什么是科学？中国如何领导世界？（二）如何建立以原创为主导的科技创新体制1 | 汪涛
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导读
我们要建立的原创并不是泛指所有意义上的创新或原创，而是完全科学意义上的原创。
编者按
本文为“中国如何领导世界系列（二），如何建立以原创为主导的科技创新体制”的第一篇。我们要建立的原创并不是泛指所有意义上的创新或原创，而是完全科学意义上的原创。
一、科学与中华文明的复兴
当我们谈到中华文明的复兴，尤其同时还在谈文化自信时，千万不要形成一个误会：中国现在要完成的历史使命就是要重振中国古老的“诗词歌赋、琴棋书画、四书五经”等。的确，当一个国家强大时，由于心理上的晕光效应，这个国家的所有文化特征都可能成为人们羡慕和追逐的对象。例如，他的语言会被人学习，能讲其语言被人感觉是很有身份和面子的事情，其特殊的生活方式也会成为人们模仿和羡慕的对象。因为历史上英国的强大和现在美国的强大，英语在世界上受到人们的推崇。法国在历史上最强大的时候，能讲法语在很多国家也曾被认为是非常有面子的事情。当中国刚刚开放后，面对经济发达的日本和韩国，不仅其家电等产品受到中国人的推崇，电影和电视上也不断出现阵阵“日本电影潮”或“韩流”等。当一个国家强大了，成功了，“说什么都是有理的”，什么都是好的、都是其成功的原因。会有很多人把他们的强大原因解释为他们特定的民族文化、宗教、习俗、体制甚至语言。不过一定要明白，这些科技之外的东西并不是一个国家强大的原因，而是它带来的各种结果。尽管不可能说在一个国家科学发达的过程，其传统文化类的因素一点影响都没有。
谈到“复兴”，有一个历史上可作对比的是发生于意大利的文艺复兴。意大利的文艺复兴并不是要去复兴古罗马的辉煌历史，而是复兴古希腊的科学文明。中华文明的复兴并不仅仅是从中国自身历史角度看问题，而是要从全人类的科学文明历史角度看问题。我们是要让整个人类的科学文明达到一个全新的高度。中国自身的传统文化和历史只能作为其一部分来看待，同时也必然是作为其一部分的。因为今天的中国文明已经充分地吸取了全人类的科学文明成就。今天意义上的“中华文明”，必然是全人类科学文明包括中国自身历史文明成就的总和至少接近于其总和。在未来的发展中，我们也不可能重新封闭起来，不再接受其他国家科学文明的创造了。因此，我们今天是要站在全人类（包括中华历史文明在内的）科学文明成就的基础上，在未来做得更多，而不可能是做得更少，更不可能是大幅度地萎缩、回到历史上的中华文明。
在这一点上，今天的很多中国人存在巨大的误解：把科学看作是“西方文明”，把中华文明看作是不同于西方文明、也就是不同于科学文明的另外一种特殊的文明。同时，又有人很别扭地想否定西方在科学上的成就，不时泛起上百年前“西学中源说”的历史陈渣。如果说在上百年前的“西学中源说”还有一点安慰剂的作用，以使中国人避免完全丧失自信，并且减少学习科学文明心理障碍的话，在今天“西学中源说”就任何价值也没有，纯属一种愚昧至极的思想了。我们今天还需要靠“我是你老子，你的东西都是抄我的”来保持自信吗？根本不需要了。我们今天已经获得的科技能力本身足以使我们获得自信。不可否认，欧洲、美国、日本、以色列等各个发达国家近几百年来在科学上有更辉煌的成就，这一点也用不着去否认，因为如果否认了的话，也就同时否认了中国近百年来科技上曾远远落后于别人和受人欺负的历史。
因为与科学文明相伴随的工业文明波浪模型的作用，科学发展的中心会在不同国家间不断有规律地转移。但无论如何，都不能影响一个基本事实：科学是人类历史上唯一不属于任何特定区域和民族的文明。它最重要的特点就是可以吸取一切人类文明最优秀的成就，可以超越任何国家、宗教、种族、地域等。任何国家和民族对科学只能是部分的贡献，而不可能是全部占有，只是贡献多少和在什么方面做出贡献而已。并且，对任何国家来说，只有科学文明的强盛，才是一个国家真正的强盛。千万不要幻想用另外一套文明体系去与科学体系相对抗，而就是要在西方曾经最强项的科学上，通过充分地吸收全人类一切科学文明成就，站在此基础上，发现其存在的缺陷，然后以绝对压倒性的更高科学成就确立中华文明的未来新优势。
科学并且只有科学，才是中华文明未来的唯一出路。
中国在历史上对科学文明的发展起到过世所公认的重要作用，需要强调的是这种作用并不是中国人自己先发现的，而是在科学发展过程中自然展现并被世人所公认的，中国人自己反而是后来才明白这种贡献的。所谓“四大文明古国”，就是从对科学文明的发展所产生的作用角度来讲的，中国的“四大发明”也是从对科学贡献的角度来讲的。这四大发明在中国自己的历史中并不是那么地被看重。所谓“中华文明的复兴”，就是中国要扛起科学文明的大旗，引领全人类的科学文明在未来的发展，同时用它造福于中国和世界。在这个过程中，会更便利于吸取中国传统的文明成就，或利用中华文明的特点以更有利于科学的发展，但这与从美国、欧洲、日本、韩国、以色列、澳大利亚甚至阿拉伯、非洲、南亚、南美等吸收更多科学文明的成就，以利于科学的发展并没有过多特别之处。如果把这方面搞得太特别是有害而不是有利的。中国当然应该做出自己独特的贡献，但其他对科学发展做出贡献的国家也都是有人家独特贡献的。“做出自己独特的贡献”这本身就是科学发展的普遍规律。所谓对中华文化的自信，就是中华文化完全有能力把科学文明发展得更好，而非其他任何意义。
这些问题如果不首先搞清楚，就不会清楚地明白未来我们需要做什么。
二、判断科学的标准及其困难所在
对于科学的意义和价值人们认可度已经是很高的，并不需要再太多强调。但这需要解决一个基础性和前提性的问题：到底什么是科学？可以说在我所做相关工作（集中体现在《实验、测量与科学》一书中）之前，不仅中国学术界没有清晰的认知，欧美等所有发达国家学术界也都缺乏清晰的认知。在过去不是人们不想弄清楚这个问题，而是它的确存在非常大的难度。主要体现在如下方面：
1. 必须从全部科学领域范围来定义科学
想对科学下个定义的努力有很多，但大多只是从其具体的专业、学科或其擅长的领域来进行。这显然是不行的。如同你要说清楚“什么是中国？”，你不能只从西北某地沙漠的范围来进行认识，就此下定义说“中国就是一片沙漠”，当然不能说中国没有沙漠，但这么讲显然是太片面的。你必须把整个中国领土一寸不少地纳入认识的范围。仅仅这个还不够，你还得从至少另外两个角度来进行：一是从外部来看，中国与其他国家之间的关系，二是中国自身发展的历史过程。只有从这三个角度研究完了，才算可以下一个真正够格的定义。
