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第二节
科学与解释

理解并解释世界是改变世界的基础,事实通过推导而形成理论,并不一定都是科学的。对事实的解释可以区分为科学解释和非科学解释。

一、解释的评判

所谓解释,就是在观察的基础上进行思考,合理地说明事物变化的原因,事物之间的联系,或者是事物发展的规律。

案例 荒地的巨幅图形

在秘鲁安德斯山脉的高处,有一片纳兹卡荒地。那块荒地的地面形成了一些大型的几何图形,以及一些动物图案如猩猩、蜂鸟和蜥蜴。这些图案产生于一千多年前,是通过扒开覆盖在土地上的具有氧化铁表皮的沙石而描绘出的,由于其形状巨大,只有站在更高处才能把它们认成相应的图案。

畅销书作家丹尼肯却提出,那些线条代表外星飞船的着陆带,正是这些外星人从空中指导印第安人完成了这些画。其解释牵强、怪异。

一个可接受的解释是:纳兹卡地区的印第安人使用简单的工具和测量设备完成了那些画像,以便给居住在云层中的雨神留下印象。

(摘自《简明逻辑学导论》,世界图书出版公司,2010.)

例1: 美国某大学医学院的研究人员在《小儿科杂志》上发表论文指出,在对2702个家庭的孩子进行跟踪调查后发现,如果孩子在5岁前每天看电视超过2小时,他们长大后出现行为问题的风险将会增加1倍多。所谓行为问题是指性格孤僻、言行粗鲁、侵犯他人、难与他人合作等。

分析: 对此现象的一个有力的解释是,看电视时间过长,会影响儿童与他人的交往,久而久之,孩子便会缺乏与他人打交道的经验。

例2: 有科学家认为:就像地球一样,金星内部也有一个炽热的熔岩核,随着金星的自转和公转会释放巨大的热量。地球是通过板块构造运动产生的火山喷发来释放内部热量的,在金星上却没有像板块构造运动那样造成的火山喷发现象,令人困惑。

分析: 对该科学家的困惑的一个有力的解释是,金星自转缓慢而且其外壳比地球的薄得多,便于内部热量向外释放。

例3: 地理和历史的证据显示的美国东部地震与加州相比在强度上相同,但影响的面积更大。相同震级的地震在美国东部打击的区域是加州的100倍。

分析: 对此现象的一个有力的解释是,加州的地壳,与东部相比较,当地震波从震中向外传递时,有更丰富的吸收地震波的断层。

例4: 有气象专家指出,全球变暖已经成为人类发展最严重的问题之一,南北极地区的冰川由于全球变暖而加速融化,已导致海平面上升;如果这一趋势不变,今后势必淹没很多地区。但近几年来,北半球许多地区的民众在冬季感到相当寒冷,一些地区甚至出现了超强降雪和超低气温,人们觉得对近期气候的确切描述似乎更应该是“全球变冷”。

分析: 对此现象的一个有力的解释是,近几年来,由于两极附近海水温度升高导致原来洋流中断或者减弱,而北半球经历严寒冬季的地区正是原来暖流影响的主要区域。

1.解释的类型

提出解释,是科学的一大任务,对事物和现象的解释,有以下几种类型。

第一类解释是指出事物产生的原因和因果过程。比如,为什么地球环绕太阳运转?因为太阳的引力将它拉住了。

第二类解释是用规律来解释为何现象是这样的。比如,为什么水开之后烧水壶的盖子不断跳动?因为气体加热后会膨胀。

第三类解释是用事物的功能、作用和目的来解释它为何这样。比如,为什么啄木鸟的嘴那么尖?因为这样它可以啄出树洞中的虫。

从是否符合科学的角度,解释可分为科学解释和非科学解释,这两者最根本的区别是,接受或拒绝某个观点所基于的基础。

阅读 物种的自私来源于基因的本性

《自私的基因》一书的作者理查德·道金斯提出了这样的一个新的观点,基因才是进化的主人,生物个体不过是基因的载体罢了。人类和其它一切动物一样,都是各自基因的生存机器。所以呢,成功的基因,一个突出的特性就是具有无情的自私性。基因出于自我保存的目的,为了更有效地达到其自私的目的,就会无意识地操纵生命个体做出种种行为,竭尽全力维护自己的基因,甚至不惜赴汤蹈火。

