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摘要：科学对个体认知能力的提升，主要体现在科学真理能促进主体的“求真”、“趋善”和“臻美”。具体来说，科学内在之真能提升人们的思维，科学内在之善能升华人们的道德，科学内在之美能愉悦人们的心灵。
关键词：科学价值；认知能力；真；善；美
中图分类号：N0；N031 文献标识码：A
DOI：10.3963/j.issn.1671-6477.2015.02.013
科学提升个体认知能力的价值，是指科学自身所隐含的一种指向人类心灵的价值属性。马斯洛认为，任何一种需要的满足都是一种价值实现，“科学是建立在人类价值观基础上的，并且它本身也是一种价值系统，人类情感的、认识的、表达的以及审美的需要，给了科学以起因和目标”[1]。科学对个体认知能力的提升，主要体现在科学真理能促进主体的“求真”、“趋善”和“臻美”三个方面，兹分述如下。
一、科学内在之真提升人们的思维
人是有意识、有实践能力的行为主体，这决定了人在物质生产中不仅要靠体力、靠四肢作用于自然界，还要靠智力、靠大脑的活动去调整人与自然的关系。这就要求人们必须认识自然界各种事物的属性和规律，获得关于自然过程的知识。当人类实践发展到一定阶段后，这些关于自然的知识就逐渐系统化、理论化，从而形成了科学。可见，只有当知识形成一种严密的逻辑体系，并能正确揭示事物内部和事物之间的必然性联系时，知识才变成了科学。时至今日，科学已无处不在，社会各个领域都渗透着科学。科学的任务就是透过现象认识隐藏在现象背后的本质和规律，这个本质和规律就是科学真理。科学的本质规定与真理的本质规定具有一致性。知识成为科学的核心要求，在于它能正确反映客观事物的性质、关系和规律。而真理作为一个认识论范畴，它本身也意味着主观认识与客观规律相符合，故真理也是一种科学的理论体系。黑格尔对此论述道：“真理的要素是概念，真理的真实形态是科学系统。并且，知识只有作为科学，或者作为系统才是现实的，才能够表述出来。”[2]可见，科学真理是科学认识的内在本质，它体现了科学认识内容的客观性。
科学认识的这种客观性，促进了人们思维力的发展。为了证明这一点，柏拉图以数学这门具体的科学分支为例，谈到它对人们思维力提升的价值：“算术能唤醒天性懒散、迟钝的人，使他们善于学习、记忆并精明起来，借助这种神奇技艺的帮助，他可以远远超过他的天资所能达到的境地。”[3]每个时代的科学知识，不仅是人类认识世界的智慧结晶，也是人类进一步认识世界的出发点和基础。如果不借助一定的科学方法和科学手段，人们对客观世界的认识就不可能完成。只有利用已有的科学知识、科学方法、科学精神，人类的认识水平才能取得新的飞跃。科学的发展是无限的，因而它也为人类认识能力和思维能力的提升提供了无穷的空间。对于这一点，恩格斯曾论述道：“人在怎样的程度上学会改变自然界，人的智力就在怎样的程度上发展起来。”[4]329因此，科学进步的历史，与人类思维发展的历史具有一致性。新的科学理论往往向人们展示了新的世界观，而世界观往往又决定了人们的价值观和方法论。近代科学发展史表明，几乎每一个时代都有其占统治地位的自然科学理论，这个理论支配着人们普遍的思维方式。如16世纪的日心说、17世纪和18世纪的牛顿力学、19世纪的生物进化论、20世纪的相对论和量子力学等，每一种新理论被社会接受后，无不使人耳目一新，并建立起新的世界观和对事物新的理解方式。
17世纪的牛顿力学体系实现了科学史上的第一次大综合，对自然科学的发展起到了巨大的推动作用。这项辉煌理论的创立，对于当时欧洲人思维方式的变革起到了极为显著的作用，使得机械论的唯物主义从此盛行起来。机械论否定了中世纪的神学宇宙观，认为整个世界（从天体到人类社会）就是一部天然构成的、非常精巧的机器。而且，这部机器井然有序地按照自然规律运行着，这部机器中每一个零件的发展都是由原始条件给定的，偶然性在其中不起任何作用。从此，上帝被逐出了人类历史的舞台，追求秩序、规律和理性成为这一时代占统治地位的思想观念。这种机械论观念在17、18世纪形成了一种社会文化，并成为人们普遍接受的一种思维方式。机械论的思维方式对于宗教神学的胜利，无疑是人类精神文明史上的一大进步。但机械论观点没有看到自然界和人类社会发展变化中的辩证本质，人并非机器，人的思想和社会文明发展也不是按机械运动的规律进行的。
到了20世纪后，随着相对论和量子力学的诞生，机械论思维方式日益暴露出其局限性，并最终被人们所摒弃。当物理学的研究从宏观领域发展到宇观领域和微观领域后，面对大尺度的宇宙时空、层出不穷的基本粒子和接近光速的运动，牛顿力学便失去了其效用，机械论也无法解释这个高速和微观的“新世界”。于是，人们的思维方式也随之产生了变革，人们对物质、运动、时间、空间以及它们之间关系的认识发生了根本变化，辩证的发展观代替了形而上学机械论。
