本书分上下两篇，外加这个导论。
上篇以历史叙述为引线。我们读认知的历史，有多种读法。一是努力理解各种认知方式的道理何在，我们怎么一来就改变了那种认知方式，一直转变成现在这个样子。在这种读法里，更有一种，抱有这样的信念：古人比我们高明，读思想史，就是向古人学习，改造自己。也有相反的读法，有时称之为启蒙时代的读法，按照这种读法，我们今天的认识是最进步的、最正确的，历史不读也罢，若读，无非是用我们的标准，找出从前有哪些人比较接近我们的认识，比较进步。我听Lawrence Principe讲授的科学史[23]，他在导论中打了个比方。一个单会到麦当劳吃饭的美国人到了法国，找不着吃饭的地方，半天才找到一家麦当劳。回到美国对人说，法国人和我们的吃法倒是一样，只是饭馆比我们少多了。
上篇分成三章，第一章从初民的感应认知讲到希腊的哲学发展。本书涉及的很多论题，如理性的界说、哲学的性质、科学的性质，对照初民的感应认知方式来看，容易看得比较清楚。我接着讲到理性态度的兴起。哲学是坐落在理性态度之中的。在爱智慧有智慧的意义上，各个经历了轴心时代的民族都有哲学。但在哲学—科学的意义上，哲学主要是希腊的事业。所以，探讨科学的性质，我们不能不从希腊说起。历史中哪些东西是重要的，没有一成不变的标准。如果希特勒1925年被汽车撞死了，谁也不会去研究他小时候的家庭环境和他的中学成绩。像所有历史一样，科学的历史也不是按照某个预先制定好的计划发展的。“伟大的艺术作品可能会改变美学标准，伟大的科学成就可能会改变科学的标准。有关标准的历史是标准与成就之间批评的相互作用的历史。”[24]希腊精神的种种细微之处都很重要，这的确在很大程度上来自事后西方传统的重要地位。希腊是西方科学精神的源头，而西方的科学精神今天又统治了世界。结果重大，源头上的细小差别也变得重大了。这就是我们为什么言必称希腊。从今天的眼光看，希腊不是单属于西方的，希腊是属于全世界的。
上篇第二章从希腊天学谈到哥白尼革命。本书的主要内容是哲学和科学的关系，近代科学主要是从哲学的一个分支即自然哲学分离出来的，因此，本书在谈到哲学的时候，就比较侧重自然哲学这一分支。不过，也许无论从什么角度着眼，若要对哲学有比较清楚的了解，都不能不高度重视自然哲学。我会想，正是自然哲学使希腊人开拓了哲学这个精神领域。在亚里士多德的知识体系里，自然哲学或曰物理学与形而上学有最紧密的关系。在哲学的诸分支中，自然哲学最突出地具有理论形态，其结论格外倚重论证。相比而言，我们主要不是通过论证建立道德信念或宗教信仰的。舍自然哲学，反思性认知不大会往系统理论的方向发展。中国思想传统可看作一个实例。
甚至physika和metaphysika这两个名称也提示出自然哲学在形而上学中的枢纽位置，虽然metaphysika这个名称并不出自亚里士多德本人。用形而上学来翻译metaphysika可算是得当了，但metaphysika与physika的字面联系还是失去了。
自然哲学在希腊思想中的独特地位，还可以从如下事实看到，当伊斯兰世界大量翻译希腊著作的时候，自然哲学著作成为首选。当基督教世界从伊斯兰世界引回希腊经典的时候，自然哲学著作又成为首选。这些事实可以从很多方面来解释，但它们强烈提示自然哲学在哲学整体中的突出地位。
希腊的自然哲学在亚里士多德那里集其大成。亚里士多德之后，希腊出现了一些有强烈实证倾向的研究。在那个单吃麦当劳的朋友眼里，从近代科学的视点回溯，欧几里得、阿基米德、希帕恰斯是进步的起点。在多数哲学史著作中，欧几里得、希波克拉底、阿基米德、希帕恰斯这些名字或者不被提及，或者一笔带过，可是在科学史著作中他们占有突出的位置。他们的工作可以写进初等教材，而只有在思想性较强的高等教材中才会谈论柏拉图和亚里士多德。