假如你遇到火灾,如果你没有抓住时机尽快逃出去,就很有可能被烧伤,甚至死亡,那么你的基因就没办法继续迭代,这可不是基因想看到的事情。所以,什么礼让先行、什么伦理道德,在基因的操控下,统统被我们抛到脑后。由此我们也就发现物种的生老病死,不过都是基因进化的规律。也就是说我们人类出生、繁衍、哺乳、死去……都是基因进化的最优策略。

不过,在某些特殊情况下,基因也会滋长一种有限的利他主义。而这本质上也是来自于基因的自私性。举个例子,瞪羚这种动物高高跳起,把捕食者的吸引力转移到自己的身上,看似是一种利他行为,其实则是为了向捕食者表达:我,跳跃能力很强,跑很快的。你啊,追上我很难的……就别来追我了。

利他行为最普通明显的例子,就是父母,尤其是母亲对子女表现出的利他行为。当捕食者来临时,母鸟会上演一场调虎离山计。它们会一瘸一拐地离开巢穴,让捕食者误以为能迅速地捕获母鸟而放弃鸟巢中的雏鸟。但当它快要被捕捉到时,就会立刻放弃伪装,腾空飞起,成功转移了视线,保证了幼鸟的安全。这虽然有一定的风险,但也是基因能够传承下去的最好方式。这就是道金斯所说的,无论是动物还是人,都有自私的本性,因为这个本性就写在我们的基因里。

案例 一到高考就下雨的科学解释

“为啥一到高考就下雨?”,从历史天气数据来看,高考下雨确实蛮普遍的。

其实,6月起,我国多数地区迎来了真正意义上的雨季,这与东亚整体气候类型、区域性气候现象和小尺度的天气系统都息息相关。

每年6月初,太阳达到黄经75度时,便迎来了二十四节气中的第九个节气——芒种,这是种植业夏收夏种的繁忙时节,这一节气的到来意味着气温将显著升高,雨量也开始丰沛。

我国东部的大部分地区,都是典型的季风气候区,主要的特点是夏季高温多雨、雨热同期。在夏季,大陆在日晒后温度容易升高,气温高于海洋,于是陆地上形成低气压,凉爽海洋上则形成高气压。我国夏季风从南方海洋上高气压流向大陆低气压,多偏南风。夏季风从海洋吹向大陆,携带着丰沛的水汽,所影响之处多降水。

6月正是夏季风牢牢制霸东亚的时节,我国大部分季风气候地区本就潮湿多雨。

6月初,受“准静止锋”影响,江南地区迎来长达月余的漫长梅雨季。

6月多暴雨,也与强对流天气相关。

以上种种原因加总下来,使夏季本就多雨。所以,高考遭遇一场“六月的雨”也不算什么稀奇的事。

另外,下雨除了天意,也可能是人为。在高考的时间点,有很多地区已经非常炎热。在炎热的天气中往返考场,考生易中暑,影响考试发挥。基于此种考虑,有些城市会采取人工降雨的方式降低气温,为考生营造一个相对清凉的考试环境。

不过,总有一些年份少雨,也总会有一些城市在高考当日晴空万里,为啥我们不谈论这些呢?当我们在谈论“高考必下雨”时我们在谈论“证实性偏见”,即“高考下雨定律”的应验,是因为我们只关注那些下雨的城市。

“证实性偏见”是一种隐蔽性极强的认知偏差,指的是人们更愿意接受与自己看法一致的信息,忽略与自己看法相悖的信息。简言之,就是对自己的见解只证“实”,不证“伪”。只要你的预设是“高考下雨”,那你的意识会让你想方设法找到证据合理化你的预设。

科学发现的主要活动,包括提出解释、做出预言、做出假说并且判断其是否可接受。评价解释优劣的一般经验有两条:其一,自然主义的解释优先于超自然的解释;其二,基于已知实在的解释优先于那些基于奇妙的或怪异的现象的解释。

科学是相对的正确,即科学是人在现有物质条件与认知能力下,所得出的对事物相对正确的认识。科学假说是人们将认识从已知推向未知,进而变未知为已知的必不可少的思维方法,是科学发展的一种重要形式。科学理论发展的历史就是假说的形成、发展和假说之间的竞争、更迭的历史。科学是一个发现的过程,科学总是在“观察统计→提出理论假设→验证→应用→出现与以前假设相矛盾的新现象——再提出一个理论来解释”这样不断发展和进步的过程中。

