2017年，谷歌旗下的人工智能機器人AlphaGo再度出手，世界排名第一的圍棋棋手柯潔連敗三局，以“深度學習+強化學習+遷移學習”算法模型為基礎的人工智能再度成為熱議的焦點；亞馬遜的Amazon Go免排隊商店讓你不用結賬，直接走人，一經推出便吸引了全球媒體的目光。這項線下購物系統融入了機器學習、計算機視覺、傳感器技術、人工智能等多個領域的前沿技術……

蒸汽動力改變了人類的生產方式；電力改變了人類的生活方式；智能終端改變了人類的溝通方式；未來科技即將顛覆人類的生活。未來或許不可預測，但這些偉大的發明一旦深入生活，都將對人類社會產生巨大的影響。是什麼給我們的生活帶來那麼多的變化？是科技！是科技的巨大力量，改變了我們身邊的一切，改變了整個世界，推動了人類發展的進程！

科學技術是人類社會的必然產物，隨著人類社會的產生而產生，隨著人類社會的發展而發展。科學技術是第一生產力，從工具的使用到三次工業革命的發展，人類已經超越了其他物種，利用科學技術改變世界的能力越來越強，九天攬月、海底捉鱉已經不再是神話和空想。對於當今世界而言，更是如此，掌握先進科技者霸天下。但科技是如何實現這一切，又是如何發展起來的？

想要真正理解科學，我們必須理解它的過去。美國超級暢銷書作家蘇珊•懷斯•鮑爾（Susan Wise Bauer）在她的著作《極簡科學史：人類探索世界和自我的2500年》中，詳細介紹了35位科學大師的傳奇人生和36部改變人類歷史的科學經典，介紹了人類2500年科學探索的偉大曆程，對於瞭解科學發展的歷史大有裨益。

首先，神學崇拜，這曾經是解決一切難題的終極法寶。

“我不能設想真正的科學家會沒有這樣深摯的信仰。這情況可以用這樣一個形象來比喻：科學沒有宗教就象瘸子，宗教沒有科學就象瞎子。”對於認知條件和理論知識匱乏的古人來說，一切自然與非自然的力量都是充滿神祕的，在得不到合理解釋的情況下，自然就將其歸為神的力量。

在古希臘人看來，神存在與自然之中，並掌握這一切自然法則。他們在橄欖樹林中漫步，在聖殿或神廟裡居住，始終對人類的一舉一動予以關注，對人世間的善惡美醜作出評判，對人類的錯誤行為予以警示。

數學家泰勒斯就曾經說過：“神靈存在於萬物之中”，而且無處不在。這種對神靈的崇拜雖然不能給予各種現象科學的解釋，但是其中萌生了人類觀察世界、思考世界的萌芽。

第二，演繹推理，對現實世界的初步探索奠定了科技基礎

古代邏輯學家和哲學家認為，演繹推理是通向真理的最高尚、最好的道路。所謂的演繹推理就是從一般性的陳述出發，得出具體結論的過程。比如：前提是一切重物質都向宇宙中心墜落，地球是由重物質組成的，而地球並沒有墜落，於是可以演繹推理出結果：地球一定已經處於宇宙的中心。在他們看來，“真理並不是在宇宙或自然中找到的，而是通過與權威文獻進行比對找到的”。

演繹推理的工具包括四種：觀察和類比，哲學和數學。

觀察。據亞里士多德《形而上學》一書記載，信仰神靈的數學家泰勒斯得出了世界上第一個科學性理論：儘管以固體的形式存在，整個宇宙實際上是由水構成的。這是因為他注意到滋養萬物的東西都是多水的，種子本身也有許多水分。此外，水是大多數物質性質的主要構成。雖然我們現在知道這一論斷是錯誤的，但是泰勒斯做出了我們已知最早的嘗試。他不僅嘗試著觀察宇宙的本質的同時，跳出了神靈的角度。因此，有人將其稱之為“泰勒斯的飛躍”。

類比。在沒有科學方法和共同的科學術語，並且缺乏對宇宙根本原理的基本共識的基礎上，古希臘人通過類比的方法，創造了一套精緻的假想結構，然後細心地將徵候填充進去。比如，眼睛像燈籠，所以眼睛裡一定有火焰。內臟器官就像裝滿了體液的銅質容器，因此一定要有一個導管系統將他們相連，體液經過這個系統由一個器官進入另一個器官。所以，當時的醫生治療的時候，就會採取相應的治療措施。加入腸胃不舒服，他們就會認為內臟器官之間的導管被堵塞了，就要用瀉劑清通導管，就像管道工清通堵塞的管道一樣。

