永琪和小燕子圆房的《说文解字》，“科”是会意字，从“禾从斗，斗者量也”。因此古时候“科学”的意思是测量的学问。现代的“科学”一词源自拉丁文

　　根据《现代汉语词典》（第七版），“科学”被定义为“反映自然、社会、思维等客观规律的分科的知识体系”。科学通常指的是关于自然的知识和学问。关于社会的有“社会科学”，关于工程的有“工程科学”。科学还有许多分科，如生物科学、生命科学、计算机科学等等。

　　根据著名的英国学者卡尔波●普尔（Karl Popper，1902年—1994年）的研究，科学有3个特征：

　　能被证实的才是科学。从古到今人类对自然的认识经历过三个阶段：一是神学阶段，把不了解的自然现象（如生老病死、风雨旱涝、地震火山等）归结于神，相信能够通过信仰、膜拜和祈祷来获得解决。二是玄学阶段，用形而上学或普遍的本质（如善恶、因果、阴阳等）来解释一切现象。三是实证阶段，即科学阶段，不能实证的不是科学；

　　有用的才是科学。人类的认知可分两类：真假认知及价值认知。假的当然不是科学，没有用的也不是科学。在这一点上，有些学者有不同的意见；

　　有可能被证伪的才是科学。这句话有些拗口，但却非常重要。其意思是那些似是而非的、模棱两可的东西难以证伪（如占星术、堪舆术、善恶轮回等），所以不是科学。

　　科学的开始可以追溯到公元前600年左右。当时在中国、埃及、两河流域、伊朗和印度等地都有了一些仔细观察并准确描述自然的例子，但都是知其然而不知其所以然。一群伟大的哲人应运而生（图1）。他们试图超越“知”，建立“识”，对自然现象做出合理的、即使是神也要服从的理性法则。

　　在古伊朗有琐罗亚斯德（Zarathustra，公元前628年左右—公元前551年左右）。他创立了琐罗亚斯德教（Zoroastrianism），又称拜火教（图2）。古伊朗人原信奉多神教。拜火教则认为世界有个主神是阿胡拉·马兹达（Ahura Mazda）。阿胡拉·马兹达创造了天、地、水、植物、动物、人和火（因此数字7是伊朗人的吉祥数字）。火即“光明”，拜火是神圣的职责，因此拜火教的庙宇会有永不熄灭的圣火。世上万事皆是光明之神与黑暗的魔鬼争斗的结果。琐罗亚斯德教曾得到在伊朗的波斯王朝（公元前550年—公元前330年）与萨珊王朝（224年—651年）的支持，兴盛一时。651年伊朗被阿拉伯人征服，伊朗人改宗伊斯兰教，琐罗亚斯德教就此衰亡。

　　图2，琐罗亚斯德教的信物法拉瓦哈（Faravahar），一人站在一对翅膀之上，一手拿着代表永恒的圆圈，另一只手前伸。

　　在古印度有佛陀（释迦牟尼，公元前623年左右—公元前544年左右）。佛陀创立的佛教强调唯心主义的觉悟。佛教把古印度教中的地、水、风、火、空“五大元素”改为地、水、风、火“四大元素”。这四大元素的结合生成诸般体相，称之为“色”。如果“四大”失调，就会生“病”；如果缺少任何“一大”，就会“死”；最后“四大”分散，终究归于“空”；因此叫做“四大皆空”。

　　佛教采用了古印度教中因果轮回的思想，但认为跳出轮回（涅槃）才是最终的解决方法。佛陀生前反对偶像崇拜。因此他逝世后数百年间，佛教的雕塑中都没有他的雕像，只是用一张椅子和一双脚印表示他已经离去（图3）。不过，今天佛像却成了世界上最多的偶像之一。1206年，穆斯林征服印度，在接下来的数百年间，植根于民众的印度教生存了下来，但佛教却遭到灭顶之灾。然而佛教已经传播到东亚（中国、日本、朝鲜）和东南亚（越南、老挝、泰国、缅甸），至今还有许多信众。

　　在我们中国有老子（李耳，公元前571年—公元前471年）、孔子（孔丘，公元前551年—公元前479年）、孟子（孟轲，公元前372年—公元前289年）、孙子（孙武，公元前545年左右—公元前470年左右）（他有一个后裔孙膑，生活在公元前350年左右，有时也被叫做孙子）、墨子（墨翟，公元前476左右—公元前390左右）、庄子（庄周，约公元前369年—约公元前286年）等。这些哲人的事迹都是我们耳熟能详的。

　　泰勒斯（Thales,公元前624年-620年间—公元前548年-545年间）。泰勒斯试图摆脱宗教，通过自然现象探索科学原理。他研究了水的固态、液态和气态的变化规律，从而提出了“水是万物之源”的论断。泰勒斯认为宇宙是有序的，宇宙中所有的事物都有其目的，并按照这个目的运行。他在西方被誉为世界上第一位哲学家，对西方哲学和科学有着深远的影响。

