世界观:现代人必须要懂的科学哲学和科学史(原书第2版)

“如果你每天都读你看得懂的书，你就只知道已知的世界观”，所谓成长，就是用《世界观》升级认知。
广受美国大学欢迎的人文通识读本，科学哲学和科学史的必备入门书。

本书是广受美国年轻人欢迎的人文通识读本，是一本能让人大开脑洞、训练思维、自我成长的科学哲学书。

书中介绍了科学哲学和科学史的根本问题，如什么是真理、哲学性/概念性事实等，涵盖了科学史上对世界观产生冲击的历史事件和哲学主题。科学带给我们的不仅仅是知识，更是一套新的认知体系，如从亚里士多德世界观到牛顿世界观的跃迁。本书还探讨了近代科学发展，特别是相对论、量子力学和演化论等理论给世界观带来的冲击和挑战。

本书纵论西方科学两千年，探索科学的起源和思维的本质。这是每一个现代人都需要阅读、了解的关于科学的历史和哲理，有助于读者构建正确的世界观。

在互联网时代，世界观是年轻人的“底层操作系统”，科学的世界观有助于年轻人升级认知，为个人成长赋能。

本书也有益于企事业单位掌握科学和创新规律，助推重大科技创新，大幅提升企业和组织的整体实力与竞争力。

作者：理查德·德威特（Richard DeWitt）

美国费尔菲尔德大学（Fairfield University）教授。他利用丰富的课堂教学经验对《世界观》一书的文稿进行反复打磨，并配以丰富的图表补充说明。同时，作者具有将复杂的技术概念分解成读者可理解的语言的独特能力，读来令人大开脑洞。

译者:孙天

北京外国语大学英语学院英语语言文学学士、硕士，中国翻译协会会员。至今已从事翻译工作十余年，语言风格多样，作品体裁丰富，先后为童趣出版社、天天出版社等机构翻译多套丛书及出版物，并长期为《环球时报》《华夏地理》《第一财经周刊》翻译专栏文章，作品内容涵盖旅行游记、财经评论、商务文书及科普知识等。

本书用科学哲学的改“观”演示了世界进步的图景，像一本“导游图”一样，领着我们近“观”了亚里士多德、牛顿、爱因斯坦、达尔文等巨匠的工作坊，讲解他们的工作方法及原理。
作者总是把我们拉近，而不是推远，不断用比喻化繁为简。先哲们因哲学的、科学的工具而改变了人类的“观”，人类又因“观”改变着“世界”。本书亲切自然地完成了“世界”与“观”的互动演进历程的拼图展示，是广大学子建立科学世界观的*佳入门书，也许还能给各路学子意外的灵感！中国人的有机宇宙观曾让李约瑟等科学史家瞠目惊讶，我期待中国学者读过此书后会奋起直追，写出中国人的“世界观”。
——廖祥忠，中国传媒大学校长、博士生导师

本书以“世界观”的两次变革为切入点，把科学史与科学哲学的基本话题汇集在一起，让历史和哲学交相辉映，是科史哲的*佳入门读本。
——吴国盛，清华大学科学史系主任

科学素养不是科学家才需要的，而是今天每个人都应具备的基本素质。一本优秀的科学哲学史，则是我们快速一览科学精神和方法全貌、掌握其精髓的捷径。《世界观》就是这么一本精彩的著作。如果你要成为面向未来的通识人才，那么请你一定不要错过这本好书。
——成甲，成甲公众号主理人、《好好学习》作者

有一种认知跃迁，润物细无声，对于你我来说，意义重大。它就是世界观。世界观作为整个人类认知体系的反映，先后历经多次变迁。从亚里士多德世界观到牛顿世界观，人类跨越了将近两千年。整个人类认知跃迁背后的思维工具——经验、归纳、逻辑思考，从哪里来，又将去往何方？答案尽在《世界观》一书中。此书是了解科学哲学和科学史的一流入门读物，全书简明流畅、深入浅出、直截了当。期待各位读者开卷有益。
——阳志平，心智工具箱公众号作者、安人心智集团董事长