哲學。古希臘的思想家們沒有細緻觀察的傳統，也沒有科學的研究工具，因而無法對某種現象進行剖析，只能通過哲學思考進行解釋。他們通常是端坐於家中，為解釋整個宇宙精心編造了一系列故事。在柏拉圖看來，物化的宇宙包括四個基本元素——土和火是最基本的元素，鏈接二者的紐帶則是氣和水。人類居住在這個物化的宇宙中，人體在某些方面反映了宇宙的結構。正如水在地球表面循環，血液在人體內循環，人類可以通過自己的感官，包括觸覺、嗅覺、視覺和聽覺來理解這個宇宙。但是由於物質現實不過是理想的影子，自然科學也就總是從屬於形而上學了。哲學總是試圖理解那個理想中的宇宙，現實的世界是理想宇宙墮落之後的樣子。科學則只是通過觀察來理解這個墮落的影子本身。所以科學永遠不會引領我們找到真相，它總是匍匐在哲學的腳下，心甘情願地接受指正。

數學。在泰勒斯之後到柏拉圖之前的這段時間裡，人們開始使用數學理解自然。其中的代表是畢達哥拉斯，他被尊為神靈的喉舌，因為他的數學法則主要用於理解真理本身的一種方法。他說：數學是通向知識的唯一途徑，不借助數字就不可能對事物有真正的理解。數字擁有神諭的力量，尤其是1、2、3和4，他們組合起來可以創造出現存的所有維度。可以說，當時的數學是宗教而不是科學，它的應用幾乎完全是為了思考上帝，而不是為了研究塵世的事情而設計出來的。

雖然演繹推理使得人類瞭解世界起到了重要推動作用，但是演繹推理仍有其侷限性，其中表現之一就在於權威的壟斷。公元十二世紀，受過教育的歐洲人都知道托勒密的宇宙，但對托勒密本人一無所知。地心宇宙成了常識。他不再是一條由某位科學家提出的、可能遭到反對的理論，而成了不言而喻、無人發起卻被萬人接受的道理。在這種權威的影響下，西方几個世紀以來採取的以語言為中心的教育導致歐洲學者們從沒接受過複雜幾何運算能力的練習。而要真正理解托勒密理論，這一能力是不可缺少的。科學學習的基礎已經被完全地、真正的腐蝕掉了，重建則要耗費時日。

第三，歸納推理，通過反覆試驗來驗證真理

16世紀出生於英國倫敦的弗朗西斯墊培根認為演繹推理是一條死路，因為“人們已開始就根據自己的意願決定了問題。然後依靠經驗，迫使她遵從他的贊成，就這樣左右他。”他認為，認真的思考者一定要遵從另一種推理的思路，即從具體的證據出發獲得一般性結論；從個別的證據出發，通過歸納，獲得一個更普遍的論斷。這就是歸納推理的思考方式。

培根因此描繪出科學方法的輪廓：假說、實驗、結論。這是對亞里士多德學派文獻中的演繹思想的一個挑戰，是“用真正的理性”推翻了古代權威。麥克維一·內皮爾在1818年的經典演講中指出：“培根的接觸，在於他第一個清晰充分地指出，在具體問題中，正確論證所需要遵循的規則和保證。”這種方法使得自然哲學家可以“用兩眼來看”，並且在觀察的基礎上得出結論。

無獨有偶，帕多瓦大學教授安德烈·維薩里撰寫的《論人體的構造》一書指出，一切醫學理論知識和時間都必須以準確地解剖學知識為基礎，解剖學家們也必須親自觀察。他們絕不可以簡單地依靠舊權威的教義，但是大學裡的訓練常常這麼做。維薩里告誡學生要努力學習“親自進行人體解剖和實驗，以瞭解人體構造，然後仔細地做比較。”這讓維薩里在前人的結論中發現了大量明顯的，可被證明的錯誤。

