科学史之所以重要是因为科学重要。从很多方面比较，相对于中国科学，西方科学只是一个新来者。然而，西方科学却成为现代科学国际化的典范。或好或坏，它已经主宰了我们生活着的世界。因此，理解它的历史就成了重中之重的事情。
　　既然旧科学被新科学取代了，那么，我们就可以忘掉旧科学或简单地将旧科学当作错误遗弃。爱因斯坦揭露了牛顿物理学的局限。英国天体物理学家斯蒂芬•霍金一再发现，在物理学史中，科学家们总以为他们找到了最终的正确答案。但是，霍金说，他们都错了。他接着说，相对于所有的前辈，我们只是有正确的答案。那种以为找到了最终正确答案的人，他们忽略了一个事实，即今天的科学也会被取代，并且这种观点助长了对当今科学不予批判的倾向。牛顿更是知道，如果他比别人看得远，那是因为自己站在巨人的肩上。科学史作为一个有价值的视角，它有助于我们思考有关自然界的现代和古代知识。
　　一
　　科学史相对来说是个新的、小的学科。几个世纪以来，科学家们曾对先驱们表达了兴趣，但是，科学史家们作为一个群体也只是开始于20 世纪。美国的乔治•萨顿被认为是最早的开创者，正是通过他，Isis才得以在1912 年成立，它是( 美国) 科学史学会的杂志。科学史的国际机构是每四年集会一次的国际科学史联合会。这个会议经常中断，研究科学实践包括研究科学仪器的历史学家与强调理论研究的历史学家们之间可能很少有共同的语言。有很多不同的科学学科，每个学科都有它自己的历史，也都各有不同的专业知识要求。研究巴比伦天文学的历史学家与研究20世纪宇宙学、生物学和化学的历史学家能有什么共同语言呢? 科学史家们和科学哲学家们早就教导我们没有科学的方法。因而不同的科学方法，被不同的科学家在不同的科学分支领域使用，并且也一直在变。相似地，没有唯一的包罗一切的科学领域，但有许多不同的科学学科。
　　在科学史成为一个公认的学科之前，它是自然哲学家的兴趣所在。F.培根认为，所有的知识都应该以历史学的形式汇编，这样就能从中总结出智慧。自然史或博物学依然是生命科学的重要组成部分。培根也将社会的历史和人类知识的历史都纳入他的研究范围。科学的历史能合理地被放入培根为所有知识所建构的框架里。在18世纪，英国自然哲学家普里斯特利给学生们讲授自然哲学。在备课中，他首先研究了电学的历史，接着是电学研究的现状，然后才开始自己的实验。他沿着相同的模式推进化学与光学的研究。与前人的调查和发现不同的，则是他自学和教育学生的一部分。这些都导致了他为知识的进步作出贡献。法国化学家拉瓦锡是18世纪化学革命的主要贡献者。那场革命完全归功于他。在后来的出版物中，他也完全忽略承认别人的贡献。在关于燃烧的报告中，拉瓦锡描述和重复了前人的工作，并且以前人的研究成果作为自己研究的跳板。尽管他的设备和实验室技巧被改进得不同于前人了，但很明显，它们都受到了前人的影响。在站在别人的肩上看得更远方面，并非只有牛顿如此。
　　尽管普里斯特利和拉瓦锡都像牛顿一样很仔细地研究了前人的成果，他们并不认为自己是在描述记录特定科学领域的历史。科学家们很少为他们自己所从事的领域记载历史，直到19世纪。随着物理学、生物学的急速发展，随着描述科学从业人员的新词——科学家的出现，德国开始逐步建立科学史学。卓越的化学家常常在他们从实验室工作退休之后记述化学和炼金术。像赫尔曼•柯普这样的德国化学家、马塞兰•贝特洛这样的法国化学家都特别多产。一定程度的民族主义出现在他们的科学史著作中。德国化学史学家比法国化学史学家更钟情于燃素说中的美，而燃素说是法国化学家拉瓦锡所怀疑的。法国化学家武兹以“化学是法国科学，由拉瓦锡所开创”的论断作为化学史的开场白。但是，恐怕英国博学的威廉•惠威尔描述的科学史是最有趣的。当时，他是很多前沿物理学家和化学家的朋友与合作者。他创造了“科学家”一词，用以表示物理学家、化学家、生物学家和其他科学家们有共同感兴趣的领域，即他们都追求理解自然界。惠威尔编写了有关科学史的书，涵盖了所有的自然科学，还编著了内容同样广泛的有关科学的哲学的书。