第三章草描近代科学革命。我想表明，现代物理学离开可感可经验的世界已经很遥远了。在我提供的这幅草图里，我们应能隐约看到近代科学和哲学—科学的一些主要差异：实验vs.经验，数学性vs.自然理解，假说vs.“形而上学原理”，团体工作与积累vs.由一个个哲学家提供的思辨体系。这一章也多多少少表明这些特点是如何联系在一起的。
我对科学史没有做过第一手的研究，本书中所述的科学史内容，都是从专家的著作中改述的。一般说来，哲学探索本来就是反思性质的，而不是对事实的原初确认。我关心的是基本概念，概念的历史，概念的演变。前面已经说到，无论你说古代哲学是科学还不是科学，怎么说都有别扭之处，因为这里总牵扯到你是从哪个时代的意义上使用这些语词。在本书的进程中，我们一路上会不间断地遇到类似的困难，亚里士多德的物理学和牛顿的物理学，它们是同一门物理学的两个阶段还是两门物理学，抑或亚里士多德的physika根本不是近代意义上的物理学？空间、力、运动、原因、原理、为什么、知识、理解等等，这些基本语汇本身都经历了根本的意义转变。
上篇虽然以历史叙述为导线，不过，历史不是本书的主题。我谈到哥白尼比谈到伽利略多，绝不是因为哥白尼比伽利略在科学史上的地位更重要，而只是因为哥白尼革命更适合于展开我的某些论题。
下篇由几篇专论组成。
科学概念章探讨日常概念和科学概念的关系。我们知道，有些科学术语是从日常语汇中借用来的，比如力、光、能量、运动，但是它们却被赋予不同的意义。本来，光是可见的，或者使物体可见，但后来在物理学中有不可见光这样一个概念，和我们平常所讲的光差不多是相反的。本来，杯子放在桌上，静止着，但现在也可以说是它在做匀速直线运动。本来，运动是运动，静止才是处于某种状态，语法书因此区分过程词和状态词，现在大家都习惯了运动状态这样的说法，不觉得这样的说法别扭了。这些新的意义是怎么来的？有些术语是科学自己创造出来的，比如质点、虚数等等，这些概念是我们日常生活中没有的，那么它们是怎么被赋予意义的？科学概念和日常概念或曰自然概念是什么关系？
数学化章考察了数这个概念的演变以及近代科学数学化的过程。这一考察表明，数的观念或其变体和各种理论形态都有密切的联系。这一章中关键的一节是“为什么是数学”，我的初步回答是：数学的最大特点在于进行长程推论而不失真，因此，科学可以借数学语言通达感官远远不及的世界而仍保持真实。但反过来，数学对理解充满感性的日常世界只有很少的、间接的帮助。
自然哲学与实证科学章从更宏观的视野来概观相关问题。了解科学革命时期所谓的形而上学—物理学之争对本书有着根本意义。简单说，自然哲学的目的是对众所周知的事情提供解释，理解基本事物—现象的所以然。它主要通过对自然概念的梳理来理解自然现象，而近代意义上的物理学则建构技术性概念来说明自然现象。例如，亚里士多德在谈论运动的时候，谈的都是我们每天都见到的各种运动形式，他的工作方法主要是审慎考察我们用来谈论运动的种种概念，例如时间、空间、运动、变化、增加、减少等等，而牛顿在他的《原理》中则一上来先给物质、运动、力等等基本概念下定义，这些定义与我们通常对这些概念的理解相去甚远。自然哲学以形而上学为原理，而物理学则最终要抛弃形而上学。要读懂自然哲学著作，读者需要有良好的思考训练，但无需任何特殊学科的技术准备和专门的数学训练。自然哲学并列有不同的体系，每一个体系更多地展现某个哲学家首创的总体解释，而不在于为这一学科的知识积累做出贡献。
形而上学家抨击物理学，主要是因为物理学不具形而上学基础，因此不能提供具有必然性的理解。科学的一个目标是掌握自然规律，但黑格尔断言，自然律的必然性本身应被视作偶然的东西。
