在很长一段时间里，人们普遍认为，科学认识的目的是去正确地发现和把握自然①的奥秘和规律，然后利用这样的规律去改造自然，以获得正确的结果，满足人类的需要。从过去的历史看，科学似乎达到了这一目的。不过，细究之下，却存在问题：如果科学获得了对自然规律的正确认识，那么，人们按照这样的规律去改造自然，就应该与自然规律相符合而不会或较少产生环境问题，但是，考察科学的应用，会发现情况并非如此，科学应用造成了许许多多的环境破坏。这是什么原因呢？从科学认识自身来看，原因可能有两个：一是科学虽然是对自然规律的认识，但可能这种认识是不完全和不全面的，是存在欠缺的，将具有欠缺的科学认识应用于改造自然时，会与自然规律不完全符合，由此造成生态环境的破坏；二是科学认识到的可能不是自然规律，在这种情况下，如果将不是对自然规律认识的科学应用于改造自然时，就很可能与自然规律不符合，会造成生态环境的破坏。

关于第一个方面的原因，笔者认为：近现代科学是以机械自然观作为基础的，由此导致人们运用相应的方法论原则，如简单性原则、还原性原则、因果性原则等，对有机整体性的对象进行了简化处理，在很多时候获得的或者是关于自然的机械简单性方面的认识，或者是对已被简单化了的、还原了的、分离了的、祛魅了的、规则化了的有机整体性对象的认识，获得的是分门别类的知识体系，如物理学、化学等。由于这些知识体系是在否定有机整体性的对象具有超越其构成部分特性的自己的特性基础上建立的，所以就不能保证对该对象获得全面、正确的认识，将此认识应用于改造拥有有机整体性对象的自然时，就很可能会与自然系统相违背，造成自然生态环境的破坏。[1](P10-16)

关于第二个方面，需要回答的问题是：科学究竟是对自然界中存在的对象的认识，还是对原先不存在于自然界而后由科学认识建构出来的对象——人工自然对象的认识？即科学所获得的规律究竟是自然规律还是人工自然规律，或在多大意义上获得了自然规律或人工自然规律？②这一点对于科学应用产生环境问题又意味着什么？

本文结合科学实验方法对第二个方面进行探讨。这样做的目的，是通过考察科学实验方法，明了由此获得的科学认识的特征是关于天然自然还是关于人工自然的认识，然后分析这种认识被应用于改造自然时可能会产生什么样的环境影响，进而提出有利于环境保护的科学的自然回归。

一、实验科学、现象制造与科学的非自然性

考察外在的自然界可知，它的很多显在和潜在的属性在通常状态下是不能表现出来的，而且，当被研究对象的因素错综复杂，被研究现象发生的过程极快、极慢、极微，以及当被研究对象所产生的后果庞杂等，仅仅用观察方法就难以获得更多的材料，也难以获得更可靠的材料。此时，该怎么办呢？英国哲学家弗兰西斯·培根从方法论上首次解决了这一问题。“培根相信所有人类认识是有缺陷的，由于所有人都有偶像(the Idols)。这个偶像是偏见和预先有的想法，通过此，人类观察世界。培根感觉到对于自然哲学家纠正他们自己的这些偶像的唯一方法，是寻找自然的小的、分离的部分。人类理解这些小部分(these small bits)的确定的方式是在控制的背景下，将这些小部分从更大的(没有控制的)环境中孤立出来，研究这些小部分。”[2](P44)培根认为自然界像座迷宫，模糊不清，在通常状况下，自然隐藏着它的秘密，而人们所依靠的只是时明时暗的感觉之光，这显然是难以取得成功的，科学要想获得对自然的有效认识，就必须将自然置于科学研究的框架之中，使其作为“科学的奴婢”，对它加以“拷问”，也就是“干涉”，逼它说出它的秘密。

