1686年4月28日是人類歷史上最偉大的日子之一，這樣說並不算誇張。牛頓在這一天向倫敦皇家學會提出了他的《自然哲學之數》。這部著作總結了運動的基本定律，清晰地表述了質量、加速度、慣性等這樣一些我們至今仍在使用的基本概念。影響最大的也許是這部《原理》的第三編，即「論宇宙系統」，因為它包含了對萬有引力定律的敘述。與牛頓同時代的人，立刻抓住了該書的這個突出的重要之點，無論在倫敦還是在巴黎，「引力」成了人們談論的主要話題。

藝術和文學是不分地域的，既不能在中國的山水畫和西方的印象派的風景畫之間容此而拒彼，也不能在印度史詩和荷馬史詩之間抑是而揚他。但是，現代科學的成果，從某種意義上可以說主要是由西方世界創立的。 
從牛頓的《原理》到現在，已過了三個世紀。科學以難能置信的速度得到了發展，越來越深入我們的生活。我們的科學視野已大到真是異想天開的地步。在微觀範圍內，基本粒子物理學所研究的過程已涉及到10-15cmcm和10-22秒數量級的物理尺度。而在宇宙範圍內，宇宙學卻把我們帶到1010光年的數量級，即所謂「宇宙的年齡」。科學與技術的聯繫比以往任何時候都更加緊密。生物工藝和信息技術的新進展，將使我們的社會生活發生根本的變化。 
與這些量的增長相提並論的是質的深刻變化，其反響不僅遠遠超出科學的本來意義，而且還影響到自然界的「映像」。西方科學的偉大奠基者們，強調自然定律的普遍性和永恆性，他們要表述的是符合真正理性定義的普遍圖式。正如伯林在《反潮流》的導言中極好地表達的那樣，「他們尋求包羅萬象的圖式，宇宙的統一框架。在這個框架中，所有存在的事物都可以被表明是系統地，即邏輯地或因果地相互連接著的。他們尋求廣泛的結構，這結構中不應對『自然發生』或『自動發展』留下空隙，在那裡所發生的一切，都應至少在原則上完全可以用不變的普遍定律來解釋」。 
這種尋找普遍圖式的企圖確實有過富有戲劇性的似乎接近成功的時刻。提到這種時刻，人們會想起玻爾對原子模型的著名表述，他的原子模型把物質歸納為電子和質子組成的簡單的行星系統。另一次大的振動人心的時刻發生在愛因斯坦想把物理學的一切定律都壓縮到一個「統一場論」中去的時刻，這個巨大的夢想今天已經破滅了。無論向哪裡看去，我們發現的都是進化、多樣化和不穩定。令人驚奇的是，無論在基本粒子領域中，在生物學中，還是在天體物理學中（它研究膨脹著的宇宙以及在黑洞的形成中達到其頂點的恆星進化），都是這樣的。 
人們對自然的看法經歷了一個向著多重性、暫時性和複雜性發展的根本變化。我們要在本書中加以分析的，正是這種在科學史上不曾有過的新形勢。 
經典科學把重點放在與時間無關的定律上。一旦給定了初始條件，這些永恆的定律決定了永久的未來，就像它們已經決定了過去一樣。這樣的觀點喚起了我們的熱忱，因為它啟示我們：世界對於人的精神來說是有智能的。不過，它也向我們提出了一個問題，因為以這種方式「解釋」的世界，就像是一個自動機，一個機器人。眾所周知，驅使希臘原子論者德漠克里特、伊壁鳩魯、盧克萊修工作的動力之一就是，他們想把人們從害怕之中，從無知的恐懼、神的憤怒之中解放出來。盧克萊修一再重複，我們無所懼怕，世界只是「原子」和「虛空」，而沒有別的。我們必須克服我們感覺的幻影，去更深刻地探討現實性的意義： 

你切不要懷疑我的話， 
說我們的眼睛並沒有看見事物的始基； 
因為，你該記住那些別的東西， 
人們知道它們存在於這個世界中， 
但是它們卻不能被我們看見。