理查德·德威特（Richard DeWitt）

美国费尔菲尔德大学（Fairfield University）教授。他利用丰富的课堂教学译者序

前言

第一部分 基础命题

第1章 世界观 // 002

第2章 真理 // 016

第3章 经验事实和哲学性/概念性事实 // 036

第4章 证实与不证实证据和推理 // 045

第5章 奎因-迪昂论点和对科学方法的意义 // 056

第6章 哲学插曲：归纳的问题和困惑 // 072

第7章 可证伪性 // 083

第8章 工具主义和现实主义 // 091

第二部分 从亚里士多德世界观到牛顿世界观的转变

第9章 亚里士多德世界观中的宇宙结构 // 102

第10章 托勒密《至大论》序言：地球是球形的、静止的，并且位于宇宙中心 // 111

第11章 天文学数据：经验事实 // 128

第12章 天文学数据：哲学性/概念性事实 // 139

第13章 托勒密体系 // 149

第14章 哥白尼体系 // 161

第15章 第谷体系 // 176

第16章 开普勒体系 // 179

第17章 伽利略和通过望远镜得到的证据 // 192

第18章 亚里士多德世界观所面临问题的总结 // 213

第19章 新科学发展过程中的哲学性/概念性关联 // 222

第20章 新科学和牛顿世界观概述 // 229

第21章 哲学插曲：什么是科学定律 // 240

第22章 1700～1900年牛顿世界观的发展 // 253

第三部分 科学及世界观的新近发展

第23章 狭义相对论 // 272

第24章 广义相对论 // 298

第25章 量子理论的经验事实、数学方法和诠释概述 // 309

第26章 量子理论与定域性：EPR、贝尔定理和阿斯派克特实验 // 357

第27章 演化论概述 // 378

第28章 演化的哲学与概念影响 // 409

第29章 世界观：总结思考 // 452

章节注释和推荐阅读书目 // 463

参考文献

经验对《世界观》一书的文稿进行反复打磨，并配以丰富的图表补充说明。同时，作者具有将复杂的技术概念分解成读者可理解的语言的独特能力，读来令人大开脑洞。

在第一部分中，我们将探讨在科学史和科学哲学中某些重要而又基础的命题。具体来说，我们将讨论几个概念，包括世界观、真理、证据、经验事实与哲学性/概念性事实、常见的推理类型、可证伪性以及工具主义和现实主义。这些话题将为我们在第二部分和第三部分中的讨论提供必要的背景知识。在第二部分中，我们将研究从亚里士多德世界观到牛顿世界观的转变，而在第三部分中，我们将探讨一些对我们现有世界观提出了挑战的新近科学发展。
第一部分
基础命题
第1章
世界观
本章的主要目的是介绍世界观的概念。与我们在本书中将要探讨的大部分概念相同，世界观这个概念实际上比它给人的第一感觉要着实复杂得多。不过，我们将从对这个概念相对简单直接的描述开始。接下来，随着本书内容逐渐深入，我们会体味一下亚里士多德世界观和我们自己的世界观，此后我们将会更好地理解世界观这个概念所涉及的复杂性。
尽管在过去100多年里，“世界观”这个词已经被相当广泛地使用，但这个词并没有一个标准定义，因此，值得花一些时间来明确在本书中我将如何使用这个词。如果要给出一个最简短的描述，我会说“世界观”指的是一个观点体系，其中不同观点如同拼图的一块块拼板一样相互联结。也就是说，世界观并不仅仅是一些分离、独立、不相关的观点的集合，而是一个不同观点相互交织、相互关联、相互联结的体系。
通常，理解一个新概念最好的方法是通过一个具体的例子。那么，就让我们从分析亚里士多德世界观开始吧。
亚里士多德的观点和亚里士多德世界观
在西方世界，我所说的亚里士多德世界观是公元前300年到公元1600年间占统治地位的观点体系。这个世界观的基础是一系列由亚里士多德（公元前384—公元前322年）进行了最清晰、全面的表述的观点。值得注意的是，“亚里士多德世界观”这个词并不特指亚里士多德本人所秉持的观点的集合，而是指亚里士多德死后，西方主流文化共享的一系列观点，而这一系列观点很大程度上以亚里士多德的观点为基础。
要理解亚里士多德世界观，从亚里士多德自己的观点开始会比较容易。随后，我们将讨论这些观点在亚里士多德死后几个、十几个世纪里的某些发展演变。
亚里士多德的观点
亚里士多德秉持大量与我们现在截然不同的观点。下面是几个例子：
（1）地球位于宇宙中心。
（2）地球是静止的，也就是说，它既不围绕任何其他天体（比如太阳）运行，也不围绕自身轴线旋转。