他所描述的历史的长处在于: 给出了科学进步确切的原因，探索了学科间的连接。并且，他通过科学史总结出了将人脑的创造力和想象力与观察和实验统一起来的发现哲学。对于惠威尔来说，科学的历史和科学的哲学是一个统一的知识领域。新托马斯主义的法国作家皮埃尔•杜海姆也与惠威尔一样，他创作了天文学史的主要成果，并对科学方法做了精彩的介绍。他在《物理理论的目的和结构》一书中，区别对待了不同国家的科学。与惠威尔一样，相对于科学实践问题，杜海姆更关注科学的思想，他甚至把科学当作知识文化。他认为，20世纪科学史研究的关键是研究科学思想。亚历山大•柯瓦雷坚定地遵循了杜海姆的路径。但他的研究进路有缺陷。比如，他对思想的强调，导致他像柏拉图主义者那样认为思想比实践重要，这使他认为伽利略和其他人所作出的实验结果太不可思议并将之摒弃。后来的历史学家们小心地将文献分析与实验重建联系起来，他们发现，事实上，这些太不可思议的结果是能够获得的。斯蒂尔曼•德雷克和最近的梅尔文都告诉我们，档案研究与实验重建相结合会产生巨大影响。
　　在19世纪，科学史的作家基本上都是科学家。在萨顿、后来的柯瓦雷和其他许多人的著作中，科学的历史就像一个自主的领域一样出现，这个领域中的交流限于科学史家之间。萨顿的杂志Isis是专业学会的杂志。也有许多不限领域的科学史杂志，比如《科学年鉴》，它是少数几个在科学史领域未隶属于专业学会的杂志之一。还有更多的专业学会和杂志，包括日本化学史学会——化学专业第二个最古老的学会，以及它的杂志Kagakushi。还有炼金术与化学史学会，以及它的杂志Ambix。除了学会和杂志，在许多大学都设有科学史的学术职位，学者们获得这些职位后，他们的升迁和薪水大都直接取决于他们在各自专业领域的研究和发表的论文。
　　科学史家间的通信加强了方法论的严密性，但这也导致了实验科学家和其他历史学家对科学史兴趣的下降。在斯蒂尔曼•德雷克职业生涯的后期，他对科学史的这种趋势很不满意，并且刻意寻求与科学家通信并在许多情况下与科学家合作。他和其他几位卓越的科学史家在多领域的科学杂志上发表文章，以便为他们的研究寻求更宽广的空间，包括在非常成功的《科学美国人》杂志上发表文章。
　　很幸运地，已经有越来越多的科学史家对科学和科学家展开研究了。弗雷德里克•劳伦斯•霍姆斯就做得很好。他的主要成就包括两卷本的关于汉斯•克雷布斯的传记，这是他在与克雷布斯不断交流并充分考察了克雷布斯的实验日志后才写成的。他曾为梅赛尔森－ 斯塔尔DNA复制实验写了一本很优秀的书，还为前数百年的科学家写了书，他甚至还详细地研究了实验日志和课题的通讯，重建了实验环境。他很努力地重现了贝尔纳和拉瓦锡的实验。霍姆斯的书对科学史家和实验科学家都很重要。
　　科学家是科学史家重要的观众，科学史家们只跟科学史的专业同行联系是错误的，科学家并不是也不应该是唯一的观众。C.P.斯诺在1959年发表了论文《两种文化和科学革命》，为科学文化与人文文化之间的鸿沟而担心。科学史作为一个根源于历史学方法的学科，可以通过研究科学的内容和性质来填平这个鸿沟。斯诺太悲观了。满怀人文精神的科学家很普遍，但是对科学有亲切感的人文专业学生却很少见。斯诺不是科学家，但他是学术界对知识与权力间关系的敏锐观察者。他的论文在两个文化间确定了一个问题，许多人都视科学史为解决这个问题的一个途径。
　　英国的巴特菲尔德是研究科学史最重要的杰出历史学家之一。在1949 年出版的《现代科学的起源》一书的第1300 页到第1800 页之间，他宣称主要发生于19世纪的科学革命是自耶稣诞生以来最重要的历史事件，历史学家有义务解释为什么发生这种重大转变。巴特菲尔德提出的这种转变的原因是很生动、容易理解并有广泛影响的。他的另一本书《历史的辉格解释》提出的原因甚至有些奇异，在该书中，他攻击了麦卡莱和其他19世纪的作者所描述的那种将以前的历史解释成向当前现状不断演变的历史观。对于辉格派历史学家们来说，过去似乎受某个目的论的影响，自觉或不自觉地使事物发展为现在的状态，在这种胜利者书写的历史中，那些没有进步的事物被认为微不足道而被遗忘了。这种辉格史正是巴特菲尔德所描写的科学史。牛顿革命后，化学革命经过一个世纪才到来，巴特菲尔德认为化学革命迟到了，它应该在17世纪就发生，而且与普里斯特利在18世纪的最后几十年坚决支持燃素说一样，化学家们都被这种错误的认识所误导了。