至于怎样逼它说出它的秘密呢？就必须依靠科学实验。回顾科学发展的历史可以发现，科学发展之所以如此迅速，一个根本的原因在于实验方法的应用。它打破了自然事物表象的局限，能够让人们在实验室中利用科学仪器，创造特定的实验条件，对实验对象进行特定的操作，进而获得很多在事物的常态下所不可能获得的认识。没有实验方法的应用，就没有实验科学，日新月异的科学发展也是不可想象的。由此，自然科学常常被称为实验科学。

实验科学的核心方法是实验方法。实验方法自身具有什么样的特征？对认识对象的作用方式又是怎样的呢？

要完成科学实验，首先就要获得实验对象。有些实验对象是取之于自然界的，有些则是取之于人造物——自然界中没有的、由人创造的物质。随着科学的进步，实验活动所指向的对象——实验对象，更多的已经不是自然对象或对自然对象处理后的对象，而直接就是人造物了，如人工合成制备的客体——单晶硅、电子器件，等等。它们原先在地球上任何一个地方都不存在，是人类创造了它们，它们因此成为人造对象。

对于实验对象，无论取之于哪里，有一点是肯定的，就是科学家不可能对自然界中所有的对象或所有的人造物进行实验，也不可能对某一实验对象的所有方面进行实验，只可能对有限实验对象或某一实验对象的特定方面进行实验。鉴于此，在实验之前对自然界中的事物和人造物进行分类就非常必要。它是形成物理学的对象、化学的对象、生物学的对象等的基础，是进行分门别类的科学实验如物理实验、化学实验、生物实验等的前提。由此，我们可以得到关于实验的第一个结论：实验对象是有限的，实验是分门别类的，通过实验对特定对象的认识只是对特定对象的某些特定方面的、分门别类的认识。

当然，在很多时候单凭这种分类还不能确定具体的实验对象。要确定具体的实验对象，必须根据实验者的理论背景和具体的实践背景，对实验对象加以具体的干涉作用，从中分离、选择、筛选、精炼、提纯，以获得能够进入实验室之中的实验对象。这是科学实验对象的准备，所造成的结果是：该实验对象，无论是取自自然还是取自人工，都已经不是以自然状态存在的了，而是以某种人类规定给它的特定状态而存在，应该被看做是人造对象，即被人类改造过的对象。如此，在实验室中所获得的对这一对象的认识，就主要不是对自然状态下的自然对象的认识，而是对取之于自然界中的经过特定处理的非自然状态下的自然对象的认识，或是对自然界中不存在的对象——人造对象的认识。

确定了实验对象后，就可以进行具体的实验操作了。实验操作本质上就是一系列合理而有效的方法和步骤：(1)设定实验仪器的外部条件，以形成一个确定的实验系统，从而满足实验目的的要求；(2)对仪器进行控制和校准；(3)确定测量对象的初始状态，使其在可期望的条件下进行运动和变化；(4)预测这一系统的可观察特性，使整个操作过程更加有序；(5)实施干扰，在这个过程中，实验者在观察下操纵观察对象并获得观察结果；(6)用不同的实验进行独立证实；(7)排除可能的错误发生源，并对结果做出可供选择的解释；(8)根据相应的背景理论，记录和完成详尽的实验报告。[3](P194-195)

科学实验是在一定的理论指导下，运用一定的实验仪器，对实验对象施加一定的作用，从而获得一定的实验现象和事实的过程。在此过程中，一是要纯化或简化实验对象；二是要加速或延缓实验现象；三是要强化或弱化实验现象；四是要模拟再现实验现象；五是要控制追踪实验现象；六是要记录描述实验现象……如此，实验对象就不仅仅包含对象客体，而且包含了观察设施及其干扰作用；实验现象已经不是简单的、纯自然的呈现，而是在人类给定的实验条件下，由人类具体的实验操作产生的，可以看做是人类通过创造而发现的现象——如果没有这样的实验仪器，没有一定的理论渗透，实验者不实施一定的操作，那么那种特定的实验现象就不会产生，而且，即使产生了，在很多时候也不能继续维持。