在当代，科学理论的发展日新月异，创立了一系列横断学科、边缘学科、交叉学科，也出现了一系列新的方法论，如系统论、控制论、信息论、自组织理论、协同论、混沌理论等。现代科学革命使人们的思维方式发生了根本变化，形成了将系统性思维、综合性思维和非线性思维融合于一体的辩证性整体思维方式。
科学对人类思维力的提升，还体现在科学能让人类更清楚地认识自身的地位和价值。在远古时代，人类就已开始了以科学为中介的自我认识历程。但由于古代科学极不发达，这种自我认识中难免夹杂着许多猜想和臆测的因素。以托勒密“地心说”为代表的古代天文学，将人类置于宇宙的中心地位，并由此使人类对造物主充满了深深的敬畏。按照神学“人类中心论”的说法，地球是宇宙的中心，而人类则居住于地球之上，这是上帝创世时为人类优选的位置。虽然宗教神学理论能使人类在自然界中获得某种优越感，但它并不符合人类在自然界中的真实处境。
随着近代科学对自然界认识的逐渐深入，哥白尼的“日心说”逐渐被人们接受，这给依托于“地心说”的神学理论以沉重打击。达尔文进化论的诞生，宣告了神创论和物种不变论的破灭，表明了人类与自然界中动植物物种有着共同的起源。相对论的提出，揭示了一切坐标系都是平权的，没有一个优越的参照系，这更加否定了“人类中心论”和“地球中心论”的观点。现代科学的发展，使人们更加清楚地认识到人与自然的关系——人是自然界的一部分，人类必须用和平、谦逊、尊重的态度对待自然界，否则就会受到自然界无情的惩罚。 虽然科学的发展一次又一次打破了“人类中心论”的迷梦，但这并不会导致科学活动中人的主体地位之丧失。科学对自然界本质和规律的揭示，尤其是在此基础上对自然界未知事物的正确预见，显示了人作为万物之灵的伟大智慧。在谈及天文学的价值时，彭加勒说：“天文学向我们表明，人的躯体是何等渺小，人的精神是何等伟大，因为人的理智能够包容星汉灿烂、茫无际涯的宇宙，并且享受到它的无声的和谐，在它那里，人的躯体只不过是沧海一粟而已。”[5]82也正因为在科学中反观到自身理性和精神的伟大力量，人类才清晰地意识到自己既生存于自然之中又超越于自然之上，才真正找到自己在自然界中的真实位置。恩格斯曾掷地有声地指出：“我们连同我们的肉、血和头脑都是属于自然界和存在于自然界之中的。我们对自然界的全部统治力量，是在于我们比其他一切生物强，能够认识和正确运用自然规律。”[4]383这是恩格斯从哲学高度对人与自然关系的概括和说明，这也是对人类在自然中真实位置的正确反映。
二、科学内在之善升华人们的道德
“善”一词有多种含义，其最基本的意思是“吉祥”。“善”还含有完好、共同满足、美好、善良、慈善、应诺、慎重、高明、熟悉等意蕴。科学的内在之善，也叫科学的本然之善或固有之善，它对人们道德的升华有着重大价值。古希腊哲学家柏拉图曾断言：“伦理与科学最终融合为一。善等同于知识。”[6]近代科学的先驱弗兰西斯·培根，也赞颂了科学的内在之善。他认为：“我们对事物进行思辨”这件事只要是如实的，没有迷信、欺骗和错误，那么，它就比各种发明更有价值[7]104。16到17世纪的很多科学家都论证了科学内在之善对人们道德升华的价值。哥白尼认为[8]，一切“高尚学术”的目的，都是使人们的心灵戒除邪恶，或把心灵引向更美好的事物，而天文学更能充分地完成这一任务。丰特奈尔则赞扬了近代科学家科研动机的纯洁性，认为他们具有单纯、谦卑、简朴、无野心以及热爱自然的美德[9]。
到了18、19世纪，也有很多科学家和哲学家论证了科学内在之善的道德价值。启蒙运动晚期，孔多塞侯爵成为法国科学院的秘书。他认为：科学是“最善的事业”，它能通过理性消除偏见和迷信，并根据客观原理构建一个新的社会[10]。18世纪美国最伟大的科学家和发明家富兰克林，当被问及“科学新发现有何用处”时，他回答说：“一个新生儿有什么用处呢？”富兰克林的回答，表明基础科学知识是一种自足的善、内在的善，其价值具有潜在性。乔治·萨顿则通过赞扬知识的光辉，论证了科学内在之善的物质和精神价值（包括道德价值）。他认为，人们应该努力学习那些有益的科学知识，因为这些科学知识可以“加强正义”、“医治疾病”，并传播美善的德行[11]。
到了20世纪后，仍有许多学者论证了科学内在之善的道德价值。C.P.斯诺坚信：“发现真理的愿望”在本质上是道德的，科学活动是道德的源泉，而这一源泉的名字就是科学知识[12]。皮特·莫尔也肯定了科学内在之善对人们正确行为的意义，在他看来，“客观知识（即科学）”是善，它在任何情况下都比愚昧和偏见更有价值。他还指出，对科学知识的掌握，是作出正确抉择的基础，故科学知识具有伦理意义的“善”，是真与善的统一[13]。齐曼则从科学为什么受大众欢迎的角度，阐明了科学内在之善的道德价值。他指出，科学是探索宇宙奥秘以满足人类好奇心的高尚的、迷人的事业，科学发现能扩大和丰富人类精神财富；科学只有远离“功利主义”，才能受到广大民众的尊敬[14]。