　　我们同意化学家们都错了，但我并不愿意像巴特菲尔德一样认为他们被误导了而不对他们的争论多加考察。托勒密以地球为宇宙中心的信仰是错误的，哥白尼坚持解释天体的运动是完美的组合是错误的，牛顿用欧几里得几何看待空间和时间是错误的。但所有这些科学家为理解自然界都做出了巨大的贡献。旧科学常会出错，但出错并不会使旧科学成为坏科学。我们需要观察实验工作的严密性，理论推动后续发现，以及当时好科学的标准。总是有好科学和坏科学的，比如在化学领域，19 世纪初期的托马斯•汤普森的分析数据经常不能被重复而不能得到检验，瑞典大化学家贝采利乌斯准确地批判了汤普森的结果，但这不是汤普森的理论错了，而是因为他的实验技术太简陋。巴特菲尔德的辉格史学不能区分这种情况。
　　二
　　即使我们不用像巴特菲尔德那样认为现代科学显著地进步了，但我们需要知晓科学具有重要性。20世纪的情况是很明显的，18 世纪末19世纪初的工业革命也同样明显。科学革命被工业革命承继，这不是偶然的。多年以来，大多数历史学家不提供任何证据地坚称工业革命的发生依赖于科学，但他们却解释不了这种依赖的实质是什么。
　　社会的科学史学家和文化的科学史学家已经开始给我们提供答案了。答案内含于研究的交流中和使研究合法化的努力中。新技术的开发被渲染成披着迷人的科学光环，科学的权威总是与商业盈利和项目资助一同出现。基于严格的档案研究、社会史学方法和对当时机器与科学知识的理解，拉里•斯图尔特已经为这个过程给出了第一个原因。
　　这里提出了一个困扰着当今科学史的问题。科学史重要只是因为科学在前几个世纪中和现在都很重要，这就是为什么科学家和史学家都需要弄清科学的历史。科学与理论、观察和实验有关，科学介入自然界。若科学史不再与这种介入有联系，它就会失去基本的合理性。詹姆斯•西科德最新的《有感维多利亚时代》一书对罗伯特•钱波匿名出版的《自然历史创造的奇迹》一书的写作、出版和被大众接受过程做了精彩记述。西科德的书很成功地记述了《自然历史创造的奇迹》一书的历史以及维多利亚时代英国的阅读文化。但正如一位科学评论家所发现的，西科德的书告诉了我们有关钱波的书的一切，除了书中的科学。科学史家们不仅要相互之间交流，还要与科学家交流，与其他学科的历史学家交流。
　　科学的历史需要与科学打交道，并且需要确认科学发展的背景。科学是一种社会现象，也是一种智力现象和器物现象。库恩在他的开创性著作《科学革命的结构》(1962)一书中为科学描绘了一幅画，在这幅画中，常规科学时期因混乱和动荡时期而更迭。库恩认识到范式的转变发生于共同体之间，科学产生于社会结构和制度结构中。许多历史学家都认同库恩的观点。在针对个人和单个机构的研究中，最出色的是莫瑞尔和撒克里关于早期英国科学促进会的研究，以及尼古拉斯•卢布克关于比较解剖学家理查德•欧文的传记。卢布克的书，暂且不论它的标题，既是对大英博物馆( 自然历史) 的基础研究，又是一本科学传记。事实上，这是两个相互依存的传记，一个是科学家的，另一个是机构的。玛丽•P.温莎在哈佛大学对比较动物学博物馆的研究和路易斯•阿加西斯的研究工作都有这种相似的相互依存关系。比较解剖学、比较动物学、博物学、古生物学和地质学都是科学，其中收藏和博物馆的重要性是显而易见的。刘易斯•佩尔森和苏珊•席特－ 佩尔森更是在一本书中通过考察科学机构，描述了一种内容广泛而绚丽的科学史。
