身為現代人，科學知識很重要。然而一般人對於科學，只知訊息，而非真正知道科學知識，更遑論對於科學哲學的了解。

什麼是科學？什麼是科學哲學？對大學以上的讀者來說，至少要有一般的認識，原因在於：第一、了解科學哲學，能讓我們更加掌握科學的本質是一種對於真實的詮釋；第二、科學提供人類文化進步的動力，然而這進步不只在技術層面，更在於知性的價值；科學哲學讓我們深入思考科學發展和人類的關係。

西方世界從希臘時代，便開始對天文宇宙做出系統性的觀察。隨著對於宇宙、自然、太陽和五顆行星認識愈多，托勒密逐漸從經驗的觀察，發展出一套理論，試圖說明觀察到的現象。事實上，科學一開始的出發點，就是經驗觀察加上理論概念的說明。

科學的發展，就是在觀察的事物愈來愈廣泛和深刻下，不斷改進理論的解釋力，建立更精確的理論和說明，發展出更精準的預測能力而來的。科學理論不僅要能說明現有的現象，還要能說明更多未知的現象，增加人類對於普遍真理的掌握和預測能力。此外，科學方法也要求讓我們反推回去，檢視科學理論和說明的前提，是否有現象背後的本體和假設，如此更深刻增加我們對於知識的掌握度，讓科學理論成為人類掌握未來的重要工具。

西方世界從托勒密天文時代開始，就注重實際觀察。然而天動說的托勒密系統，因無法以簡潔方式說明行星逆行現象，而有了致命缺點，最終導致哥白尼革命，整個天動說替換成了地動說。哥白尼革命對人類來說非常重要，在其基礎上，牛頓發現了三大運動定律和萬有引力定律，自此世上所有事物的運動，在萬有引力的理論架構下，都能獲得根本的說明。

然而，之後愛因斯坦相對論和量子理論的興起，再次挑戰了牛頓力學所建構的世界觀。在這樣理論更新與汰換的過程中，科學一次又一次地展現其本質：一方面根據推理假設找尋真實；另一方面則透過實際探測來描述真實。科學永遠在探尋最終的真實，想用更根本的概念說明現實，這就是科學之所以進步的原因。

科學、科學史和科學哲學之間的複雜關係，總是引人入勝。科學透過觀測收集證據，以理論說明現象；科學史記錄科學發展過程的整個軌跡；科學哲學則探索科學推理的結構以及概念的意義，說明為何我們需要科學定律，且科學定律如何而來。

也因此，科學哲學很重要，就跟科學一樣重要。了解科學哲學，才知道科學到底是怎麼一回事，也才能了解科學和其他領域，如宗教、文化、藝術的關連，而做出更深刻的觀察和思考。尖端科學技術讓人類生活更加現代化，推動人類文明進步，然而人類若無法掌握科學的真價值，恐怕會濫用科技的成果，對世界造成危害。透過科學哲學帶來的反思，期盼人類能好好掌握科學技術，讓科學為人類服務。

我在臺大教授科學哲學好幾年，一直對於這個科目所涵蓋的困難議題深感其擾。議題的困難性來自於科學本身的技術性，科學發展的歷史性，以及科學做為一個哲學題目的反思性。我總是想，如果能夠有一本書把科學技術、科學歷史與科學哲學這三部分用很輕鬆的文字、明確的例證以及深入的分析，呈現科學本質於世人面前的話，這將會是一項多麼重要的成就啊！

　　對於現代社會而言，了解科學的本質、發展以及反思科學的價值，太重要了。我們日常生活中的一切，包含食衣住行育樂等，莫不與科學相關，都是在科技的基礎上，達到所謂追求進步的目的。但是在標榜所謂的「進步」口號之下，我們對於科學所帶來的風險，又知道多少呢？或許有人會認為，理解科學的風險是專家的事情，而應用科學的成果是一般人的權益。這個觀念是錯誤的。做為一個現代人，就有權利知道科學的風險。這不但是一項義務，更是做為社會一份子必要的責任。畢竟一旦科技的風險發生在你我周遭時，無人得以倖免。

　　因此，理解科學是一件人人都應該從事的工作。可是，在專業的知識之外，我們要如何掌握科學的本質，反思科學的價值，以及認知科學的限制呢？在這些質疑中，本書扮演了一個非常重要的角色。在幫助我們理解科學是什麼的過程中，這一本書從全面的觀點，注意到科學哲學與科學史的三個不同層面。第一，科學哲學的基本概念；第二，科學歷史的連續發展；第三，當代重要科學理論的介紹。