中国古代科学家徐光启以欧几里得的《几何原本》为例，从中国传统文化视角，对科学内在之善的道德价值作出了诠释：“此书为益，能令学理者祛其浮气、练其精心；学事者资其定法、发其巧思，故举世无一人不当学。故学此者，不至增才，以德基也。”[15]中国近代心理学家唐钺，也从整体上探讨了科学与善密切相关。他指出：“科学固无直接进德之效，然其陶冶性灵培养德慧之功，以视美术，未遑多让。”[16]
不仅学习科学知识可以历练人的美好品质，科学真理本身就包含了“善”的因素。科学为人们揭示了宇宙间的因果关系，这为人们树立科学的人生观奠定了理论基础，让人们在真实的生活中从原因入手，改造世界。不仅如此，以前人们把盲目尊崇当作道德，但科学把怀疑看作美德。有了怀疑，科学家才会从事科研；研究之后才会分辨真理和谬误；有了真理和谬误，人们的行为才有道德标准。因此，基于科学真理的道德观，是要求人们能明辨是非的。对于这一点，培根早就认识到了：“真理教给我们说研究真理、认识真理和相信真理乃是人性中最高的美德。”[7]16不难看出，科学内在所蕴含的这些因素，本身就包含了善的种子。
站在无限浩瀚的宇宙面前，人们总会感觉到自身的卑微，但科学的内在之善能塑造人们的理想信念，并通过理想信念促进人们道德的升华。理想信念是人的安身立命之本。科学向我们展现的世界图景，既具有客观、发展的辩证特性，又具有统一、和谐的审美特性。与宗教、哲学、艺术等相比，科学让我们坚信这个世界是可理解的、相对稳定的。科学给予了我们正确的信念，这些信念使我们的心灵获得了愉悦和自由，并进而产生探索和求知的热情。德国哲学家卡西尔对此论述道：“科学”这个词从词源学上说，就是源于一个意指坚固性和稳定性的词根；科学思想能在变动不居的宇宙中为我们确立思想的支撑点和不可动摇的精神支柱[17]。爱因斯坦和彭加勒也都认为，科学作为人类对自然界的认识体系，增进了人的智慧，培养了人的理想信念，提升了人在宇宙中的地位，为人的自由全面发展提供了广阔空间。爱因斯坦指出，与道德、宗教、艺术、哲学一样，科学也能使人类的生活更高尚，把人从单纯的生理需求的境界提升到自由发展的空间；而科学之所以能做到这一点，就在于它能通过作用于人的心灵，帮人们克服在“自我面前和在自然界面前”的不安全感[18]。彭加勒更为明确地指出：科学向我们展示了浩瀚深远的宇宙之图景，它让我们和整个宇宙相联系；科学还能引导我们猜测一些“更伟大的事物”，而这正是科学探索的乐趣，这种乐趣可以让人们达到“忘我的境界”。[5]60以上思想家的观点，深刻揭示了科学内在之善的道德价值。 三、科学内在之美愉悦人们的心灵
科学审美价值的根本来源，在于人们的审美需要。在人的所有需要中，审美需要是一种特殊的、高层次的需要。满足人们的审美需要，也成为科学活动的重要目的之一。在科学活动中，科学家会尽力追求既同人的理性又同自然界的内在规律相适应的美感。一旦科学家在科研活动中做出了发现或创新，就会在情感上诱发一种由衷的愉悦，并油然而生一种美的满足。对科学美的渴望和追求，蕴含着科学家的全部生命意义。
科学与艺术作品一样，具有内在的审美价值。科学史上那些杰出的成就，也是科学殿堂中的艺术珍品。古希腊欧几里得的平面几何体系，无疑具有重要的审美价值。像牛顿、拉格朗日、克劳修斯、麦克斯韦和爱因斯坦等科学巨匠，都曾沉醉于它那迷人的美学光芒中。罗素曾回忆：“我从11岁开始学欧几里得几何学，这是我一生中的一件大事，像初恋一样使人眩惑。我想不到世界上有什么东西会这样有趣味。”[19]
发现行星运动三大定律的开普勒，曾直接把自己的伟大著作定名为《世界的和谐》，并在这部著作的结尾毫不掩饰地欢呼：“感谢我主上帝，我们的创造者，您让我在您的作品中见到了美。”[20]物理学家泡利曾这样评论开普勒的理论：“从起初无秩序的经验材料到理念的桥梁，是某种早先存在于灵魂中的原始意念——开普勒的原型。这些原始意念并不处于意识中，或者说不与特定的、可合理形式化的观念相联系。相反，它是属于人类灵魂的无意识领域的形式问题，是具有强有力的情感内容的意念，它不是被思考的东西，而是像图形一样被感知。发现新知识时感到的快乐来自这种先前存在的意念与外部物体运动的协调一致。”[21]基于开普勒对科学美的认识，有人运用电脑把开普勒的天文学数据译成音符，并录制出唱片，从而使“世界的和谐”转化成了可以聆听的美妙乐曲。
牛顿力学也属于科学中的审美珍品，近代许多科学家都曾为这一理论的美而痴迷陶醉。爱因斯坦曾说：“对于牛顿而言，自然界是一本打开的书，一本他读起来毫不费力的书。他用来使经验材料变得有秩序的概念，仿佛是从经验本身，从他那些像摆弄玩具似的而又亲切地加以详尽描述的美丽的实验中，自动地涌溢出来一样。”[22]鉴于牛顿理论突出的美，钱德拉塞卡评价道：“只有莎士比亚和贝多芬才能与牛顿相提并论。”[23]132
爱因斯坦的广义相对论，更是一件精美绝伦的科学艺术品。法国物理学家德布罗意认为：“广义相对论对万有引力现象的解释，其雅致和美丽是无可争辩的。它该作为20世纪数学和物理学的一个最优美的纪念碑而永垂不朽。”[23]136德国物理学家玻恩也指出：“广义相对论在我面前，像一个被人远远观赏的伟大艺术品。”[23]145总之，人类历史上的科学艺术品可谓琳琅满目，俯拾皆是，它们共同显示了科学的审美价值，成为科学美存在的确证。