要研究科学，也必须从以上三个角度进行。号称“用科学的方法来研究科学”的有一门学科，叫“科学学”，它始自于英国学者贝尔纳1939年出版的《科学的社会功能》一书。但是，现在科学学所研究的角度基本上是从科学的外部和宏观视角来进行的，因此准确地说是“宏观科学学”。另一个重要的相关学科是科学史。完整的科学学应当是三个分支学科：“宏观科学学”，“科学史”，还有“微观科学学”——从科学的内部视角进行，研究科学的方法，科学内部的逻辑结构体系等。这个视角的研究在过去进行得非常难，主要散布在哲学的认识论、方法论、自然辩证法、科学哲学等学科，以及诸如贝弗里奇《科学研究的艺术》等实践和经验性的方法介绍著作之中。仅限于哲学层面的研究本身就是严重受限的，不可能直接获得完备系统的科学理论体系。科学哲学有些介于哲学与科学之间的层次，但严格说它很难算是一门“学科”，而只是如库恩、波普尔、拉卡托斯、费耶阿本德等很多学者个人对科学零星哲学观点的大杂烩。
可以说，钱学森是第一个系统地、试图从内部视角的微观科学学角度去研究整个科学的体系结构的人。不过，由于他这种想法和实际研究是在他的晚年才开始，此时他已经清楚意识到不可能靠他自己去通晓整个科学所有学科，因此极力地推动大量其他领域的学者一起去做这个工作。但这种工作方式本身就存在很大的困难，与他直接交流的学者们因为其狭窄专业范围的限制，很难理解钱学森真正的想法是什么。幸运的是，我在进行学术研究的一开始，就接触过他倡导的“思维科学”的学术活动，尽管我不是完全理解或接受实际思维科学研究活动中很多学者的思路，但钱学森想研究整个科学体系的想法，以及他传递的实验在科学中的基础地位等依然给我极大的激励。很可喜的是，在钱学森的秘书李明老师等长期不懈的努力下，将钱学森的书信手稿等第一手资料系统地整理成书出版，并且推动大量学者去继续深入研究钱学森的科学思想。我个人以为，钱学森是系统地建立微观科学学的第一人。
仅仅从某个学科角度来对科学下定义的行为不仅仅是中国学者身上存在（例如崔永元从新闻的角度谈“我所以为的科学”），国外学者也大量存在这种问题，诸如研究创新的经济学家J·A·熊彼特在其《经济发展理论》一书中从经济学角度对科学下定义。这种行为都是存在严重缺陷的，你不能为了把自己的研究行为纳入科学的范畴，就通过改变科学的定义来完成这种事情。科学不是表扬或奖励用的形容词，而是严格系统的认识世界的方法。任何对科学所下的定义，必须要基于对全部科学领域的研究，必须使科学的所有分支学科领域都适合，才算准确。
当然，指责“只见树木不见森林”是很容易的，但真的要想见森林，你得有本事把整个森林考察一遍并且实际去做了才行。怎么才能够从全部科学领域的范围来进行认知呢？你必须研究完科学所有的学科领域才能做到。甚至于，要想从宏观和外部角度来研究科学，科学与社会、艺术等相互之间的关系，你还得研究大量非科学的文化成就才行。全球学术界却普遍认为，因为知识信息的爆炸，任何人做到这一点已经不可能了。这种看法是完全错误的，一个人不仅可以通晓当今整个人类所有科学文明成就，并且至少对研究“什么是科学”这个课题来说是必须要做到这一点，问题只是需要采用正确的方法。我在30多年前开始进行相关学术研究时，所确立的目标就是要先把全人类当代所有科学的学科领域全部考察一遍。
关于一个人如何做到这一点的科学方法，后面会详细讨论。在此要说明的是：即使我详细描述了相应的方法，也不意味着任何人都会去这样做，或者说需要做到这一点。爱因斯坦的相对论最初能完善理解的人很少，但却得到普遍认可。原因在于：第一，他的研究完全符合数学和逻辑推导过程，数学是科学的第一个基本工具；第二，他提出的理论所有对象都是可测量的，测量是科学的第二个基本工具；第三，他的理论与测量结果相符合。
我是目前全世界可以自认为能通晓当代所有科学领域的人，不仅中国的学术界，整个欧美等发达国家的学术界，还没发现有第二个人声称可以做到这一点。对于要研究“什么是科学”的问题来说，这种“通晓能力”不是一个最高的要求，而是一个最起码的入门资格。如果你不具备这种能力，就不要指望对“什么是科学”的问题有清楚全面的认知，也别指望能对科学下一个合理的定义。这个基本的逻辑，全球学术界没有任何人能否认。所以，我不仅在中国学术界有这个自信，在全球学术界，我同样拥有这个自信。
2. 对实验和测量意义的认知偏差
之所以说这个是认知的“偏差”，而不是“错误”，因为这个认知不能完全说错误，但它存在缺陷。现在这个缺陷已经严重影响到了科学的进一步发展。全球科学界在过去一致公认，现代科学的基础是实验，这也是为什么伽利略被称为现代科学之父的原因所在，因为他第一个严格地采用斜面落体实验解决了落体问题。原来科学界认为，每一门学科可以自称是“科学”的前提条件就是它能够为自己建立实验基础。例如，心理学被认为进入现代科学的标志，就是冯特建立心理学实验室。之所以说这个认知存在“偏差”，是因为最严格、最准确地说：科学的基础是“测量”，实验只是一种“一般来说”相对严格、精确的测量。关于测量、实验、计量三者之间的关系如下图：
测量、实验、计量三者间的关系
实验、计量都属于测量，计量是测量的基础，它本身也是一类最精致的测量。需要说明的一点是：现在所有的计量基本都是属于实验了，但在历史上，计量基准是曾经采用测量方法，而不是实验方法实现的。例如长度单位米和时间单位秒的计量基准，最初都曾采用过对地球这个自然对象的测量方法来获得。1790年5月由法国科学家组成的特别委员会,建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一定义为长度单位米。1960年以前，CIPM（国际计量大会）以地球自转为基础，将平均太阳日时长的86400分之一定义为1秒。1960-1967年，CIPM改以地球公转为基础，定义西元1900年为平均太阳年，将秒的定义更改为：一秒为平均太阳年31556925.9747分之一。
