五四新文化运动，树起“德先生”和“赛先生”两面旗帜，“德先生”是民主，“赛先生”是科学。一百年过去了，民主和科学依旧是这个时代的主题。关于民主，几年前跟网友打嘴炮写过几篇文章，后来也对台湾的民主化进程做过粗浅分析，东鳞西爪，不成体系。这里暂且把民主的讨论放在一边，我们来说说貌似熟悉实则陌生的“赛先生”——科学。那么，让我们开始吧。
什么是科学？标准答案是：科学是寻求主观认识与客观实际实现具体统一的实践活动，同时也是这一实践活动过程中累积形成的知识体系总称。有点拗口，简单来说，科学是人类认识世界的方法论，认识世界同时形成相应的知识。
宗教也是人类认识世界的方法论，宗教也会形成相应的知识，宗教同样宣称主观认识与客观实际是具体统一的。但很显然，人们不会把宗教视为科学，那科学与非科学的区别在哪里？
科学有三个基本的信念。
首先，现象的存在必须在主观上形成共识。比如，太阳上升是现象，我们必须对太阳的认识是统一的，不能指着太阳说是月亮，同样的，不能我说上升你说下降。指鹿为马的情况当然会有，那已经跟科学无关。
其次，现象必然有规律。还是以太阳上升为例，人们观察，太阳每隔一段时间会上升然后下降，周而复始，太阳周期性上升就是一种规律。有些现象的规律难以发现，但不是无迹可寻，人们坚信规律的存在，通过观察发现规律，就是科学的开始。
最后，现象的出现必然有原因。万事皆有因，有因必有果。现象与现象之间存在联系，发现这种联系，并进行解释，是科学。但我们要注意，不能直接用现象解释现象。举个极端的例子，公鸡打鸣在前，太阳上升在后，人们当然不会把公鸡打鸣视为太阳上升的原因，反过来也是如此。但有些情况，人们很容易就陷入现象解释现象的误区，比如，天上有云，然后下雨。人们很自然的想到，下雨是因为有云。用云来解释雨的出现，只是知其然，并没有知其所以然。停留于此，科学也不会产生。
我们再来判断什么是科学。关于科学与非科学的区分，最著名的论断是波普尔的“可证伪”。简单来说，科学不是求对，也不是求错，而是求有可能错。所谓的错，是指理论被事实推翻，有可能被事实推翻但还没推翻，理论对现象的解释就算被“证实”。在波普尔看来，一个命题，或者说一项理论，当且仅当是“可证伪”的，才被视为科学的。
继续说太阳上升的例子。人们观察太阳的上升存在规律，提出假说：地球是世界中心，并且是静止不动的，太阳、月亮和星星按各自的轨道绕地球有规律的转动，所以各种天体每天都东升西落一次。这就是所谓的地心说，现在的人看来，自然是无稽之谈，毫无科学可言。但在公元2世纪托勒密提出完整的地心说理论体系，到16世纪哥白尼提出日心说之前，长达1500年，地心说都是作为“科学”的理论，用来解释天体的运行。按波普尔的“可证伪性”，在未被事实推翻之前，它也是科学的。因为地心说理论解释天体的运行规律，是可以被人们观察到的，也就是说有可能观察到与地心说理论推测解释不一致的现象，但限于观察手段和条件，暂未观察到，有可能被事实推翻但暂未推翻，所以是科学的。
那什么是非科学呢？无法证伪的理论就是非科学。比如，上帝的存在，因为无从观察，无法证伪，所以是非科学的。又比如，1+1=2，不管是1还是2，都是人为定义，无从验证，也不可能有错，纯粹数学逻辑跟观察经验无关，所以也不是科学。
波普尔的“可证伪”一时被人们奉为圭臬，也是最为被大众所熟知，但从实际应用来看，仍然是存在不少缺陷。
两个例子。可证伪的理论并不一定就是科学的。比如玛雅人的理论推断2012年是世界末日，明显是可证伪的（所有末日理论只要明确时间，都是可证伪的），但它不是科学。不可证伪的理论并非就不是科学。宇宙中存在暗物质，不可证伪，但它却是科学的论断。
波普尔的“可证伪”，前提是理论推断解释必须是精确的，也就是说，要么存在，要么不存在。但实际上，很多科学的命题是概率性的，比如，天气预报就是概率性的，无法证伪，但气象学却是科学的。