科学为什么具有审美价值？苏联化学家恩格哈特对此的回答是：科学创造中贯穿着一种追求，就是尽力把“我们周围的那种混乱状态归入一个元素系统之中”，从而“提高我们对世界的表述和认识的条理性”。[24]正因为科学是对潜存于色彩缤纷、斑驳陆离的自然现象之中的秩序与和谐的反映，科学才具有重要的审美价值。人们对科学的审美过程，就是由于洞见了自然规律，而在主体情感上产生了愉悦感。但需要指出的是，人的感官仅能认识事物的表面现象，只有理性才能把握自然界的内在规律，因而科学美是一种理性美。彭加勒指出：科学美不是通常我们所见的那种大自然的瑰丽景色，不是那种直接打动感官的外在美，而是一种内在的、深奥的甚至抽象的美。他认为，自然现象的美只是一种倏忽即逝的“梦幻之美”，而作为对自然界内在和谐秩序之反映的科学美，则是一种深刻而永恒的理性美。
科学的审美价值可以提升科学家的思想境界。当科学家们发现客观规律时，其心灵会感受到莫大的愉悦，其理性也会得到强烈的共鸣。这是一种升华后的情感，它体现了理性与圣洁的统一。由于有理性思维和逻辑思维的参与，这种圣洁的情感也具有深邃的思想内涵。例如，阿基米德在澡盆中突然悟到浮力定理时，爆发出一种忘我的狂欢式喜悦，就是这种审美价值的表现。这个时候的审美价值，主要表现为一种美感的效用，即科学美对人们喜悦和激情的触发。这种触发不会经常出现，它往往表现为偶然性和瞬时性。
科学家在科学活动中所获得的美感，经过旷日持久的保持、深化和发展，会逐渐沉积为自己特有的审美意识。这种审美意识会不断支配着科学家的情趣、观点、理想、价值取向，以及对科学本身的评价标准，从而对科学活动的全过程起到影响作用。具体来说，这种审美意识会渗透到科学家的科学观中并成为其有机组成部分，从而让科学家形成一种明确的科学信念和科学信仰。这种信念和信仰强烈制约着科学家的研究方向，左右着科学家的思维方式。例如，爱因斯坦在谈到自己从事科学研究的动力时曾说，他把“世界体系及其构成”看作自己感情生活的支点，并以对美的探索作为科学研究的目标。这时，科学的审美价值已实现了从美感向思想观念领域的升华。
科学审美价值的发挥是一个由浅入深的过程，但感性美与理性美之间没有截然可分的界限。在科学审美的感性阶段，可以因研究对象的外在魅力而激起研究主体的美感，也可以因主体强烈的审美需要而对研究对象进行观察和实验。在科学审美的理性阶段，既可以因科学理论、数学方程和科学常数的美而引起主体的愉悦情感，也可以因主体顽强的审美追求而去建构美的定律和理论。在科学审美从感性发展到理性的阶段，感性认识中的成果（如观察、实验中的美等）可以使主体赏心悦目，这种美感也可以驱动主体去探求事物的内在秩序和规律，去建构美的理论。在实际科学活动中，科学美感和科学追求往往是相互渗透、相互融合、互为因果的。科学美感是激起主体进一步追求科学真理的动因，新科学发现所带来的美感，又让主体的心灵更加愉悦。在科学发展史的长河中，这种因果链条从未中断过。上一代科学家创造的科学美，既能使下一代科学家惊讶、赞叹和敬佩，又能启迪他们去追求更深、更广的美。从哥白尼到开普勒、伽利略，再到牛顿，都是在美的目标和美的理想驱动下，去百折不挠地探索科学真理的。法拉第“电与磁之对称性”的审美观念，既吸收了奥斯特“自然力具有和谐统一性”的美学思想，又启迪着麦克斯韦在对称性审美需要的基础上，把光、电、磁三者和谐地统一起来。 科学的审美价值还能为科学家提供一种思维方法和对理论进行选择、评价的标准。科学家往往坚信：科学美与自然美是统一的，科学理论往往会遵循“美的原则”。这种通过对自然之美的追求而认识自然规律的方法，在科学史上比比皆是。例如，毕达哥拉斯研究天体运动的直接起因，就是因为他坚信整个宇宙是一种和声，并认为天体运行应该像音乐一样发出美妙的和声。再如，门捷列夫着重以节奏、韵律和内在结构的和谐等审美原则，作为构建自己元素周期律的蓝图；华生和克里克用双螺旋结构的形式美，来类比DNA的分子模型，一下就抓住了DNA结构的总体特征；狄拉克以对称美为根据，从理论上预言了正电子的存在；爱因斯坦则着重以统一性、简单性和对称性等审美原则，作为建构自己相对论的蓝图。对称性和简单性原则，也经常会推动科学理论的发展。任何科学理论体系内部都有一定的对称性，但这些对称性中总包含着不对称的因素。这些不对称的因素，就可以成为扩充原来理论体系之普遍性的切入点。这些不对称性的出现，要求人们建立具有更大普遍性和统一性的理论体系，以代替原来的理论体系。当新的、具有更大普遍性的理论体系建立后，原来的不对称性就被消除，新的、更高的对称性就会出现。爱因斯坦建立相对论的过程，正是符合“对称-不对称-新的对称”的发展过程。
总之，在科学活动中，科学真理与科学价值是相互促进、相辅相成的关系。发现科学真理是实现科学价值的前提，追求科学价值能为探索科学真理提供动力。同艺术、宗教、文学一样，科学与人自身素质的提升和人的自由全面发展息息相关。对个体的人来说，科学能促进其“求真”、“趋善”和“臻美”的美好品质。