案例 麦克斯韦妖

中学时我们都曾学过热力学第二定律(熵增原理):孤立系统的不可逆过程熵总是在增加。“落叶永离,覆水难收;欲死灰之复燃,艰乎其力;愿破镜之重圆,冀也无端;人生易老,返老还童只是幻想;生米煮成熟饭,无可挽回……”这些都是熵增原理在实际生活中的反应,它现在也已经成为了物理学中最牢不可破的原理之一。然而当年麦克斯韦却曾提出过一个对熵增原理的诘难,非常令人困惑。

一个绝热容器被分成相等的两格,中间是由“麦克斯韦妖”控制的一扇小“门”,容器中的空气分子作无规则热运动时会向门上撞击,“门”可以选择性地将速度较快的分子放入一格,而较慢的分子放入另一格,这样,其中的一格就会比另外一格温度高,系统的熵降低了。可以利用此温差,驱动热机做功,而这是与热力学第二定律相矛盾的。

对于这个诘难的反驳,可并不是一件轻松的事情。有人可能以为麦克斯韦妖在打开、关闭门的时候需要消耗能量,这里产生的熵增会抵消掉系统熵的降低。然而开关门消耗的能量却不是本质的,它可以任意降低到足够小。

对于麦克斯韦妖的真正解释,直到20世纪才被揭开。关于熵的问题向来比较难懂,因此我直接引用赵凯华先生在《新概念力学·热学》中的话:“麦克斯韦妖有获得和存储分子运动信息的能力,它靠信息来干预系统,使它逆着自然界的方向进行。按现代的观点,信息就是负熵,麦克斯韦妖将负熵输入给系统,降低了它的熵。那么,麦克斯韦妖怎样才能获得所需的信息呢?它必须有一个温度与环境不同的微型光源去照亮分子,这就需要耗费一定的能量,产生额外的熵。麦克斯韦妖正是以此为代价才获得了所需的信息(即负熵)的,这额外熵的产生补偿了系统里熵的减少。总起来说,即使真有麦克斯韦妖存在,它的工作方式也不违反热力学第二定律。”

(摘自《物理学上十个著名的思想实验》)

2.评判解释优劣的标准

对同样的现象,人们往往会提出不同的、相互不协调的解释。人们在评判科学解释性的假说的优缺点时普遍使用三个标准。

(1)协调性

即与原有已确立假说的协调性。科学的目标是获得一个解释性的假说系统。当然,这样的系统必须是自我相容的。科学的进步要求新假说应与已经得到证实的那些假说相一致。当然,有时重要的新假说与已有理论不相容,它直接替代了已有理论,事实上,旧理论不是被认为一无是处地被抛弃。比如,物质守恒原则被修正成更为广泛的质能守恒原则。一个理论被建立,因它显示出能够解释大量的数据或已知事实的能力。它不能被某些新假说所废弃,除非新假说对同样的事实能够进行解释甚至解释更好。

(2)预测性

每个能够提供科学解释的假说必须是可检验的;如果某个可观察的事实能够从中演绎出来,它就是可检验的。当我们面临两个可检验的假说,其中一个比另外一个演绎出更大范围的事实,我们说该假说具有较大的预测力或解释力。比如,伽利略建立了落体定律公式,差不多同时,开普勒建立了行星运动定律,但是它们是各自分离的。之后,牛顿提出了三大运动定律和万有引力理论,将这些分离理论统一了起来并给予了解释。牛顿万有引力解释了所有伽利略和开普勒解释的结果,以及除此之外更多的事实。

(3)简洁性

两个竞争性假说可能是相关的和可检验的,可能与已有理论吻合得同样好,甚至可能具有大致相当的预测力。在这样的条件下,人们一般更可能支持两个中比较简洁的那个。

案例 双生子佯谬

爱因斯坦的狭义相对论建立了全新的时空观,对于当时的人们来说难以接受。因此自从提出以来,狭义相对论就受到了各种诘难,其中最著名的当属双生子佯谬。但是无论如何诘难,狭义相对论都可以很完美地给出解释,所有的佯谬都被一一化解,研究这些佯谬可以更加深刻地理解狭义相对论的时空观。

在狭义相对论中,运动的参考系时间会变缓,即所谓的动钟变慢效应。现在设想这样一个情景:有一对双胞胎A和B,A留在地球上,B乘坐接近光速的飞船向宇宙深处飞去。飞船在飞出一段距离之后掉头往回飞,最终降落回地球,两兄弟见面。现在问题来了:A认为B在运动的时候时间变慢,B应当比A年轻;而同样地,在B看来,是A一直在运动,是A的时间变慢了,A应当比B年轻才是。那么兄弟俩究竟谁更年轻呢?狭义相对论是否自相矛盾了?

