引言 知识机器
科学为什么如此强大？
它又为什么出现得这么晚？
如果你穿越到人类历史上某个随机选择的地点和时间，那你很可能会住在一个没有家具的潮湿的洞穴里，靠捡拾小如针头的谷物，以及用一根一头削尖的木棍狩猎猛兽维持生活。
不过要是你非常幸运的话，你可能会穿越到亚历山大大帝时期，穿着希腊世界的富人才能拥有的凉鞋。依靠这种特权地位，你可以享用差不多所有让我们现在的生活变得有价值的文化发明。你可以从荷马和萨福的诗歌中获得快乐，去剧院观赏《俄狄浦斯王》和其他古典戏剧杰作，然后雇一位音乐家在晚餐后为你的朋友们演唱小夜曲。你生活的城市可能受到法律和法院体系的约束，由创造了世界七大奇迹中某些杰作的建筑师和雕塑家一手建造，并由沿用至今的政治模式（君主制、寡头制、运转平稳的民主制）治理。如果你有天赋和意愿，你还可以从事几何学或哲学方面的高级研究。
然而你很快就会注意到，这片文化乐土上缺少了一些东西。这里既没有传播速度比最快的马还要快的X射线和磁共振成像（MRI）技术，也没有让生活在百里香香气中的地中海人了解世界大事的音视频报道。最令人震惊的是，这里没有让我们的先进医学、运输和通信技术成为可能的东西，也就是被称为近现代科学的知识生产机器。
文明始于几千年前，但这台机器却直到几百年前才出现。怎么会花这么长的时间呢？
古代人并不是不想了解世界运行的规律。大约在前580年，古希腊哲学家泰勒斯在港口城市米利都眺望着蔚蓝的爱琴海，看到大海与天空在夏日的薄雾中融为一体，于是提出万物最终都是由水构成的。他的学生阿那克西美尼并不同意这个观点，他认为最基本的物质是空气。几十年后，住在西西里岛的赫拉克利特认为万物的本原是火。而与此同时在米利都，我们同样不太了解的泰勒斯的另一位学生阿那克西曼德提出，万物都由潜能无限的无形物质组成，他把这种物质叫作“阿派朗”（apeiron），也就是“无限”的意思。
尽管这些思想家、他们的同代人以及后继者——包括中国学者、伊斯兰教大师、中世纪的欧洲修士——都巧妙地论证了自己的观点，但这之中却没有一种观点能脱颖而出，打败其他所有观点。尽管他们探索了大自然的深层结构，也提出了人类历史上一些极具智慧的原始假设，但他们对于知识的储备却几乎没有什么贡献。1
原因很简单。尽管前现代的自然研究者有时也会提出正确的想法，但他们几乎没有能力让自己的想法脱颖而出。5世纪，西罗马帝国覆灭的时候，有关地球、行星和太阳之间关系的几乎所有可能的假设都已经被提出了：行星和太阳围绕着固定的地球旋转，或者地球和行星围绕着固定的太阳旋转（由古希腊哲学家阿利斯塔克在前3世纪提出），又或者部分或所有行星围绕太阳旋转，而太阳又围绕着地球旋转（这个想法通过古罗马作家传给了中世纪的哲学家，后又于15世纪在印度被独立提出）。然而，直到西罗马帝国灭亡1 000年之后，人们才在这些理论中究竟哪一个是正确的问题上基本达成一致，而且不久之后就明确了最终的结论。
这次巨大的突破发生在1600年至1700年这段令人兴奋的时期，当时，经验主义探究从过去随心所欲的猜测热潮，演变为在全新的层面上展现出发现力的研究方法——知识机器。驱动这台机器的是一种受到严格控制的过程，它会利用观测得到的证据对理论进行无情的“拷问”，支持某些理论，并推翻其他的理论。尽管偶尔会出现偏移或者倒退，但从长远来看，这种方法还是会取得明显的进展。在泰勒斯曾经观察过地平线和海水的地方，我们的射电望远镜在外太空看到了暗物质。
正是为了纪念这种新发现涌现的速度与发现方式上的突变，历史学家将其称为“科学革命”，而哲学家和社会学家则把革命取得的成果当作一种看待世界的新方式。这样，他们就把“近现代科学”与之前的古代以及中世纪科学（有时为了强调显著的不连续性，也称其为“自然哲学”）区别了开来。在科学革命之前，自然哲学的创造性并不逊于近现代科学，在亚里士多德等思想家的推动下，它也形成了一定的体系，并且同样重视感官方面的证据。不过，似乎还是缺少了某个特殊的东西。
为什么这个特殊的东西迟迟未能到来呢？在哲学、民主制度和数学接连闯进古代思想家的意识之门后，科学为何还徘徊在起点？为什么不是古巴比伦人将零重力观测站送入环绕地球的轨道，不是中国汉族人在黄河沿岸的平原上制造出粒子加速器，不是玛雅人在尤卡坦半岛种植出转基因玉米，也不是古希腊人研制出流感疫苗并完成心脏移植呢？