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关键词：科学价值；认知能力；真；善；美
中图分类号：N0；N031 文献标识码：A
DOI：10.3963/j.issn.1671-6477.2015.02.013
科学提升个体认知能力的价值，是指科学自身所隐含的一种指向人类心灵的价值属性。马斯洛认为，任何一种需要的满足都是一种价值实现，“科学是建立在人类价值观基础上的，并且它本身也是一种价值系统，人类情感的、认识的、表达的以及审美的需要，给了科学以起因和目标”[1]。科学对个体认知能力的提升，主要体现在科学真理能促进主体的“求真”、“趋善”和“臻美”三个方面，兹分述如下。
一、科学内在之真提升人们的思维
人是有意识、有实践能力的行为主体，这决定了人在物质生产中不仅要靠体力、靠四肢作用于自然界，还要靠智力、靠大脑的活动去调整人与自然的关系。这就要求人们必须认识自然界各种事物的属性和规律，获得关于自然过程的知识。当人类实践发展到一定阶段后，这些关于自然的知识就逐渐系统化、理论化，从而形成了科学。可见，只有当知识形成一种严密的逻辑体系，并能正确揭示事物内部和事物之间的必然性联系时，知识才变成了科学。时至今日，科学已无处不在，社会各个领域都渗透着科学。科学的任务就是透过现象认识隐藏在现象背后的本质和规律，这个本质和规律就是科学真理。科学的本质规定与真理的本质规定具有一致性。知识成为科学的核心要求，在于它能正确反映客观事物的性质、关系和规律。而真理作为一个认识论范畴，它本身也意味着主观认识与客观规律相符合，故真理也是一种科学的理论体系。黑格尔对此论述道：“真理的要素是概念，真理的真实形态是科学系统。并且，知识只有作为科学，或者作为系统才是现实的，才能够表述出来。”[2]可见，科学真理是科学认识的内在本质，它体现了科学认识内容的客观性。
科学认识的这种客观性，促进了人们思维力的发展。为了证明这一点，柏拉图以数学这门具体的科学分支为例，谈到它对人们思维力提升的价值：“算术能唤醒天性懒散、迟钝的人，使他们善于学习、记忆并精明起来，借助这种神奇技艺的帮助，他可以远远超过他的天资所能达到的境地。”[3]每个时代的科学知识，不仅是人类认识世界的智慧结晶，也是人类进一步认识世界的出发点和基础。如果不借助一定的科学方法和科学手段，人们对客观世界的认识就不可能完成。只有利用已有的科学知识、科学方法、科学精神，人类的认识水平才能取得新的飞跃。科学的发展是无限的，因而它也为人类认识能力和思维能力的提升提供了无穷的空间。对于这一点，恩格斯曾论述道：“人在怎样的程度上学会改变自然界，人的智力就在怎样的程度上发展起来。”[4]329因此，科学进步的历史，与人类思维发展的历史具有一致性。新的科学理论往往向人们展示了新的世界观，而世界观往往又决定了人们的价值观和方法论。近代科学发展史表明，几乎每一个时代都有其占统治地位的自然科学理论，这个理论支配着人们普遍的思维方式。如16世纪的日心说、17世纪和18世纪的牛顿力学、19世纪的生物进化论、20世纪的相对论和量子力学等，每一种新理论被社会接受后，无不使人耳目一新，并建立起新的世界观和对事物新的理解方式。
17世纪的牛顿力学体系实现了科学史上的第一次大综合，对自然科学的发展起到了巨大的推动作用。这项辉煌理论的创立，对于当时欧洲人思维方式的变革起到了极为显著的作用，使得机械论的唯物主义从此盛行起来。机械论否定了中世纪的神学宇宙观，认为整个世界（从天体到人类社会）就是一部天然构成的、非常精巧的机器。而且，这部机器井然有序地按照自然规律运行着，这部机器中每一个零件的发展都是由原始条件给定的，偶然性在其中不起任何作用。从此，上帝被逐出了人类历史的舞台，追求秩序、规律和理性成为这一时代占统治地位的思想观念。这种机械论观念在17、18世纪形成了一种社会文化，并成为人们普遍接受的一种思维方式。机械论的思维方式对于宗教神学的胜利，无疑是人类精神文明史上的一大进步。但机械论观点没有看到自然界和人类社会发展变化中的辩证本质，人并非机器，人的思想和社会文明发展也不是按机械运动的规律进行的。
到了20世纪后，随着相对论和量子力学的诞生，机械论思维方式日益暴露出其局限性，并最终被人们所摒弃。当物理学的研究从宏观领域发展到宇观领域和微观领域后，面对大尺度的宇宙时空、层出不穷的基本粒子和接近光速的运动，牛顿力学便失去了其效用，机械论也无法解释这个高速和微观的“新世界”。于是，人们的思维方式也随之产生了变革，人们对物质、运动、时间、空间以及它们之间关系的认识发生了根本变化，辩证的发展观代替了形而上学机械论。
在当代，科学理论的发展日新月异，创立了一系列横断学科、边缘学科、交叉学科，也出现了一系列新的方法论，如系统论、控制论、信息论、自组织理论、协同论、混沌理论等。现代科学革命使人们的思维方式发生了根本变化，形成了将系统性思维、综合性思维和非线性思维融合于一体的辩证性整体思维方式。