事实上,理解双生子佯谬的关键,是要清楚A和B的地位并不对等:两人中只有B经历了加速过程,B在飞船掉头的时候不可避免地要经历一次加速。因此,只有A才是处在狭义相对论成立的惯性系当中,只有A的看法是正确的:当兄弟俩见面时,B比A更年轻。类似的效应已经被精密实验所证实了。

(摘自《物理学上十个著名的思想实验》)

二、科学与非科学

科学解释仅仅在存在支持它的证据的条件下才值得接受,而且寻找证据的过程永不停止。科学是经验的,即真理的检验在于经验之中,因而科学解释的本质是,它是可检验的。

非科学解释不依赖于证据,或者其依赖的证据是不客观、不真实、不可靠的。非科学解释的主要特征是,这种解释不是依据事实而是依据想象。

例如,对一个疾病的原因的分析,如果有人把一个人染上某种疾病的原因解释为邪恶的灵魂附体,或者解释为因果报应,这个解释当然就不是科学解释,因为谁也无法验证这个推测。

再如,中国人普遍相信坐在旁人捂热乎的地方会长痔疮;恰恰相反,英国人认为坐在凉地方才长痔疮呢。然而,乌克兰妈妈的忠告却大不一样:她们坚信坐在凉地方导致不孕。有些秘鲁人相信在冰箱前徘徊太久有可能致癌。在捷克,吃完水果喝水会导致腹痛腹胀是一种常识。为了免遭雷劈,菲律宾的孩子们绝不在暴风雨里穿红色的衣服。德国人与澳大利亚人则对气流怀有极端的恐惧,谴责其为急性肺炎、动脉阻塞等疾病的致病因素。因此,夏日火车客车里的上班族们宁愿日复一日地忍受着33摄氏度(90华氏度)的高温,也不愿哪怕把窗子开个小缝儿,以免清凉——但是剧毒的微风吹进来。然而,在韩国,对空气流通性的忧虑恰好相反。韩国人只在窗子敞开的时候使用电风扇。因为他们普遍坚信在密闭的房间里使用电风扇存在生命危险。这种威胁的机械原理不甚了了:或称缺氧或谓寒冷。

1.科学与非科学的区别

科学与非科学的根本区别在于解释、假设或假说能否被验证。比如,历史事件的假设无法得到验证,故历史不是科学,但科学与非科学的区分并不是一成不变的,历史、文学、社会学、经济学、哲学也都有其具有逻辑的核心思想,也可以使用科学方法来辅助解释现象,因此,也具有一定的科学性,但由于其本质上不可验证或难以验证,因此,不属于严格意义上的科学。

“非科学”并不意味着一定就是“反科学”,非科学还包括“前科学”或者“后科学”,甚至“超科学”。世界上也有很多科学所不能解释的现象,非科学的领域同样在人类文明中具有很高的价值,比如宗教。

科学和宗教用不同方式解释和探究宇宙起源、地球起源、生物起源、人类起源、思维之源等人类关心的终极问题。科学之所以不采纳宗教对终极问题的解释,是因为宗教解决生物起源问题是基于“信仰”的,而不是实证的。科学之路就是寻求“实证”之路,任何科学探究的结论都是要以事实作为依据和支撑,是经得起事实论证和逻辑检验。

而伪科学与迷信更是属于非科学的真子集。伪科学不是科学,却用“科学”的外表和“科学”的语言来说服、迷惑和误导人们认为它是科学可信的,它们经不起真正的科学的检验。

比如,有人作了如下论述:

尽管特异心理学(包括对传心术、先知和心灵致动等的研究)经常被认为是一种伪科学,但它实际上是一种真正的科学事业,因为它应用诸如对比实验和检验假说的统计学方法等科学方法来研究其所提出的问题。

分析: 该论述所认为的特异心理学是一种真正的科学事业这一结论基于的假设是,任何使用科学研究方法的研究领域都是一种真正的科学事业。而这一假设其实是不成立的,研究领域即使使用科学研究方法,但也不一定完全符合前述的科学的原则、标准和特性,也不一定就是科学。