（3）月亮、其他行星和太阳围绕地球运行，大约每24小时运行一圈。
（4）在月下区里，也就是地球和月球之间的区域（包括地球本身），有四种基本元素，即土、水、气和火。
（5）在月上区里，也就是月亮以外的区域，包括月亮、太阳、行星和恒星，物体由第五种基本元素“以太”构成。
（6）每种基本元素都有一个基本性质，这一基本性质决定了元素的表现特征。
（7）每种基本元素的基本性质都通过这一元素的运动趋势表现出来。
（8）土元素有一种向宇宙中心运动的天然趋势。（这就是为什么石头会直着掉下来，因为地球的中心也就是宇宙的中心。）
（9）水元素也有一种向宇宙中心运动的天然趋势，但是这一趋势比土元素弱。（这就是为什么当泥土和水混合后，两者都会向下运动，但最终水会留在泥土上面。）
（10）气元素天然地向土和水以上、火以下的区域运动。（这就是为什么当把气打入水中，气泡会从水下升起来。）
（11）火元素有一种向远离宇宙中心的方向运动的天然趋势。（这就是为什么火在空气中向上燃烧。）
（12）组成行星和恒星等物体的元素以太，有一种进行完美的圆周运动的天然趋势。（这就是为什么行星和恒星持续围绕地球，也就是围绕宇宙中心，做圆周运动。）
（13）在月下区，一个运动的物体会自然趋于静止，原因要么是组成这一物体的元素到达了其在宇宙中的自然位置，要么是这些元素被其他东西（比如地球表面）阻止，不能继续向其在宇宙中的自然位置运动。其中第二个原因更加常见。
（14）一个静止的物体会保持静止，除非有一个运动来源（要么是自身运动，比如一个物体往自己在宇宙中的自然位置的运动，要么是外界的运动，比如我把钢笔从书桌这边推到另一边）。
这些观点只是亚里士多德的观点中非常小的一部分。亚里士多德在伦理学、政治学、生物学、心理学和进行科学研究的合理方法等领域，都有广泛的观点。和我们大多数人一样，亚里士多德也有成百上千个观点，但其中大部分都与我们的观点非常不同。
重要的一点是，亚里士多德的这些观点并不是不同观点的随机集合。当我说这些观点不是随机的时候，我的一层意思是亚里士多德有足够的理由秉持其中大部分观点，而且这些观点远不是幼稚的看法。上面列举的观点，每一条都已被证明是错误的，但如果考虑到当时可以得到的数据，每一条又都很有根据。举个例子，在亚里士多德的年代，最好的科学数据都强有力地表明地球位于宇宙中心。这个观点虽然后来被证明是错误的，但其并不是异想天开的结果。
当我说这些观点并非随机时，我的另一层意思是这些观点组成了一个相互关联、环环相扣的观点体系。为了展现亚里士多德的观点是如何相互关联、环环相扣的，让我分别用一个错误方法和一个正确方法来描绘它们。
首先是用错误方法描绘出的画面，我将用去食品杂货铺的购物清单做个类比来说明。大部分人列购物清单的时候，最终单子上的物品都是任意排列的，它们之间的联系仅仅是去食品杂货铺时我们能够或是希望找到这些东西。我们可以整理这些购物清单，比如乳品都放在清单的一个部分，面包、蛋糕等烘焙食品放在另一个部分，等等，但是大部分人其实都觉得分不分类无所谓。所以，结果就是我们得到了一张物品排列随意而且没有特定关联的购物清单。
当你思考亚里士多德的观点时，不要将其当作一张物品之间没有联系的购物清单。也就是说，不要把观点的集合描绘成图1-1中有些杂乱无章的购物清单那样。相反，接下来我会给你一个更好的画面。你可以把观点的集合想象成一幅拼图，其中每一块拼板都是一个观点，这些观点以一种清晰、固定、相互关联、环环相扣的方式拼合在一起，就像拼图的不同拼板拼合在一起一样。也就是说，亚里士多德的观点体系更像是图1-2中的样子。
图1-1像购物清单一样排列的亚里士多德的观点
图1-2亚里士多德的观点拼图
拼图这个比喻可以体现我在使用“世界观”这个概念时的主要特点。首先，拼图的拼板不是独立的、相互隔离的；相反，拼板之间是有内在联系的。一块拼板与其旁边的拼板相互咬合，旁边的这块拼板又与旁边的拼板咬合，以此类推。所有拼板是相互联结、相互关联的，整体结果就是我们得到了一个体系，体系内的每个部分相互拼合，形成了一个内部相互联结、相互关联，具有稳定性和一致性的整体。
与此类似，亚里士多德的观点相互拼合，形成了一个内部相互关联、具有一致性的体系。每一个观点都与其周围的观点紧紧相连，这些周围的观点又继续与围绕在外的观点紧紧相连，以此类推。
如果要用实例说明亚里士多德的不同观点如何相互拼合，可以拿“地球是宇宙中心”的观点作为例子。这个观点与“土元素有一种向宇宙中心运动的天然趋势”的观点紧密相连，毕竟，地球本身主要由土元素组成。这样一来，“土元素天然地向宇宙中心运动”的观点和“地球本身位于宇宙中心”的观点就完美地拼合在一起了。