科学对人类思维力的提升，还体现在科学能让人类更清楚地认识自身的地位和价值。在远古时代，人类就已开始了以科学为中介的自我认识历程。但由于古代科学极不发达，这种自我认识中难免夹杂着许多猜想和臆测的因素。以托勒密“地心说”为代表的古代天文学，将人类置于宇宙的中心地位，并由此使人类对造物主充满了深深的敬畏。按照神学“人类中心论”的说法，地球是宇宙的中心，而人类则居住于地球之上，这是上帝创世时为人类优选的位置。虽然宗教神学理论能使人类在自然界中获得某种优越感，但它并不符合人类在自然界中的真实处境。
随着近代科学对自然界认识的逐渐深入，哥白尼的“日心说”逐渐被人们接受，这给依托于“地心说”的神学理论以沉重打击。达尔文进化论的诞生，宣告了神创论和物种不变论的破灭，表明了人类与自然界中动植物物种有着共同的起源。相对论的提出，揭示了一切坐标系都是平权的，没有一个优越的参照系，这更加否定了“人类中心论”和“地球中心论”的观点。现代科学的发展，使人们更加清楚地认识到人与自然的关系——人是自然界的一部分，人类必须用和平、谦逊、尊重的态度对待自然界，否则就会受到自然界无情的惩罚。 虽然科学的发展一次又一次打破了“人类中心论”的迷梦，但这并不会导致科学活动中人的主体地位之丧失。科学对自然界本质和规律的揭示，尤其是在此基础上对自然界未知事物的正确预见，显示了人作为万物之灵的伟大智慧。在谈及天文学的价值时，彭加勒说：“天文学向我们表明，人的躯体是何等渺小，人的精神是何等伟大，因为人的理智能够包容星汉灿烂、茫无际涯的宇宙，并且享受到它的无声的和谐，在它那里，人的躯体只不过是沧海一粟而已。”[5]82也正因为在科学中反观到自身理性和精神的伟大力量，人类才清晰地意识到自己既生存于自然之中又超越于自然之上，才真正找到自己在自然界中的真实位置。恩格斯曾掷地有声地指出：“我们连同我们的肉、血和头脑都是属于自然界和存在于自然界之中的。我们对自然界的全部统治力量，是在于我们比其他一切生物强，能够认识和正确运用自然规律。”[4]383这是恩格斯从哲学高度对人与自然关系的概括和说明，这也是对人类在自然中真实位置的正确反映。
二、科学内在之善升华人们的道德
“善”一词有多种含义，其最基本的意思是“吉祥”。“善”还含有完好、共同满足、美好、善良、慈善、应诺、慎重、高明、熟悉等意蕴。科学的内在之善，也叫科学的本然之善或固有之善，它对人们道德的升华有着重大价值。古希腊哲学家柏拉图曾断言：“伦理与科学最终融合为一。善等同于知识。”[6]近代科学的先驱弗兰西斯·培根，也赞颂了科学的内在之善。他认为：“我们对事物进行思辨”这件事只要是如实的，没有迷信、欺骗和错误，那么，它就比各种发明更有价值[7]104。16到17世纪的很多科学家都论证了科学内在之善对人们道德升华的价值。哥白尼认为[8]，一切“高尚学术”的目的，都是使人们的心灵戒除邪恶，或把心灵引向更美好的事物，而天文学更能充分地完成这一任务。丰特奈尔则赞扬了近代科学家科研动机的纯洁性，认为他们具有单纯、谦卑、简朴、无野心以及热爱自然的美德[9]。
到了18、19世纪，也有很多科学家和哲学家论证了科学内在之善的道德价值。启蒙运动晚期，孔多塞侯爵成为法国科学院的秘书。他认为：科学是“最善的事业”，它能通过理性消除偏见和迷信，并根据客观原理构建一个新的社会[10]。18世纪美国最伟大的科学家和发明家富兰克林，当被问及“科学新发现有何用处”时，他回答说：“一个新生儿有什么用处呢？”富兰克林的回答，表明基础科学知识是一种自足的善、内在的善，其价值具有潜在性。乔治·萨顿则通过赞扬知识的光辉，论证了科学内在之善的物质和精神价值（包括道德价值）。他认为，人们应该努力学习那些有益的科学知识，因为这些科学知识可以“加强正义”、“医治疾病”，并传播美善的德行[11]。
到了20世纪后，仍有许多学者论证了科学内在之善的道德价值。C.P.斯诺坚信：“发现真理的愿望”在本质上是道德的，科学活动是道德的源泉，而这一源泉的名字就是科学知识[12]。皮特·莫尔也肯定了科学内在之善对人们正确行为的意义，在他看来，“客观知识（即科学）”是善，它在任何情况下都比愚昧和偏见更有价值。他还指出，对科学知识的掌握，是作出正确抉择的基础，故科学知识具有伦理意义的“善”，是真与善的统一[13]。齐曼则从科学为什么受大众欢迎的角度，阐明了科学内在之善的道德价值。他指出，科学是探索宇宙奥秘以满足人类好奇心的高尚的、迷人的事业，科学发现能扩大和丰富人类精神财富；科学只有远离“功利主义”，才能受到广大民众的尊敬[14]。
中国古代科学家徐光启以欧几里得的《几何原本》为例，从中国传统文化视角，对科学内在之善的道德价值作出了诠释：“此书为益，能令学理者祛其浮气、练其精心；学事者资其定法、发其巧思，故举世无一人不当学。故学此者，不至增才，以德基也。”[15]中国近代心理学家唐钺，也从整体上探讨了科学与善密切相关。他指出：“科学固无直接进德之效，然其陶冶性灵培养德慧之功，以视美术，未遑多让。”[16]