2.科学与迷信的差别

科学与迷信在很大程度上是截然相反的。科学活动承认证据支持、客观性、可靠性和完整性的重要,而迷信则是完全忽视。比如,当牧师向奥德塞斯展示一幅关于那些尊敬上帝并都从沉船中逃生的人的图画时,问他现在是否仍不承认上帝的力量,他回答得很好,“是的”,他说,“但是画中那些祈祷后又被淹死的人在哪呢?”这就是所有迷信的方式,在迷信上,人们都倾向于这样的心态,把他们成功的事情都记下来,而忽视并且忘记那些他们失败的事情,即使那些事情更经常发生。

导致迷信的原因往往包括以下两个方面。

一方面是心理和意志因素。包括恐惧和焦虑、幻想和精神上的懒惰等。其中,恐惧和焦虑来源之一是每个人都会死亡、疼痛、孤独和失败等,人们无力控制这些生活中的事实,为了缓解他们产生的焦虑,很多人诉诸符咒和护身符。焦虑来源之二是自由和自由使人承担的责任。很多人都畏缩于掌控自己的命运的想法,从而寻求避难所,并且盲目地服从。

另一方面是对世界的观察产生的歪曲。这包括多种因素:一是安慰剂效应,医生利用并不提供任何药性或治疗益处的安慰剂给病人,使得病人的病症治愈或减轻,这其实不是安慰剂本身起作用,起作用的是医生给病人的暗示等精神因素。二是空想性错视,比如,有时人们观看云雾、高山或者窗户和天花板,会看见人脸、动植物等。空想性错视效应是导致大量的宗教迷信的因素之一。三是知觉设置,指以某种先前的经验引导我们的期望的方式去感知事件和物体的倾向。人们常常能感知到期望感知的事物,而事实上它们并没有发生,这就是产生的错觉。四是集体幻觉。集体幻觉是发生在一大群人中,人群在一个很高的情绪状态可能会产生知觉歪曲。这种幻觉可能是人群对看到重要的事情或奇迹的期望所引起的。五是自运动效应。如果在黑暗处观察一个小的、静止的、发光的点或物体,常常会发现这个发光的点或物体看起来是动着的。

为避免主观状态的歪曲,在自然科学中,很多观察是通过仪器或工具实现的。在社会科学中,双盲取样和统计数据分析的技术把观察者同实验的结果隔离开来。

3.科学的局限与发展

科学知识有局限性、相对性、暂时性。实际上,科学并非一成不变,而是一直在不停地发生、发展,科学理论的形成是从证据出发的动态且曲折的论证过程。

(1)科学的局限

科学的局限性主要体现在以下两个方面。

第一,正确不等于科学。比如说明天可能下雨也可能不下雨,这句话肯定正确,但是一句正确的废话,没有人会认为这是科学。

第二,科学也不等于绝对正确。科学的生命力恰恰在于它从不宣称自己是绝对正确的,所有的科学结论都有有限的应用范围。任何科学理论不管它曾经多么成功,也不管它曾经经受过何等严格的检验,都是可以被推翻的。科学研究以追求真理为己任,但任何科学都不能以“绝对真理”而故步自封,任何科学知识和理论都具有或然的特征,都有其适用的具体条件和范围。有一些现在认为不正确的东西也曾经属于科学范畴,人们判断一个东西是不是科学,主要不是看它的结论是否绝对正确,而是看它所运用的方法以及在当时是否得到了严格的验证,是否具有相对正确性。

两个著名的科学原理也告诉我们,科学有永恒的局限性。一是量子力学中的测不准原理:不论用多么精确的实验仪器,测量物质的位置与速度的误差,始终大于一个常数。也就是说,我们永远无法同时了解物质的位置与速度。二是数学中的哥德尔不完全性定理:在任何数学公理系统中,都存在一些数学命题是无法判断其正确性的。也就是说,数学中一些命题永远不能证明或证否。

诺贝尔物理奖得主理查德·费曼(1918—1988)认为,所有的科学知识都是不确定的,旧有的定律可能是错的。例如,人们曾一度认为,质量不随运动状态而变化。即运动不会影响到物体的重量,因为转动的和静止的陀螺质量读出来都一样。但后来,人们知道,旋转的陀螺要比静止的陀螺的重量增加将近十亿分之一。如果陀螺旋转得足够快,使得边缘速度接近光速,那么重量增加就相当可观了。在科学发展史上,一旦出现些微的效应,就需要对现有概念进行极具革命性的修正。所以,原有的定律应该修正为这样的陈述“只要物体的速度不是太大,物体的质量就不会有明显变化。”

(2)科学的发展

科学是在不断发展进步的,进步的时候就把前面的东西否定掉了或者把前面的东西认为是个特例。比如,人们以前认为地球是宇宙的中心,太阳围着地球转;后来人们才明白地球是绕着太阳转的;再往后又清楚太阳也不是宇宙的中心。从托勒密到哥白尼,再从牛顿到爱因斯坦,旧的结论总是被新的结论取代。但每个阶段都是属于科学的历史,当然,科学还在发展,今天乃至未来的科学结论也不能保证是对客观世界的终极描述。

阅读 科学是中药研究的必由之路

中药的研究,只有科学道路、还是有不同于科学的道路?