這種對於物質世界，對於原子和虛空的描寫還提出了另一個問題，即提出了萊諾伯（Lenoble）稱之為「現代人的憂慮」的情形：怎能在這原子的隨機世界中認出我們自己呢？科學是根據人和自然決裂這種思想定義的嗎？「一切物體，蒼穹、星辰、地球及其王國，都不等同於哪怕最低級的思維，因為思維在自身中知道所有這些物體，而這些物體卻什麼也不知道。」這個帕斯卡的箴言表達了這種疏遠的感情。這種感情我們也在傑出的科學家如莫諾那裡找到了：「人們終將從其千年致福的美夢中醒來，而且在這樣做的時候，走向其完全的寂寞和根本的孤立。現在，只要他終於實現了這些，他就會像吉卜賽人一樣生活在異鄉世界的境界。這異鄉世界對他的音樂毫不欣賞，對他的希望如同對他的受苦和犯罪一樣無動於衷。」 
如李約瑟強調的，西方思想總是在作為自動機的世界和作為上帝主宰宇宙的神學世界之間搖擺。李約瑟把這叫做「歐洲精神分裂的特點」。我們真的必須做出這個悲劇的選擇嗎？我們必須在導致「精神錯亂」的科學與關於自然界的某種反科學的形而上學觀點作出取捨嗎？本書的目的是要表明，這個選擇不再必要了，科學今天所經歷的變化導致一種全新的局面。科學的興趣正從簡單性向著複雜性轉變。對於微觀世界簡單性的信念已經被打破了。這個轉變引導我們把重點放到新概念和新方法上。阿瑟·愛丁頓在他的極好的著作《物質世界的本性》一書中，引入了第一級定律與第二級定律的區分。「第一級定律」控制著單個粒子的行為；「第二級定律」可適於原子或分子的集合。第二級定律的一個傑出範例、就是引進了「熵」這個概念的熱力學第二定律。愛丁頓寫道：「從科學的哲學觀點來看，我認為，與熵相連的概念一定會作為19世紀的偉大貢獻列入科學的思想之中。因為它標誌了自這樣一種觀點的反動，即科學需要予以注意的任何事物都是用對客體的微觀解剖來發現的。」我們覺得愛丁頓正在創立一個非常重要的觀點。誠然，當代科學的一些最偉大的成功確實涉及到在微觀水平如分子、原子或基本粒子水平上的發現。例如，分子生物學由於孤立出在生命機制中起根本作用的特殊分子而獲得了巨大的成功。實際上，這個成功是如此壓倒一切，以至對於許多科學家來說，研究的目的，按愛丁頓的說法，已變成「對客體的微觀解剖」了。 
熱力學第二定律的這種表述是在19世紀中完成的，但從那時以來，研究複雜系統的傾向一直繼續著。今天我們終於可以說，我們的興趣正從「實體」轉變到「關係」，轉變到「信息」，轉變到「時間」上。這樣說雖然有點過於簡化。科學的這個最新的進化給予我們一個難逢的機會去考慮科學在總的文化框架中的地位這樣一個問題。現代科學是在歐洲，在17世紀的特定脈絡中發源的。我們現在已經到了20世紀末，科學似乎給我們帶來了某些更加普適的信息，處理人與人的關係，也處理人與自然的相互關係的信息。本書正是要闡明這個新的信息。 
是怎樣產生上節所述的進退兩難的困境呢？在分子生物學中，在基因密碼的翻譯中，最後，用莫諾的話，在悲劇的調子中，輝煌的突破是怎樣做出的呢？我們知道，正是這個進步才使我們成為宇宙的吉卜賽人的。這最後一句話裡，有一個奇怪的悖理：難道科學不是一種通信方法，一種人與自然的對話嗎？在思想史上，我們常常遇到人造的世界和上帝造的世界之問的最奇怪的差異。維科在其《新的科學》裡有一段著名的話，十分生動地描寫了這一點：「在那耀著永恆的，永不衰竭的真理之光。毫無疑義，文明社會的世界肯定是人創造的，因此它的原理是在我們人的精神的改變中發現的。無論是誰，只要想到這點，就禁不住感到驚奇；哲學家們竟然會傾其全部精力去研究上帝創造的，因而也只有上帝才認識的自然世界，他們竟會忽略對民族世界或文明世界的研究，而這是人創造的，因而人能夠去認識它。」 