　　毕达哥拉斯（Pythagoras，公元前570年—公元前500-490年间）。他以毕达哥拉斯定理（勾股定理）著称，还发现了音律（参见《毕达哥拉斯和他不朽的音阶》），创立了毕达哥拉斯学派。毕达哥拉斯认为“万物皆数”，主张通过数学和哲学来探索宇宙的奥秘。但他迷信神秘主义，也因此死于非命。

　　赫拉克利特（Heraclitus，约公元前540年—约公元前480年）。他是辩证法的创始人。赫拉克利特认为一切事物都处于不断变化和发展的过程之中，世界上没有永恒不变的事物。他的名言是“人不能两次踏进同一条河流中”。他认为火是万物的本原，万物最终归化为火，并由火重新生成。

　　菲洛劳斯（Philolaus of Croton，约公元前470年—约公元前385年）。他是毕达哥拉斯的再传弟子，学派的代表人物，在数学和音乐学上都有建树。他提出了地、水、火、气四元素说，认为它们按照一定的比例组成了世界万物。他还提出了一个宇宙模型，认为宇宙中心是一个火球，所有的行星和天体都围绕着这个火球运行，地球、月亮、太阳和其他行星均包括其中。

　　苏格拉底（Socrates，公元前469年—公元前399年）。苏格拉底被誉为西方哲学的奠基人。他一生没有著作（他认为文字难以传递精微要义），也未创建学校。但他弟子众多，影响深远。他通过对话形式宣扬自己的思想，强调哲学和伦理学的重要性。他有许多名言，如“美德即知识”“认识自己是无知的”“世界上有两种人，一种是快乐的猪，一种是痛苦的人。宁做痛苦的人，不做快乐的猪”。这些观点对西方哲学和伦理学的发展产生了深远的影响。

　　柏拉图（Plato，公元前427年—公元前347年）。柏拉图是世界上古往今来最伟大的哲学家和思想家之一。他是苏格拉底的学生，亚里士多德（后述）的老师。三人并称为希腊三杰。柏拉图在雅典创立了自己的学校——学院（Academy）（图4），这所学院堪称现代大学之母。柏拉图的学说包括：

　　社会分工：社会由三类人组成：（1）生产者，包括工匠、农夫、商人等；（2）保卫者，主要是战士，他们应该忠诚、勇敢和负责；（3）学者与统治者，他们应该明智、有德、开放、自律及勤奋。

　　认识论：认识一个事物涉及到先验的理念及实际的感知，两者不可替代，未必相容；

　　数理科学：柏拉图为他的学校定下校规——不懂数学的人不得入内。学生必须学习的课程包括几何、天文、音乐；

　　希波克拉底（Hippocrates，公元前460年—公元前377年）。希波克拉底是西方医学的奠基人，被誉为“医学之父”。希波克拉底认为人的健康是由血液、粘液、黄胆汁和黑胆汁的平衡所决定，这些体液如果失衡就会生病（现在证明是错误的）。他主张治病要尽量让病人自我恢复，保持健康最好的方法是少吃（特别是生病的时候）、多走路。他认为医生应该通过观察和实证来了解疾病，并根据患者的个体情况制定治疗方案。希波克拉底还提出了医护人员的职业道德守则：“希波克拉底誓词”（参见《发烧与退烧药》），至今还是医学伦理和职业道德的基础。

　　德谟克利特（Democritus，公元前460年—公元前361年）。德谟克利特与苏格拉底及柏拉图是同时代的人。他认为宇宙万物都是由原子构成的，原子的不同组合及运动方式形成了不同的物质和物质的形态。宇宙不是谁创立的，宇宙的存在也没有什么目的。德谟克利特还认为人的灵魂也是由原子所构成。他强调幸福论，认为道德的标准就是快乐和幸福，快乐是人生的最终目的。德谟克利特十分长寿，在世时与柏拉图是竞争对手。

　　欧几里得（Euclid，公元前330年—公元前275年）。欧几里得是世界上最伟大的数学家之一，被誉为“几何学之父”。他的名著《几何原本》是历史上最成功的教科书之一，使用了2千年。他的“公理—命题—证明”方法对后世数学和科学的发展产生了巨大的影响，至今还是金科玉律。

　　阿基米德（Archimedes，公元前287年—公元前212年）。阿基米德在数学、力学、光学、流体力学和工程科学各方面都做出了卓越的贡献。在数学方面，他发明了阿基米德螺线。在力学方面，他发现了杠杆原理和重心原理。在光学方面，他研究光的折射和反射原理，发现了聚集凹镜。在流体力学方面，他发现了浮力和比重。在工程学方面，他发明了许多实用的机械和工具，如螺旋泵、战船、起重机等（参见《机械能之一》）。他的名言是“给我一个支点，我就能撬起整个地球”。

　　喜帕恰斯（Hipparchus，公元前190年—约公元前120年）。喜帕恰斯是西方天文学的创始人。他设定了空间的分区，并编制出一个有1022颗星星的位置表，其中还标明了亮度。他还较为准确地测量了地球到月亮的距离以及一年的长度（参见《春、立春、春节、春分》）。