中药的标准,应该是科学的、还是有不同于科学的标准?

如果审视科学,回顾历史,可以看到:

中药的研究只能是科学的研究,

中药的标准必须是科学的标准。

1.为什么药物的研究和标准必须是科学的

所有的药物,都必须是“真”的。

没有任何药物敢于承认是假的,而坚持继续推广。但有药贩子希望用其他方法,绕过其假药被公开识破的标准。

多个国度、地区,不同人发现的药物,都必须是“真”药,不能是假药。

经过多年的探索,现代药物对真药有三点核心要求:

1)疗效:对特定的疾病或症状有治疗效果;

2)副作用:在可以容忍的程度;

3)一致性:不同来源、批次的药物必须一致。

谁来验证疗效?不能是一个人说了算,既不能是一个病人,也不能是一个医生,或一个旁观者说了算。如果只是一个人说了算,如果不需要验证,那么就不可能区分真药和假药,也不能区分良医和骗子。需要有可以公认的标准和程序,需要可以验证。

怎么算有治疗效果?人类为在过去几百年更有共识的答案。为了验证疗效,1747年之后,才有药物需要经过对照试验的概念。到了二十世纪后半叶,才有用安慰剂作为药物对照的方法,并要求试验需要双盲,用药者和给药者都不知道病人是用了药物还是用了安慰剂,以期减少用药者和给药者因为预期而带来的偏差。

副作用的可容忍范围,也需要根据药物不同、治疗目标不同、疗效不同,而有独立于药物销售方和病人的机构,拿出独立于药物销售方和病人的标准和程序进行确定。如果没有公认的程序,就不能区别对待真药和假药、好药和坏药,而纵容庸医或假药贩子。

药物的一致性也是药物真实可靠的重要保证。单个化学分子,不同的药厂、不同的批次,曾经都出现过质量、纯度不同的问题,甚至真的化学分子少而杂质多的问题。所以,为了病人的安全,才要求不同厂家、同一厂家不同批次的化学分子必须一致,才是同一个药。来源于植物的中药,更需要保证产地、季节、成药部分的一致性,要不然,每次可能分子成分差异太大。

要求中药立即全面满足以上标准,目前尚有困难。但有困难不等于否定科学标准的正确性。中药可以有过渡期,可以有过渡期的标准或做法,但最终不可能要求例外。

如果不以以上三点要求中药,有什么方法可以保证每一味中药的“真”?需要能够提出可替代的标准,说明为什么替代的标准更好,而不能没有道理地否定作为人类文明结晶之一部分的以上三点要求。

2.现代医药来源于多个地区,现代科学传承多个文明

我们的中药传统历史悠久,但是世界上很多文化、很多人群、很多国家和地区都曾在不同程度上出现医药相关的发现或发明。受古希腊科学传统影响的西方诞生了现代医学和现代药学,在中国有时被误称为西医、西药。所谓“西药”吸收了人类文明发生过程中很多地区的成就,不仅是欧洲。

人类可能在6000年前就用了柳树皮。1763年英国神父Edward Stone(1702-1768)介绍其六年来用柳树皮治疗发热。1876年,苏格兰医生Thomas MacLagan(1838-1903)发表文章介绍柳树皮治疗风湿热的疼痛和发热。意大利(Fontana,1824;Rigatelli,1824)、德国科学家分离纯化柳树皮化学成分,最后法国科学家于1830年获得较纯的水杨酸的糖甙。1838年意大利科学家Raffaele Pirìa(1814-1865)确定其分子式。1853年,德国科学家无意中合成了乙酰水杨酸。德国Bayer公司药学部犹太科学家Arthur Eichengrün(1867-1949)安排Felix Hoffmann(1868-1946)在1897年合成水杨酸的衍生物乙酰水杨酸。1899年Bayer公司药理部Heinrich Dreser(1860-1924)证明乙酰水杨酸治疗作用。1899年起以阿司匹林商品名在德国开始销售,1900年起在美国销售,风靡全球,造福人类百年不衰。