　　机构往往依据民族风格塑造科学。磁场观测者网络是沿着亚历山大•冯•洪堡提议的线路在19世纪建立起来的，卡尔•弗里德里希•高斯也专心致力于大量磁场数据的积累，这些数据在全球各地同时收集，并在中央机构按形式和顺序还原。苏珊•卡农将这种模式的科学描述为洪堡型科学。磁场观测者网络国际化了，但德国式的训练、集中组织与合作已影响了国际地磁事业。在加拿大，第一个为了获得政府支持的科学研究工作在目标上是实用的，主要从试验农场、加拿大的地质勘测和领土的环境研究中收集数据。这些科学都是以科学积累为基础的。苏珊娜•泽勒的《发明加拿大》一书的书名是个双关语，因为这本书既专门研究加拿大的科学总体情况，又将加拿大创造性地表述为一个民族国家。
　　三
　　科学在今天已经毫无疑问地国际化了，但我想一百年后的历史学家们仍能指出，不同国家的科学实践在理论与机构方面的不同。上个世纪早期，皮埃尔•杜海姆比较了英国文化和法国文化在文学、园艺学与物理学方面的不同。他认为，英国的园艺学走向了荒芜，文学极其混乱，而科学就像工厂一样以机械的方式运行。但是，法国文化则相反，它有序、高雅而规范，正是笛卡儿梦想的实现。19 世纪早期曾有一个相似的二分法，当时德国的哲学处于后康德唯心论的高峰，并且德国化学家里特尔、斯蒂芬斯以及丹麦自然哲学家奥斯特都受到了谢林哲学的影响。英国和法国都反对谢林哲学。当奥斯特由于部分源于谢林的激励而成功证明了普遍的电磁效应后，法国化学家杜隆写信告诉贝采利乌斯说，大部分法国人都忽略了奥斯特的发现，因为他们认为这只是另一个德国梦。只有研究过德国哲学的安培对这个新闻很重视，因此他在研究电磁理论时走在了其他法国人的前面。
　　今天，世界范围内的交流立刻就能实现。许多杂志都以电子版的形式出版。科学发展很快，几个月的耽搁对前进的步伐来说让人难以忍受。众所周知，这只是最近的现象。在18世纪末19世纪初，法国科学院的论文发表经常需要几年时间。跨国船运科学仪器也是惨淡的生意，自从新的理论通常需要新的仪器来证明，这种耽搁便成了一个严重的问题。
　　但是，我们应该记住，当时的国际旅行虽然不如现在的旅行舒适快速，但在欧洲内部特别是欧洲和北美间的旅行是很普遍的。美国的缔造者、自然哲学家、外交家、政治家富兰克林就曾经常往返于大西洋两岸。苏格兰化学家约瑟夫•布莱克很少远游，但是他的学生们却来自俄国、西班牙等多个国家，他们将布莱克的教育带到了世界各地。18世纪80年代的伦敦咖啡屋哲学社团的成员们通过书信往来、外人来访和自己走访获得科学的最新消息。他们知道研究的进展，实验仪器的进步，并且在国外的论文发表前几年就能得到手稿文本。甚至还有以跨国旅行交换科学信息和买卖科学仪器来谋生的科学传播者。葡萄牙传教士J.H.麦哲伦就是这样一个旅行者。他放弃了使命，迁居到了伦敦，并且通过旅行保持和加强了国际上活跃的交流联络。
　　对于科学交流而言，17世纪末的交流速度是相当快的，并且一个世纪后最起码对那些居住在科学中心的人来说也是很快的。科学优先权对科学家和出版来说仍然很重要，一份有日期的文件见证是宣布优先权的好途径。这个系统并不是没有缺陷，正如氧气的发现之争和水的构成的发现之争。
　　如果说出版对科学很重要，那么保密对技术很重要。在16世纪的威尼斯，透露制作玻璃的秘密或出售工具给外国人会被判死刑。在18世纪晚期，那时最有效的蒸汽机和水泵的制造者博尔顿和瓦特的公司，都不遗余力地保守自己的秘密，同时又不遗余力地试图找出竞争对手的秘密。工业间谍在18世纪的欧洲非常多。总的来说，发明家们和实业家们都想得到利润和权力，而自然哲学家们则想得到名望和认可。普里斯特利发现了一种制作苏打水的方法，他认为苏打水对人体健康是有益的。他公开了这一信息，因为他认为科学知识应当被公开。和他相反，瓦特则非常特别，瓦特不仅是一个发明家和实业家，他还是一个自然哲学家。他已经被科学史家们和技术史家们研究了，但还没有真正有效的综合研究。
　　四
