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如果要用一句话来总结汪涛所建立的第三代科学的观点，那就是：以测量替代实验作为科学的两个基本工具和判断标准之一（另一个是数学），从而对科学本身的研究真正达到科学化的程度。
最近，中国疫情处于新的发展阶段，国家出台的“二十条优化措施”基本的思想是科学精准地实现动态清零。问题在于如何做才能实现科学精准？这需要对科学更深入系统的理解，或者说，对科学本身的理解就需要科学精准，然后才能知道如何科学精准地做任何事情，包括防疫在内。
一、从统计学与测量学的联系与区别谈起
此处我们仅以统计学与测量学的联系与区别，来说明缺乏统一测量学对整个科学造成的重大缺陷是什么。目前有很多学科把统计学简单理解为就是这个领域的测量学，甚至有很多以统计学为名的学科名称。例如，人口统计学、药物统计学、医学统计学、生物统计学、森林统计学、劳动统计学、经济统计学等，但统计学与测量学是有本质区别的。如果仅仅从数理统计学这门数学来说，它是一个很严密的学科体系，甚至于测量学也是大量应用到数理统计学理论和方法的。但当人们把严密的统计学应用于具体的学科领域时，因为没有测量学作为更基本的指导，就会出现很多误差甚至错误。主要体现在如下方面：
1. 统计单位误差
在测量学理论体系里，一切测量都必须以计量基准为基础。而在统计学实际应用中，统计单位很有可能并不是严格的计量基准。以人口统计学为例，当统计出50个人的数据时，它与50kg的测量数据存在一些本质的区别。50kg的测量数据是以kg的计量基准为基础的，它具有高度的同一性。但作为统计单位的“人”却不是这样，人和人有巨大的差异：性别差异（男人、女人等），年龄差异（婴儿、少年、青年、壮年、老人等），身体状况差异。统计单位缺乏同一性，就会带来统计数据的误差。50个人的统计数据，其含义随着统计单位的差异而具有不确定性。当然，随着统计单位差异性的缩小，统计数据与测量数据之间的差异也会逐步缩小。例如，通过更精细的分类，可以缩小统计单位的差异性，就可以使统计数据更为接近测量数据。“50个30岁身体强壮身高1.7米的中国男人”的统计数据，就远远比“50个人”更为接近测量数据。
如果只是简单地统计死亡率，是很可能导致误差的。原因在于不同人、甚至不同时期的人之间是有很大差异的。如果普遍注射了疫苗，并且使用了更好的药物的奥米克戎流行时的死亡率，与没有疫苗和新冠药物的德尔塔流行时的死亡率，肯定不能简单进行对比。我们就以2021年11月5日，辉瑞公司宣布在临床试验中，其新冠口服药物Paxlovid将新冠肺炎患者的住院或死亡率减少了89%的疗效计算，如果原来新冠的死亡率为1%，那么在病毒的毒力完全相同的情况下，普及Paxlovid后的死亡率就应当是大约0.1%。如果实际上的死亡率为0.2%，比原来的1%的确是显著降低了，但病毒的毒力是下降了还是上升了？应当是上升了，用了药物，而且还是在普遍接种了疫苗为不同的前提，本来死亡率应当比0.1%还要低得多才对。但因为实际死亡率的确是显著降低到了原来的5分之1，很多专家就根据这个数据说病毒的毒力下降了，这当然是不合适的。但无论如何，病毒传播力越来越强是所有各方都没有疑问的，因为在普遍接种疫苗后居然还有比过去更强的传播力，那么如果普遍不接种疫苗的话，传播力只会更强才对。
当然，我们不会只根据某一个因素的测量数据就得出最后的结论，不是说以上数据并不能直接支持奥米克戎毒力减弱，就得出结论说还是要完全坚持原来的防疫措施。因为疫苗和药物的出现，以及中国现在防疫物资生产能力的完全不同等，都是在最终防疫决策中需要充分考虑的因素。但我们必须对每一个因素的科学认知都要严格精准，才能在最后得出科学精准的结论。
2. 统计单位对灵敏度和分辨率的限制