在抗疟疾的药物方面,早就全球风靡的奎宁,并非起源于西方,而是起源于秘鲁的土著。他们知道金鸡纳树的树皮可以治疗疟疾,用糖水泡树皮可以减少树皮的苦味。17世纪的传教士将金鸡纳治疗疟疾的方法引入欧洲。在国王查尔斯二世用后,英国更为流行使用。

1820年,法国科学家从金鸡纳树提取出单体的化学分子奎宁,它是金鸡纳树皮抗疟的分子。奎宁可以化学合成,也可以从金鸡纳树皮中提取,曾经很长时间提取比合成在经济上更合算。以后科学还合成了氯喹,避免奎宁的一些副作用。

但是,并没有人把奎宁称为秘鲁药或者美洲印第安土著药。事实上,这只是一个例子,还有很多其他例子如牛痘免疫等,说明现代医药是兼容并包的,在科学精神指导下,以科学的方法,按科学的标准,吸纳全世界所有民族和地区的经验,从植物、动物、矿物等来源中得到治疗有效的药物。

有更多的事实证明现代的科学也吸收全世界的成就,不是西方科学,而是世界科学。中国的科学传统虽然相当薄弱,但也对世界有所贡献。中国也积极吸收世界的科学,没人要独创中数、中物、中化、中生以区别于世界的数学、物理、化学、生物。

3.历史回眸:中药抗疟的现代化研究之路

中药的现代科学研究,19世纪的日本就有贡献。在内忧外患的艰苦环境中,中国人也前赴后继用现代科学研究中药,像现在大家熟知的诺贝尔奖得主屠呦呦先生,而中药现代化的历史迄今已逾百年。

屠呦呦和她的同事们在前人的基础上做了一系列工作,确定了青蒿的抗疟作用,并分离纯化获得单体化学分子青蒿素,证明单体分子的抗疟作用。在这一系列工作中,屠呦呦毫无疑问最具代表性,她当之无愧地获得2015年的诺贝尔生理学或医学奖。发现青蒿素有抗疟作用以后,还有其他的化学家、生物物理学家,包括上海有机所、上海药物所、中国科学院生物物理研究人员参与过不同工作,也都是用现代科学推进青蒿素相关药物的研究和发展。

20世纪70年代的中国还有一个从中药获得的重要科学发现,是哈尔滨医科大学第一附属医院中医科张亭栋先生做出的。在70年代初期,黑龙江省有乡村医生用砒霜、蟾酥和汞作为复方治疗各种各样的病人,包括感染的病人、癌症的病人。似乎有疗效,但也有毒性。

哈尔滨医科大学第一附属医院药剂科的韩太云药师做了一个制剂,叫癌灵1号,含砒霜、蟾酥和汞。砒霜有毒,如何用作药物是一个很难的问题,西方和中国都用过,可是这些人不能真正叫发现者,因为他们没有确定砒霜到底是用于什么病,没有可以重复、可以公认的药效,而且一不小心可能毒死人而不是治病,只有“以毒攻毒”这个哲学原理是远远不够的。

张亭栋是在其他人的基础上做了一系列工作,从1973至1979年确定砒霜单体化学分子三氧化二砷能够治疗急性早幼粒白血病(APL),20世纪90年代以后在全国推广速度加快,而后在世界上推广,挽救了白血病人的生命。

百年来,我国建立了现代科学研究中药的途径,用现代化学从中药得到分子,用现代药理学研究这些分子的作用,在实践中获得成功,建立了中药科学研究的传统,证明现代科学研究中药的有效性。

4.可能存在不符合科学的中药吗

天才如爱因斯坦可以颠覆牛顿力学,但他并未推翻物理学,而是发展,也证明了科学精神、科学标准、科学原则都能够经受考验,包括某些学科、理论被颠覆的考验。

中药如果超出科学,那需要我国出现很多远远超过爱因斯坦的人,否则恐怕是异想天开。

中药有复方、个体化的说法,既有道理,也有问题。现代科学,包括现代医学和药学,都完全可以包容复方、整体、个体等,而且实际也有扎实的工作。

现代医药学(所谓“西医”“西药”)并不排除用复方,抗癌药带来癌细胞下降的时候,同时也用提高白细胞的药,减少抗癌药物的副作用。这是很多科学家、很多药厂做了很多动物和人体试验后证明的。但迄今为止一般仅两个药或少数几个药需要联合应用。

而中药复方经常是很多味药组成,是否需要这么多、是否一定需要复方?常山、青蒿都见于古书的抗疟复方中,但严格的现代科学研究证明它们都单独起作用,复方的其他味中药对于治疗不是必需的。

可能有少数中药复方确实是对的,但绝大多数复方缺乏足够证据。可以从统计推算:中医的复方常常是十几、二十味药,每一味药里面含成千上万个化学分子;谁有足够资料证明某个23味药的复方里面一定不能减掉3味、而只需20味,有没有可能甚至减掉20味、只要3味?