抛开特例和概率性命题，“可证伪”仍然存在很大的问题。
波普尔的“可证伪”把科学简化成“挑选命题——设计实验——试图证伪”的循环，对于命题或理论也简化成“因为P，所以Q”，证伪即是“有P的前提，发现非Q，所以非P”。
实际上，科学的命题带有一定的复杂性，更普遍的存在是“因为P，并且v1、v2、v3…vn，所以Q”，发现非Q，不一定有非P，有可能是v1到vn的任何一个条件出现问题。
地心说的例子中，托勒密提出完整的地心说理论体系，1500年间，不断有人观测到与地心说理论不相符的现象，但人们做的不是立刻推翻理论，而是修正观测，或者对理论进行部分修正。人们观测到现象与理论不符，或者直接忽视，认为无关紧要，或者认为观测本身出现问题。事实上这种可能性也确实存在，因为观测本身也是需要理论支撑，出现不符，不一定是证伪地心说，也有可能是证伪观测的光学理论。
在库恩看来，波普尔的“可证伪”过于简单，没有太大的实证意义。库恩在《科学革命的结构》提出，科学不是简单的命题，也不是命题的组合，它一个范式，包括了现象、命题、规则、评价体系、科学成就以及这些成就的拥护者。一个范式必须包含两个特征：“能够吸引一批拥护者，使其脱离科学活动的其他竞争模式；必须是开放的，存在很多问题，留待后来实践者去解决。”
库恩认为，科学分为两种，常规的和革命的。科学的早期，不存在范式，各种理论林立，对于同一种现象，有不同的理论解释，其中一种理论对现象的解释更精确更广泛，更能解决一些问题（注意，任何范式都不能解决所有问题），这种优于其他竞争对手的理论会逐渐取代其他理论，分歧消失，然后形成范式。
常规的科学是一个范式建立之后，范式的追随者，按照相对统一的知识、规则和模型，去发现和解释现象，简单来说，这是一个解谜的过程。在解谜的过程中范式累积更多的知识、规则和模型，这就是我们通常理解的科学的累积。随着累积的增加，范式的追随者会顽固地捍卫这种范式，他们往往会压制新的思想，特别是新思想是革命性的，会完全破坏原有范式的基础之时，更是如此。
但科学更重要的进步是革命带来的。革命首先从反常开始，先有科学发现的反常，然后有科学理论的危机。正如之前所言，范式不欢迎反常的发现，发现现象与范式不符，并不会立刻推翻范式，范式的追随者第一反应是忽略，然后是拒绝，认为是观测本身出了问题。当反常重复出现，以至于追随者无法忽略乃至拒绝，会对范式作相应的调整和补充，以扩大范式的解释力和维持范式的存在。
仅仅有反常的发现，并不足于让追随者放弃原有的范式，当反常的发现产生新的颠覆性的理论，也即是发生真正的科学革命，完全打破原有范式。新理论更能解决一些问题，对现象的解释更具有准确性和广泛性，也会带来新的追随者，然后形成新的范式，新的范式在竞争中逐渐取代原有范式，再进入常规科学的范畴。
科学就是在常规和革命交替出现的过程中不断进步。新发现和新理论的出现本身是范式所带来的，范式孕育了新发现和新理论，当它们出现之后，范式会进行压制，然后被迫接受一部分的存在，最后完全颠覆自身。这是一个漫长的过程。哥白尼日心说取代托勒密地心说，量子力学取代经典力学（取代并不准确，在限定范围，经典力学仍然有一定的解释力），都是遵循这样的过程。
科学是兼具保守性和开放性的范式：保守性保证稳定，常规科学增进稳定的知识积累；开放性提供创新，科学革命带来开创性的理论进步。
最后一个问题。科学进步是否有终点，宇宙中是否存在唯一的真理——“有关世间万事万物，有且仅有一条完全真的陈述”。库恩本身是持怀疑态度的：
“想象存在着一种完全的、客观的、真实的对自然界的叙述，设想对科学成就的真正度量就是它在何种程度上接近这个终极目标，这对我们究竟是否有帮助？”库恩没有给出答案，但这个问题值得我们深思。