这不是说实验现象与自然完全无关而只与人类有关，而是说，如果没有人类对实验对象的如此这般的操作，该实验现象就不存在，即该实验现象并不是先在于自然之中由自然事物自由展现，而是经过人类处理的自然事物或人造物，在人类所进行的实验的特定干预作用下的特定的回应。一种实验条件的存在，就是对实验对象的一种限制、规定，是对实验对象的非自然化；一种实验操作的进行，是对实验对象的一种特定的作用和干涉，是一种人工现象的创造。“实验就是创造、产生、提炼和稳定现象……而不仅仅是发现现象。”[4](P230)在这里，实验对象成了人类实验、作用和认识的对象，不能独立于人类而存在，而是与人类对其的分类、处理、操作、认识紧密关联，是一个人工对象；实验现象是人类“发明”的，而不是“发现”的，最起码应该说是在“发明”基础上的“发现”。这样的“发现”不是发现了“自然界中本来就存在的那一现象”，而是发现了“我们在实验室中创造或制造出来的那一现象”。如此一来，实验所获得的科学事实就主要不是自然事实(natural facts)，而是人工事实(artifact)。

有关这方面，后科学知识社会学的代表人物谢廷娜(Karin D. Knorr-Cetina)的观点能够给我们启发。她认为，实验室是一生产(科学)知识的特殊工厂或作坊(workshop)，其产品(科学知识)首先和主要是一个人工制作过程的结果。这一点通过三方面来说明：(1)实验室的现实是高度人工化的。它像一个工厂，不是被设计来模拟自然的建制。实验室中不仅不包容自然，甚至尽可能地将自然排除掉了。科学家在实验室中所面对和处理的都是高度预构好了的人造物。(2)科学研究是借助工具操作的。在实验室中，科学研究的工具性不仅在科学家所操作的“事情”的性质中表现出来，而且也体现在科学行动的专注中。这种借助工具所完成的观察，在很大程度上截断了事件的自然路线。(3)科学家是“实践推理者”(practical reasoner)。实验室行动是在一种复杂排列的环境中进行的，科学家的行动就是设法降低环境的复杂性，从无序中制造出秩序，“产生工作结果”(making things work)。[5](P216—221)

由此，科学不仅是关于“什么”的，而且是关于“能是什么”的，“能是什么”是通过行动——科学实验而不是通过单纯的深思所得。所知(knowledge-that)是重要的，而能知(know-how)就更重要，因为后者是前者的基础。试想：如果没有实验操作对认识对象的作用，我们怎么能够现实地知道并认识这些对象及其现象呢？

这也说明，科学家在进行科学认识的过程中并不是相对被动的，而是主动地建构认识对象。在实验操作的作用下，即使是自然事物也变得非自然了，即使是原先不存在的也被建构出来了。如此，源于实验室中的科学认识是关于事物的认识，但不是关于独立于我们心灵的“自然事物”的认识，而是关于我们所建构或制造出来的“非自然事物”的认识。这样一来，实验科学不自然，实验科学非自然。

上述情况广泛体现于许多科学学科之中，研究人为构造或操纵的现象已经成为绝大多数现代科学的特征，如在热力学、电磁学、高能物理学、化学和实验生物学中，其研究的对象和呈现的现象，很大一部分并非原来就存在于自然界之中。具体说来：热力学研究热能向机械能的转化，这是关于热机的科学；电流及其巨大效应同样是人工的产物，在19世纪之前它们尚未如此明显的存在；高能物理学对“粒子”的研究既要对粒子的显现和活动作记录，又需要用庞大而复杂的仪器来生产粒子；在化学中，不仅化学家所研究的绝大多数物质是制造的结果，甚至连最普通的化学材料也是以标准化的、高纯度的形式出现的；生物学家研究的对象包括经过培养的细胞、实验室中克隆的上千种生物细菌、无菌状态下培育的动物品种以及其他大量“非自然的”对象。

