科学与技术的迷思

科学是什么？科学是研究“是什么”的学问。例如，太阳是什么？太阳光的组成是什么？太阳发光发热的原因是什么？等等。由于科学的研究目标是世界上已有的东西，所以一般其成果都是“科学发现”。

技术是什么？技术是研究“怎么做”的学问。比如，如何让夜晚像白天一样明亮？如何产生红光、绿光或黄光？如何产生并利用核能？等等。技术的研究目标往往是解决问题的方案，所以一般会得到新的“技术发明”。

举个例子，如果我们要从一块木板上拔出一颗钉子，我们可以用手、用老虎钳或者用羊角锤来拔。如何拔出这颗钉子，这是一项技术；其中蕴含的杠杆、摩擦力、材料形变等原理则属于科学知识。

羊角锤与杠杆原理

科学与技术是相辅相成的，这一点应该是毋庸置疑的。

科学进步能促进技术发展。力学由牛顿的力学三定律发展到开普勒行星运动三定律、计算出了三个宇宙速度，才有了航天技术的发展，才有了后来的嫦娥计划、天宫一号和天宫二号。电磁学由安培定则、法拉第电磁感应定律发展到麦克斯韦方程之后，无线通信技术才得以应用、发展，才有了现在的电视、电话和手机，才有了后来的3G/4G和现在的5G。有了解剖学、病理学、药理学等学科的发展，才有了现代医学的成就。

技术发展当然也能促进科学进步。有了超大型粒子对撞机，高能物理才能有进一步的发展。有了LIGO，才能发现引力波、从而进一步验证爱因斯坦的相对论。有了显微镜，微生物学才得以创立和发展。

仍然以拔钉子为例。如果我们了解杠杆原理，在使用羊角锤时就会很自然的握住锤柄的末端，因为这样可以省力——虽然费距离。而这杠杆原理，据说正是阿基米德通过对日常生活中的杠杆进行观察和计算后得出的。

如果没有正确的科学理论，技术会怎样发展呢？

在对原子、分子等物质组成一无所知的时候，无数人都梦想着点石成金，炼水成油。在不懂得热力学三定律的时候，无数人都梦想着发明永动机造福全人类。很显然的，这些人会走上歪路，就是因为没有正确的科学理论的指导。

二战时期，德国科学家海森堡，受命研制原子弹。但是根据海森堡等人在1942年的计算结果，制造原子弹至少需要几吨的铀235。按照当时德国的铀235生产能力，生产几吨的铀235几乎是不可能的任务。但是实际上，制造一个原子弹所需的铀235不到20公斤。如果使用钚，所需的量甚至更少、生产起来也更容易。不管海森堡是有意为之，还是无心之失，总之，这个错误的计算结果导致德国没有继续研制原子弹，从而被美国抢先了一步。

沃纳·海森堡。

作为当时世界上最顶尖的物理学家之一，他为什么会算错制造原子弹所需的铀235的量？他是有意为之，还是无心之失？这就是科学史上著名的“海森堡之谜”。与之相关联的还有“哥本哈根之谜”。感兴趣的可以看看。

还有一个离我们更近的例子。当我们还不知道青蒿素是什么的时候，我们只能靠“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”来治疗疟疾。然而这个药方的效果并不突出，否则中国就不至于在1979年还有数万例疟疾感染病例了。而在屠呦呦先生发现青蒿素的作用以及提青蒿素的方法之后，治疗疟疾的方法也随之突飞猛进，屠呦呦先生也因之获得了诺贝尔医学奖。

没有正确的科学理论做指导，技术很容易走上错误的方向。即使方向对了，也只能是在摸索中事倍功半、费十得一，对我们的帮助微乎其微。

没有优秀的技术帮助，科学又将如何前进呢？

没有望远镜，人类只能用肉眼仰望星空，对宇宙的认识就永远停留在星座、星宿之中。没有显微镜，人类根本意识不到微生物的存在，对流行疾病就只能解释为瘴气、瘟神。没有拉瓦锡的定量实验，人们还以为是燃素引发了燃烧现象。没有大型强子对撞机（LHC），上帝粒子至今仍是假说。没有实验物理的相助，理论物理恐怕只能是雾里看花、水中望月了。

大体上来说，没有技术的支持，很多科学理论要么无法验证，要么根本无法开启。

回到我们的钉子和羊角锤上来，如果阿基米德没有见过任何杠杆，也许杠杆原理不知要晚多少年才能被发现。而如果没有杠杆原理，虽然人们可以通过摸索、尝试发明出羊角锤、起重机等，但是其中的摸索和尝试必定会走更多的弯路。

爱迪生发明电灯就是一个理论知识不够、只好靠摸索和尝试前进的例子。当然我们知道了，他在尝试了2000多种行不通的办法之后，取得了成功。

用数学化一点的语言来说，科学是定义域，技术是映射函数。那么值域呢？值域就是我们想要实现的目标。几乎可以说我们是做任何事情、实现任何目标，都需要了解定义域，并选择和掌握好映射函数，这样才能得到预期结果。

如果我们的目标是炒一盘好菜，我们需要了解各种食材和佐料的味道和特点，需要掌握刀工、火候、翻炒等技术。如果我们的目标是造一架飞机，我们需要掌握空气动力学、材料学等科学知识，需要有金属冶炼、原油提炼、机械制造等种种技术。如果我们的目标是治疗疾病，我们需要了解病理相关的知识，并需要掌握临床和制药相关技术。如果我们的目标是构建一个软件系统，我们需要掌握计算机原理、编程语言、网络协议、数据库原理等方面的知识，需要掌握软件设计、编码实现、系统部署等方面的技术。

对软件开发而言，如果我们没有这些必要的积累，很容易写出满是bad smell的代码和系统——也就是俗称的shit hill。这样的系统，也许眼下可以跑通流程，但是身后必将洪水滔天。这不仅仅是遗祸他人，也是害人害己：我们本可以用这些时间精力来学习知识、提高技术，结果却把他们浪费在了shit hill上，其中付出机会成本不可谓不惨重。更何况，想要成为技术大牛、行业领先，靠日复一日的堆砌代码是不可能做到的——日复一日的拔钉子，最多变成卓别林摩登时代里的那个拧螺丝的工人。只有肯思考羊角锤为什么能轻松拔出钉子的人，才有可能成为阿基米德那样的大师。