不仅学习科学知识可以历练人的美好品质，科学真理本身就包含了“善”的因素。科学为人们揭示了宇宙间的因果关系，这为人们树立科学的人生观奠定了理论基础，让人们在真实的生活中从原因入手，改造世界。不仅如此，以前人们把盲目尊崇当作道德，但科学把怀疑看作美德。有了怀疑，科学家才会从事科研；研究之后才会分辨真理和谬误；有了真理和谬误，人们的行为才有道德标准。因此，基于科学真理的道德观，是要求人们能明辨是非的。对于这一点，培根早就认识到了：“真理教给我们说研究真理、认识真理和相信真理乃是人性中最高的美德。”[7]16不难看出，科学内在所蕴含的这些因素，本身就包含了善的种子。
站在无限浩瀚的宇宙面前，人们总会感觉到自身的卑微，但科学的内在之善能塑造人们的理想信念，并通过理想信念促进人们道德的升华。理想信念是人的安身立命之本。科学向我们展现的世界图景，既具有客观、发展的辩证特性，又具有统一、和谐的审美特性。与宗教、哲学、艺术等相比，科学让我们坚信这个世界是可理解的、相对稳定的。科学给予了我们正确的信念，这些信念使我们的心灵获得了愉悦和自由，并进而产生探索和求知的热情。德国哲学家卡西尔对此论述道：“科学”这个词从词源学上说，就是源于一个意指坚固性和稳定性的词根；科学思想能在变动不居的宇宙中为我们确立思想的支撑点和不可动摇的精神支柱[17]。爱因斯坦和彭加勒也都认为，科学作为人类对自然界的认识体系，增进了人的智慧，培养了人的理想信念，提升了人在宇宙中的地位，为人的自由全面发展提供了广阔空间。爱因斯坦指出，与道德、宗教、艺术、哲学一样，科学也能使人类的生活更高尚，把人从单纯的生理需求的境界提升到自由发展的空间；而科学之所以能做到这一点，就在于它能通过作用于人的心灵，帮人们克服在“自我面前和在自然界面前”的不安全感[18]。彭加勒更为明确地指出：科学向我们展示了浩瀚深远的宇宙之图景，它让我们和整个宇宙相联系；科学还能引导我们猜测一些“更伟大的事物”，而这正是科学探索的乐趣，这种乐趣可以让人们达到“忘我的境界”。[5]60以上思想家的观点，深刻揭示了科学内在之善的道德价值。 三、科学内在之美愉悦人们的心灵
科学审美价值的根本来源，在于人们的审美需要。在人的所有需要中，审美需要是一种特殊的、高层次的需要。满足人们的审美需要，也成为科学活动的重要目的之一。在科学活动中，科学家会尽力追求既同人的理性又同自然界的内在规律相适应的美感。一旦科学家在科研活动中做出了发现或创新，就会在情感上诱发一种由衷的愉悦，并油然而生一种美的满足。对科学美的渴望和追求，蕴含着科学家的全部生命意义。
科学与艺术作品一样，具有内在的审美价值。科学史上那些杰出的成就，也是科学殿堂中的艺术珍品。古希腊欧几里得的平面几何体系，无疑具有重要的审美价值。像牛顿、拉格朗日、克劳修斯、麦克斯韦和爱因斯坦等科学巨匠，都曾沉醉于它那迷人的美学光芒中。罗素曾回忆：“我从11岁开始学欧几里得几何学，这是我一生中的一件大事，像初恋一样使人眩惑。我想不到世界上有什么东西会这样有趣味。”[19]
发现行星运动三大定律的开普勒，曾直接把自己的伟大著作定名为《世界的和谐》，并在这部著作的结尾毫不掩饰地欢呼：“感谢我主上帝，我们的创造者，您让我在您的作品中见到了美。”[20]物理学家泡利曾这样评论开普勒的理论：“从起初无秩序的经验材料到理念的桥梁，是某种早先存在于灵魂中的原始意念——开普勒的原型。这些原始意念并不处于意识中，或者说不与特定的、可合理形式化的观念相联系。相反，它是属于人类灵魂的无意识领域的形式问题，是具有强有力的情感内容的意念，它不是被思考的东西，而是像图形一样被感知。发现新知识时感到的快乐来自这种先前存在的意念与外部物体运动的协调一致。”[21]基于开普勒对科学美的认识，有人运用电脑把开普勒的天文学数据译成音符，并录制出唱片，从而使“世界的和谐”转化成了可以聆听的美妙乐曲。
牛顿力学也属于科学中的审美珍品，近代许多科学家都曾为这一理论的美而痴迷陶醉。爱因斯坦曾说：“对于牛顿而言，自然界是一本打开的书，一本他读起来毫不费力的书。他用来使经验材料变得有秩序的概念，仿佛是从经验本身，从他那些像摆弄玩具似的而又亲切地加以详尽描述的美丽的实验中，自动地涌溢出来一样。”[22]鉴于牛顿理论突出的美，钱德拉塞卡评价道：“只有莎士比亚和贝多芬才能与牛顿相提并论。”[23]132
爱因斯坦的广义相对论，更是一件精美绝伦的科学艺术品。法国物理学家德布罗意认为：“广义相对论对万有引力现象的解释，其雅致和美丽是无可争辩的。它该作为20世纪数学和物理学的一个最优美的纪念碑而永垂不朽。”[23]136德国物理学家玻恩也指出：“广义相对论在我面前，像一个被人远远观赏的伟大艺术品。”[23]145总之，人类历史上的科学艺术品可谓琳琅满目，俯拾皆是，它们共同显示了科学的审美价值，成为科学美存在的确证。