在哲学上大谈实验、观察、归纳、物质和意识关系的学者有无数，但要想谈清楚这些最基本的哲学和科学问题，你必须得是实验和测量的专家才行，否则只能是天马行空，难以落地，也不可能谈出什么真正有价值和意义的结果。可以说，我是人类科学和哲学史上第一个测量学专业出身来研究实验、测量对科学意义和价值的人。这也是我可以在全球学术界对研究“什么是科学”的课题有充分自信的第二个原因。
3. 不同学科中对测量学概念的不统一
数学与测量是一切科学的两大基础工具，也是判断一切科学的基本标准。对于这一点要达成共识并不困难。问题在于，由于历史的原因，对于测量的概念在各个学科中非常不统一，这给相关问题的认知带来了巨大的困难。尤其对“计量”一词的混淆，也给相关领域的发展带来了非常大的混淆。关于这一点，我在《实验、测量与科学》一书中有详细讨论，此处就不再展开。例如科学计量学，本应叫科学测量学；化学计量学，本应叫化学测量学；经济计量学，本应叫经济测量学；天文观测，本应叫天文测量；甚至实验物理学，也应当叫物理测量学......希望读者在遇到相关名称时，都以“测量”一词来替代，这样将有助于真正科学地看问题。例如“地质勘探”，应以“地质测量”来理解，调查、访谈，应以“社会测量”来理解。
这里顺便谈一个问题，以有助于人们认清进行这个转变的价值所在。我们都知道毛泽东非常伟大，其伟大的原因是什么？绝大多数研究毛泽东的人只是在讲故事，讲故事当然容易感人，但却不能让人们真正地理解。这个原因同样是来自于科学——毛泽东是伟大的社会测量学家和战争测量学家。但凡读过毛选的都知道他的文章《中国社会各阶级的分析》，《湖南农民运动考察报告》等。如果你把它改成《中国社会各阶级的测量》，《湖南农民运动测量报告》，所有奥秘马上就很清楚了。毛泽东不是神仙，他能够远比一般人获得更正确认知的基础，是他只以测量为基础来获得认知，这就是纯粹科学的方法，这与伽利略、牛顿、拉瓦锡、爱因斯坦、居里夫人等人所采用的是完全一致的科学方法。实事求是，应该叫“测量求是”；实践是检验真理的唯一标准，应当叫“测量是检验真理的唯一标准”；“没有调查研究就没有发言权”，应改为“没有测量就没有发言权”。这样一改，一切奥秘就从科学上完全清楚了。
没有测量，就没有科学；科学始于测量……这是全世界科学界一致公认的。当我们用绝对统一的测量语言来重新表达之后，不仅毛泽东和中国共产党为什么伟大的科学原因瞬间变得透亮，而且这样的表达和概念可以很简单地通行于全世界，让所有国家的学术界、科学界、政界、民众心服口服。中国共产党，事实上就是最终只以测量为基础建立自己的认知，并且确立和调整自己政策、路线等等的政党。因此，他是一个科学的团体，而并非简单地是一个政治的党派。
在红军时期，很多战役的初期阶段，毛泽东也不知道仗该怎么打。但当他亲自去测量过战场的数据之后，就知道仗该怎么打了。后来在抗日战争尤其解放战争时期，他不能亲临一线去完备和精确地测量战场现状，但他非常重视来自情报战线的数据，尤其一线指战员的测量数据，他是充分依靠这些测量数据去确立战略战术的。而蒋介石是主要依靠战争理论和军事知识，坐在指挥室里去确立战略战术。从纯粹军事知识上说，蒋介石知道的并不比毛泽东少，但蒋介石的战场测量数据远远没有毛泽东的完备和准确，更重要的是对中国整个社会实际状况的测量数据更是远远不如毛泽东，当然他们的决策也会是天壤之别。由于战场的瞬息万变，为了避免战争测量数据的滞后导致的决策失误，毛泽东在淮海战役时甚至将指挥权直接下放，让粟裕等一线指挥员等可以根据战场一线第一手的测量数据临机应变，不用事事请示。
关于中美制度的优劣人们争论得太多了，却难以形成一个共识性的结果。其实只要一句话就够了，只要问一个最致命的问题：“民主、自由、人权的测量基础是什么？”只要搞清楚这一个问题，就不再有其他任何问题了。只要这一个问题，就可一剑封喉。没有系统和完备的测量基础，任何理论都不可能是科学，尤其本身就无视甚至反对测量基础的理论，全都是胡扯。没有什么“政治正确”，只有“通过测量检验的才有可能正确”。当你谈任何理论中的任何概念时，都必须同时想到：它必须是可测量的，它如何测量，如何用测量来验证你的理论，并且是你理论的每一个细节。任何不可测量的概念，存在不可用测量检验的内容，都不是科学，都不可接受。这一点是非常绝对，不可有任何挑战的基本标准。但凡去挑战这一标准，就必然会出现认知的偏差、错误乃至荒唐的谬误。
测量是解决当今大量根本问题的钥匙。如果你只是说“实事求是”，其他国家的社会精英和普通大众都听不懂你在说什么。如果这样，无论你做得多么优秀，你的软实力也不可能建立起来。别人都听不懂你讲得是什么，还怎么建立软实力？在过去，我们总是习惯于用“中国人民喜闻乐见”的语言来说话，但在今天历史条件下再这么做就不够了，我们需要“用全世界人民都听得懂，就算听不懂、也普遍会信赖的语言”来表达和阐释自己的思想。这种语言只能是科学的语言。宗教可以让相信这种宗教的人认同，但不信这种宗教的人就不会认同。一个民族的特定文化主要是这个民族的人听得懂，喜欢听，但其他民族的人就不一定喜欢。无论你把阴阳八卦说得再天花乱坠，终究还是一堆八卦。唯有科学的语言，是通行天下的。我们需要做的只是比所有其他国家，尤其西方国家更加擅长、更加严谨地掌握科学的语言。我们不是要另立一套无人理解的标准，而就是要站在全人类科学文明成就的基础上，在人们认为西方最强项的科学上，以绝对压倒性的优势超越西方，这才叫真本事。欧美国家在科学上做出过伟大的贡献，但同时还是存在大量缺陷和问题，我们要做的工作就是通过发现和解决这些问题，来确立我们未来的优势，而不是因为发现某些问题就试图去推翻整个科学。什么是科学的语言？就是数学加测量。
4. 实操层面的科学标准不利影响
无论对科学在理论上如何定义，在实操层面早就存在各类标准，而且这些标准的影响力非常巨大。如以诺贝尔奖为代表的各类科学奖项，它们对科学发展的贡献给予的精神和物质认可提供了巨大的推动力，对科学研究是一种巨大的鼓励。但这类奖励本身都有各种不同的判定标准，它们无疑就具有了实操层面的巨大影响力。它存在有利的一面，也可能有不利的一面。例如，诺贝尔奖是不考虑公平性的，它只奖励给按诺贝尔遗嘱要求是“上一年度”在相关领域做出“最伟大贡献”的人，并且只奖励给个人。但科学的发展显然不是某几个人的贡献能涵盖，也不可能只是个人的工作贡献。我在“诺贝尔奖是一门空前伟大的生意”等文章充分讨论了这些相关问题。奖励的公平性与刺激的广告效果并不是一致的，越是集中地重奖个人，其宣传和广告效果越强，作为影响力的投入产出比就越高，但同时公平性就越低。