　　当萨顿创办Isis 杂志时，他将科学和技术当作连续统一体的一部分。他相信理论的科学和应用的技术都是科学史的主题。但科学史家们越来越关注科学的思想，技术史家们则越来越关注机器和技术的社会背景。其结果，技术史学会成立了，并于1959 年开始出版杂志《技术与文化》。杂志题目中的文化不包括物质的文化，并且，他们对文化的研究也与文化史家们的研究相差很远。近年来，这本杂志收录的有关科学史的内容越来越多。Isis 在技术史方面有文章发表，《科学年鉴》也包括了科学和技术。在1992 年，为深入研究科学和技术的历史而特意成立了美国的迪布纳研究所( Dibner Institute) 。
　　萨顿希望用严谨的、历史的方法研究科学的历史。他的研究进路集中关注科学的内容。这不是直接对科学家说的，那时，它的进路冒犯不了任何科学家。近年来这种传统已被改变了很多。美国的斯坦利•菲什在其著作中认为，人文学科领域中，理论的发展支持了知识之间没有优劣之分的观点，认为人们不能知道任何确定的事情，争论的形式与争论的内容一样重要。这说明客观知识和有效的交流都是不可能的。
　　1960 年，《科学传记词典》的主编查尔斯•吉利斯佩在《客观的边界》一书中认为，科学的历史是我们对自然世界的理解持续扩大的原因，科学家生产客观的知识，当科学全面进步了，科学的范围也跟着往前推进，因此拉瓦锡为化学超越燃素说作出了贡献，达尔文为扩大生物学中已知的范围作出了贡献，爱因斯坦时空关系的阐述是克服牛顿物理学的一大进步。科学家经常不完全地理解自然，他们的知识也必然不完全，尽管他们可能会在一点或其他点上错误，甚至迷失于死胡同里，但社会的和知识事业的科学进步则增加了我们所真正了解的自然界的总和。以上是吉利斯佩根据自己的学识与倾向提出的观点，他完全对了。但他研究科学史的进路与新相对主义相反，他反对以人文知识替代科学理论的发展。
　　如果像解构主义和后现代主义所宣称的，科学家不能为他们的事业要求任何特别的地位，那就应该寻找科学家们好奇之外的其他研究自然的动机。一些历史学家很高兴地试图摧毁科学的偶像地位。他们宣称牛顿的研究充满错误，巴斯德的证据被经验证伪了，拉瓦锡对权力比对知识更感兴趣。一些科学家和一些科学史家愤怒地回应了这种拆台行为。不断尝试的历史( 作为判断和偏好) 已经证明了尝试是一个刺激学术繁荣的好手段。幸运的是，拆台的潮流以及伴随而来的所谓科学大战都在减弱。但科学史仍有许多方面使科学家们感到困惑。如何对待进步便是这样一个方面。科学知识不进步是很难成立的。化学中分子设计学的建立，加上不对称催化反应的到来，使我们能够人工合成具有生物活性的特殊物质，这在现代医学中非常重要。物理学的进步已经引领了电子技术、计算机、核电站以及大量的其他创新。遗传工程影响了农业并可能很快影响人们的健康。对科学应用的社会和伦理道德问题，我不做评论，但这些应用在一定层次上意味着相对于前人我们对自然的内部信息知道得更多了。然而，科学史家们避免辉格史学的决心却使他们很难以进步的方式思考。惠威尔在19 世纪构思了一种能够为科学进步给出明确解释的科学的历史和科学的哲学。库恩对科学革命的解释更流行于社会科学家，它没给出科学进步的解释。波普尔认为，证伪的标准意味着我们能指出哪个理论是错的，但不能指出哪个理论是正确的。即使科学史家们既不采纳库恩的观点，也不同意波普尔的意见，他们也可以从科学随后的发展理解科学争论。理解争论很重要，我们需要以历史的思维将争论与争论发生之前的情形和争论发生之后的进展联系起来。
　　科学家都关心知识，也关心发现的优先权和社会认可。几个世纪以来，科学学会都奖励了重大发现。诺贝尔奖恐怕是最有名的为重大发现颁发的奖励。发现也许需要幸运，但正如巴斯德所观察到的，“幸运偏爱有准备的大脑”。优秀的科学家比不入流的科学家更能得出重大发现。优秀的科学家能提出研究报告供其他人重复实验，尽管并不是所有的实验都会一样。18 世纪的卡文迪许精确地测量出了万有引力的常数，他的化学气体研究结果精确到了1%，那时他的同时代人还满足于5% 的精确度。正如贝采利乌斯知道的，汤普森不是一个好的实验人员，他和他同时代的人知道卡文迪许是卓越的一个，同时代的人能判断出来。科学史家们也需要知道这点，这对写出一个好的科学史，对有益于今天的科学研究很重要。