同样地，这两个观点都与“一个物体只有在存在外界运动来源时才会运动”的观点紧密相连。正如我的笔，除非有人或有东西去移动它，否则它将保持静止，对地球来说也是这个道理。由于组成地球的大重量元素在很久以前就已经移动到宇宙中心，或者说是到了最大程度上接近宇宙中心的位置，因此它们现在就会保持静止，没有一个物体强大到可以移动像地球这样巨大的物体。所有这些观点反过来又与“基本元素都有一个基本性质”的观点以及“物体之所以会有它们所展示出来的运动模式，很大程度上取决于组成物体的元素的基本性质”这一观点紧密相连。总结一下，我要表达的基本观点就是亚里士多德的观点像拼图的一块块拼板一样相互联结。
除此之外，请注意，在一幅拼图中，核心拼板和外围拼板存在一些不同点。由于拼板之间相互联结，一块位于中心位置的核心拼板不能用另一块不同形状的拼板来替换，否则可能需要替换掉几乎整个拼图。而外围拼板则可以在对拼图剩余部分影响相对不大的情况下进行替换。
类似地，在亚里士多德的观点中，我们可以区分出核心观点和外围观点。外围观点可以在不对整体世界观进行大量改动的情况下进行替换。比如，亚里士多德认为宇宙中有五大行星（不包括太阳、月球和地球）。在不运用当代科技的情况下，五大行星是所能分辨出的全部行星。不过，假设当时出现了存在第六大行星的证据，亚里士多德就可以很轻松地采纳这个新观点，而并不需要对他的整个观点体系进行重大调整。一个观点如果即使本身发生变化也不对其所在的观点体系产生实质性改变，那它就是一个典型的外围观点。
与此相反，思考一下“地球是静止的，并且在宇宙中心”这个观点。在亚里士多德的观点体系里，这是一个核心观点。值得注意的是，这个观点之所以是核心观点，并不是因为亚里士多德对此深信不疑，而是因为它就像一幅拼图里靠近中心位置的拼板，如果把它去掉或替换掉，那么与它相关联的观点都要发生重大变化，而这反过来又会导致几乎整个亚里士多德观点体系的调整。
要说明这一点，让我们假设亚里士多德试图用别的观点替换“地球位于宇宙中心”的观点，比如用“太阳是宇宙中心”这一观点。如果亚里士多德只是想简单地把这个观点去掉，也就是把拼图中的这块拼板拿走，然后用“太阳是宇宙中心”的新观点来填补位置，那么他能够在保持拼图其他部分完好的情况下做到这一点吗？
答案是不能，因为“太阳是宇宙中心”的新观点不能与拼图的其他部分拼合在一起。举个例子，重量大的物体很明显会向地球中心掉落。如果地球的中心不是宇宙的中心，那么亚里士多德提出的“重量大的物体（指主要由土和水两种大重量元素组成的物体）有一种向宇宙中心运动的天然趋势”的观点就需要被换掉。这又需要替换大量其他相互联结的观点，比如“每个物体都有一个基本性质，这一基本性质决定了物体的表现特征”的观点。简言之，在这个例子里，试图替换哪怕一个观点都需要替换与其相互联结的所有观点，而这种情况通常需要建立一个全新的观点拼图。
同样地，这些都进一步表明亚里士多德的观点不是随机的、杂乱无章的观点集合，而是一个相互联结、像拼图一样的观点体系。每一个观点拼合在一起组成一个各部分环环相扣、具有一致性的观点体系，这就是我在运用世界观这个概念时的核心理念。简言之，当我谈到世界观的时候，请想到拼图这个比喻。
亚里士多德世界观
到目前为止，我们主要讨论了亚里士多德本人的观点，你可能会感觉世界观所涉及的是某个人的观点拼图。有时人们说起世界观时，确实是这个意思，这其中包含的一层意思就是我们每个人的观点体系与其他人相比多少都有些不同，也就是世界观总有些细微差异。当然，我们之所以成为我们，我们自己的世界观也是原因之一。
然而，对本书来说，“世界观”更重要的一层含义是一个更广义的概念。比如，从亚里士多德去世后到17世纪，西方主流社会都或多或少地运用亚里士多德提出的方式来看待这个世界。当然，这并不是说每个人都相信亚里士多德所秉持的观点，也不是说在这段时期，这个观点体系的内容没有增加或改变。
举个例子，在这个时期的多个时点上，犹太教、基督教和伊斯兰教的哲学神学家都把亚里士多德世界观与宗教信条进行了融合。这些融合体现了亚里士多德世界观在亚里士多德死后几百年间的某些变化。也有些人对宇宙的看法完全不同于亚里士多德。比如，相比于亚里士多德，有些人的观点基础与柏拉图（公元前428—公元前348年）的看法更为相近。这种以柏拉图观点为基础的观点体系就成为亚里士多德世界观以外的另一种世界观。（顺带提一句，柏拉图是亚里士多德的老师，尽管如此，亚里士多德最终还是与柏拉图在观点上发生了巨大的分歧。）