影响更为广泛和深刻的是学者的职称评判标准，SCI论文评价标准，高校评级标准，排名评价标准，院士、博导、教授、行政职务、各种专家头衔、名校学历、名师的弟子等等。这些标准和评判依据是否有道理呢？当然是有的，也是非常必要的。但任何实操层面的标准无论如何有效，都不能去替代理论层面的科学标准。后者是科技政策，实操层面科学评价标准改进和进步的最深层基础。尤其当中国要从跟随型科技发展战略转向原创性科技发展战略时，就必须更多从理论层面的科学标准去获得助力，而不是过多依赖在实操层面，尤其本身就是源自跟随型科技发展战略的实操标准。如果不能从这些实操层面的标准中脱离出来，就会被锁定在跟随型发展战略上，无论理念上多么渴望原创都无能为力。
三、科学的整体内部结构
1. 共轭标准
共轭标准有两个内涵，一是测量标准——所有实证的学科必须有测量基础，否则就不可能是完善的科学。二是所有实证的学科必须成对出现，一个是以数学为基础的理论学科，另一个是相应的测量基础。所有其他学科的测量基础都必须以普通测量学为指导。例如：
物理学/物理测量学
物理测量学原来叫“实验物理学”，这个名称是不严格的，一切实证学科都必须对应XX测量学。但凡名称不是这么叫的，一定多多少少存在相应的问题。即使最科学的物理学也不例外。因为很多著名的物理学定律甚至基本理论最初都不是靠实验，而是靠测量来获得或验证的。例如作为万有引力定律最初经验性规律的开普勒三定律是从天文测量中总结的。广义相对论最初也是通过对日全蚀的天文测量获得验证。
另外还有：
化学/化学测量学
生物学/生物测量学
原来叫的“化学计量学”“分析化学”等等名称都是不严格的或错误的。生物计量学等名称也是错误，并且误导出现了经济计量学等极端错误的名字。经济领域的共轭科学名称是：
经济学/经济测量学
2. 科学的层次
科学是有层次的。钱学森对现代科学技术体系的层次结构有长期的研究，并且其观点前后有不断的改变和深化。大致来说，他把科学技术划分为四个层次：
通向哲学的桥梁：对应于该学科的哲学分论； 基础科学层次：认识客观世界的各种理论； 技术科学层次：工程技术共用的各种理论； 工程技术层次：直接改造客观世界的知识。
基础理论：以共轭标准建立的认识客观世界的各种理论； 应用科学：以共轭标准建立的工程技术共用的各种理论； 工程技术：以共轭标准建立的直接改造客观世界的知识体系。 实践实操：在实际实践中实际操作的各种技术和方法和过程，也可叫“运营”。一般到了实操层面，往往都是高度跨学科的，很难仅限于某一个学科领域。
从工程技术层面看，医术/医术测量学，药物/药物测量学，临床医学/临床医学测量学； 从应用科学层面看，病理学/病理测量学，药理学/药理测量学； 从基础理论层面看，生理学/生理测量学，生物学/生物测量学。
同样一个病理，可以对应于完全不同的医术和药物解决方法。例如，人的血管因长期血脂高而沉积在血管壁上，如果越来越厚可能导致梗阻。这该如何解决呢？它可以从多个不同角度来寻找解决的方法：
一是从外部，通过物理方法，对相关位置长期按摩，疏通血管壁； 二是从内部，通过物理方法，研制一种可以深入到血管中的清理装置，直接把有沉积物的血管壁清理干净； 三是通过外部对相关部位加热等方法，加快血液的流动，将沉积物冲走。这种外部加热可是以红外照射的理疗、泡温泉等； 四是通过药物或食物，软化血管并加快血液流动。如适量饮用红葡萄酒、绿茶等； 五是从病源上寻找解决办法，是什么导致血脂高并在血管壁上沉积，可能是高脂肪的食物食用较多。因此建议减少这类食物的摄取； 六也是从病源上寻找解决办法，但不是简单地减少高脂肪食物，而是通过增加运动把脂肪消耗掉。
......
以上起作用的效果有快有慢，需要的时间有长有短，不同人的适应性有强有弱，副作用有大有小，成本有高有低。问题只是这些评价都必须建立在可测量的基础之上。实践实操层面能治病，并不一定对应基础理论层面就是科学，任何医学都是如此。
3. 科学的多维度模型
要完善地理解科学，需要多个维度：两大基础工具决定的共轭标准，科学的四个层次，发展的历史角度，学科分支结构，学科交叉等。
任何一门学科加上历史角度都可以是这样的：
物理学/物理测量学/物理史学/物理史测量学
数学、测量学、历史学这些学科是可以通行于所有科学领域的学科。而一切实证科学都可以是物理学的分支，因此物理学也是非常基础性的、可以通行于一切学科领域的学科。另外还有信息科学，从研究工具性的角度也具有普适性。这里不再展开讨论。
四、如何通晓所有科学领域
1. 指南性质的工具和通晓的可能性
如果一个人说他可以完备地认识一种语言的所有文字，如何做到这一点，并且向人们证明他可以做到呢？无论他读多少书，都很难说他已经认识了这种语言的所有文字，因为无法保证他读的书覆盖了这种语言的所有文字。但有一种很简单的方法可以使他做到并向他人充分证明这一点，而且其他人也很快接受他的证明：他需要读一定数量的书，但更重要的是，需要找到一本可以覆盖这种语言所有文字的字典。他只要读完字典这一本书之后，就可以宣称认识这种语言的所有文字了。此时就算有那么几个字不太熟悉，也无伤大雅。只要需要，他也随时可以查到这几个字并很快熟悉它们。
怎么证明一个人可以通晓现代科学所有领域呢？无论你读过多少书、研究过多少学科都无法证明，即使读书破万卷、十万卷、百万卷也不行，但很简单的一个办法就是找到一个相当于语言字典的，具有指南性质来描述学科分类的书或文献。例如，《中华人民共和国国家标准学科分类与代码》（现行版本GB/T 13745-2009），它将现代人类的知识分为62个一级学科或学科群、676个二级学科或学科群、2382个三级学科。这些学科与学科群并不仅仅是科学的学科，而且也包括了艺术、宗教等各类非科学的知识体系。如果你能把这总共3120个学科或学科群都研究过一遍，当然就有资格说你已经通晓当代所有科学领域，甚至非科学的知识领域了。此时就算有几个学科研究得不那么深，也无伤大雅，到需要时你随时可以知道它们属于哪个学科分类，知道该如何去研究它们就可以了。