　　科學哲學，是一門相對而言比較困難的學科。困難的主要原因，就是因為它牽涉到許多哲學概念。在日常生活中，我們不會用這些概念來指涉任何東西，但若不能理解它們，則完全無從掌握科學的本質與定義。這些概念包含，世界觀、真實、證據、科學方法、論證、經驗事實、概念事實、可證偽性、工具主義與現實主義。坦白說，當我在前言看到這些概念時，我不禁為本書的銷路捏一把冷汗。誰能夠理解這些學術性的概念啊？不過，在閱讀本書後，我發現本書作者，總是能夠用與生活貼切的例子做說明，讓讀者理解這些概念其實就是我們日常對話中的另外一種說法。理解它們，是我們進一步掌握科學歷史的前置條件。例如說，在第三章介紹的經驗事實與哲學概念事實，作者很技巧地呈現所謂日常經驗與哲學概念之間的關連性，讓我們因此可以發現，思考的對象其實都是來自於日常生活之中。第八章，談到工具主義與現實主義時，作者更是以簡單易懂的方式，讓我們知道科學理論的價值，就是做為工具，或是用來解釋世界。

　　我建議讀者不妨費一點心思，仔細閱讀第一到第八章，然後對於第二部分，也就是有關於科學史的發展，就會有明確的掌握。從亞里斯多德的世界觀開始，人們就不斷地以追求真理的期待，論證我們應當接受什麼樣的經驗事實。在提出各種證據的過程中，科學家們不斷以理論來預測、解釋，以及證實各種自然現象發生的規律。在以理論做為世界觀的過程中，後來的科學家不斷地透過證據，否證先前的理論，而這個批判與否定的過程不但帶來了科學的進步，也讓人理解如何透過理論建構而掌握宇宙的哲學深度。

　　人用理論來理解宇宙的哲學思維，在當代的發展中出現了幾乎可以用「不可思議」來形容的突破與成就。本書的第三部分，就是介紹這些重大突破的理論。作者舉了四項例子：狹義相對論、廣義相對論、量子理論與演化論。在呈現這幾種理論的過程中，作者不但能夠深入淺出地介紹它們，也能夠不斷地以哲學的視野，告訴我們這些理論的最重要成就就在於它們完全顛覆了我們對於外在世界的傳統認知。外在世界不再是一個以人為中心、以絕對的觀念、以肯定的結論做為定論的認知對象。相反地，所有這些傳統認知態度都在相對論、量子論以及演化論的成就中，面對了被全面翻轉的命運。我個人對於本書從演化論的發展，轉接到元倫理學的討論這一部份，感到特別有興趣。主要的原因正是，當科學以中立、普遍、客觀的態度改寫人類認知的同時，卻最終在作者的巧妙安排下，又回到倫理學最根本的議題：為什麼人會是擁有道德意識的動物？

　　所以，我要向所有對科學本質有興趣的人推薦本書。這不但是一本內容豐富的科學哲學的書，也是一本反省當代社會科技發展的書。正是因為我們已經活在一個全面科技化的社會中，所以我們需要了解科技化的意義；唯獨如此，我們才能夠對於未來的科技發展，具有信心、維持好奇心，並保有不斷求知的心。

「人類文明裡真正的創造物實為科學」，這是愛因斯坦曾說過的一句話。今天電腦、手機等科技產品，更是進入每個人的生活圈裡，幾乎一日不能沒有它們；而一個國家的強弱與否，更與該國國民的科學能力及素養密切相關。科學誠然已席捲全球，為大眾所共同接受，並成為積極發展的知識領域。

高科技工業的基礎奠定在科學上，而科學的誕生，所有專家皆指向西元前5世紀的希臘，當這些智者提出「宇宙的起源」與「世界的構成」不是由神所造的，而是由物質組成之主張時，便宣告西方文明開始脫離神話時期，進入了理性思惟的時代，一直持續至今。如此，也可看出西方哲學思想的根基即是自然哲學，也就是科學哲學；而西方理性文明的發展歷史，則近似於一部科學史。