尽管亚里士多德的观点得到了修正，或有人秉持与亚里士多德世界观不同的世界观，但从公元前300年到17世纪，西方主流世界多数观点体系都与亚里士多德世界观的内在精神一致。包括“地球是宇宙中心”“物体具有基本性质和天然运动趋势”“月下区是不完美的区域而月上区是完美的区域”等在内的观点，都是西方主流世界所达成的共识中的一部分。这些由一群人共同持有的观点像每个人自己秉持的观点一样，拼合在一起，形成一个环环相扣、具有一致性和稳定性的观点体系。因此，当我谈到亚里士多德世界观时，我脑中浮现的就是这个由一群人所秉持的、与亚里士多德本人观点一脉相承的观点所形成的拼图。
牛顿世界观
为了与亚里士多德世界观进行对比，让我们来简短地了解一下另一个不同的观点体系。17世纪早期，出现了新证据（主要来自于当时刚刚发明的望远镜），表明地球围绕太阳运动。正如我们在前面探讨过的，在亚里士多德世界观的拼图中，我们不能在不替换几乎所有其他拼板的情况下，只是简单地把“地球是宇宙中心”的这块拼板替换掉。因此，前面所说的新证据就意味着亚里士多德世界观站不住脚了。这很有趣，也有些复杂，后续在本书中我们将对此继续进行探讨。但是现在，我们只要知道，最终一个新的观点体系逐渐形成。更确切地说，这个新体系包括了“地球在运动”的观点。
让我们把这个最终取代亚里士多德世界观的观点体系称为牛顿世界观。这一观点体系以艾萨克·牛顿（1642—1727）及其同时代人的著作为基础，并在其后多年中得到了相当可观的丰富和发展。与亚里士多德世界观一样，牛顿世界观也包含大量观点，下面是其中几个例子：
（1）地球围绕自身轴线旋转，大约每24小时旋转一周。
（2）地球和行星沿椭圆形轨道围绕太阳运转。
（3）宇宙中基本元素的种类略多于100种。
（4）物体表现出来的运动特征主要受外力影响（比如重力，这就是为什么石头会往下落）。
（5）组成像行星和恒星这样的物体的基本元素与组成地球上物体的基本元素相同。
（6）描述地球上物体运动行为的规律（比如，一个正在运动的物体趋向于保持运动状态）同样适用于行星和恒星这样的物体，等等。
这些观点和其他上千条观点共同组成了牛顿世界观。
西方世界中大部分人从小到大所接受的都是这一世界观。我们在前面把亚里士多德世界观比作拼图，这个类比对组成牛顿世界观的观点也同样适用。具体来说，牛顿世界观也是一个观点体系，其中每个观点像拼图的拼板一样拼合在一起，组成一个具有稳定性、一致性，并环环相扣的体系。尽管亚里士多德体系和牛顿体系都具有稳定性和一致性，但它们是不同的拼图，其核心观点存在巨大差异。
从亚里士多德世界观到牛顿世界观的转变是巨大的，本书第二部分的大部分内容都围绕这个转变展开。我们将会看到，这个转变主要由17世纪初期的一系列新发现所激发。接下来在第三部分中，我们将探讨一些较新的、令人意外的发现。就像17世纪早期的新发现使当时存在的观点拼图发生了变化，最近几十年间的新发现也会改变我们现有的观点拼图。
结语
在结束对世界观概念的初步介绍前，我想再简单探讨两点。第一点关于我们所掌握的、可以支持组成我们世界观观点的证据，第二点关于组成我们世界观的很多观点所具有的明显常识属性。
证据
我们已经花了很多笔墨来探讨观点，假设人们秉持其观点都是有理由的，也就是说，我们似乎会有些证据来支撑我们的观点。
比如，假设你认为亚里士多德是错的，认为地球不是宇宙中心，因此，你非常可能认为太阳是我们这个太阳系的中心，而地球和其他行星围绕太阳运转。我对你是否有支撑这一观点的证据表示怀疑，但是同时，我也怀疑你的证据实际上与你所认为的并不一样。让我们暂停几秒钟，问一问自己，“为什么我认为地球围绕太阳运转？我有什么证据来证明这一点？”我没有在开玩笑，请把这本书放下几秒钟，然后仔细思考一下这些问题。
准备好了吗？想一想你有没有任何直接证据来支撑你所秉持的“地球围绕太阳运转”的观点。当我说“直接证据”时，我所想的是：当我骑自行车时，我就有了直接证据证明我在运动，我感受到了自行车的运动，感受到了吹在我脸上的风，看到了我运动着经过了其他物体，等等。你有没有像这样的直接证据来证明“地球围绕太阳运转”？似乎没有。我们没有感到我们正在运动，也没有感到持续的强风从我们的脸上吹过。事实上，当你望向窗外时，无论如何地球都好像是静止的。