培根主義的方法雖然實用且優於權威和傳統方法，但是依然並非主流。伽利略挑起了古達權威與現實觀察之間的戰役，也是亞里士多德學派與培根主義的方法之間的較量。伽利略的自由落體實驗和藉助望遠鏡觀測而得到的日心說，給予了亞里士多德學派沉重的打擊。

值得注意的是，這期間儀器和工具成為實驗的重要手段。自從極愛略藉助望遠鏡實施觀測以來，工具的功能和能力越來越強大，借用羅伯特·波義耳的描寫：“藉助了不起的望遠鏡，我觀測著先前和最近被發現的恆星和行星；藉助奇妙的顯微鏡，我觀察到了肉眼看不見的東西，大自然鬼斧神工般不可複製的微妙；藉助化學熔爐之光，我研讀了大自然這本書。”

藉助儀器進行觀察後的下一步就是，利用近距離的觀察結果，利用人工手段對感官的延伸，作為新思路產生的起點。這些儀器延伸的不僅僅是感官，還有四位。顯微鏡和放大鏡，他們真正的最終目標並不僅僅是觀察，而是通過觀察得出新理論，通過觀察使人類的思維比以前延伸得更遠。因此，儀器和工具不再僅僅是感官的延伸，對科學家而言，他們就是智慧之樹，是通向完美的路徑。

第四，歸納推理的變革——常識和感官也會欺騙我們

牛頓將培根的從具體結果推知普遍結論的歸納推理法進行了驚人的延伸——適用於整個宇宙。在他提出的“實驗哲學”中，牛頓指出：從現象中推論出猜想，然後通過歸納，使猜想成為普遍的理論。物體的不可入行、運動以及慣性，運動定律和萬有引力定律都是通過這種方法被發現的。

但是，當我們遠離太陽系，到達宇宙更神祕的更深處時，牛頓的理論便失去了效用。愛因斯坦的廣義相對論告訴我們培根式的觀察有其侷限性，我們所見到的不一定是真的；常識會讓我們誤入歧途；雖然我們不能無視感官，但要知道感官也會欺騙我們。根據“波爾-盧瑟福模型”，電子可以在軌道間進行“量子躍遷”，而不是在連續的空間中平滑地運動。也就是在跳躍的同時，電子哪兒都不在。量子理論的出現，“徹底改變我們的物理學觀念”。

雖然牛頓定律已經完美地適用於現實世界，能夠準確地預測出向你加速靠近貨車相遇的準確時間。但是法國數學家兼物理學家亨利·龐加萊在研究那些看似相當簡單的系統，卻得出了出乎意料的結果。即便是對看似很簡單的力的研究，他也無法始終預測出準確地結果。他認為，原因就在於最初條件發生了席位的變化，而這種變化太細微，所以不易被察覺。

他歸結出了一條理論：“最初條件的細微改變可能會導致最終結果的巨大不同。”這就是混沌理論的雛形，並以“蝴蝶效應”廣為人知。至今，我們仍然無法預測出複雜系統的結果，不是因為他們不可預測，而是因為我們如今還無法深入洞悉那些促成它們的因素。但是，沿著前人的步伐，用好合適的方法，對於瞭解其中的奧祕，我們仍然滿懷希望。

古希臘哲學家捷諾的一位學生問他：“老師，您的知識比我們多，可是您為什麼對自己的解答總是有疑問呢？”捷諾用手在桌上畫了大小兩個圓圈，說：“大圓圈是我的知識，小圓圈是你們的知識。我的知識比你們的多。但我所接觸的無知的世界也比你們多呀。”誠然，人懂得越多越會發現自己的無知。然而，正是對於有知的無限渴望，才催生了我們對探索神祕無知的無限勇氣。科學，正是我們探索無知的有力武器。

《極簡科學史》除了向我們展示了科學技術發展的重要歷程之外，更重要的是指出了推動科學技術發展的重大因素——好奇。科學家就是這樣一群對未知世界懷有無限好奇心的偉人。正是這種永無止境的好奇心、對未知的熱情追問，拓展了人類知識的邊疆，並且改變了人類的歷史。人最大的價值就是對未知世界永不止息的探索。一個人青少年時期的眼界和格局，決定了他一生的精神結構。《極簡科學史》一定會讓每一個對世界懷抱好奇的心靈愛上科學，激發我們的好奇心，點燃我們探索世界的熱情。