　　图4，拉斐尔（Raphael，1483年—1520年）跨越时空的名画“雅典学校”（School of Athens），中间阶下倚几而坐的沉思者是赫拉克利特，右下角在石板上画图的是欧几里得，他身后身穿黄衣服手托地球仪背向读者的是托勒密（Claudius Ptolemaeus，约90年—168年），托勒密对面同样手托地球仪的是琐罗亚斯德，旁边站着的年轻人是拉斐尔本人，左下角写作的是毕达哥拉斯，左上方穿棕色衣服的是苏格拉底，头戴金冠叉手倾听的是亚历山大，正中左边穿红衣者是柏拉图，旁边穿蓝衣者是亚里士多德。

　　世界上第一位科学家的桂冠非亚里士多德（Aristotle，公元前384年—公元前322年）莫属。亚里士多德与我们中国古代的孟子（公元前372年—公元前289年）是同一时期的人。他出生于希腊北部一个小镇（Stagira），父亲是马其顿王室的医生。亚里士多德的父母早故，他跟着姐姐与姐夫长大。18岁时，他到雅典师从柏拉图（Plato，公元前427年—公元前347年），在著名的“学院”（Academy）学习工作了近二十年。柏拉图研究的主要是哲学、政治、法律等社会科学的课题。亚里士多德则兼攻逻辑学、物理学、生物学等自然科学的课题。柏拉图逝世后，亚里士多德先是到一个小国（Mysia）工作了几年，期间与国王的表妹结婚。公元前343年，他接到马其顿国王腓力二世（Philip II，公元前382年—公元前336年）的邀请，去教授王子亚历山大（Alexander the Great，公元前356年—公元前323年）。当时腓力二世正好把他的故乡给烧了，他提出要求重建他的家乡，腓力二世爽快的答应了。于是亚里士多德就去了马其顿，这时他41岁，亚历山大13岁（图5）。

　　公元前335年，亚历山大登上王位，不久就征服了雅典。亚里士多德跟着去了雅典并在那里建立了自己的学校“演讲”（Lyceum）。公元前323年，亚历山大在他征服世界的路上病逝。亚里士多德担心被迫害，避居海岛（Euboea），不久就在那里病逝了。终年62岁。

　　分类（Categories），讲述了事物的10种特性，包括物质、数量、质量、关系、地点、时间、姿势、状态、动作及动作；

　　解释（On Interpretation），讲述了逻辑学的基本思想，包括事物的确定性、必然性、可能性、偶然性等；

　　后验分析（Posterior Analysis），讲述了感知、直觉以及逻辑学的方法；

　　驳斥诡辩（Sophistic Refutation），讲述了许多逻辑辩论的实例，并驳斥了一些诡辩；

　　动物历史（History of Animals），讲述了多种动物，特别是海洋动物，及动物分类方法；

　　形而上学（Metaphysics），讲述事物的存在、形式、不同类型的因果关系，以及原动力（后世的神学家们据此来证明上帝的存在）；

　　伦理（Nicomachean Ethics）,这本书以他的儿子命名，是他在学校教学的讲义；

　　其中上述所说的分类、解释、先验分析、后验分析、驳斥诡辩和青年与老年，生与死又合称为“工具”（Organon），是亚里士多德关于逻辑学的著作。亚里士多德的逻辑学十分精彩。例如他举了一个例子：

　　不过，亚里士多德也有一些错误观点。例如，他认为土最重，所以落在地上；空气最轻，所以飘在空中。据此他推论地球是宇宙的中心。这是“地心说”的起源。

　　亚里士多德的学生亚历山大用剑与火建立了一个横跨欧、亚、非洲的帝国，亚里士多德的学说也因之遍传世界。在亚里士多德逝世后的一千多年间，著名的学者有不少。他们在数学、光学、化学、医学等各个领域都重要的建树。不过亚里士多德犹如山岳，无人能够望其项背。亚里士多德的著作也被奉为经典。一直到了文艺复兴时期（14世纪—17世纪），科学才全面超越了古希腊，走上了一个新的台阶。

　　近代有许多人研究为什么科学没有在中国产生（参见《爆炸》）。在科学诞生的时代，中国并不落后。例如战国时代（公元前476年—公元前221年）的甘德（公元前4世纪中期）和石申（公元前4世纪晚期）曾记录了810颗星，并详细描述了行星的运行。他们比喜帕恰斯要早1百多年。中国的四大发明更是改变了整个世界。其后，也不断有人做出重大贡献，不过，中国文化的主线是儒家。孔子研究的主要是伦理、社会、政治。后来汉武帝（公元前156年—公元前87年）接受董仲舒（公元前170年—公元前104年）的建议，罢黜百家，独尊儒术。到了隋代（581年—618年）开始科举制度，考的是“明经”。到了明代成化年间（1465年—1487年）更发展成“八股文”。学习科学的人很少。明代（1368年—1644年）时耶稣会教士们向中国介绍亚里士多德，也没有引起多少反响。

　　上世纪70年代末有一句流行语：“学好数理化，走遍天下都不怕”。无数年轻人积极投入学习的热潮之中。这也是中国今天繁荣昌盛的重要原因之一。