像革命、选举、宣言和解放这样的事件都在特定的时间和地点发生了。但是像“科学方法尚未出现”这样令人失望的事情却几乎可以说是随处可见。近现代科学并没有出现在民主制的雅典，没有被亚里士多德发明出来。它也没有出现在1 000年前的中国，尽管当时的中国有凝聚力，具有学术传统，也具有技术方面的实力。古时的伊斯兰医学和欧洲医学都没能成功地发展为真正的科学。至于玛雅人、阿兹特克人、印加人，还有高丽王朝和柬埔寨的高棉帝国，以及先后建立孔雀王朝和莫卧儿王朝的印度，我们视他们的庙宇和金字塔有如奇迹，也为他们多姿多彩的戏剧和舞蹈传统而惊叹，但是这些富饶、强大而精深的文化也都不是科学的发明者。
因此，科学长期的缺位不能通过一连串特定的事件，或者风俗与环境间某种特定的组合来解释。不管是民主政体还是神权政体，东方还是西方，泛神论者还是圣书之民
，都没有孕育出科学。似乎是科学本身的某些性质让全世界的人类都难以接受。
我认为答案就是：科学是一种陌生的思想形态。要理解它为何在人类活动领域中姗姗来迟，我们需要认识到科学方法固有的陌生性。
第一步是仔细研究一下科学方法，看看是哪些规则推动了近现代科学发展，并解释了其查明事实的强大能力。你可能觉得这是件容易的事：只要是有科学的地方，我们所讨论的原则就会发挥作用，每一所大学、每一家研究机构、每一个工业实验室都遵循着它们。去这些地方，然后提几个问题，科学家就会亲自告诉你科学是什么，以及科学是如何发挥作用的。
然而事实证明，要得到一个令人满意的答案绝非易事。有些科学家说科学的本质是受控或可重复的实验，却忘记了实验在宇宙学或演化生物学中相对不太重要。有人说高级的数学方法至关重要，却忘记了遗传学的奠基者根本没用到复杂的数学知识。有人说重要的是观察，这是一个很有包容性的答案，它没有像其他回答那样把某个科学分支整体排斥在外，但又过于笼统了。古希腊的自然哲学家试图解释自己看到的一切，但尽管他们很想认识可观察的世界，他们还是没有掌握近现代科学的秘密。
如果在科学界进行一次民意调查，你很快就会发现，尽管科学家非常清楚该如何实行自己的方法，但他们并不知道这些方法背后真正重要的是什么，以及为什么重要。
其他研究科学本质的学者，比如科学史学家、科学社会学家和科学哲学家又会给出怎样的答案呢？你会发现，他们意见不统一的程度并不亚于科学家。事实上，科学方法的问题是现代思想中最复杂、最有争议，也最令人费解的问题之一。
这一问题催生了一场时而沉闷、时而激烈、持续了100多年的争论：方法大辩论。敏锐而有影响力的思想家试图描述科学方法，但他们得出的结论常常截然相反。
更令人困惑的是，许多仔细研究过科学的人得出的结论是，根本不存在科学方法这回事。关于近现代科学有什么新鲜之处，以及科学革命带来了哪些改变的问题，他们的回答是“没什么”——如社会学家史蒂文·夏平（Steven Shapin）就宣称“根本没有科学革命这回事”2。用科学哲学家保罗·费耶阿本德（Paul Feyerabend）的话说，在牛顿解释了行星为何环绕太阳运行的3个世纪之后，科学的本质“仍然笼罩在黑暗之中”。3
《知识机器》这本书将走进黑暗，在对科学方法的各种不同看法和怀疑态度中寻找光明。这本书将与哲学家展开争论，比如卡尔·波普尔（Karl Popper），他认为科学方法取决于拥有合适气质的思想家所运用的某种逻辑；还有托马斯·库恩（Thomas Kuhn），他认为科学的力量来自一种特殊的社会组织。这本书还将与史蒂文·夏平等认为不存在任何方法的社会学家正面交锋，并针对科学方法的本质提出自己的看法。
加入这场方法大辩论的理由有很多。科学对我们现代生活的质量至关重要，以至于即便事实证明科学方法相当枯燥而且不起眼（比如某种更好的实验技术），找到它并把它写成一本书也是很有必要的。
然而，我并不打算写那样的书。真正让我着迷的，是科学如此出人意料而又复杂反常的运转规则。我认为，正是这种特殊性导致了科学的姗姗来迟。即使抛开科学晚出现的问题不谈，科学方法的怪异性本身也是一场知识奇观。我将这本书呈现在你的面前，主要是为了分享这一奇观，并从中获得乐趣。
当我化身为实验室的P.T.巴纳姆，揭开近现代科学的核心奥秘时，你就会开始明白近现代科学的诞生为何如此艰难。那些寻找科学方法的“方法论信徒”一直在找的是一种逻辑和行为上的指引，以此将人类的突发奇想从科学思想中清除出去，用标准化的规则或程序取而代之，让人们根据证据来判断理论的正误，这些规则和程序正是科学惊人的知识生产能力的源泉。然而，支配科学并造就其成功的规则远比方法论信徒所预想的要弱：尽管它告诉了你什么可以作为证据，但它并没有提供解读证据的方法。事实上，它对证据的重要性只字未提。