科学为什么具有审美价值？苏联化学家恩格哈特对此的回答是：科学创造中贯穿着一种追求，就是尽力把“我们周围的那种混乱状态归入一个元素系统之中”，从而“提高我们对世界的表述和认识的条理性”。[24]正因为科学是对潜存于色彩缤纷、斑驳陆离的自然现象之中的秩序与和谐的反映，科学才具有重要的审美价值。人们对科学的审美过程，就是由于洞见了自然规律，而在主体情感上产生了愉悦感。但需要指出的是，人的感官仅能认识事物的表面现象，只有理性才能把握自然界的内在规律，因而科学美是一种理性美。彭加勒指出：科学美不是通常我们所见的那种大自然的瑰丽景色，不是那种直接打动感官的外在美，而是一种内在的、深奥的甚至抽象的美。他认为，自然现象的美只是一种倏忽即逝的“梦幻之美”，而作为对自然界内在和谐秩序之反映的科学美，则是一种深刻而永恒的理性美。
科学的审美价值可以提升科学家的思想境界。当科学家们发现客观规律时，其心灵会感受到莫大的愉悦，其理性也会得到强烈的共鸣。这是一种升华后的情感，它体现了理性与圣洁的统一。由于有理性思维和逻辑思维的参与，这种圣洁的情感也具有深邃的思想内涵。例如，阿基米德在澡盆中突然悟到浮力定理时，爆发出一种忘我的狂欢式喜悦，就是这种审美价值的表现。这个时候的审美价值，主要表现为一种美感的效用，即科学美对人们喜悦和激情的触发。这种触发不会经常出现，它往往表现为偶然性和瞬时性。
科学家在科学活动中所获得的美感，经过旷日持久的保持、深化和发展，会逐渐沉积为自己特有的审美意识。这种审美意识会不断支配着科学家的情趣、观点、理想、价值取向，以及对科学本身的评价标准，从而对科学活动的全过程起到影响作用。具体来说，这种审美意识会渗透到科学家的科学观中并成为其有机组成部分，从而让科学家形成一种明确的科学信念和科学信仰。这种信念和信仰强烈制约着科学家的研究方向，左右着科学家的思维方式。例如，爱因斯坦在谈到自己从事科学研究的动力时曾说，他把“世界体系及其构成”看作自己感情生活的支点，并以对美的探索作为科学研究的目标。这时，科学的审美价值已实现了从美感向思想观念领域的升华。
科学审美价值的发挥是一个由浅入深的过程，但感性美与理性美之间没有截然可分的界限。在科学审美的感性阶段，可以因研究对象的外在魅力而激起研究主体的美感，也可以因主体强烈的审美需要而对研究对象进行观察和实验。在科学审美的理性阶段，既可以因科学理论、数学方程和科学常数的美而引起主体的愉悦情感，也可以因主体顽强的审美追求而去建构美的定律和理论。在科学审美从感性发展到理性的阶段，感性认识中的成果（如观察、实验中的美等）可以使主体赏心悦目，这种美感也可以驱动主体去探求事物的内在秩序和规律，去建构美的理论。在实际科学活动中，科学美感和科学追求往往是相互渗透、相互融合、互为因果的。科学美感是激起主体进一步追求科学真理的动因，新科学发现所带来的美感，又让主体的心灵更加愉悦。在科学发展史的长河中，这种因果链条从未中断过。上一代科学家创造的科学美，既能使下一代科学家惊讶、赞叹和敬佩，又能启迪他们去追求更深、更广的美。从哥白尼到开普勒、伽利略，再到牛顿，都是在美的目标和美的理想驱动下，去百折不挠地探索科学真理的。法拉第“电与磁之对称性”的审美观念，既吸收了奥斯特“自然力具有和谐统一性”的美学思想，又启迪着麦克斯韦在对称性审美需要的基础上，把光、电、磁三者和谐地统一起来。 科学的审美价值还能为科学家提供一种思维方法和对理论进行选择、评价的标准。科学家往往坚信：科学美与自然美是统一的，科学理论往往会遵循“美的原则”。这种通过对自然之美的追求而认识自然规律的方法，在科学史上比比皆是。例如，毕达哥拉斯研究天体运动的直接起因，就是因为他坚信整个宇宙是一种和声，并认为天体运行应该像音乐一样发出美妙的和声。再如，门捷列夫着重以节奏、韵律和内在结构的和谐等审美原则，作为构建自己元素周期律的蓝图；华生和克里克用双螺旋结构的形式美，来类比DNA的分子模型，一下就抓住了DNA结构的总体特征；狄拉克以对称美为根据，从理论上预言了正电子的存在；爱因斯坦则着重以统一性、简单性和对称性等审美原则，作为建构自己相对论的蓝图。对称性和简单性原则，也经常会推动科学理论的发展。任何科学理论体系内部都有一定的对称性，但这些对称性中总包含着不对称的因素。这些不对称的因素，就可以成为扩充原来理论体系之普遍性的切入点。这些不对称性的出现，要求人们建立具有更大普遍性和统一性的理论体系，以代替原来的理论体系。当新的、具有更大普遍性的理论体系建立后，原来的不对称性就被消除，新的、更高的对称性就会出现。爱因斯坦建立相对论的过程，正是符合“对称-不对称-新的对称”的发展过程。
总之，在科学活动中，科学真理与科学价值是相互促进、相辅相成的关系。发现科学真理是实现科学价值的前提，追求科学价值能为探索科学真理提供动力。同艺术、宗教、文学一样，科学与人自身素质的提升和人的自由全面发展息息相关。对个体的人来说，科学能促进其“求真”、“趋善”和“臻美”的美好品质。
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