二、人工自然规律、人工物与环境问题的产生

实验科学的非自然性的重要起因在于实验方法的应用，它使得科学的技术化趋势加强，导致老的格言“科学发现，技术创造”已被新的格言“科学发现因为它创造”[6](P4234)所代替。那么，科学认识是如何获得的呢？

科学认识不单纯是科学实验，还有科学理论。科学实验为科学理论的建构和检验提供了事实基础，而科学理论是对科学事实的最终的认识形态。科学理论虽然是一种抽象性的认识，但是，它探求“实验陈述的认识的、状态的、程序的和概念的源泉”[7](P7)，是对物质性的现象的认识，其中含有大量物质性的具体的操作活动及其物质性的结果，与科学实验紧密关联。由此，科学实验的人工建构性也决定了渗透于其中以及解释科学实验事实的科学理论的人工建构性。科学理论是对人工建构物的解释，而不是对独立存在于实验室之外的自然事物的描述和解释。卡特赖特(Nancy Cartwright)、克拉耶夫斯基(Wladyslaw Krajewski)等指出：根据自己的标准，最佳理论和定律甚至只适用于人为设计的实验室环境。

这里只是说明了科学实验的物质实践建构性导致了实验事实的科学理论认识(解释或预言)的建构性。实际上，科学理论相对于科学实验有一定的独立性，科学理论创立的自身特征也决定了其具有一定的建构性，不是直接针对“这个自然世界”而存在的。“与实验知识一样，理论面向的也是经过整理的纯化现象，是对真实性的抽象。理论、模型甚至很多独立的事实并不以原初形式反映自然，而是对自然的特殊方面或隐蔽结构进行描述，或者力图描述特定的人工现象。”[8](P206)鉴于此，即使在不考虑科学实验自身物质实践建构性的情况下，科学理论因其自身原因也具有人工建构性。③

总之，科学是在建构自然对象或人造对象的过程中获得对自然对象或人造对象的认识的，是对经过干预了的、经验建构了的自然对象或人造对象的建构了的认识，科学规律主要不是关于自然事物的“自然规律”，而是关于所建构出来的人工自然(明斯基、培普特和劳斯等将此称为实验室中所建构的“微世界”)规律。④这样的规律是关于科学世界的，也称为科学规律，但科学规律与自然规律是不同的，它是我们在实验室中或在科学理论的建构过程中创造出来的规律；如果没有实验和理论的建构，这样的规律就不会存在甚至不会出现，我们也就不会发现这样的规律。这些规律是科学家发明的，是在发明基础上的发现，因此是人工的，以非自然的(absence of naturalness)方式存在着。

这一点与环境问题关系密切。既然实验科学在很大程度上是对人工自然的认识，反映的是人工自然规律，而人工自然规律与外在自然规律存在着不一致的、甚至根本不同的地方，那么，用这种人工自然规律改造外在自然时，造成环境问题也就是必然的了。考察科学的应用不难发现，正是科学实验的进行使我们获得了大量的人工自然规律，而这些人工自然规律的应用，使现代大量的技术创新和生产实践成为可能，并通过其将人工自然规律从科学的世界(实验室中的微世界)转移到生产车间，生产出许多人工物。⑤可以说，许多生态环境问题正是在这些人工物的生产、使用和排放过程中产生的。具体表现在以下三方面：

(1)按照科学所获得的人工自然规律进行生产、改造自然、合成人工物、创造人工世界时，所发生的过程绝大多数是自然界中的事物在自然状态下所不能发生的，所产生的许多副产品或废弃物也是自然界中所没有的。在这一过程中，工业圈中的物质流动进入生态圈，与生态圈中的各种要素发生作用，打断或干扰了自然界所发生的自然过程，从而对自然界造成干扰和破坏。各种企业，尤其是化工企业，在生产过程中造成这样那样的环境破坏，比较充分地说明了这一点。