当然，这个学科分类标准并不是绝对的，它主要是根据学科的分支情况来组织，并没有充分体现科学的层次问题。它将应用学科、工程技术性质的学科，与基础理论层次的学科拉平看待，都体现在很多一级学科中。另外对学科的从属性质也没有特别严格遵守。例如，物理学与力学都被分配成一级学科，但从逻辑上说力学显然是物理学的一个分支。只是因为力学这个物理学的分支太庞大了，所以就“独立成家”变成与物理学并列的一级学科。另外的情况还有天文学与地球科学两个一级学科。地球只是一个天体，地球科学逻辑上说应当只是属于天文学的一个极其细小的分支。但地球科学对人类太重要了，其细节内容非常庞大，所以也“独立成家”与天文学“平起平坐”、并列成一级学科了。电子、通信与自动控制技术在逻辑上甚至只能算是物理学下面电学再下面的一个分支，但因为它已经发展得非常庞大和重要，所以也升格几个级别成一级学科。学科分类只是便于科学知识管理和学习的一种方法，并不是绝对的。
可供参考的指南并不止以上学科分类，还有：
图书馆分类目录，如《中国图书馆分类法》。
高等院校专业目录，如《学位授予和人才培养学科目录（2011年）》，《国家教育部研究专业参考目录（2011）》《普通高等学校本科专业目录（2020）》，《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录（2015）》等。需要注意的是：以高校教育目的设立的“专业”未必是一一对应某一个学科，而可能是多个学科。
这些是中国的学科专业指南，国外也有类似的文献，例如《美国国会图书馆分类法》 （Library of Congress Classification,简称LCC）。美国教育部国家教育统计中心（NCES）公布的《学科专业分类目录2020版》（CIP-2020）。还有用于期刊分类的ESI（基本科学指标）学科分类方法等。
2. 数学、测量与信息压缩
如果人们是第一次看以上学科指南性质的文献，可能会对大量自己不熟悉的学科视若天书——每个字都认识，合在一起就不认识了。所以，并不是直接地一个接一个地学习每门学科就可以很好地全部掌握，而是一定要有相应的方法，否则其工作量依然是大到任何个人都无法完成。有三个学科对于获得通晓能力是极为重要和关键的，通过它们可以呈数量级地减少学习的工作量。如果没有这种学习量数量级地降低，即使有一本完备的指南，研究起来也是极为困难的。全球每年论文和出版物数量以百万计算，一个人别说是都读完，即使把目录看完都费劲。因此，如何用尽可能少的学习量去把握尽可能多的知识是非常关键的。事实上，绝大多数出版物内容都是大量重复的，从信息科学的语言来说这叫“冗余”。如果用知识信息压缩技术把所有冗余都去掉，剩下的干货可能只有万分之一，甚至十万、百万、千万分之一。之所以会有“触类旁通”，就是因为两个类别的知识体系有太多部分是重复的。只要精通了一个，另一个就没多少新东西了。
从根本上说，一切科学都是用测量方法获得研究对象的数据，用数学方法总结成理论。所以从原则上说，科学事实上只有两大学科：数学和测量，其它一切专业学科都不过是用数学和测量两个学科的知识方法在不同专业领域做的一些作业题而已。一旦精通了这两个工具，根本就不再有其他学科专业的分别了。明白了这一点，就知道有很多所谓的学科和专业，可能用以分钟计算的时间就解决掉了。例如，如果你学过并精通了数学上的数理统计学，就会发现一大堆不同领域的统计学专业学科几乎就没有多少新内容，如“生物统计学”“森林统计学”“医学统计学”“药物统计学”“劳动统计学”“图书馆统计学”“经济统计学”“科学技术统计学”“社会统计学”“人口统计学”“环境与生态统计学”“国际统计学”......甚至一些叫“XX计量学”的学科也基本是数理统计学知识，例如经济计量学等。当你精通了数理统计学，拿起“药物统计学”的教材，翻翻书的目录和前言，不到半小时基本就可以把书扔了。所以，数学基础特别好的学者，只要他明白了这个道理，就可以“横行于”大量不同的学科领域。这是为什么我写书可以每写一本就必然跨越一个完全不同专业领域，并且对很多问题能比这个专业的顶尖专家看得还深还透的原因所在，因为对于数学和测量基础都很好的人，每介入一个新的专业领域也就完全是用现有知识新做一道作业题而已。
专业细分是非常重要的，可不断深入细节研究的内容。当然，这也有相应研究群体分工和评估机制的需要，要建立各个专业的组织机构做相关的工作，你当然得有对应的专业评价标准，做相应工作的研究者个人评职称、评工资待遇等现实问题也得有一个详尽系统的评判依据。这些与科学的内在逻辑有一致的地方，也可能会有不完全一致的地方。要想对科学的内在逻辑和标准有严格精准的认知，就必须清楚这两间的差异所在。
测量是与数学非常不同的另一个学科，它不仅需要相应的数学知识，而且是一个动手能力和实操能力要求极高的专业领域。如果不具备测量和实验能力，很难被称为相应领域完善的实证科学家。
3. 天赋与天意
对于认为个人已经不再有能力通晓当代一切科学领域的看法，我有如下几个回应：
的确不是所有人都需要做到这一点，在狭窄的专业方向上最深入地钻下去，是获得科学成就最重要的途径。这一点永远都不可否认。
不要认为两千年前古希腊和中国战国百家争鸣以及几百年前文艺复兴时代，就是所有人都能做到通晓当时所有人类文明的成就，那时也是只有极少数人才能做到。如果你做不到，首先要问下是不是你的天赋并不适合做这样的工作，而不是说这个工作就绝对地、一定是任何人都做不到的。
要做成功任何事情都需要有正确的方法，想要通晓当今全人类一切科学文明成就这样困难的事情就更需要正确的方法了。我通过建立相应的整套正确的方法，可以使更多人能做到，或部分做到这一点。这对获得更多科学成就是有利的。即使是只想在某一个专业上深入地钻研下去，这种方法同样有重大的助益，可以使人们更快和更高效地获得知识，并且避免因过于偏狭所带来的错误。
另外也要有一些个人特殊的经历带来的资源，正好符合做这种工作的条件。每个人的特殊环境和个人资源都是不一样的，因此最适合他们做的工作也都是不一样的。行行出状元，关键是要认清自己的特殊优势资源，并且找到最适合自己做的事情，在这个基础上确定自己人生的目标。幸运的是，在我个人学习的三个重要的阶段，正好掌握了前述三个对科学最基本的学科。这既有天赋，也有“天意”的成份。所谓天意当然不是一种迷信的说法，而是每个人自己特殊的环境和资源。如果一个人能明智地根据自己的环境和资源来确立自己的人生目标，那每一个人的特殊环境和资源就全都是“天意”了。
五、我是如何掌握科学最基础的三个学科的