kg的计量单位虽然是1kg，但以此为基础可以获得比它更小的测量数据，1g, 1mg, 1μg, 1ng……其灵敏度和分辨率可以向下延申。但统计单位往往成为最小统计对象。可以有50个人的统计数据，但一般不会出现51.382个人的统计数据，这就会限制更精细的认知。
3. 相关关系的本质与因果关系
以相关分析为基础可以发现相关关系，以最小二乘法为基础可以获得经验公式。但对它们从科学上到底该如何理解？在统计学范畴里是无法给出有效解决的。相关关系并不是因果关系，这一点人们都知道。既然如此，就不能直接以相关关系去进行客观规律的解释。
但事实上，在统计学的框架下，人们还是在找到相关关系后，就直接开始讲故事了。事实上，相关关系就是误差较大的测量数据，“1-相关系数”大约就是其相对误差的大小。因此，90%的相关系数，从统计学角度来说是一个非常好的数据，但如果知道它就是一个相对误差为1-90% = 10%的测量数据，就不会那么有勇气去讲太多的故事。
目前大量学科体系，包括医学其学科基础就是简单的统计学，其本身的科学性就是不足的。因此，我们今天迫切需要普及第三代科学方法，从而为今天的人类科学找到新的突破路径。
二、对科学本身理解上的突破
1. 以往对科学理解存在的问题
哲学范畴的理解：哲学认识论、科学哲学（尤其实验哲学）、自然辩证法等。
科学范畴的理解：科学学、科学史。
哲学范畴的理解是有很大局限的，就是难以深入到细节、可操作性不足……总之，缺乏科学研究的优点。以往的科学学虽然目的是以科学的方法进行研究，但只能算宏观科学学，难以深入到科学内部。
2. 科学学
第三代科学将科学学分为三个大的分支学科：宏观科学学、微观科学学和科学史学。
宏观科学学，它是目前的科学学主要研究内容，通过文献统计等方法研究科技发展的宏观状态，如论文数量、科技政策、科技投入、研发人员数量、高校排名等。
微观科学学，它是第三代科学新建立的学科，主要研究以数学和测量两大工具和标准为基础的科学内在研究方法、学科构成规律、跨学科研发方法、各学科内部的逻辑联系和还原关系、获得原创性科学思想理论的方法等。
科学史学，科学发展的历史。
微观科学学基本观点为：数学与测量是科学的两大支柱，是科学认识的基本方法，也是判断是否为科学的基本标准。一切学科（数学除外）都必须以数学为基础的理论，以统一测量学为基础的各分支学科的测量学共轭出现来建立（共轭标准）。
具体学科建设的共轭标准
三、前两代科学及其存在的问题
1. 多数农业文明时代的原始科学：从感觉到测量
原始的认识是一切生物甚至万事万物都具备的反映能力。人或动物都可以通过感觉器官对各种认识对象产生反映。但以感觉器官为基础的认识并不是精确和稳定的，导致人们对相同事物的感觉相互间也不能可靠地比较。因此在农业文明时代就出现了很多测量技术，例如对长度、重量、容积、速度、时间等的测量。
测量是以计量基准为基础、可比对和可获得稳定数据的。人通过自己的视觉可以获得物体尺寸的知觉信息，但这种信息并不确切、稳定和可靠。因此，通过发展出基于共同认可的长度计量基准，对物体的尺寸进行比对，从而获得其与计量基准的比例，这个比例就是测量数据。最初发展起来的以测量为基础的知识，就成为原始的科学。我们也可以把这称为第零代科学或科学的V0版本。
2. 古希腊的第一代科学：从测量到逻辑和数学
世界上的多个农业文明发源地都产生了原始的科学，并且建立了不同的度量衡。中国的秦始皇统一了中国的度量衡，也就是测量的计量基准。
通过测量获得了认识对象的测量数据，从而可以获得认识对象稳定，具有精确性的认识。在此基础上，通过对测量数据的总结，也获得了很多原始的科学理论。
在古埃及等原始科学的基础上，古希腊智者们从泰勒斯等开始，努力要创造一种理想的科学知识。他们发现无论是人类的感觉还是测量数据都不完美、有误差。古希腊智者虽然观点各有不同，但在一个问题上几乎都是相同的：认为感觉不可靠，批判感觉的欺骗和不可靠是所有古希腊智者一致的习惯。他们在理念的世界里创建了严密的逻辑和数学体系，形成了第一代科学。