　　当代科学史研究是充满挑战的领域。医学研究的重要性，不论以人类的视角还是以财政的视角，都引起了人们对20世纪生物学历史的强烈兴趣，包括分子生物学。人们对人类基因组计划的关注更强化了这种倾向。对达尔文进化论的哲学和历史学研究主导了生物学研究几十年了，但20世纪生物学正快速超越对达尔文进化论的关注。在物理学中，基础理论的多卷本记述已经引发了许多很好的研究工作。丹麦的科学史家赫尔奇•克拉夫已经为20世纪的物理学给出了令人钦佩的说明。
　　化学史已经缓慢地前进了。康孝古河(Yasu Furukawa) 教授对化学聚合物被发现的历史研究就是20 世纪少数几个顶尖水平的研究。日本化学史学会有很多成员，主要成员都是化学家或化学教师，这是给其他国家努力追赶的一个典范。在美国，化学遗产基金会关心化学的整个历史，但主要关注的是20 世纪的化学史，包括化学工业。在欧洲，克里斯托弗•梅内尔是鼓励化学史家们研究20世纪化学的一个领导者。拉瓦锡和化学革命吸引了大部分的注意力。我们对19 世纪的化学历史了解得很多，但相反地，我们对18 世纪早期的化学却了解得很少，而对20 世纪的化学则了解得更是微乎其微。梅内尔与英国的彼得•莫里斯及其他许多人都积极地讨论了20 世纪的化学并发表了文章、出版了书。
　　五
　　一个科学哲学家和科学史学家感兴趣、对实验科学也很重要的问题是，什么才能算作证据? 数据如何才能转变成证据? 有些时候，理论能推翻实验和观察的证据; 另一些时候，观察的数据能使理论发生根本性的改变。也许对于后者这种现象最著名的例子就是开普勒对第谷•布拉赫的数据的信赖。第谷有当时最好的仪器设备，他教育和监督他的观察者，他的数据都是卓越的，开普勒对他的信任是正确的。理论的预测和第谷对火星运行的观测数据间的小小差异导致了开普勒放弃圆形运动，从而发现了行星的椭圆轨道。观察战胜了理论。
　　相反地，当牛顿发表科学史上最伟大的成就之一的第一版《原理》时，他的理论并不十分符合所观测到的月亮围绕地球运动的轨道数据。按逻辑推理，有两种可能导致不一致: 或者牛顿的重力理论需要改正，或者天文学家提供的数据需要修正。牛顿对自己的理论如此自信以致理所当然地认为这个不一致是由于落后的观察。他敦促皇家天文学家告诉他的观察者们做更仔细的观测。他们这样做了，结果显示牛顿是对的。《原理》一书的第二版附加上了新的数据，比第一版在月球轨道的数据上更一致了。
　　在观测天文学中获得精确、一致数据的一个问题是人为误差( 个体差异导致的观测误差) 。一个优秀的天文观测者的观察和其他人的一致，但他们可能与另外的同样优秀的观察者的不一致。在19 世纪的英国，皇家天文学家艾里就简单地解雇任何与他自己的人为误差明显不符的助手。一个不同的问题在18 世纪末拉瓦锡的化学计量中曾出现，他发表的实验结果看起来精确程度非常高，但他同时代的一些人相信，结果不可能那么准确。因此我们有理由问，为什么拉瓦锡的结果精确但不准确? 准确性和精确性之间的区别很重要，理查德•福提通过一个古生物学博物馆的来访者的故事进行了说明。这个访客被化石残骸的标签给震惊了，标签说明这个化石已有三亿零十七年的历史。当他问管理员如此之高的精确度是怎么达到的时，管理员回答他，在十七年前，她的前任就估计了这个化石有三亿年了。