(2)按照人工自然规律生产出来的人工物，虽然有些是自然界中原本就有的，但是，由于这些物质是按照大规模工业生产的方式生产出来的，在一定时期内能够大量地进入生态系统中，使得该系统中这一物质的含量大大增加，超过环境容量阈值，影响到生态平衡，从而造成环境与生态的破坏。可以说，人类对含碳燃料的使用以及由此大量排放二氧化碳所造成的全球变暖就是如此。

(3)按照人工自然规律生产出来的人工物大多是自然界中所没有的，这类物质被投放到市场，并经过多种途径进入自然环境后，虽然其中有些物质能为环境吸收或分解，被环境所净化(purification)，进而转变为无害物质，但是，另一些物质，尤其是一些人工合成的大分子有机化合物和不可分解的重金属，在环境中具有持久性，很可能与环境中的其他物质发生各种各样的人类始料未及的反应，干涉自然界中原本发生的自然过程，影响自然的生态平衡，造成生态环境的破坏。臭氧层的破坏等就是如此。而且，由这种人工物所造成的环境破坏，一般来说，会比那些由自然界中已有的人工物所造成的环境破坏更加严重，因为进入到环境中的这些物质是自然界原先所没有的，是“异类”，具有相对于自然的某种异质性，对自然界中的物质及其生态环境干扰较大。

三、让科学回归自然

科学应用之所以会造成环境问题，就在于运用实验方法的实验科学很多时候获得的科学规律绝不是直接“追随”可辨识的自然世界规律，而是对实验室中所建构出来的人工对象的认识，所获得的是关于人工自然规律的认识，而不是关于自然规律的认识。“它所捕获(库恩语)的至多是一个理论、模型和近似物的网络，以及对这个网络与我们的仪器和设备相互作用的理解”[9](P31)。由此，将这种认识应用于改造自然和进行物质生产时，就很可能与自然规律相违背，造成环境破坏。

为了减少实验科学应用对自然生态环境的损害，一个必要的措施是对实验方法和实验科学进行反思，让科学回归自然，将科学从实验室带到外在自然界，以大自然为研究对象，大力发展直接面对自然的科学——“真正的自然科学(real nature science)”，如地学、农学、林学、海洋学、大气学，等等，真正做到向外在自然学习，发现外在自然的规律，按外在自然规律办事，达到保护自然环境的目的。

有人可能提出疑问：大力发展直接面对自然的科学，确实能够保护资源和环境，甚至能够解决粮食等人类基本的生存问题，但是，如果否定和限制实验科学的发展，势必导致工业生产的停滞不前甚至倒退，人们的各种需要得不到满足，社会也就很难进步。

不能说上述疑问一点道理也没有。综观科学发展和人类社会发展的历史，不难发现，如果没有实验方法的诞生和发展，就不可能有实验科学的诞生和发展，那么相应的也就没有近现代实验科学的应用，近现代工业文明也就不会诞生和发展。实验方法以及实验科学是与工业文明相对应的，它们为工业文明的诞生及其推进做了方法和认识上的基础性准备。可以说，没有实验方法以及实验科学，就没有工业文明，人类至今仍生活在农业社会之中。

正因为如此，对于欠发达国家，加强科技创新，大力发展工业文明，推进本国的现代化建设，仍然是它们在短期内甚至在一定时期内增强国力、摆脱贫困的一条有效途径。如果只是从环境保护的角度盲目地否定实验方法及其实验科学，将会直接影响到实验科学的发展，势必也会影响到工业生产和现代化建设。这是不足取的。

