下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
以今天和未来科学发展来说，纯科学涉及三大学科专业：数学（含逻辑学）、测量、信息技术，以及一个理论：牛顿力学。图1-1以树状模型图对科学进行了概括。
图1-1
它是一切科学认识世界和人类自身学科的起点，在今天已经属于中学课程，几乎所有上完高中的人都学过，另外具备了微积分的数学知识后，对牛顿力学基本上就可以完全地理解了，只是理解的深度不同而已。对于这一点有可能人们会感到奇怪，尤其相对论、量子力学，甚至发展出超弦理论、M理论的今天，对物质世界的认识已经远远超越了牛顿力学的认识范围，有些人甚至认为牛顿力学早已经被相对论、量子力学证伪或推翻了，这种看法其实是大错特错的。人们总是关注在最新的、最尖端的科学成就上，但一切最绚烂的科学之光只是它最具活力的树叶和枝叶上开出的鲜花，纯科学要关注的问题是支撑这些最耀眼的东西基础是什么。无论理论物理学未来如何发展，新出现的任何理论都必须能够还原为牛顿力学。牛顿力学不仅没有被推翻，反而是支撑一切科学的基础主干，一切科学都必须有最终还原为牛顿力学的逻辑路径。牛顿力学是永恒的、判断一切科学真理的标准之一。本书中把这称为“以牛顿力学为核心的还原标准”。
数学与逻辑在古希腊文明时代是两个学问，但在数理逻辑发展起来之后，逻辑与数学被统一在一起了。相对来说，数学专业和它对科学的价值与意义普遍为人们所认同和接受。不仅对所有理工科专业来说数学是最基础的学科，而且大量社会科学的专业也都已经把数学作为基础学科。
信息技术是一切研究和学问的共同技术基础，更是科学发展的技术基础。可以说，人类文明的进化就是伴随一次又一次信息技术的飞跃而获得的。
第一代信息革命——语言。这个发生在7万年前，现代人类最早的智力突破是进化出了语言能力。在考古发掘出的这个时期人类大脑皮层中，负责语言的部分发育成型。这导致现代人类最后一次走出非洲，并灭绝了之前走出非洲的所有同类。
第二代信息革命——文字。在发明文字之前，人类的文化或文明只能通过世代口口相传来继承。有了文字，就可以把人类的文化和创造记录下来。文字对应了全球各个农业文明的起源。最早记录的方式是刻录文字，把文字刻在石头、甲骨、竹简等上面。
第三代信息革命——书写。文字刻录方式速度非常慢，而书写方式使文字记录的速度获得极大提升，成本也极大下降。最早的书写工具是古埃及和希腊的羊皮纸、纸草等。在石头、甲骨、竹简等上面刻画一个文字的时间要以小时计算，而采用书写方式后，记录一个字的时间就缩短到以秒计算。古埃及尤其古希腊文明就是在书写技术支持下诞生的。
第四代信息革命——中国造纸术和印刷术。这个技术极大降低了书写技术的成本和可获得性，极大加快了信息传播速度，并且在更好的书写技术基础上，增加了印刷技术。印刷技术极大增加了信息复制传播的效率并极大降低了其成本，从而引导了科学和社会发展的巨大飞跃。它对应了文艺复兴、英国的工业革命和科学革命。
第五代信息革命——模拟电子信息技术。电报、电话、电视、电影、磁带等最早的电子信息技术是与电气化革命同时代的产物。但这次信息革命并没有带来科学跨代的进步。
第六代信息革命——数字化信息技术。计算机与窄带或早期宽带互联网，包括计算机、存储和通信三大部分。第五代信息革命是第六代信息革命的前导。第六代信息革命，除了信息输入这一项改进相对较小外，在信息处理成本、信息传递速度、信息处理能力、信息存储能力等其他方面，相比于第五代尤其第四代信息技术有很多个数量级的改进，并且还在持续地加大改进的数量级。计算机几乎已经是所有学科专业领域的人员都要学习的知识和技能。“通信专业，尤其互联网是整个科学的基础”这种观点现在有大量的人已经认同，但还不是普遍地为人们所接受。更重要的是，即使认同这一点的人，也未必会系统学习和掌握通信专业知识。信息技术主要影响的是科学认识的技术成本和效率，它是通过量变引起质的变化。例如在过去没有计算机的时代，很多算法理论上有解，事实上却是无法解决的，因为计算量太大了。但在采用了计算机之后，因计算量太大而无法解决的大量科学问题就迎刃而解了。
第七代信息革命——理想化信息技术。进入21世纪，早期互联网逐渐成熟，随着第六代信息技术内部若干深刻的技术瓶颈被彻底打破，信息技术进入理想化阶段。测量网大规模普及。这必然要对应一次全新的、可以与前两次科学革命相比拟的全新科学革命，这就是纯科学革命，或第三次科学革命。因此，今天之所以会发生“纯科学革命”，不仅是因为科学“应当”纯粹，更重要的是因为今天有条件发展纯科学。
在纯科学三大专业知识中，数学、信息技术对科学的意义和价值，争议不大，尤其数学更是无任何异议，对信息技术的价值和地位认识清晰度稍弱，但对测量的认识却存在很大的问题和偏差。测量是如此地重要和历史悠久，但极为奇怪的是，系统学习过测量知识和技能的人，即使是在理工科专业人员中也是极少数，真正理解测量对整个科学价值和意义的人更是罕见。这种情况不仅在整个科学界（包括顶尖的物理学家）中是如此，就是在测量专业的人员中间同样如此，后者往往只是把测量当作一个与其他职业并无区别的狭窄谋生行当。当我将测量对整个科学的意义和价值在微信群里告知我在南邮测量专业的同班同学时，他们也感到惊讶不已——“没想到我们自己的专业竟然是如此高大上”。这就是整个科学大树主干中问题最大的地方所在，也是科学的“实验标准”认识偏差长期难以得到纠正的原因所在。因此，尽管纯科学所要研究和讨论的问题涉及前面所说的三个专业和一个理论，但本书重点展开的是测量对整个科学的价值和意义，以及建立在测量基础上的纯科学观念是什么，它将有效解决未来科学发展的潜力如何等问题。任何一个学科领域的专业人员，如果不能深入理解自己专业的整个测量基础是什么，都不能算是真正理解了自己的专业。