　　现在，回到拉瓦锡，他拥有那个时代最好的实验仪器，他精确的天平是独特的，由杰出的工匠所打造。最新的测量显示他最好的天平能精确到四十万分之一克。拉瓦锡用他的无法被超越的精确的天平和他漂亮的由他和他的设备制造者设计的工程气量表，有时能使实验结果达到可观的八位数。但他对空气的测量有时误差却有20%甚至还要多，他判断大气的构成是25% 的氧气和75% 的氮气，正确的数据则是20%左右的氧气。拉瓦锡测量重力的结果很精确，但有时却误差达10%。如此好的仪器，在这么优秀的实验科学家手中，怎么会得出这样差的结果? 对这个问题，有两个基本的答案。第一个是尽管拉瓦锡发表实验结果能达到八位数左右，但里面有估算的原因。他用磅为单位测量他的样品，这个质量是五磅，那个质量是三磅，然后将测量转换成更小的单位，包括克等。这解释了他的结果中数字有表面上可观的位数，但它还未说明误差的大小。误差可能是累积的: 开始的材料不纯，解决不同仪器组件间连接的问题，这些都是主要的误差来源。但是，有另一误差来源，它存在于拉瓦锡定量法的核心——均衡表方法。既然物质在化学反应中既不会被创造也不会被消灭，反应物的质量应该与生成物的质量相等。一个简单的结果就证明了这种相等一定是精确的，因而拉瓦锡相信他的均衡表方法。但是也有可能偶然地获得一个坏的结果，而其中的反应物质量与生成物质量仍一样。
　　作为最后一个数据信息的证明，在此将孟德尔的豌豆遗传研究工作作为例子。他的实验结果简单得令人难以置信。没有理由能否定他的结果。这种认识使他们忽略不能很好适应清晰分类的品种，或者根除不适合、不健康的品种。没有必要假设是否有欺诈，任何这样的优先选择是潜藏在意识中察觉不了的。
　　讨论理论、数据和证据间的关系，需要特别提到第谷和拉瓦锡的仪器。仪器是为获得数据而设计的，是当作证据被解释的，是有一个理论背景的，仪器的设计要与理论的要求相一致。因此，常常用按理论要求所设计的仪器去支持理论的成立。伊恩•哈金已经相当精彩地提到了这种理论与仪器设备自我证实的情形。
　　科学仪器被当作人工制品而被测试检验，但它们还没被归入科学的历史。另外，正如所有实验科学家知道的，设备经常是科研实验的核心。最近彼得•莫里斯编写了一本名为《仪器革命》的书，目的是促进对20 世纪化学的研究。我们了解一些仪器，包括伽利略的折射望远镜和牛顿的反射望远镜，17 世纪发明的一系列显微镜，以及拉瓦锡的天平和气量表。但是对于大多数科学史，我们对仪器所知道的实在太少了。在18 世纪的欧洲，有一种对精确度的追求，很难确定这是受科学的要求所驱使，还是受仪器制作人的技艺所驱使。杰西•拉姆斯登和他的竞争者们将精确度推进到极限来显示他们仪器观测刻度的卓越。拉瓦锡的仪器制造者毫无疑问是被拉瓦锡精确测量气体的需求所驱使的，但是天平的精确性确实是为了证明精湛的技巧，而远远超过了实验的需要。
　　一些精确的仪器设备是应经济和政治的需求而开发的。英国皇家天文台最初被以伦敦塔要塞为基地的军械部管辖，因为精确的航海对海上军事力量非常必要，而且航海依赖于精确的天文观测。经度的测量要求计时员几个月甚至几年的精确计时，约翰•哈里森的经纬仪以及其后更小的装置，都是为了这个要求而设计的。同样地，19 世纪地球磁场的观测在地磁设备的帮助下也成为可能。航海必须对地球磁场清楚，因此英国在19 世纪对科学的贡献也来自陆军军械署的一个部门——皇家炮兵。英国海军军舰上地磁设备的安装需要海军水文专家的批准。
　　在这种情况下，科学服务于国家的军事和政治力量。第一次世界大战，1914 年到1918 年，被称为化学家的战争; 第二次世界大战，1939 年到1945年，则是物理学家的战争。物理学家、化学家，以及生物学家发现他们都被国家的军事需要所征召了。在苏联，在斯大林的暴政下，科学信息被当作国家机密看待，公共科学的开放变成了反国家的罪行，同时，李森科的非科学的教育却被政治认可为正统。
　　还有其他许多令人振奋的例子。在欧洲拿破仑战争的高潮，法国和英国科学家仍在交换科学信息。伦敦皇家学会的主席约瑟夫•班克斯通过职务安排被俘的英国和法国科学家回到自己的祖国。1960 年迪比尔爵士写的名为《科学没有战争》的书就揭示了这种努力，“没有”是一个很强烈的主张。但许多人认为科学是通向自由的途径。普里斯特利在化学上很保守，但在政治和宗教上却很激进①，他宣称科学真理的公共传播将会促进暴政统治者和腐败政府的垮台。