不過，自然與人之間的差別不會如此絕對。最近對於簡單有機的如acrasials真菌的研究表明，集體的行為已有可能從區域的化學相互作用得到，在這個相互作用上，人類學家甚至進行推測，作為通向理解人之間相互作用的道路。至於面向最簡單細菌運動的趨化性機制，可能關聯著細菌外壁上各種接收器的存在，這些接收器使得它去探索外部環境，朝著可望找到更多食物的方向運動。沒有活著的東西與周圍世界之間的積極的相互作用，生命就是不可能的。 
人們採取極多樣的形式向自然發問。修謨人發明了寫字，修謨的牧師們便產生了這樣的想法：可以用某種隱匿的方式把「將來」寫入我們周圍所發生的事件中去。他們甚至試圖把這個信念系統化，並且以奇特的形式把魔術與合理因素混合起來。在這種意義上，我們可以說，17世紀建立起來的西方科學僅僅是在生命及其環境的永恆對話中打開了新的一章。 
亞歷山大·柯伊萊定義了一種方法，這就是被現代科學作為「實驗」來完成的方法。現代科學的基礎在於，發現與自然進行的特殊形式的通信。也就是說，相信自然界真地響應「實驗」向它發出的問題。我們應當怎樣定義「實驗」的對話呢？它同時暗含著理解和改造這兩種意思。的確，實驗的含意不僅僅是對所發生的事實進行忠實的觀察，也不僅僅是尋找現象之間的經驗聯繫，而且還在於尋找預先假設的理論概念與觀察之間的、系統的相互作用。後面我們將更詳細地回到這種有系統的努力上來。它等於刺激自然，來對它是否服從預想假設作出確切的答覆。 
當科學家們提出那個需要自然作出答覆的問題，而發現他們現在能夠看到七巧板是怎樣拼合在一塊的時候，他們以數百種不同的方式表達了他們的驚奇。在這種意義上，科學像是兩個參加者之間的遊戲。在遊戲中我們必須猜想現實性的行為，這些行為與我們的信念、我們的抱負、我們的慾望無關。自然界不可能任聽擺佈地說那些我們正好喜歡聽的事。科學研究不是獨白。正因為捲入了冒險性，才使這場遊戲變得無比緊張和驚心動魄。 
但是，西方科學的無可匹敵遠遠沒有被這種方法論的考慮所耗盡。甚至卡爾·波普爾在他討論科學理性的正統描述時，也不得不承認，在最後的分析中，合理的科學把它的存在歸於它的非常成功。科學方法的可用僅僅由於我們的理論假設與實驗結果的驚人一致。科學是冒險的遊戲，但它好像已經發現了一些問題，對於這些問題，自然所給出的答案是始終如一的。西方科學的這個成功是歷史的事實，是不可預言的和先驗的，但它一旦發生，就又不可避免。因此，現代科學的驚人成功導致我們與自然的關係上的不可逆的變化。在這種意義上，可以合法地使用「科學革命」這個字眼。人類的歷史是用一些不同的獨特場景標記的，是用一些導致不可逆變化的環境的不同標記的。這方面的一個奇特事件就是新石器革命。但是在這裡，以及在標誌著生物學革命的「選擇」原理的情況中，我們只能依靠於推測；與此同時我們卻有幸目睹科學革命中的一些重大事件。 
新石器時代的革命經歷了幾千年，科學革命僅在三個世紀之前才開始。它給我們一個極好的例證，即把一系列帶有這種「偶然性」和「必然性」的特殊混合的事件很好地編纂起來。歷史的各個方面大都具有「偶然性」和「必然性」混合這個特點。經典科學的驚人成果就是新理性的誕生，它給了我們一個通向自然界智能的線索。科學開始了與自然的成功對話，但這個對話的結果卻是非常奇怪的。它為人們揭露了一個僵死的、被動的自然，其行為就像是一個自動機，一旦給它編好程序，它就按照其程序的規定不停地進行下去。在這種意義上，與自然的對話把人從自然界孤立出來，而不是使人和自然更加親密。對於我們已提到的如帕斯卡和莫諾一些人來說，這個被科學所「發現」的孤獨，就是我們為這個新理性必須付出的代價。 