从这一根本区分出发，这一章考察了操作、假说、预测、机制等核心概念，并基于这一系列考察对物理学对象的实在性。文中提出，在争论物理学对象是否实在之前和之时，我们须问：物理学的实在性为何需要证明？这种需要分成两个层次，一是物理学内部的对象和假说是否实在，这要由物理学的发展去解决。二是物理学对象相对于日常对象是否实在。日常实在对象提供了实在概念的原型，但并不提供实在概念的定义，不能因为物理学对象不似日常对象而否定其实在性。然而，由于物理学对象只能由数学通达，所以，“实在”概念在物理学中已经发生了变化。
本书说到近代科学，多半是以牛顿力学为范本的。近代科学学科繁多，演变复杂。且不说社会人文和科学学科，诸如语言学、心理学、社会学、政治学、人类学，单说自然科学，就包括天文学、物理学、化学、地质学、生物学等等。单就物理学论，又有从牛顿物理学到相对论和量子力学的演变。各门科学各有特点，同一学科的不同阶段也各有特点。我说到近代科学的数学化，但生物学中的演化理论至今仍主要是定性的。我会说到实验取代经验，经济学没有多少实验可言，但大量应用数学。本书谈论的是从哲学到科学发展的一般趋势，不涉及这些具体的差别，虽然某一具体差别若对一般结论有直接影响，就应当列入考察之列。
最后一章多多少少是本书的总结。作为对自然界的整体理论解释，实证科学已经取代了哲学思辨。哲学思辨无法提供普适理论。哲学具有概念考察的性质，而概念考察受到特定语言的约束。亚里士多德的四因说是不是关于原因的普适学说？只说一点：亚里士多德谈论的不是“原因”，而是aitia。在他的四因中，形式因和质料因我们今天根本不叫作原因。亚里士多德还常使用arxe，我们有时也译作原因，但有时则译作原理，那么，亚里士多德究竟是在追索原因还是在追索原理？抑或追索原因就是追索原理？也许有谁愿说，他追索的不是原因、cause、Ursache、causa、aitia、arxe，而是所有这些词之上或之下的普遍的原因概念或客观的原因。我不知道有没有这种普遍的东西，但即使有，你怎么把它表示出来，怎么不把它还原为原因，或cause或Ursache或什么，否则我们转了一圈不又回到了起点吗？当我们说“所有这些词之上或之下的普遍的原因概念”，我们中国人不知不觉间已经把这个概念叫作“原因”了，似乎我们即使想谈论普遍的东西，也总是从一种特殊的语言开始的，从我们的母语开始。
这个论证当然是不充分的，否则也用不着本书的长篇大论了。但我想说明，在二十世纪通过哲学上的和一般人文学科上的所谓语言转向之后，对哲学—科学本质的思考不可避免和我们对语言本质的思考联系在一起。我们的问题不能还原为单纯的语言哲学问题，但对当代语言哲学多一点儿了解，对思考这些问题是有好处的。
作为结论，我愿说，今天的哲学不再可能以建立普适理论为鹄的，哲学的任务是回到它的出发点，以理性态度从事经验反思和概念考察，以期克服常识的片断零星，在一定程度上获得更为连贯一致的理解。这个结论，会有多方面的意义，我希望能在今后的工作中有所展现。
[1]除了特别加以说明之处，本书不讨论各门科学之间的关系，一般径以物理学为科学的典范。这是通常的看法。卢瑟福有隽语曰：All science is either physics or stamp collecting（科学若非物理学就只是集邮）。
[2]参见第一章“理性与理论”一节。
[3]薛定谔（Erwin Schr?dinger），Mind and Matter，Cambridge University Press，39页。这是薛定谔引述Sir Charles Sherrington的观点。