确定一定要23味药的复方,需要多少病人作为样本。而一个复方需要很多人验证,中药书里面的复方数量很多,如果以此计算用多少人做样本,恐怕全世界有史以来没有出生过足够多可以作样本的人数。何况,人不是一般实验动物,也比较困难进行大规模的严格研究,特别在科学缺乏的中国古代。

所以,不宜简单地说中国的药物都是上千年实践检验的结果,有很多检验不够严格、不足以证明其作用。以青蒿为例,有的古书抗疟药方里面根本没有,而有的古书即使有,也常常不能明确方子,或者写错了制作方法,比如用加热的方法,就会导致青蒿素失去活性,根本不可能治疗疟疾。

中药现代科学研究并非只能分离纯化单体化学分子,如果是多个化学分子起作用,也可以通过现代科学发现多个分子,证明它们在治疗上相辅相成或者可以控制副作用。这在化学、生物化学、药理学都可以做到,虽然工作量大一些。

所谓中医个体化治疗问题更多。现代医学也希望个体化治疗,而且确实做到了针对少数疾病的患者,可以因为其基因不同而用不同的药物,这是现代遗传学和基因组学对医药的重大贡献,开启了个体化医学或精准医学的道路。

但现代医药学的个体化治疗不会因为医生不同而用不同方法,大多数医生都是用同样的标准诊断和治疗病人,当然有些医生水平特别好、有些特别差,但大多数医生的标准是一样的,不会单独为自己设立标准。中医中药中,出现的一个很大问题是,常常对于同一种疾病、不同病人,用的中药却不一样,恐怕不是个体化,而是诊断、治疗标准的问题。

有些公司试图推动药监局针对中药建立所谓不同于“西药”的标准。需要明确说明什么不同,如不慎重,可能出问题。无论什么药物,一定需要遵循有疗效和安全性两个基本标准,不能脱离疗效和安全性设置其他标准。

科学工作者宜认认真真、扎扎实实用现代科学研究中药,推出对中国和世界有用的药。

科学是中药研究的必由之路。

三、科学与技术

科学,探索的是自然规律。人们每掌握一条规律,都是一次自然认知的升华,从而在更高的精神境界中生产和生活,直至创造出新的文明。科学的使命就是要不断地揭示宇宙的本质和真相,也只有科学探索才能找到正确的答案。在此过程中,科学促进了人的全面发展,进而推动着整个人类文明的进步。

1.科学与技术的联系

科学发现引领技术发明,而技术发明反过来又促进科学发现。当代科学和技术发展的一大趋势是融合。科学是技术的理论指导,科学理论通常可以转化为技术原理,促进技术发展。技术是科学理论的应用,是科学的演绎、具体化、实用化。高新技术的产生越来越依赖新的科学发现,科学和技术也逐渐融合,科学与技术的关系日益密切。

然而,尽管科学与技术具有相互促进、相互融合的特点,但这并不足以打破科学引领技术的主流趋势和总体规律。先进的技术背后必然包含着更深刻的道理,而这些道理便是科学。

2.科学与技术的区别

科学和技术是两个完全不同的概念。科学与技术的主要区别概括如下。

随着科学和技术的不断发展进步,传统上的科学与技术关系发生了明显变化。各个学科研究的对象越来越深入,细化成了多个新的学科体系。科学是分学科的,还有应用科学和基础科学之分。一些科学有应用价值;一些现在没有,将来可能有。科学的发展为技术的进步提供了不竭动力。科学是技术的源泉,而在科学中,基础科学又是应用科学的源泉。一个真正意义上的现代化强国,不仅要有技术,而且要有科学,特别是基础科学。 UHRqn4V+wqPYL2aNoCG+uo0FpyqgmjZyfOmFKOKGkEMC34vPyHSWkMh9cne1yNWn

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