因为实操层面的各种标准实际影响力的巨大，人们通常更重视这个层面的标准。但如果把所有科学的工作都建立在这样的标准之上，那是不可能获得对科学真正的理解，也很难大量获得原创性的科学成就。尤其对科学学的研究上，实操层面的标准是首先要被仔细考察的最大潜在干扰因素。很幸运的是，我个人的经历使我更好地具备了做到这一点的条件。
我数学天赋的发现并不是任何名师的指点，而是一个比我高4个年级的高年级学生偶然所为。我现在只记得他叫徐柄林，那时我刚上完小学一年级，有一天晚上他在我家，与我外婆和我一起聊天。我们只是在聊天环境里海阔天空地谈小学二年、三年级甚至更高年级的算术课程内容是什么，题是怎么做的。但就在聊的过程中，他说完两位数乘法的做法，很快三位以及更多位的乘法我都会做了。说完两位数除法，很快多位数除法我也会做了。仅仅一个晚上，小学二年级和三年级几乎所有算术课程全讲完，我们拿来好几本二、三年级几个学期的算术课本，里面的题我竟然全都会做了。但到最后我却惊讶地发现，这位高年级的徐老师却是绝大部分题都不会做。他是算术和数学从来都考不及格的学生，其他课程也基本上很少考及格的。那一天晚上，我才惊讶地发现我对算术有过人的天分，而我的人生第一位启蒙老师就是这样一位算术从来都考不及格的人。
名校毕业和名师指点当然是很好的事情，但如果依赖过多可能会有潜在负面的影响。如果在实操标准中依赖过多，可能只是证明其还没达到无师自通的程度。人如果不学习当然是不可能无师自通的，这也需要大量阅读名家的经典著作，相当于去广泛地接受历史上无数名家的指点。成为名师的弟子好的方面是可以亲耳聆听他的很多建议，但很容易造成的问题是影响对整个人类科学文明历史上其他名家思想和成就的吸收。
学校里充分发现我天赋的是我初中物理老师朱明生，他给了我非常多的加课培训，这使我学习加快了很多。
当我15岁就提前参加高考后，填报志愿时比较了非常多的学校，最后还是采纳了我中学数学老师盛玉华与朱其明夫妇建议的南京邮电大学电信仪表专业，他们推荐这个专业的原因只是“毕业后分配的工作基本上都在大城市”。当我进了南邮这个专业很长时间，都不知道它是干什么的，一直到毕业时才算大致明白。但是，正是这个专业的学习，使我幸运地掌握了“测量”这个对所有科学而言最基础的专业学科。
当年中国社会上热炒中科大的“少年班”，一些知名的少年大学生也被社会热炒。但是，如果没有注意其中潜在的问题，这样的“少年大学生”结果可能并不如意。当年最知名的一位少年大学生宁铂最后选择出家。我特别能理解他的心境，我当时也面临类似的内心痛苦。对于拥有特殊天赋的少年大学生来说，考试中能拿个好分数太容易了。但是，追求考分毕竟只是人生极为短暂时期的目标，如果缺少整个人生终极目标的定位，考高分就不再是一种成就感，而是一种迷茫和痛苦了。
学生的考分是老师一生的事业和KPI，但对学生来说却很可能不是。在大学甚至高中时期，我也曾深深陷入这种除了考分外不知道人生目标是什么的痛苦之中。在南邮时我是物理课代表，没办法，只能在南邮全校考第一名；我也是电子测量课程的课代表，没办法，只能考100分。但对绝大多数课程，完全没有学习的兴趣。但幸运的是，当我还在上初中时，几乎所有老师都知道我学习很好，有一位姓丁的校医（只记得他是文革前第四军医大毕业的），在与其他人谈过我学习很好之后讲过一位国外知名医学专家的故事：这位极有成就的医学专家说他自己小时候学习并不是最好的，当时他所在中学的学生中成绩最好的前十名学生长大后基本都一事无成。我不知道丁医生是专门讲给我听，还只是随便聊聊，但对我的刺激却如晴天霹雳，当时甚至让我陷入长期的恐惧之中。不过这促使我从此开始不断思考一个问题：到底怎么样才能在长大后能真正有所作为，而不只是善于考试呢？对拥有学习天赋少年天才们来说，没有什么比考个高分更容易的事情了。问题在于，你自己未来一生不可能仅凭考试分数生存，自己一生的目标和生活意义是什么？解决好天赋与天意的关系，这才是少年天才们最重要也是最困难的事情。我之所以说特别理解宁铂，因为我知道他没有找到自己人生的目标和生活意义是什么，少年班也没有帮他找到。中国的教育需要重新深入思考自己的价值所在。能否拿少年班的人最后成才的例子来证明其成功呢？可能可以，也可能不是这样。如果没有那段教育的经历，怎知这些人仅仅是混个院士或博导什么的，而不是能够做得更多呢？
我此处想提两个远比我更加天才朋友的例子，来说明这个问题。我当年在襄阳四中的高中同学向清和我同一个班，她与我同一年仅14岁就考上南开大学，专业是核物理。但她参加工作经过一段时间后，自己学了三个月的财务，就直接考试拿到了全国高级会计师的资格证，此后逐步做了一些大公司的战略财务和CFO等。一个学核物理的怎么能自学三个月就直接考上高级会计师？那不就是加减乘除吗？对泛函分析和随机过程都不在话下的人来说，这算什么事儿？关键是，她自己找到了喜欢去做一辈子的事情和人生的目标，这就是非常好的结果。另一个很好的例子是袁岚峰，他是14岁上中科大，却不是少年班，博士后毕业，凝聚态物理方向，写过很多SCI论文，中科大副研究员。按传统科学的实操标准也是属于很成功者。但他令人意外地自己选择了科普这个在中国传统的实操标准里不怎么太好评价的工作，畅游于远远超出凝聚态物理方向的大量专业领域，包括我曾长期靠它吃饭的通信专业。他现在是国内非常知名的科技大V，我们也常常交流各类科技问题。任何单一专业领域可能对他来说也感觉实在是太浪费智力资源了。如果写的科普文章不跨越千八百个专业，实在是不过瘾。他干得非常投入和愉快，这也是很好的状态。正好他最近做的视频和写的文章在谈少年天才和中科大少年班的话题，并介绍他是如何转向科普这个方向的。他在文章中也提到曾有过对人生方向的困惑，并对科研工作兴趣索然，而后在科普中找到乐趣和工作生活的意义。
天才未必一定就要去拿什么诺贝尔奖。