第一代科学的工具以亚里斯多德的《工具论》为代表，所形成的科学体系以欧几里德的《几何原本》为代表。事实上，《几何原本》本身也是一个认识世界的工具，但因为对感觉的反对甚至恐惧，古希腊人排斥将理想的逻辑和数学知识真的去应用于对世界的实际认识，尽管他们并不否认第一代科学的理想知识可以应用于实际。这是科学的V1.0版本。
3. 近代科学革命的第二代科学：引入实验
如果只是逻辑和数学，它们还是都属于科学的工具，要真正认识现实世界的万事万物，不能仅限于理念的逻辑和数学世界。因此，通过引入实验、观察、归纳等新工具，在欧洲文艺复兴、尤其英国工业革命和科学革命，逐步形成了第二代科学。它是在逻辑和数学的工具的基础上，增加了实验等新工具。以这两个工具为基础，第二代科学获得了巨大的成功，使科学的认识方法严格应用于天文、物理、化学等领域，并逐步普及到其他各个分支领域，形成了当今数以千计的学科或学科群。这是科学的V2.0版本。
开创第二代科学的代表人物有伽利略（斜面落体实验等，将物理学建立在严密的实验方法基础上）、培根（《新工具》）、弟谷（严格精密的天文测量）、开普勒（将数学与天文测量严密结合）、牛顿（在《自然哲学的数学原理》里建立公理化的物理学体系）、拉瓦锡（用严密的实验方法解决燃烧的本质问题）等。实验成为科学认识的来源，也是检验科学理论的终极标准。
4. 第二代科学遗留的问题
随着第二代科学方法开拓的领域越来越多，将实验作为科学两大工具之一内在的问题也越来越明显。
（1）并不是所有领域都可以做实验。
绝大多数的社会科学领域和相当多的自然科学领域都很难采用实验方法。其原因有：
a.技术可行性限制。天文学领域很少可以采用实验方法，因为人类的技术水平从目前来看连行星都控制不了，更别提恒星和星系了。因此，在最早科学化的天文学领域，事实上是不可能采用实验方法的，即使从今天人类的科技来看也无法想象星球、星系级别的实验。
b. 成本和代价限制。大多数社会科学领域如果采用实验方法，其成本是无法承受的。例如在经济领域要想研究汇率与利率的关系，是不可能采用实验方法的。因为这些因素对全社会经济的影响实在是太大了，其实验成本无法承受。技术上也难以做到可控。
C. 适用性前提限制。采用实验方法是有基本前提的，就是实验结果与认识对象的规律之间存在一致性。举例来说，实验室中的氧气实验结果，应当与自然界的氧气化学反应结果具有一致性，这样实验结果就可以被看作是客观世界的规律。但是，有很多领域的实验却未必如此。例如水利工程的模型仿真实验，它与现实世界水利工程的规律未必是绝对一致的，最终还是需要以对现实世界水利工程的测量数据为最高标准，模型仿真的实验结果科学地位要弱于直接的测量结果。
d. 时间限制。理论上说，我们可以通过实验方法来检验煤炭是否为植物所形成，但这需要的时间实在是太长了，要百万年乃至上亿年时间。如果实验所需要的时间太长，理论上可能的实验事实上就无法操作。不要说百万年，超过10年就已经很困难，如果超过100年，事实上作为一种科学研究的方案就很难让人接受了。
e. 其他。其他还有伦理等限制。例如对人类的基因，出于伦理限制就不能轻易去进行实验。
由于以上种种限制，如果把实验作为科学的工具和标准，那么有大量的科学研究活动，甚至很多学科就很难获得完备的科学基础。贾雷德·戴蒙德在其《枪炮、病菌与钢铁：人类社会的命运》一书的最后一章详细讨论了历史学科研究中的这种困惑。这种困惑不仅是在大量社会科学领域存在，而且在天文、气象、地质等学科领域也大量存在。
（2） 引起对科学个性化甚至非科学的定义，导致对科学的理解出现偏差和混乱。
