程出现了若干新的特点。首先,人工自然趋于形成的“人”,其工作机更能干,能源机更强大,控制学习机也正在变得越来越聪明。其次,全世界的人工自然物正在趋于联网而形成一个整体,或者说,形成一个全球范围的“人工人”。

第三,人工自然人化的速度大大超过人自然生成的速度,人工自然几十万年的历程几乎已经走完了大自然百亿年的历史。尤为重要的是,人工自然正在加速人化。在遥远的过去,人工自然的人化是相当缓慢的,在几万、几千年内变化甚少,随意翻开一本历史教科书,对比石器时代、铜器、铁器时代的长短即可得到说明。近代以来,人工自然由基本物理运动到化学运动大约是4个世纪(1620世纪),20世纪刚翻过最后一页,以生命运动为特征的人工自然已初露端倪。以这样的加速发展趋势可以预计,到21世纪中叶或下半叶,人工自然将攀上意识运动的高峰。与此同时,人的因素则越来越全面、深入以及加速地介入人工自然物的生成过程中。近代数百年,人工自然物中除了知识外少有甚至排斥人的因素,例如认为房屋是住人的机器。近几十年来,由于技术的发展和人自身的完善,人工自然中已更多地注入了人的因素。人工自然的加速进化还在于人工自然物的品种增长的速度越来越快。以普里戈津耗散结构理论的分岔图观之,就是分岔点间距离越来越短,同时每个分岔点上的分岔越来越多,似乎是以浓缩的方式再现了生物进化的树状结构。这一点也再次表明人工自然的进化就是人化。

第四,人工自然踏着自然的阶梯迈向人的高度。前述科学革命与技术革命的相关性使我们想起自然界中运动形式由机械运动、热运动、电磁运动经化学运动、生命运动到意识运动。运动形式的高低之分对应于自然界的物质层次。在已知的物质层次上,夸克对于质子、中子是“封闭”的,核反应的能级不会影响到夸克,核物理学也不必虑及夸克。质子与中子之间的相互作用对原子和分子中核与电子的关系又是封闭的。凝聚态物理学、无机和有机化学不必考虑质子和中子。再往上,原子、分子中核与电子的相互作用对于生物行为基本上是封闭的。社会生物学家们一般并不需要多少量子化学的知识。进而在社会科学和人文科学领域,最新的发展表明,一些基本的经济规律、管理规律也正在经历这一变化,如以集成为主要标志CIMS,它给企业带来的最大变化,就是将企业运行中关于事实和规律的知识按一定的目的黑箱化。相应于自然界中的物质层次,有学科和知识的层次,进而有人工自然的层次。于是我们看到,正是自然界中低层次物质对于高层次物质的封闭性,导致低层次知识对于高层次知识的黑箱化,进而造就人工自然。这就是人工自然人化的客观依据。

“人在自己的创造物中直观自身”(马克思)。技术的发展历程就是人自身的成长过程。

在科学发展规律和技术发展规律的基础上,进一步论述这两条规律之间的关系意义重大,留待日后进行。


  人工智能,是科学还是技术?人在人工智能及其发展中,“直观”到了什么?

[] F·Kneller.作为人类事业的科学.哥伦比亚大学,1978138

[]周昌忠.西方科学的文化精神.出版地:上海人民出版社,199515




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