[4]柯瓦雷，《牛顿研究》，张卜天译，商务印书馆，2016，9页。
[5]C. P.斯诺，《两种文化》，陈克艰、秦小虎译，上海科学技术出版社，2003。
[6]桑德拉·哈丁语，转引自索卡尔等，《“索卡尔事件”与科学大战》，蔡仲等译，南京大学出版社，2002，112页。
[7]转引自杰拉尔德·霍耳顿，《科学与反科学》，范岱年、陈养惠译，江西教育出版社，1999，193页。也可参见索卡尔等，《“索卡尔事件”与科学大战》，蔡仲等译，南京大学出版社，2002，65页、350—352页等处。
[8]Science studies 或译作科学研究，例见下引书《科学大战》，但这太容易和普通所说的科学研究（scientific study）相混了。也有译作科学元勘的，例见上引书《索卡尔事件》，但“元勘”似乎太造作拗口。
[9]这个专刊有中文译本，即安德鲁·罗斯主编，《科学大战》，夏侯炳、郭伦娜译，江西教育出版社，2002。不过其中未收入索卡尔的文章。该文的中译本见上引书，《“索卡尔事件”与科学大战》。
[10]索卡尔等，《“索卡尔事件”与科学大战》，蔡仲等译，南京大学出版社，2002，255页。
[11]科学家们的哲学论述同样可能产生误导。海森堡就测不准定理说：“科学家不再作为客观的观察者来面对自然，而是把自己视作在人与自然的相互作用中的演员。”索卡尔的诈文引用了这句话。温伯格在讨论索卡尔诈文时也特别就这话提出批评。参见索卡尔等，《“索卡尔事件”与科学大战》，蔡仲等译，南京大学出版社，2002，4页、111页。科学家在哲学层面上所做的论断不像他们在本行中的论断那样具有权威性。不过，这一例所表明的却是，任何人的言论都可以因断章取义而遭误解。海森堡曾明言“量子论并不包含真正的主观特征”。（海森堡，《物理学和哲学》，范岱年译，商务印书馆，1981，22页。）我认为，海森堡的下述表达“我们所观测的不是自然的本身，而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然”更适当地概括了他的观点。（同上书，24页。）无论这话对还是错，都含有很深的道理。
[12]亚历克斯·罗森堡，《科学哲学》，刘华杰译，上海科技教育出版社，2004，两段引文分别引自216页和224页。
[13]例如哈丁称牛顿的原理和“强奸手册”是一类货色。这类极端言论常被引用。
[14]Ideology，观念体系。
[15]J.伯纳，Early Greek Philosophy, 第四版，A. & C. Black LTD.， 1930，第三版序言。
[16]柏拉图，《理想国》，476a及以下。
[17]例见亚里士多德，《形而上学》，卷六，1026a 及以下。
[18]伽达默尔，Reason in the Age of Science, trans. by Frederick G. Lawrence, the MIT Press, 1983，1—2页。
[19]哲学—科学旨在提供真理论。并非所有古代哲学家都以此为诉求，关于这一点的进一步讨论见本书最后一章。
[20]但请注意，这种统一和近世所说的统一科学即物理学对世界的统一解释是两种类型。本书会不断谈到这一根本区别。
[21]库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，76页。
[22]韦伯，《经济与社会》，林荣远译，商务印书馆，1997，上卷，505—506页。
[23]TTC课程，History of Science: Antiquity to 1700。
[24]拉卡托斯，《科学研究纲领方法论》，兰征译，上海译文出版社，1986，281页。
上篇