一方面，实验是科学的基础以及判定标准，对此整个科学界基本无人会反对。另一方面，因为实验方法不能为所有学科建立科学的基础，但这些学科的学者又不能接受自己是不科学的，也不能因找不到确切的科学基础就停止研究活动。因此，就通过对科学个性化的定义，将自己勉强纳入科学的范畴。例如，熊彼特就对什么是科学进行个性化的定义，以便把经济学纳入到科学的范畴中去。库恩更是提出“范式”的概念，为科学共同体提供了一个更模糊、适用性更广的存在借口，因此受到无法用实验为自己找到科学支撑的学科领域广泛的欢迎。但“范式”这个概念显然不能成为科学的定义基础，因为迷信甚至邪教团队也都有自己的范式。这种不完备、模糊、个性化甚至反科学的定义基础上发展的研究，会在不同程度上扭曲或损害科学认识方法的有效性，导致不科学的结果。对科学的定义必须是在一切学科领域全部统一的，而不能有任何个性化的定义。
（3） 导致大量哲学上无意义的、不可能有结果的争论。
因为对实验基础理解上存在的问题，带来了过去几百年西方哲学史上的大量争论。事实上，这些争论虽然表面上说法各不相同，根源都是由于无法为科学认识找到完备的基础而产生的。例如此岸与彼岸的关系，物质和意识的关系，存在与感知的关系，所有这些关系都是靠测量建立起来的，没有对测量深入系统的研究，仅靠哲学思辨怎么可能研究清楚呢？还有归纳的休谟难题等，所有这些问题都是由于对测量没有科学深入的研究而产生的。
（4） 不能准确解释实验的价值和作用。
这个是科学哲学上存在最大的分歧和争议问题之一。波普尔否定了实验的证实性，提出证伪主义。而拉卡托斯否定了实验的证伪作用，提出了科学研究纲领方法论。
（5） 其他。
例如，无法解释对测量误差究竟该如何理解的问题。
四、第三代科学
实验的目的，事实上就是为了获得测量数据。测量才是科学完备的两大工具和标准之一。实验与测量的关系是包含的关系。即实验是测量的一个子集，它是相对精致、可控性较强的一类测量。测量的核心基础是计量。测量、实验、计量的关系如下：
《实验、测量与科学》一书，就是系统论述第三代科学的专著。该书有效解决了将测量作为科学两大基本工具和标准的相关问题，如对现在所有学科中的测量进行了总结和理论化，为建立统一测量学打下了基础，使测量学本身成为完备的科学。
科学始于测量，这一观点学术界是会普遍认同的。可以说，以往各个哲学争论的核心问题，其解决的钥匙都掌握在测量学手里。在每一个学科领域，其实学者们都意识到应当建立自己的测量学基础。但是，因为没有一门像数学一样，在语言、方法、理论上高度统一的测量学，每一门学科都是该领域的学者们凭自己的有限理解去建立自己领域的测量学。它们在基本学术概念、测量方法、完备性等方面都存在不同的问题。这使各个学科领域的科学性都不同程度存在缺陷。即使是普遍被人们认为最科学的物理学领域，同样存在相应的缺陷。例如，并不是所有物理学发现都来自于实验（万有引力主要是靠天文测量发现），也不是所有物理学理论都是靠实验来验证的（广义相对论主要是靠天文测量验证）。
再如，第二代科学的建立其实并没有解决古希腊人对感觉缺陷的质疑，只是把这个问题给忽略过去了。即使是采用严格的仪器和工具进行的测量，也是必然有误差的，那怎么和古希腊人的理念世界和理想的数学理论兼容？牛顿认为测量误差是可以无限减少的，从而可以忽略不计。但在量子力学提出测不准原理后，这个最初曾被忽略掉的问题再也忽略不掉了。这也是量子力学为什么在科学界引起极大震撼的原因所在。
其实，测量存在误差本身就是一个统一测量学的基本公理，不仅微观领域存在，一切学科领域全都存在。只是在过去，哲学界、科学界没有实验与测量学专业出身的学者来系统地研究这个问题，从而留下了一个巨大的漏洞。可以说，汪涛是科学文明发展史上第一个真正实验与测量学专业出身，从科学学角度研究实验与测量问题的学者。
各学科测量基础术语的不统一现状：
物理学 实验
化 学 化学实验、化学分析、仪器分析、计量化学
天 文 观测
地 质 勘探
生 理 解剖、活检
历 史 发掘、探方、测年、断代
新 闻 采访、访谈
社 会 调研、考察
经 济 计量经济学
军 事 预警、战场感知、态势感知、侦察、情报
……
五、对第三代科学方法的验证
第三代科学的核心逻辑并不复杂，其立论基础也是很容易获得整个科学共同体认可的。问题只是要真正科学地证明这个结论，必须要对当代人类所有科学的学科的测量基础状况进行全面的考察。
