本期红鸟沙龙，我们有幸邀请了“普通测量学”“微观科学学”创立者、第三代科学倡导者、上海析易船舶技术有限公司创始合伙人兼CEO汪涛老师作为主讲嘉宾，香港科技大学（广州）副校长吴景深教授作为对话嘉宾，带我们共同领略“普通测量学”“微观科学学”与第三代科学的魅力。
红鸟沙龙第14期（上）
红鸟沙龙第14期（下）
01
嘉宾分享
我在40年前被门捷列夫那句“没有测量就没有科学”深深震撼。这意味着测量学并非一个单纯的专业，而是可以影响到所有科学的知识。门捷列夫通过研究两个问题，即测量对科学的价值该如何准确地理解以及测量学在各个领域如何体现，开发出了普通测量学，微观科学学并最终发展到第三代科学。普通测量学的价值在于其作为一个通用的科学工具，在解决问题时，让一切的科学研究活动变得更加规范有效。往期的红鸟论坛跨越了非常多的领域，所贯穿的一条主线就是大变局，换句话说是中华民族的复兴。为了中华民族的复兴，我们需要抓住第三代科学革命的机会。
我想推动建立的是微观科学学，即从内部角度出发，系统的对科学的方法究竟是什么来进行研究。第一代科学发生在古希腊时期，其主要利用了一些科学工具和模板；第二代科学是英国科学革命以后的科学，它引入了实验归纳的方法，我将微观科学学称之为第三代科学。
目前为止，科学的发展过程可以分为四个阶段：第一阶段是原始的认知，其中包括感觉和知觉；第二阶段是原始科学，具体指有计量基准且在感觉和原始测量基础上形成了基础经验知识；第三阶段是古希腊时期的第一代科学，推崇否定感觉并产生了数学和逻辑学；第四阶段是第二代科学，它重新引入了实验、归纳、观察，继承了古希腊的逻辑与数学。
第二代科学在发展中也留下了一些问题。第一个是没有解决测量误差问题，比如牛顿认为测量误差是可以无限减小的，减小到一定程度这种误差就可以忽略了；第二个是归纳问题；第三个是判决性实验问题，就能否通过判决实验来证实或者证伪存在争论。波普尔否定证实，认为只可证伪。而拉卡托斯认为既不可证实也不可证伪。第四个是实验的完备性问题，即实验不能覆盖所有的领域。除此之外，第二代科学还出现了巨大的一个困惑：对于归纳和实验作用是什么的研究只停留在哲学范畴内而不能达到科学的程度。
目前，我所做的工作主要分为三步。第一步，把所有学科领域与测量学相关的内容进行系统的归纳与总结。具体来说就是用科学的方法进行公理化，把过去分散在各个实证科学的实验和测量方法都进行系统地归纳总结，形成《一般测量学》或《普通测量学》；第二步，应用并且规范《普通测量学》。在建立《普通测量学》以后，反过来再给每一个测量的学科与标准化中间的偏差进行补差；第三步，结合数学工具、信息技术科学工具等，形成微观科学学与第三代科学，同时在相关领域进行验证和推广。
我们为什么要推崇第三代科学？因为从测量的角度看待科学能比较容易理解过去难以理解的问题。举例来讲，“科学是怎么进步的？”这个问题不易回答，我们可以从测量学的角度出发，灵敏度不断地提升，量程不断的扩展，分辨率不断的提高便可看出科学的进步。比如，胡克使用显微镜，观察到了很多过去不可能看到的细胞和微生物。另外一个典型的案例是彭齐亚斯和威尔逊，他们并不是天文学领域的专家，但是因为使用的设备灵敏度更高，所以在无意之中发现了微波背景辐射。
实验和测量的关系很好理解，实验只是测量的一个子集，这个理论可以帮助我们理解“为什么过去只是以实验作为科学的基础却不能广泛覆盖很多领域”这个问题。事实上，在每一个科学的测量过程中，背后都存在着一系列繁琐复杂的其他测量过程，尤其是计量基准和量值传递系统，所以计量学是测量最核心的东西。
过去我们在很多时候使用实验、测量、实验室这些概念时，直觉上认为这些概念似乎很清楚，但事实上，在过去这些概念都没有进行非常严格的科学的定义。所以我对测量学中所涉及的概念都进行了严格的定义。
环境要素、原因要素、结果要素是测量的三个要素。根据这三个要素的受控程度就可以对实验的不同类型做出精确理解。环境要素和原因要素都受控是我们大多数所理解的最严格的受控实验。另一种则是环境要素受控，原因要素可能不受控，比如在地下用以测量宇宙射线的暗物质实验室。还有一些实验是环境要素不受控，原因要素受控，比如新产品的实验。最后一种是环境要素和原因要素可能都不受控，比如气象测量。
我对实验的级别进行了分类。伽利略在比萨斜塔上面进行落体的实验并不能称为一次严格的科学的实验，因为在做这件事时环境要素是不受控的，所以严格来讲这只能叫做表演。
测量的范围是非常广泛的，并且可以运用到很多不同的领域，包括气象、水文、化学、考古、火箭发射、新闻等等。
为什么说过去对测量学的研究比较欠缺？这里我们用数学和测量学做一个对比。相对于测量学，数学较好的一点在于它的语言是完全统一的，符号、名称在不同国家都有统一语言。但是，测量在所有不同领域里面的语言以及专业术语都是不统一的，语言不统一带来的不仅仅是一个名称问题，而是深深阻碍了对测量的理解以及方法的探索。