如果你想想自己认为“地球在运动”的原因，我认为你会发现并没有直接证据能证明地球在围绕太阳运动，一个都没有。尽管如此，你的观点当然是合理的，你当然也有一些证据来支撑它。但是，跟直接证据相比，你的证据更像是下面这样：让自己试着有那么一会儿认为地球不是围绕太阳运转的。你有没有发现，这个观点并不能与你的其他观点拼合在一起？比如，你的一个观点是，老师告诉你的大部分都是真理，那么上述这两个观点就不能拼合在一起；你的另一个观点是，在权威性书籍中读到的大部分内容都是准确的，那么这两个观点也不能拼合在一起；你还有一个观点是，我们这个社会的专家不可能在这么基础的问题上错得那么离谱，它们也不能拼合，等等。
总的来说，你认为地球围绕太阳运转，主要是因为这个观点可以与你观点拼图里的其他拼板拼合在一起，而相反的观点则不能放入这个拼图中。换句话说，你用来支撑这个观点的证据与你的观点拼图紧密相连，也就是与你的世界观紧密相连。
顺带提一下，你会说就算我们自己没有直接证据证明地球围绕太阳运转，也不能说我们秉持这个观点是不合理的，因为天文学家和相关领域里的专家肯定有这样的直接证据。但是，正如我们在后续章节中将会看到的，即便是专家，也没有这样的直接证据。这绝不是想说没有证据能很好地支撑“地球围绕太阳运转”的观点。好的证据是存在的。但是，我认为这个证据并不像人们通常所认为的那么直接。这种情况存在于我们的很多（很有可能是大多数）观点中。
总之，我们只能为我们所秉持的极小一部分观点拿出直接证据。对我们的大多数观点（也许是几乎所有观点）来说，我们之所以秉持这些观点，主要在于它们可以跟一个很大的、其中各个观点相互联结的观点集合拼合在一起。换句话说，我们之所以秉持这样的观点主要是因为它们可以跟我们的世界观拼合在一起。
常识
我们大部分人从小到大接受的都是牛顿世界观，而当谈到牛顿世界观时，所提到的大部分观点似乎都变成了常识。但是，请你再思考片刻，你会发现这些根本不是常识。举例来说，地球看起来并不是围绕太阳运动的。正如上面提到过的，如果望向窗外，你会发现地球看起来处于完美的静止状态。同时，太阳、恒星和行星看起来是围绕地球运转的，大约每24小时转一圈。再想想“运动的物体趋向于保持运动”的观点，你可能在先前所接受的教育中就学习到了这个观点。我认识的大部分人都把这个观点当作一个显而易见的真理。
然而，根据我们日常生活的经验，运动的物体看起来并不是这样的。比如，扔出去的飞盘并不是一直保持运动。它们很快掉到地上，停了下来。扔出去的棒球也没有一直保持运动，就算没有人接到，它们也会很快越滚越慢，最后停下来。在我们的日常生活里，没有东西会一直保持运动。
我想说的是，一般来说，尽管我们大部分人都认同这些观点，但是上面提到的这些观点，也就是牛顿世界观的部分观点，并不是我们通过常识或者一般经验就能得到的。但我们大部分人都是在牛顿世界观的伴随下长大的，由于在我们很小的时候就被灌输了这些观点，所以现在，对我们来说，它们看起来显而易见是正确的。但是设想一下，如果我们从小到大接受的都是亚里士多德世界观，那么亚里士多德的观点也同样会看起来像常识。
简言之，从任何一个世界观自身的角度来看，这一世界观的观点都显而易见是正确的。所以，诸如“我们的基本观点看起来是正确的、看起来是常识性的、看起来显然是对的”这类事实，都不是特别好的证据，不能证明这些观点是正确的。
这就带来了下面这个有趣的问题：毫无疑问，亚里士多德世界观被证明是严重错误的。地球不是宇宙中心，物体的运动特征不是由其内在的“基本性质”决定的，等等。重要的是，并不是每个单独的观点错了，而是由这个观点体系组成的拼图被证明是错误的。现在我们所认为的宇宙与亚里士多德世界观里所归纳出的宇宙完全不同。然而，尽管这些观点不正确，但它们组成了一个具有一致性的观点体系，这一体系里的观点在将近2000年的时间里一直看起来显然是正确的，而且成了常识。
那么有没有可能即使我们的观点体系具有一致性，而且对我们来说显然是对的、是常识，但我们的这个拼图，也就是我们的世界观，也同样会被证明是错误的呢？毫无疑问，我们的某些观点会被证明是错误的。但我所提出的问题是：我们看待这个世界的整个方法会不会被证明是错误的，就像亚里士多德世界观一样，被证明是一个错误的拼图？
或者，让我换个方式来表达这个问题：当我们审视亚里士多德世界观时，其中很多观点都让我们觉得古怪、奇特。如果我们设想一下自己的后代，比如在几百年后的未来，或者只是想想我们自己的孙辈或曾孙一辈，那么我们自己现在的观点，也就是那些对你我来说显然是正确的、是常识的观点，对他们来说会不会也是一样古怪和奇特？
这些都是很有趣的问题。在本书快要结束的时候，我们将探讨某些新近的发现，这些发现表明在我们的世界观中，某些部分可能真的会被证明是一种错误的看待世界的方法。但是现在，我们将把这些问题留作思考，然后进入下一个主题。
……