为此，汪涛以《中华人民共和国学科分类与代码》（GBT13745，先后有1992和2009版），《中图法分类目录》，《美国国会图书馆分类法》，中国《普通高等学校本科专业目录》、《学位授予和人才培养学科目录》等为学科指南，对人类现存所有几千个科学的学科进行了全面系统的研究，以此证明了“科学始于测量”，“测量是一切科学的基础工具和标准”这个应当是全球科学共同体一致认可的基本观点。并且以此总结建立了适用于一切学科的统一测量学。汪涛也因此成为通晓当代科学文明所有学科领域的学者。
为了展示第三代科学的意义和价值，汪涛选择了下一代通信、生态人口、纯电动与新能源、粮食，尤其是战争与经济学等学科领域，进行第三代科学方法的应用。《超越战争论》与《科学经济学原理》两本专著，可以说完全重建了军事理论与经济学这两个学科，使它们达到了与物理学相同的科学化水平。
六、第三代科学的优点及第三次科学革命展望
第三代科学方法可以并且必须应用于一切学科领域，甚至包括人们现在认为最科学的物理学等领域，从而使所有学科领域真正达到科学的最高要求。因为缺乏严格系统的第三代科学方法，在当今几乎所有学科领域都多多少少存在一定的问题。
例如，量子力学之所以存在大量难以解释的争论，其原因就在于对测量的基本理解出现问题。从统一测量学的角度来说，一切科学的概念都必须以可测量的方式来进行定义，否则就不是科学的概念。量子力学中的坍缩就不是一个科学的概念，因为它是不可测量的。按照坍缩的定义，只要进行测量了，就一定是坍缩以后的结果，坍缩的过程、物理机理等是什么，都是不可测量的。它们并不是像过去的中微子或现在的超弦理论那样，提出相应的概念时，在技术上极其难以实现测量，而是根据其概念本身的定义，它在理论上就是不可测量的。一切理论上就不可测量的概念，肯定就不是科学的概念，必须从科学中剔除出去。对量子力学的大量误解，从根源上说几乎都是由于这个不科学概念的引入而人为产生的。量子力学的一切争论和问题，如果它们是一个问题的话，都是属于测量问题，也只有从测量学角度才能获得真正的解决。
因此，第三代科学方法的普及，必然引发一场全面的科学革命，其方法具有众多优点：
1. 为所有学科建立坚实的科学基础
它不仅可以为社会科学领域找到与物理学一样的坚实科学基础，而且也可以为很多自然科学领域建立坚实的科学基础，包括天文学等最古老的科学，以及地质、海洋、气象、水利等难以应用实验方法的领域。
2. 在科学研究内在品质极大提升的同时，极大减少无用的工作量
有了统一测量学，全世界各个领域的学者在各自领域就不需要自己从头开始摸索，独立建立自己肯定不完备，并且漏洞缺陷很多的分支测量学。这不仅会使各个学科找到自己坚实的、与物理学完全相同的科学基础，而且会深刻和广泛影响几乎所有的研究过程和研究结果。同时还会如下的优点：
（1）新成果的快速普及。在任何学科领域所获得的新测量工具、测量方法、任何测量学的新进步，都可以瞬间普及到所有其他学科领域。
（2）弥补或纠正现存各个学科中的大量缺陷和错误。
（3）解决以往难以解决的问题。
3. 对跨学科研究的意义
跨学科研究是未来科技进步最重要的途径之一，甚至近几十年的诺贝尔奖也有约一半是跨学科研究的成果。但跨学科研究的最大困难在于：不同学科之间的融合可以是任意的，在以往难以找到普遍适用的规律。第三代科学可以为跨学科的研究建立最好的基础，因为数学与测量是可以跨一切学科的，有了这两个最基础的工具性学科作桥梁，其他任意不同学科间的壁垒就可以大大减少。对于第三代科学来说，任何不同的学科或他们的任意融合，都不过是用统一的第三代科学方法做一道新的作业题而已。甚至可以说，第三代科学使跨学科研究真正成为一门成熟的科学。
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发表于 2022-11-28 18:36:32