此外，这种规则并不像方法论信徒所期望的那样，存在于科学家的头脑中。它不会告诉科学家私下里该怎么思考，而只是规范了他们公开争论的方式。它不是一种推理方法，而是一种言论准则，一系列辩论的基本原则，促使科学家仅凭经验性证据来处理所有的争议。
这就解释了方法论信徒为什么没能找到他们要找的方法。他们不仅找错了规则，也找错了地方。
一种内容如此贫乏，涵盖范围又如此有限的规则如何才能造就科学的发现力呢？它或许规定了什么叫作证据，但它并没有让科学家在对证据的理解上达成一致。它只是规定所有的争论都必须参照经验性证据进行，然后就退后一步，不再干涉。对于证据与理论之间的关系，科学家可以自由地思考几乎所有他们感兴趣的内容。但他们如果要投身于科学事业，就必须发现或创造捍卫自己观点的新证据。他们确实也是这样做的，而且满怀热情。
由此带来的生产力改变了一切：科学是一台机器，它激励爱争辩的人完成了他们原本不愿进行的单调乏味的测量，以及耗时费力的实验。正是这些难以收集的经验性细节从似是而非的谎言中找出了真相。最终，这样的证据积累够了之后，几乎所有的科学家，不管有怎样的怪癖、偏见和成见，都会认可真相的重要性：一种理论之所以远远优于其他理论，是因为它能最好地解释和预测所有的证据。
这一表面上并不起眼的公共行为准则，或者说科学争论中“只看证据”的限制，是科学引领人类坚定不移地走向真理所需的唯一方法，它配得上一个有气势的名字，我称它为“解释的铁律”。本书的大部分内容是解释这条铁律从何而来、意味着什么，以及通过何种手段引领了科学的诞生的。这是我为结束方法大辩论所做的一次尝试。如果我是对的，那么在本书里，你将看到科学是如何真正发挥作用的。
你还会找到我开篇提出的那个问题的答案，了解到为什么人类花了这么长时间才发现这条铁律的重要性。我不会通过写一部科学革命的起源史来解释科学的姗姗来迟，我关注的是那些看似有利于科学出现但最终事与愿违的地方和时代。这样的结果来自某种亘古不变的原理：解释的铁律，或者说科学成功的关键，其实是一种非常保守封闭的思想。尽管它非常有效，但表面看来，它就是一种探究事物底层结构的非理性方式。古希腊人有诗歌、音乐、戏剧、哲学、民主制和数学，这其中每一种都是对人性的表达和升华。而科学则与之相反，它需要其实践者从战略上压制人性，确切地说，是压制人性中最重要的元素——理性思维。有哪位古希腊哲学家会认为这是真正了解世界的途径呢？奇怪的并不是科学到来得如此之晚，而是它作为一种发现的方法，居然被人们发现了。
到本书的结尾，我将回答两个大问题，一个是哲学问题，而另一个是历史问题：
1。科学是如何运作的，它为什么如此有效？
2。为什么科学出现得这么晚？
对于第一个哲学问题，我要说：关键在于那条铁律。对于第二个历史问题，我要说：正是规则的非理性让它长期受到人类意识的排斥。
为回答上述两个问题而做的对科学的知识、道德和社会结构的研究将占据本书的绝大部分篇幅，不过在接近尾声时，我会屈服于诱惑，写一些更接近传统历史的内容，解释为什么科学最终会在17世纪出现在欧洲。接下来，我会讲到铁律的非理性对当今科学形态的影响，并探究我们如何才能最好地维护，甚至改进知识机器，以便继续从它的洞察力和威力中获益，尤其重要的是减少它在帮助我们的过程中给地球带来的破坏。
本书将坚定地站在科学的一边。我写作本书的目的是捍卫科学探究的地位，反对质疑科学发现真理的惊人能力的人，比如宗教激进主义者、后现代主义者、浪漫主义者、唯灵论者、哲学怀疑论者。我会证明，这种神奇的能力有充分的事实根据。
不过，这些论据和解释也将表明，知识机器的运转方式非常奇特，而且往往违反人性。它特有的不善表达、思想封闭和系统性的非理性非但没有成为阻碍，还帮助它完成了任务。难怪人类这么久都不愿意拉动这个控制杆，让它开始运转。
我将从方法大辩论最激烈的时候开始讲起，当时，20世纪最重要的两位科学哲学家——卡尔·波普尔和托马斯·库恩针对科学的知识生产力背后的机制提出了相反的观点。这两种观点都是站不住脚的。不过，通过仔细研究哲学领域残存的碎片，我将找到构建更好的科学理论的基础。