不过，以上种种并不意味着人类就应该一直盲目地、不顾一切地推进实验科学的发展及其应用。不可否认，实验方法确实是人类迄今为止发现的、能够有效地获取认识的科学方法；实验科学确实是具有逻辑的严密性、经验的实证性以及认识的确定性的知识体系，它具有正确认识对象的性质和功能，能够标准化地规定控制对象的进程，由此使得它能够应用于生产，产生各具功能的人工物，以满足人类的需要。但是，我们也必须清楚，如果说科学在诞生之后的一段时间内还是更多地研究自然界中的事物和现象，那么随着科学认识的发展、科学仪器的进步、实验方法的广泛应用，科学更多时候研究的是实验室中的对象或现象，而相对较少研究自然界中的对象或现象。不仅如此，随着实验的推进和实验科学的发展，科学对认识对象的作用方式、作用强度、作用深度以及广度日益加强，如此使得实验对象以及实验现象所呈现出来的状态，日益与自然界中的事物及其存在状态相远离，日益呈现出一种非自然的状态。这种状况的存在是非常不利于环境保护的，因为实验科学越来越远离自然，必将导致其应用过程及其之后所产生的人工物的性质和功能越来越特异，人工性越来越强，相对于自然的异质性越来越强，对自然的破坏将会越来越多、越来越大、越来越复杂。这已经被过去了的科学应用的历史所证明，也很可能会被未来的科学应用的现实所展现。人们对转基因生物科技和纳米科技的环境风险的认识和担心，似乎表明了这一点。

在这种情况下，如果我们仍然像工业文明时代人类所做的那样，在市场经济、消费主义文化的推动下，一味地发展和应用实验科学而不顾及可能产生的环境负效应，很可能会给自然生态环境造成严重的破坏。

该是对实验科学进行观念性革命的时候了！实验科学能够认识的，我们可以而且应该在一定意义上去认识，这是人类探索事物奥秘的历史使命。但是，这并不意味着我们应用实验科学能做的，就应该尽力去做。实验科学是一把双刃剑，在有效地获取知识、应用于物质生产的同时，很可能会产生各种负面环境影响。人类必须考虑到这一点，应该在应用实验科学于生产之前、之中或之后，考察其可能的环境影响，谨慎地应用实验科学；应该改变那种“盲目发展实验科学以奠定技术创新的基础，从而生产出更多的产品——人工物，满足人类更多的需要，造成更多的资源危机和环境破坏”的科学技术发展和应用模式。实验方法应该更多地应用于对自然对象的认识，而不是应用于生产更多的人工物，满足人类的过度的需要，从而造成更多的环境破坏。为了生产的实验科学应该有所限制，而为了环境保护的实验科学应该大力发展！

而且，比较实验科学与直接面对自然的科学的发展，可以发现，前者发展充分，而后者则明显发展不够。科学实验以及实验科学的强势发展，客观上排挤了直接面对大自然的科学的发展，一定程度上导致其发展不足。这种不足意味着我们对大自然的认识不足和对自然规律把握得不够，意味着按照这种认识去改造自然，就不能更好、更多地与自然规律相符合，从而很可能造成更多、更严重的环境破坏。而且，正是这种不足，使得科学不能及时、充分地预测到科学应用会产生什么样的环境影响，甚至在某一环境问题产生之后，也不能很好地认识它，进而顺利地解决它。

该是到了大力发展生态学、自然地理学、植物学、农学、林学、气象学、海洋学、地壳学、天文学等直接面对大自然的科学的时候了！实际上，直接面对自然的科学是对自然对象的直接的认识，所获得的更多的是自然规律本身，其应用是能够有利于环境保护的。鉴于此，直接面对自然的科学是与生态文明相对应的，是生态文明建设的科学认识基础，它为生态文明做准备，应该而且必须大力发展。只有这样，人类才能更多、更准确地认识自然规律，按自然规律办事，产生更少的环境破坏；才能更好地考察认识实验科学应用所可能产生的环境影响以尽量避免之。这样，人类才能在实验科学与“真正的自然科学”发展及其应用之间取得平衡，从而在第一产业与第二产业之间、工业文明建设与生态文明建设之间取得平衡，既能够满足人类的物质文化生活需要，又能够保护环境，实现可持续发展。这是坚持科学发展观的必然要求。

肖显静，哲学博士，中国科学院研究生院人文学院教授。（北京 100049）

（原载《中国人民大学学报》2009年1期。录入编辑：乾乾）