本書作者使用了「世界觀」的用語，精緻地統合科學哲學與科學史的核心內容。「世界觀」此概念可對應於科學史家孔恩的「典範」，及科學哲學家奎因的「信念網」，基本上，西方世界觀依時代發展大致可分為三種：亞里斯多德與托勒密的世界觀，牛頓的機械觀，及近代相對論與量子論的世界觀。而此世界觀的建立，與自然哲學家們欲掌握了解萬物背後的「實體」（reality）之追求密不可分。

亞里斯多德認為，實體是由其「本性」來呈現，萬物之本性皆有其最後之目的因。個人成長變化之目的是欲成為一位有智慧的人，重物運動變化之目的是要朝向世界的中心地球，亞氏引用目的因統合了宇宙學、物理學、哲學與倫理學，由此形成了他的世界觀，並成為日後托勒密地心說之依據。其學說宏偉一貫、層次分明，他的世界觀因而持續了近兩千年之久，未曾衰減。

直到文藝復興時期之後，哥白尼、伽利略與克卜勒全力主張實體是由「數」來呈現，簡單、和諧、對稱的幾何結構才是真正的實體。牛頓將此數學觀結合上笛卡兒的機械論──自然現象應由，且只可由，質點與運動來詮釋，加上他的創見──力概念與運動三定律，而將天體與地表兩個截然不同的現象結合起來。他所建立的機械論世界觀取代了目的論世界觀，開啟了創造力十足及成果輝煌的科學世紀。這兩個世界觀的內涵和轉換，在本書第二部分有很清晰、生動的描述和討論。

早在西元前350年，亞里斯多德便完成了史上第一本「物理學」著作，物理學在自然科學中是成形最早，結構最完整，理論最嚴謹的學科，這也是為何科學史與科學哲學探討的對象，絕大部分會以物理學的知識結構，及其理論和實驗的發展做為最牢固、最值得信靠的根基。作者在第三部分，也是全書最具特色之處，便著手討論近代物理的相對論及量子論之內容，及其哲學意義。

作者以極其簡潔有趣的圖示和實例，介紹了狹義相對論中的時間膨脹及長度收縮，推翻了每個人長期以來所認定的絕對時間與不變距離，並以時空的幾何結構，詮釋自遠處恆星所發出無質量的光線，在通過太陽附近時，會受到引力的影響而偏轉，修正了牛頓世界觀中的重力觀點。

書中第一部分介紹有關科學哲學基本問題裡，作者特別在第八章提出了科學的本體論與知識論，也就是實在主義和工具主義。兩者皆主張理論要能預測並解釋現象，但前者認為，理論還要能反映事物背後的實體；而後者則認為，理論能否反映實體並非重要考量。愛因斯坦乃為最典型的實在論者，他於1935年提出EPR思想實驗，主張量子論是不完整的，因為有某些「隱含的變量」沒有被掌握住，並認為量子理論違反了最基本的「局部性」原理──物體僅可能受到緊鄰附近的環境所影響。

此論戰與困擾一直到三十年之後，才先後由貝爾定理及阿斯佩實驗所釐清：物理上因果性的影響與統計上的相關性有別，從而指出愛因斯坦的局部性原理是錯誤的，主張遙遠的兩位置上所發生的事件，彼此之間可以互相影響。因此，目前尚無人可確證量子理論是一個不完整的理論。

少有科學哲學的大眾讀物能像本書，對相當困難不易說明的物理主題，如相對論及量子論，做如此充分清楚的探討。其中的數學運算部分，亦可作為欲深入研究科學哲學專業的參考；若先略過這些運算，對初接觸科學史與科學哲學有興趣的讀者而言，本書又是一本豐富易懂的科普讀物。

量子理論雖然放棄追求實體，但他在描述與預測微觀世界的現象上，不僅相當成功，且不斷在進步。量子論中的機率意涵及不確定原理，已明顯地反駁對科學方法和其精確性，持過分樂觀之信心。波耳認為這些事實的浮現，來自於在科學誕生之前，人類所使用的「語言」本身不足的問題。在許多地方科學並無法發現實體，有其限制，而非絕對萬能。在不能說清楚的地方，一如維根斯坦之建議，「應保持沉默」。科學的理論不僅是由於知識的累積而逐漸茁壯，「想像力與創造力更勝於知識」（愛因斯坦語），在那裡科學呈現其藝術性，也豐富了人類的生命內涵。