译者序Preface
这是一本关于科学史和科学哲学的书，是一本给初学者看的书，而我正是这样一个初学者，因此，翻译这本书，就像是推开了一扇大门，走进一个不全然陌生但又不甚了解的世界。不过，幸好，在这个世界里，有作者理查德·德威特教授这个领路人。
在前言中，德威特教授介绍了本书的结构：正文共29章，分为三个部分，每个部分各有侧重。然而，从一个初识科学史和科学哲学的读者的角度来看，这本书其实可以分为两个部分，一个部分是科学哲学，就是书中的第一部分，而另一个部分就是科学史，也就是书中的第二部分和第三部分。在科学哲学的部分中，德威特教授介绍了诸多科学领域的基本命题，包括科学领域的基本概念、进行科学研究的逻辑和方法，以及对待科学研究及成果的态度，这些就像是一个理论框架，为后面打造一栋科学史的大楼打下了坚实的基础。而在科学史的部分中，德威特教授从公元前300年的亚里士多德时代写起，绵延至今，几乎涵盖了人类全部科学发展的历程，对每一个历史阶段的核心科学发展都进行了描述，并在描述的过程中反复运用在科学哲学部分中建立的理论框架进行分析，进而引发对于应如何对待科学的思考。
不得不说，这是一本有难度的书，从人类历史早期出于对天空的崇拜而产生的天文学研究入手，随着人类历史的铺开，扩展到物理学、生物学，其间穿插对化学、电磁学等领域的讨论，最后落脚到大约始于20世纪初期但到目前为止仍属前沿的领域，包括相对论、量子理论以及以演化论为基础的宗教和伦理学研究。不仅如此，在这些领域中，很多理论和主张并不是一目了然、简单易懂的，这无疑更增加了本书的难度。
然而，这又是一本不那么困难的书，德威特教授的论述深入浅出，通过大量运用实例、比喻、类比等，把许多抽象难懂的科学知识转化成了贴近日常生活经历的体会，在体会中理解科学的原理。同时，德威特教授口语化的论述语言诙谐轻松，仿佛他就站在面前，主持一场关于科学史和科学哲学的大型讲座。
这还是一本会让人在心里不断打上惊叹号的书，书中的许多观点颠覆了大多数人从小到大一直想当然的认知，令人倍感吃惊。比如，对于牛顿提出的重力概念，牛顿本人采用的居然是工具主义态度，这意味着牛顿力学中的重力并不是这个世界的一个真实存在，意味着牛顿力学的重力只是为了便于认识这个世界而采用的一个工具，而这无疑是中学物理课本从来都不曾提到过的。
这也是一本会让人不由得感叹“哦，原来如此”的书，在论述每个历史时期的核心科学发展的过程中，德威特教授使用了大量详细具体且很有说服力的科学知识来丰富自己的论述，其中不少都让人有恍然大悟的感觉。比如，众所周知，西方封建时期有“天赋王权”的思想，然而，这种思想在当时原来也是有科学依据的，因为当时占统治地位的亚里士多德世界观认为每个物体在宇宙中都有其天然位置，那些成为国王的人，其天然位置就是国王，所以注定成为国王。有了这样的科学依据，难怪这种思想会在一段时期内根深蒂固。
总之，这是一本值得一读的书。不过，翻译这本书的过程却并不轻松，在这里要感谢华章公司的贾萌编辑，在本书的翻译、编辑过程中，她给予了我诸多督促和帮助，还要感谢我的父母孙社生、施鲁杰，以及我的先生史祎，他们作为初稿的读者，给我提出了许多宝贵建议，而且在翻译成书的整个过程中，他们的支持是对我最大的鼓励。
最后，希望我所做出的努力可以让现在拿着书，准备推开科学史和科学哲学世界大门的你接下来收获一段愉悦而有意义的旅程。
孙天
前言Preface
本书主要是为第一次接触科学史和科学哲学的读者所准备的。如果这个描述与你相符合，那么欢迎来到这个迷人的领域进行探索。这个领域涉及某些最深奥、最困难同时又最基础的问题。也可以说，这个“科学的透镜”更清晰地聚焦于这些原本并没有那么引人注目的问题。我希望你像我一样喜欢这个领域，而且特别希望可以引起你的兴趣，让你愿意以后再回过头来更深入地研究这些问题。