這是一個駭人聽聞的困境。現代科學既使它的反對者感到恐懼——他們把科學當作是不可接受的和有威脅性的冒險——也使得它的支持者如莫諾感到害怕。人類理性的最大成功之一卻變成一個悲慘的真理，這的確使人非常奇怪。科學原被看作是要使它所觸及的各種事物從迷妄中解救出來。但現今的科學已不再是這種「古典」的科學了，把一切自然之物歸入少數幾個「永恆」定律的企圖已被放棄。現在，自然科學所描述的是一個破碎的宇宙，它富有質上的千差萬別的以及潛在的千奇百怪。我們已經發現，與自然的對話不再意味著解除從外部對月球荒漠的觀測所得到的迷妄，而是意味著對複雜的和五花八門的自然進行局部的有選擇的探險。 
觀點上的這個變化並不是出自某種武斷，在物理學中，這是由那些誰也不可能先知的新發現所強加於我們的。誰曾預料過，絕大多數基本粒子被證明是在永恆變化之中轉瞬即逝的實體呢？誰曾期望過，伴隨膨脹著的宇宙，歷史會在整個世界的水平上出現呢？沿著各種各樣的路，從物理學和生物學的最新發現到本世紀人口學上的迅速變化——一個新的自然主義已經誕生。在某種意義上說，這是從19世紀開始的一種傾向的繼續。達爾文教導我們，人是寓於生物進化之中的。愛因斯坦教導我們，我們寄身於進化著的宇宙之中。達爾文主義暗示我們同一切生命形式之間的團結，同這擴張著的萬物，同整個宇宙之間的團結。 
田於我們已經提到的原因，可以說，經典科學的特點在於它是不穩定地嵌在社會中的。它可以喚起人們的熱忱，喚起人們對深含理性的果敢斷言，但是，也可以招致強烈的抵抗與仇視。我們在後面將回來討論的所謂「逆科學運動」。這裡讓我們舉一個20年代德國的「非理性運動」的例子，這個運動形式成了量子力學的文化背景。在和因果性、合法性、決定論、機械論以及理性等這樣一些概念相一致的科學的對立面，有一個被科學否定的思想上的狂潮，當時被看作是自然界基本非理性的體現。於是生命、命運、自由、自發性便成為不可透入理性的陰暗地獄的表示。這個對理性科學的抵制並不是因為進入了獨特的社會政治脈絡才說明了與經典科學關聯的冒險性，社會政治脈絡只是使這種抵制具有大規模和猛烈的性質。不管在自由、命運和自發性的名義下，人們相信有意義的一些經驗與什麼有關，科學進行著冒險；要把這些概念傳入非理性王國，並由此給這些概念賦予令人生畏的能力。 
什麼是經典科學的假設，使我們由這些假設而相信科學今天已經解放了它自己呢？大概這些假設是以這樣的基本信念為中心的，即微觀世界是簡單的，且為一些簡單的數字定律所統治。這個基本信念對我們今天來說，好像是一個謬誤的理想化。情況類似於把大樓歸結為磚的集成物，用同一些磚我們可以建造工廠，也可以建造宮殿或教堂，在整個建築物的水平上我們看到了時間的效果，看到了這建築物曾被想像過的設計風格的效果。 
這裡，我們恢復了一下在整個西方思想史上起作用的二分法。用柏拉圖的表達法，只有思想的不變世界才被認作是「智慧的陽光所照亮的。」在同樣的意義上，只有永恆的定律才被看作是科學理性的表示。暫時性則如同幻影一樣受到歧視。今天這已不再是真的了。我們發現，不可逆性遠不是個幻影，而是在自然界起著根本性的作用，並且處在許多自發組織過程的發源地。今天我們知道，這樣的過程可能要成為生物問題中自組織的基礎。我們發現自己處在一個冒險的世界之中，處在一個可逆性和決定論只適於有限的簡單情況，而不可逆性和決定論卻是普遍存在的世界之中。