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少年书房 | 从科学历程中读懂科学思维与科学精神

2014-06-07 游识猷 外滩教育

30 少年书房 来了。每周六,我们约请行家给孩子推荐一本书,推荐的标准是少年时应该读并且值得读一辈子。本周,我们将邀请书评人游识猷向我们推荐由美国著名科普作家雷·斯潘根贝格和戴安娜·莫泽合著的《科学的历程》。


很多描述科学发展进程的科普著作,都急于向青少年展开一幅辉煌的科学成果画卷,但在这本《科学的历程》中,作者更看重的是从事科学活动真实的人。在一系列科学发现背后,是科学思维方法的进步,以及人克服自身偏见,走进一个更依据事实和数据进行判断的现代社会的历程。本书的两位作者雷·斯潘根贝格、戴安娜·莫泽是美国著名科普作家,纽约公共图书馆"最佳青少年读物"获奖人,专门从事批判性思维、科学、技术和科学史的写作。


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从古希腊到当代,在科学的旅程中,比科学发现本身更重要的,是从事科学活动的人,和他们的精神


为什么在中国未曾诞生近代科学?这一问题论争多年,有一天忽然出现了另一种看法,认为“近代科学”本身是种反人性反直觉的奇葩存在,没有诞生是正常的,诞生倒是反常的。问题不在于为什么世界多地未曾诞生近代科学,而在于为什么欧洲从16世纪开始,竟会萌发出近代科学的种子?


我读《科学的旅程》此书,未尝不是希望从中找到这些“为什么”的答案。然而,这部翔实的科学通史并不直接回答“为什么(why)”,倒是细细回答了另两个问题——“是什么(what)”,以及“如何运作的(how)”。在回答任何跟科学有关的“为什么”之前,不妨先看看科学是什么,科学体系又是如何运作的。


对雷•斯潘根贝格(Ray Spangenberg)与戴安娜•莫泽(Diane K. Moser)两位美国科普作者而言,从事科学活动的“人”本身,与科学发现一样重要——或许还更重要一些



正在进行光学实验的牛顿


他们取材精当,态度审慎,不为尊者讳。无数科学家的生平被文笔生动、坦率直白地细细道来——牛顿几乎和任何人都会吵架;伽利略在提出自己观点前多次胆怯犹豫;天王星发现者赫歇尔娶了有钱女子后终于可以专注观测;拉马克根据自己的气象学知识提供了11年从来不准的天气预报;而跟拉马克激烈争论过的居维叶,在拉马克失明后还毒辣地讥讽他说,“也许是你自己不会恰当使用眼睛来看自然界,才使它们丧失视力”。


然而,最使人无法“恰当使用眼睛来看自然界”的,恰恰不是激烈争论中体现的自由、平等与交流,而是对未知的恐惧、对模糊的将就、对权威的屈服。


好奇心能克服对未知的恐惧。数学驱散了模糊的空间。在观察与数据成为最高标准后,权威便失去了不可挑战的地位。


科学起源的古希腊,正是个鼓励好奇与交流的所在。当然,还是有人因言获罪,有人因渎神而受审,但城邦公民的最无畏之处在于,他们竟有信心人类能理解这个复杂的世界——就算在如今,失去这种信心的人也不罕见。


总言之,古希腊先哲们提出各种解释,公开彼此批判,努力以理性来解决争端。他们对观察与检验不够重视,但在思辨中仍然诞生了不少极重要的方法与理论。


柏拉图喜欢数学,亚里士多德热衷观察,这二者最后成了科学的两根支柱。其他奇思妙想同样令人惊叹,阿纳克萨哥拉斯(Anaxagoras)提出太阳是燃烧的巨岩,月亮是反射太阳的光,宇宙不是神创,是源自混沌,地球和天空由同样的原料组成。德谟克利特(Democritus)则认为,银河系很可能是大量恒星的汇集,世界万物以及人类都是由极其微小的实心不可分的粒子组成,他将那些微粒命名为原子(atom)。很难想象这些假说竟诞生在2500年前。


古希腊的科学总是充满奇思妙想,在这张草图中,一群人正在“制造”感觉


巧合的是,中国与之同期的春秋战国也是个难得的百家争鸣之世。惜乎此后在宗教皇权治下,全世界敏锐的头脑与心灵被足足禁锢了一千五百年。当权威蒙蔽了欧洲的天空时,欧洲人甚至对天空出现的新星视而不见——亚里士多德说了,天球是完美的。于是只有中国人记录到了1004年、1054年等年份的超新星爆发。


重新摆脱桎梏开始以自由双眼观察天空的欧洲人,自然是秉持“理性人应有假设地球运动的自由”这一信念的哥白尼。而重新在1572年“看见”超新星的欧洲人,则是笃信地心说的第谷,幸运的是,第谷对地心说的信仰并没有妨碍他诚实仔细地记下了海量的星空观测数据。


第谷身故后,这批数据被留给了开普勒。身为虔诚教徒,开普勒发现难以在教义框架中解决“为什么星星要运行(why)”,于是他决定只解决“星星究竟如何运行(how)”——如此,要回答这个问题,一切便归且仅归于数据。开普勒最终发现了行星轨道不是正圆而是椭圆,总结出了开普勒三定律,更重要的是,他得出了一种对待天体运动的方式,一种不受已有论述拘束、只受事实与数据制约的方式。


开普勒,根据数据发现行星的轨道是椭圆的


如今,这种从“特殊(观察实例)”到“一般(规律)”的归纳推理法,被发展成为“科学方法”。采纳这种方法的人,相信人能够解释自然,并且这种解释应来自观测结果,而不是基于情绪、传闻、信念或纯粹推理。而越来越精密的观测技术被发明并应用,正是为了区分解释的“真”与“假”,以明辨“巫术”与“科学方法”,避免自欺欺人,也避免为人所欺。


就像英国皇家学会的座右铭所说,“不要听从别人,而要亲自观察(Nullius in verba)”。


科学“成” 于斯,却也“困”于斯。自从科学日益需要团队合作,日益仰赖昂贵设备与耗材,日益受制于资助方的特殊利益,科学的运作方式显然变得过分深奥又过分保密,渐渐远离了大众所信赖的平凡世界。对此感到沮丧无助的人,开始重新转向神秘主义寻求安慰。近几十年来,科学在公众间所碰的“壁”,多源于此。


《科学的旅程》一书的持论,无疑是极其倾向于科学的。然而,即使你此刻对科学持负面态度,亦不妨多了解几分科学“是什么”,以及“如何运作”。


正如尾声所述,为了成为“宇宙中更有学识的公民”,为了“依赖知识作出有见识的决定”——哪怕不做科研工作,在这个科学无远弗届的时代,我们确实都已成为其中一名负有责任的参与者。


作者:[美]雷·斯潘根贝格 / [美]黛安娜·莫泽

出版社: 北京大学出版社


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