我们所建立的普通测量学和微观科学学是可以运用到各个领域的，就像数学公式，在建立这个模型以后，我们便可以按照它已成熟的公式去推导，继而可以解决各个领域的问题。
或许有人有这样的疑问：第三代科学到底在搞什么？是不是在搞科普？我并不是科普。测量学里面的大多数内容是将现有的有关电子测量领域的知识进行系统的总结归纳后，形成一个新的学科，这个学科用来解决问题。
科学可以分为三个层次。如果我们把科学比喻成一座大楼，科技产品与科技应用是大楼内的装修家具；科学理论与学科体系是大楼的主体结构，主体结构里面也分承重墙和更基本的一点的隔墙；科学基础与科学方法便是大楼的地基。中国的科学现在做得较多的是大楼内的装修和隔墙，对承重墙和大楼地基的工作相对来讲做得较少。
饶毅先生16年写过一篇题为“中国未来与科学的隐患”的文章，他认为中国缺乏科学传统，要证明自己有智慧，还有相当远的距离要跨越。中国的人口基数很大，但是获得顶级的成就只有其他国家的万分之几，其主要原因是科学方法上所带来的欠缺。我们现在需要意识到，能够在大楼的地基以及承重墙的框架等领域做出更多的成就，是未来所面对的机遇，也是要迎接的挑战。
02
嘉宾对话
Q
提问：简单来说，我们是不是可以这样理解：把一个测量做得更精确，就能够解决一些未知的问题？
A
汪老师：只有对一个事物进行测量，我们才能产生认知，但需要注意的是，人类的认知是有限的。从科学的角度来讲，要去获得测量数据，然后用数学的方法去处理这些数据，从而获得更高的灵敏度和更精确的测量方法，继而可以认识更多的事物。
03
观众问答
Q
问：计量学跟数据科学到底是什么关系？
A
汪老师：数据的产生在本质上是测量的一个结果，而测量是以计量基准为基础的。测量学研究的是如何处理测量的数据，如何从它们之间的因果关系之中得到精确的公式，从而产生正确的认知，比如经典力学和相对论。数据科学是结合数学和测量学的一个工具，它包含在测量学里。第三代科学不光包括测量学，也包括数学和信息技术等学科。
Q
问：从整体的角度出发，能否在您建立的普通测量学中把中医测量学建立起来？
A
汪老师：在我的书中有关实验测量与科学的部分内容里谈到了这个问题。我目前做的工作就是介入中医的科学化工作，具体而言，使用一种方法提取中医中的有效成分，并对其进行分析。
中医是不是科学这个问题是不需要争论的。中医是根据经验积累所产生的知识，科学的测量是要根据比对产生精确的数据，并且测量的结果都是统一的且有规律可循的，然而中医无法做到这一点。
我们用“号脉”举一个例子，同样一个脉象不同的中医把脉出的说法都是不一样的，因为中医和中医之见无法作对比，每个中医都有自己独特的知识积累。目前很多人在做脉象仪，算是中医科学化的进展之一，脉象仪可以根据脉搏震动产生的电子信号进行分析。再比如，中草药的有效成分也是很难得到科学验证的，如果中草药只含有一种成分，那么这种成分的有效性是很好验证的，可一旦出现复方，也就是这个有效成分是多种的时候，多成分的有效性的科学验证就难做到了。
中医和西医的有些理论是类似的。比如以前中医治病方法主要是增强人的整体抵抗力，这跟现在的免疫医学在根本的思想方法上是类似的。
Q
问：怎么判断一个人是否是人才，衡量标准是什么？
A
汪老师：要判断一个人是否是人才往往需要通过很多维度和很多要素来测量。然而，当人们根据这些要素打出总分的时候会受到人为因素的影响，比如对某一要素权重的判断上会因人而异。我们并没有按照这个人的创造能力和科学发展本身的规律去进行评价和判断的能力，所以往往会借助外部的评估标准去进行判断。
因此，在这个方面需要具备我们自己的判断能力。首先要明晰设立这些考核指标的目的和考核导向结果是什么，再根据这些建立考核指标。
Q
问：测量学中的测量跟社会科学中的测量之间的关系是什么？
A
汪老师：测量学属于自然科学。举一个自然科学领域的例子来讲，在回答一个汽车的性能是什么这个问题时，是不能用简单的一句话来概括的，因为它不能只参考一个测量指标，而是要把汽车的各个零部件都进行测量，才可以对这个汽车的性能做出完善的定义和测量。
在解决一个社会科学的问题时，我们首先要进行定性的分析，找到被测的对象是什么，如果这个对象太大了，必须把它分解成一个一个可测量的要素。然后我们去对可测要素进行测量，这样才能够获得精确测量数据。这套方法建立之后，无论运用在社会科学领域，还是自然科学领域，只在测量复杂度和精确度方面有一些量上的差异，从本质上讲都是相同的。
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