我开始逐步找到自己人生想实现的目标，是在大学里学习电子测量课程期间。当时我们的班长兰夏读过很多哲学的书，我们常在一起讨论各类哲学问题，他的很多想法对我震动很大。而在学习电子测量课程时，我突然间意识到，我学习的并不是一个特殊的专业，而是可以通行于一切实证科学领域最基础性和工具性的专业，并且它是解决几乎所有重要哲学认识论问题的终极钥匙。这个从道理和逻辑上讲很简单清晰，要证明它的方法也很明确：既然测量是一切科学的起点，以及解决物质与意识关系问题的关键，那么只要考察完所有科学的分支学科，都证明科学的确是开始于测量就可以了，并且通过这种方法可以通晓当代一切科学领域。逻辑虽简单，但难度却大如登天，人们普遍认为这样的通晓工作已经不可能了，而对我来说，要干就干一件所有人都认为不可能实现的工作，这才是值得用一生去追求的。有人曾建议我未来去上博士，但上博士的人实在太多了，上了又如何？也有人给我提将来得诺贝尔奖，这个目标即使在今天也是大量中国人极度渴望的，但我从来就没对这种奖提起过任何兴趣：每年都有人得这种奖，那算什么？奥运会还四年一届呢！要选择一生的目标，那就选一个几十年甚至几百年整个人类才有机会去做一次的事情。有些被人们普遍认为不可能做到的事情那真的是不能去做的，比如永动机，这是从科学原理上就不可能成功的事情。但另一些事情并不是理论上绝对不可能，而只是难度和能否找到正确方法的问题。要实现对整个人类科学文明的通晓就属于后者。
从立下这样的志向开始直到毕业工作之后，我大量阅读各种经典名著和各个学科的书籍，但工作几年之后又开始怀疑这条路是不是选错了：一是这个事情真的是太难了，不像当初想象得那样自己学习能力超强就干得了，人们之所以普遍认为这种事情不可能再有人做得成，当然不会是没有一点道理的。二是就算付出一生做完了这个事情到底对社会意义何在。所以，我就找机会还是得回学校去重新学习深造一下，甚至可能重新选择一下人生的道路。当要进北邮选研究生专业时，很简单的办法就是找我还在北邮上研究生的大学同班同学张仲颖推荐下专业。当时我的想法是：既然我是想通晓所有科技专业，所以在北邮上什么专业就无所谓了。张仲颖学的是视频与图像处理，他认为在未来通信时代很有前途。既然如此，我没多想就选了和他同一个专业同一个导师。但上了北邮学习图像与视频压缩课程后没多久，我突然发现太幸运了：视频和图像处理的核心技术之一就是信息压缩，而这些技术只要稍加变换就正是我之前苦苦寻找的快速学习的方法。
说到这个技术，绝大多数人虽然对其知识内核不一定了解，但对它的应用可能并不会陌生，它就是我们电脑上常用的JPG图片、VCD、DVD、MP4等视频文件，以及微信视频会议等用到的关键技术。
到这里，三个对于掌握通晓能力核心的学科和方法我全都幸运地意外获得了。
六、数学与算术的区别
最近有一些中国学者中流行这样的“西学东源说”观点：现代西方科技是抄袭中国的。这些学者认为耶稣会传教士汤若望等是具体执行这种抄袭的关键人物，并且在抄袭之后，推动和协助将中国大量古籍销毁。明朝和清朝自己也大量进行了古籍的销毁和篡改。另一方面，又兴起一股“西方伪史”的思潮，认为古希腊、古埃及等与科学相关的文明历史存在大量伪造。其中一位学者程碧波的工作我认为还是非常值得关注、有一定科学价值的。他采用不同时期的旧地图研究尼罗河三角洲的变化历史，可归纳出其海岸线变化的规律，越是早期海岸线越往内陆回退。由此得出结论2000多年前被认为是古埃及文明中心的亚历山大港还在地中海中。对古希腊、古埃及乃至古巴比伦的历史断代是在距今几百年至最多不到一千年的时间范围。我对这个结论持保留意见，但对他研究利用的测量数据获得方法表示非常有兴趣，因此也大力向人们推荐过这个研究（参见“程碧波：从旧地图研究尼罗河出海口与两河流域演化”）。但科学的测量并不是直接就能得出可靠的结论，单一证据的证据力度也是有限的，还需要其他角度或维度的测量数据支持。另外，仅仅以有限时间范围内的旧地图作为依据来进行推理毕竟还是一个推理，还需要2000年前尼罗河三角洲的直接海岸线证据。根据冰期旋回理论，地球大的气候变化是有一定周期性的，对应的海岸线会有周期性的海进和海退。另外，河流中含沙量如果出现大的变化，也会导致入海口的三角洲出现生长和消退的变化。600万年前，整个地中海都是陆地。所以，只根据一定时期内的地图上海岸线的变化规律直接进行推论，可能得出的结论会出现较大偏差。其实，任何科学的研究都是这么个过程，并不是一个证据就结束了所有研究。他的这些观点与当地考古测量，尤其碳14测量结果并不一致。程碧波教授也写文章对碳14测量数据表达一定的质疑，其理由是尼罗河三角洲冲击平原和古河道沉积物形成过程比较复杂，其沉积的有机物质有大量是河流从上游带来的，可能将更早期的有机物带到下游。由于河水冲刷的不稳定性，这会使碳14测量的样本是否能代表相应地层的年龄存在疑问。这个质疑的确有一定的道理，但任何测量都存在各种误差问题。仅仅定性地质疑一种测量手段存在误差就想完全否定其价值是不适当的。河水的确会将上游的有机质冲到下游，但有机质在地面腐烂的速度非常快，将几个月前或几年甚至几十年前上游的有机质冲到下游是非常可能的，但程碧波老师的结论与碳14测量之间的断代时间差在1000多年以上。上游的有机质怎么会在地表存在这么长时间呢？并且就算他们在上游因各种原因被埋在地下，怎么会只有上千年前埋在地下的有机质被冲到下游，而几个月前或几年前的有机质却没有一起被埋藏？专业的碳14测量和考古人员是知道各种造成误差因素干扰的，他们的确在处理这种测量误差因素上有差异，不过仅凭定性的质疑远不足以解决问题。
每一个领域的专业人员都有处理他们测量误差的方法，对于埋藏于地下的有机质能否被当作确认相应地层的断代依据，这的确是一个非常复杂和具体的专业问题，不可轻易下结论。
程碧波先生还有一个文章是通过对徐光启所翻译《几何原本》的解读，认为这本书就是中国本土的数学著作。其他西方版的《几何原本》是抄袭中国的。其论证依据是该书中对几何概念的解释充分体现了测量的思想（程碧波老师称用的是“测度”的术语，我不建议用这个词汇，因为它是纯数学概念），其主要内容是“度”和“几何度”的计算及量纲换算。几何一词，就是中国自古以来的测度术。程碧波因此认为西方人对几何的理解是错误的（参见“程碧波：纹明，《几何原本》”来自中国的证据及其在西方的错误传播）。
但是，理解错误的是程碧波老师和大量中国学者，并且直到现在大量中国学者都还是分不清数学和算术的区别是什么。有一个网络大V文行先生在其文章“中国是世界数学之源”中有这样一个列表，反映了中国的很多数学成就在世界上曾领先的案例。