像这样的介绍性著作尤其具有挑战性。一方面，我想准确地展示历史、哲学和两者之间的内在联系；另一方面，我想避免让某些第一次接触这一话题的人接触太多细枝末节。像我们这样对科学史和科学哲学进行全职研究的人，大多数来自学术领域，通常都会陷入自身学科的细节中，经常会忘记这样的细节在刚接触这一领域的人看来会是什么样子的。在面对细枝末节的时候，初学者常常会觉得“为什么会有人关心这些东西”，然后就放弃了。
这个问题可以理解。细节是很重要的，但是它们的重要性只有放在一个更广阔的背景中才能体现。因此在这里，我正是希望展现出这样一个更广阔的背景。然而，尽管本书描绘了一个相当宏观的图景，就我本人的知识而言我所写的也都是准确的，但在过程中的确省略了很多细节。
历史、科学和哲学之间的联系永远都是复杂而迷人的。正如前面提到过的，我希望引起你的兴趣，让你想要更深入地研究这些命题，甚至开始欣赏其中的细节。最能让我感到欣慰的莫过于看完这本书后，你会去书店，或者打开电脑里的浏览器，下单购买那些能让你进一步研究这些话题的书籍。
关于本书结构的说明
简略地说，我想要做的是：第一，介绍科学史和科学哲学中某些基础命题；第二，探讨从亚里士多德世界观到牛顿世界观的转变；第三，探讨新近出现的科学发展对西方世界观带来的挑战，这些发展中最值得注意的是相对论、量子理论和演化论。
为了实现这些目标，我将本书分为三个部分。第一部分是对科学史和科学哲学中某些基础命题的介绍。这些命题包括世界观的概念、科学方法和推理、真理、证据、经验事实和哲学性/概念性事实之间的对比、可证伪性以及工具主义和现实主义。这些命题的意义和相互之间的内在联系将在第二部分和第三部分中说明。
在第二部分中，我们将探讨从亚里士多德世界观到牛顿世界观的转变，并关注在这一变化过程中某些哲学性/概念性命题所扮演的角色。其中特别值得关注的是，在亚里士多德世界观中处于核心地位的某些哲学性/概念性“事实”所发挥的作用。这些讨论将说明第一部分中的很多命题，同时，对第三部分中关于我们自己由于新近科学发展而不得不摒弃的某些哲学性/概念性“事实”的探讨，第二部分中的讨论也可以打下基础。
第三部分介绍了新近的发现和发展，其中最值得注意的是相对论、量子理论和演化论。随着对这些发现和发展的探讨，我们将会看到，它们令西方世界几乎所有人从小到大所接受的某些核心观点产生了重大改变。在第二部分中，我们已经强调了亚里士多德世界观中哲学性/概念性观点所扮演的角色，同时在第三部分中我们也会看到，某些观点曾一直被我们认为是显而易见的经验事实，然而随着新近的发现和发展，它们都被证明是错误的哲学性/概念性“事实”。
此时，已经很清楚的是，当对这些错误的哲学性/概念性观点的认知变得更为普遍时，我们看待这个世界的整体观点就需要发生变化了。目前很难说这些变化会是什么样子的，然而，越来越有可能的是，我们的孙辈继承的世界观将会与我们自己的世界观大为不同。我希望你所享受的探讨和思考并不仅局限于过去已发生的变化，还包括目前我们自己身处其中的变化。
在本书的最后，也就是章节注释和推荐阅读书目部分，我针对某些书中讨论过的话题提供了更多信息，同时列举了一些推荐书籍，在这些书籍中你可以找到更多关于这些话题的额外信息。正如前面提到过的，最能让我感到欣慰的莫过于看完本书后，你有兴趣对这些命题进行进一步探究。
关于本书的结构，还有最后一点说明：尽管我希望你能完整地读完这本书，而且书中的三个部分以前面所描述的方式相互联系在一起，但如果你想单独阅读每一部分，也是完全可以的。举个例子，如果你对17世纪的科学革命和牛顿科学及牛顿世界观的发展更感兴趣，而对科学哲学里的相关命题没那么感兴趣，那么你基本上可以从第二部分的开头，也就是第9章开始阅读。然而，我还是会鼓励你至少快速浏览一下第1章、第3章、第4章和第8章。同样地，如果你主要的兴趣点在于新近的科学发展，特别是相对论、量子理论和演化论，那么可以直接跳到第23章，也就是第三部分的开头。如果你打算这样做，那么我还是鼓励你至少快速浏览一下第3章和第8章。
最后，再次希望你能享受接下来的探讨。