　　普里斯特利很清楚宗教的等级制与独裁主义和政治专制主义一样令人难以忍受。科学家和神学家之间难以调和的关系是许多历史学家所讨论的主题，最值得颂扬的例子包括伽利略，他被宗教裁判所判罪，并被强迫撤回言论，以致笛卡儿如此恐慌，他从出版商那里撤回了自己的宇宙学论文——《世界》，并且再也未出版这本书。伽利略在给公爵夫人克里斯蒂娜的信中，讨论了真理的两种来源——《圣经》和上帝亲手创造的自然界，这看起来很容易让人接受。但是伽利略为科学家保留了对自然的解释并警告神学家不得干预。他发现自己被审判就不足为怪了，尽管他认为自己是一个很好的天主教徒。
　　牛顿，在1687 年的《原理》一书中，描述了上帝的力量和统治，并使自然界依靠于造物主。莱布尼茨视这种观点为英国宗教堕落的主要贡献者。自然神学家从讨论自然上升到讨论自然的神，这使他们在英国教堂里的地位更牢固了。但在19 世纪，随着布里奇沃特在论文中竭力对自然神学进行辩护，事态有了令人不安的发展。自然历史、地质学以及古生物学中的问题给基督徒们提出了难题。达尔文似乎不经意间丧失了他的宗教信仰。他的批评者是从他的自然选择的物种起源理论来推断的，他的一些朋友，包括斗志激昂的赫胥黎都积极地反对宗教的统治。“终结神学”，赫胥黎主张，神学对于科学就像毒蛇盘绕着大力神赫尔克里斯的摇篮，科学与基督王国里的宗教间的战争成为欧洲和北美激进的唯物主义者颂扬的事，也成为想将宗教信仰和科学实验联系起来的人的悲叹。正如约翰•布鲁克在油画上所展示的，科学与宗教的关系比战争论文所承认的还要复杂和有趣。
　　关于科学与宗教丰富的历史材料和持续活跃的争论已经造就了许多研究成果。布鲁克和杰弗里•康托尔的吉福德报告，邓普顿基金会对促进科学与宗教相互沟通的努力，在美国创世论者和进化论者间没完没了的争论，以及牛津大学设立的研究科学与宗教的教授职位，所有这些都以不同方式显示了这一领域的活跃和重要。
　　六
　　科学无可置疑地重要，理解一些东西的历史对科学家和人类来说很重要。在讲授科学的中学和大学里，课本中经常有一个历史性的简短介绍，比如在介绍化学原子、原子质量，以及结合的比例之前会有一个对道尔顿的简短介绍。但历史介绍和接下来的技术说明之间并没有有机联系。科林•卢塞尔曾用化学家间的争论来帮助学生们思考主要的问题，他所选取的例子主要来自19 世纪。然而，他小心地避免像历史学那样直率地陈述他的例子，因为学习化学的学生当发现他们被讲授历史的时候就会疏远化学。
　　最近，科学教师、教育院系的教授、科学史家、科学哲学家在一个名为国际历史学、哲学与科学教育的组织中相聚。他们有一个杂志名为《科学与教育》，澳大利亚的迈克尔•马修斯是主编，每年举行一次会议。他们的目标是减少常规科学课程的巨大经济开销，同时提升学生们理解科学和想问题、解决问题的能力。他们主张中学科学教育将为继续科学深造和有特别计划的学生提供科学教育。这个组织机构的参与人员倾向于运用特别的事例，比如同步钟摆的发展，来展示特定的理念是如何发展的，以及随着时间的流逝问题是怎么被解决的。他们这种教学方式显示了科学的多少内容和方法被应用于解决问题，他们那问题集中的教学方式试图教育学生通过理解问题包含哪些知识来解决问题，而不是仅仅教给一个应用的标准算法。他们的计划充满激情而又急迫，急迫来源于许多国家大学的入学率增加了，但学习物理科学的学生数量却在不断减少。在一些地区，已经开始面临受过训练、教育的科学家和老师数量短缺的情况。
　　科学史在新形式的科学教育中扮演的是一个工具的角色。它能帮助人文学科和科学学科的学生获得对科学事业的认同。它能丰富科学的研究和实践，能帮助我们理解科学在随时间演变的物质文化和知识文化中所担当的角色。因此它能为历史教学提供重要的和被忽略的领域，这个领域也是中学和大学教育正不断萎缩的部分。并且科学史也能为接触旧科学提供一个重要的渠道。
　　科学史原则上来说可以做任何事情。实际上，它主要是一个内部的少数人的专业学科，也是退休科学家的职业。从业人员的责任是吸引更多的读者。（何江波，秦婧 译；张明国 校）