先举一个简单的例子，现代数学有对无穷集合的大量研究。无穷集合是一个在现实世界很难找到对应的研究对象，它是完全抽象的。最简单的无穷集合是自然数，就是1，2，3，4……一直到无穷组成的集合。如果只将其中的偶数抽取出来，也可以形成一个无穷集合：2，4，6，8，10…… 现在要问，自然数的集合与偶数的集合数量谁多谁少？如果以测量的视角来看，无论你选择多么大的范围来测，显然自然数的数量都是偶数的一倍（严格说可能是一倍左右），但集合论的数学研究却会告诉你，它们的数量是一样多的！是不是很意外。作为数学，首先要严格地定义什么叫两个集合的元素数量“相等”，而不是用任何直觉来理解。两个集合的元素数量相等，就是它们所有的元素都可以严格地一一对应。如果把偶数写成2i（i是自然数）的形式，就会发现偶数与自然数可以严格一一对应的途径。不仅是偶数，如果以100i（i是自然数）建立一个无穷集合{100，200，300，400，500,……}，它的数量也与自然数是相等的，这个在直觉上理解的困难性就更突显了。
数学是古希腊智者们有意识的创造，就是要在古埃及文明的基础之上创造一个完全理想的知识体系，这就是科学最初诞生的动力。科学本身从一开始就不是一种原生型的文明，数学是从原始测量获得的知识基础上，经过抽象产生的。如果不能理解柏拉图的理念论，就无法理解数学的世界是什么样的。数学的世界是完美的，超越于现实的，理想的世界。绝大多数数学问题的出现都是为追求数学世界的完美而产生。中国人主要是在与生产实践和直觉可理解的算术问题上有大量成就，却始终没有建立起对数学理想世界极致追求的内在动力，即使在中国学术界也普遍如此。中国人数学知识水平非常高，甚至高到国际奥林匹克数学竞赛各国参赛队绝大多数都是华裔，但却难以自己提出问题，难以获得大量原创性的成就。能提出问题，是基于对数学世界理想性持续不断的极致追求。数学成绩好只是说明对原有的具体数学知识技能不掌握更好，却非常缺乏对什么是数学，什么是理想数学世界的深刻理解，甚至像程碧波教授这样的学者反过来，把以原始的测量知识理解的算术作为欧几里德几何学的正解，而把数学真正的精髓理解为西方人的错误。
今天中国的文明更加不是原生的，这是好事情，不是坏事情。不要去对“中华文明”这个概念作任何毫无意义的幻想了。在谈中国原生文明成就的时候请一定要牢牢记住：科学是一种非原生的文明，这是科学最基本和最伟大的特性。
七、第三代科学
直到今天为止，科学经历了两个大的时代。我正在做的工作就是要将科学推向第三个大的时代，每一代都是一次非常伟大的科学革命。科学就是一种认识世界的基本工具、方法和认知成果的积累。其分代就是以其基本工具和方法为标志，而不完全是以其认知的成就为标志。当然，在提出了一代新的工具和方法之后，人们并不是马上就会采用这种方法来认识世界，因此需要采用这种方法来建立第一个或第一批相应时代科学的模版。
第一代科学是古希腊科学，它以逻辑为工具，集中体现在亚里斯多德的《工具论》一书中。它以欧几里德的《几何原本》为第一个科学理论的模版。这个模版是极为重要的，它也成为后来所有科学理论最重要和最基础的模版。
第二代科学是英国科学革命，它以数学（含逻辑）和“实验”为工具，集中体现在培根的《新工具》一书中。它以牛顿的《自然哲学的数学原理》为第一个实证科学的模版，也就是物理学。
第三代科学是正在发生的新科学革命，它以数学和“测量”（包含了实验）为工具，集中体现在我所写的《实验、测量与科学》一书中。它以我写的《科学经济学原理》和《超越战争论》等为模版。
这套全新的科学方法价值和意义何在？因为以第二代科学方法来看，它早就已经发展到极限了，因为有大量的学科无法做实验，这是科学界早就遇到的困惑。不仅几乎所有社会学领域难以做实验，而且包括天文、地质、水利、气象等众多自然科学领域也都难以做实验。这使大量研究领域的科学性如何保证成为巨大的难题。另一方面，即使被人们认为最具科学性的物理学领域，也远不是所有认知过程都是靠实验来验证的。
再者，自从第二代科学出现以后，在认识论和哲学研究上发现了这种工具和方法的大量问题，如对归纳方法的休谟难题等。在科学哲学中波普尔对培根“判决性实验”概念的质疑，提出实验不能证实，只能证伪，因此其理论被称为“证伪主义”。而拉卡托斯则认为实验的证伪作用会因为“特设性假说”而被极大弱化。
但是，这些学者们都不具备实验和测量的具体知识和技能，以这样的基础来研究和谈论实验与测量的作用当然会是云天雾地，不着边际的。我是人类科学史上第一个具备完善的测量学知识技能、数学天份和长期实验、测量与计量工作经历的人来研究这个课题的。这是要研究这一课题必须具备的基本功，否则是连门都入不了，何谈其他呢？
八、将测量作为科学基本工具和标准的价值
第三代科学革命需要从学科改名运动做起。以共轭标准来修改和重建所有实证科学的相应测量学的学科名称。这个名称的修改为什么非常重要？因为这个名称对应的是基本的方法，并且是科学内在统一性的体现。不仅所有社会科学领域的名称都要改，而且大量自然科学，包括物理学等最严格的科学领域都是存在问题的，都需要修改。以下是部分修改结果的范例：
物理测量学 取代实验物理学
化学测量学 取代化学实验、分析化学、仪器分析、计量化学等
生物测量学 取代生物计量学或生物测定学
天文测量学 取代天文观测
经济测量学 取代计量经济学
地质测量学 取代地质勘探
心理测量学
生理测量学
药物测量学
医学测量学
船舶测量学
航空测量学
航天测量学
农业测量学
力学测量学
电磁测量学
社会测量学
地球测量学
历史测量学
军事测量学
管理测量学
海洋测量学
气象测量学
基因测量学
……
不管你是什么专业，什么学科，除了数学以外，只要你是想成为科学的学科，全都必须这么改名。进行这个学科和术语的名称修改意味着什么？意味着都必须以完全统一的普通测量学工具和术语为基础和标准去重建所有相关的学科。如果不这么改呢？那就一定会存在各种不同程度的问题，甚至没有资格被称为是科学，就会被先这么改的人抢先获得科学的成果，就会在第三代科学革命时代落后。全球所有从事科学技术的人未来还有没有资格继续被称为新时代的“科学家”，完全取决于他对测量学的理解尤其是态度。当然，人们认识到这一点会有一个过程，但正如中国改革时邓小平所说的：
允许看，但一定要大胆地试。
背景简介：本文作者汪涛，曾为中兴通讯国际市场管理体系的奠基人，现为析易船舶总经理。本文2020年10月26日发表于微信公众号 纯科学（什么是科学？中国如何领导世界？（二）如何建立以原创为主导的科技创新体制1），风云之声获授权转载。 责任编辑：孙远