數(shù)學(xué)不好,照樣能當(dāng)科學(xué)家

1、數(shù)學(xué)不好，照樣能當(dāng)科學(xué)家！本文來源于果殼網(wǎng)2013年04月10日不是每個(gè)偉大的科學(xué)家都精通數(shù)學(xué)，但數(shù)學(xué)不好一樣能成為偉大的科學(xué)家。演化生物學(xué)界大牛愛德華·威爾遜（E.O. Wilson）分享他的秘密：科學(xué)發(fā)現(xiàn)來自于靈感，而不是計(jì)算友情供圖：Shutterstock對(duì)于許多立志要成為科學(xué)家的年輕人來說，在實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的道路上，最讓他們望而生畏的阻礙莫過于數(shù)學(xué)。一個(gè)不精通數(shù)學(xué)的人，該怎么在科學(xué)領(lǐng)域有所建樹？不過，我倒是有一個(gè)秘密要告訴大家：當(dāng)今世界上最為成功的科學(xué)家，有許多對(duì)于數(shù)學(xué)也不過只是一知半解。我在哈佛生物系執(zhí)教的數(shù)十年中，曾遺憾地看到有許多才華橫溢的本科生由于擔(dān)心自己的數(shù)學(xué)能力不足而

2、放棄了從事科研工作。這個(gè)錯(cuò)誤的想法讓科學(xué)界失去了大量珍貴的人才，而我們則亟需改善這個(gè)局面。在這個(gè)問題上我算是權(quán)威，因?yàn)槲易约旱慕?jīng)歷就是一個(gè)極端的例子。我的高中時(shí)代在美國南部較為貧困的學(xué)校度過在來到阿拉巴馬大學(xué)念書之前，我從未接觸過代數(shù)。在32歲時(shí)，我作為哈佛大學(xué)的終身教授，才終于開始學(xué)習(xí)微積分。那時(shí)，我同班同學(xué)的年紀(jì)都幾乎比我小一倍，其中有幾個(gè)還是我當(dāng)時(shí)所教的進(jìn)化生物學(xué)班上的學(xué)生。盡管如此，我還是按捺住了自己的困窘，老老實(shí)實(shí)地學(xué)了微積分。在惡補(bǔ)數(shù)學(xué)時(shí)，我作為一個(gè)學(xué)生，成績不過平平。然而，令我寬慰的時(shí)，我發(fā)現(xiàn)高超的數(shù)學(xué)能力就跟精通一門外語差不多只要用得多了，自然會(huì)變得流暢和熟練；然而，在真正進(jìn)行

3、科學(xué)考察和實(shí)驗(yàn)時(shí)，它對(duì)我的幫助卻并不太大。幸運(yùn)的是，只有少數(shù)幾門科研領(lǐng)域?qū)?shù)學(xué)能力有嚴(yán)格要求，比如粒子物理，天文物理和信息理論。在其他科學(xué)領(lǐng)域中，提煉出新概念的能力才是最為重要的一個(gè)合格的科研工作者應(yīng)該具有豐富的想象力和敏銳的直覺。每個(gè)人都有過像科學(xué)家一樣做白日夢(mèng)的經(jīng)歷。天馬行空的幻想是一切創(chuàng)造力的源頭牛頓幻想過，達(dá)爾文幻想過，你一定也幻想過。起初，你腦海里閃現(xiàn)的畫面是模糊不清的，它們變化莫測(cè)，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)；而當(dāng)你把它們畫在紙上時(shí)，它們的形態(tài)則會(huì)開始固定下來；最后，當(dāng)你在現(xiàn)實(shí)生活中找到了實(shí)例后，這些畫面就被真正地賦予了生命力?？茖W(xué)家先驅(qū)所作出的科學(xué)發(fā)現(xiàn)甚少是單單從數(shù)學(xué)中提煉出來的。那些典型的“科學(xué)

4、家站在黑板前研究著一排排長等式”的照片，大多是老師們?cè)谥v解已有的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。真正的科研進(jìn)展來自于野外考察時(shí)記下的筆記，辦公室內(nèi)堆積成山的草稿紙，與朋友站在走廊上的討論，或是獨(dú)自一人吃午飯的時(shí)刻。那些所謂的“靈光一現(xiàn)”，其實(shí)是刻苦和專注的產(chǎn)物。在科學(xué)界中，靈感的涌現(xiàn)往往來自人們對(duì)于某些自然現(xiàn)象的好奇心。通過仔細(xì)透徹地整理該領(lǐng)域中所有已知的信息和構(gòu)想，我們才能提煉出新的理論。研究者有了新發(fā)現(xiàn)后，通常需要運(yùn)用數(shù)學(xué)或統(tǒng)計(jì)學(xué)來展開更深入的研究。如果這個(gè)量化分析對(duì)于該研究者來說過于艱深，則可以邀請(qǐng)一位數(shù)學(xué)家或者統(tǒng)計(jì)學(xué)家參與研究。上世紀(jì)70年代后期，我曾與理論數(shù)學(xué)家喬治·奧斯特（George Ost

5、er）合作，提出了一個(gè)群居昆蟲社會(huì)等級(jí)和分工的理論。我負(fù)責(zé)提供從野外和實(shí)驗(yàn)室中觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)，他則負(fù)責(zé)通過他所熟練的數(shù)學(xué)理論和相關(guān)設(shè)想來解釋這些現(xiàn)象。如果沒有一手的觀測(cè)數(shù)據(jù)，奧斯特或許能夠建立一個(gè)通用的模型，但他無法得知哪些排列組合是真正存在的。這些年來，我曾與數(shù)學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家們合作發(fā)表了多篇論文，因此，我接下來要提出的這個(gè)理論應(yīng)該還算權(quán)威姑且把它稱作“Wilson第一定律”與讓一位數(shù)學(xué)家或統(tǒng)計(jì)學(xué)家找到一名科學(xué)家來運(yùn)用他們的公式和模型相比，科學(xué)家在需要合作時(shí)找到合適的數(shù)學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家要容易許多。這種需求上的不平衡在生物學(xué)領(lǐng)域尤甚。在生物學(xué)中，許多自然現(xiàn)象中的變量常常會(huì)被誤解或忽略。理論生物學(xué)的

6、歷史上充斥著毫無意義甚至根本牛頭不對(duì)馬嘴的數(shù)學(xué)模型，以至于其中有價(jià)值的結(jié)果很可能不到十分之一。只有那些與真正的生物系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)緊密相關(guān)的模型才會(huì)被應(yīng)用。如果你的數(shù)學(xué)底子不好，你應(yīng)該要設(shè)法改善它；不過，你也應(yīng)該記住，精通數(shù)學(xué)并不是做出重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的必要條件。當(dāng)然，你在決定進(jìn)入那些需要從事大量量化研究的領(lǐng)域前還是需要三思。這包括了物理和化學(xué)的大多數(shù)分支，以及分子生物學(xué)中的少數(shù)領(lǐng)域。牛頓發(fā)明微積分的原因，是要讓他的理論站穩(wěn)腳跟。達(dá)爾文并沒有高超的數(shù)學(xué)能力，但他通過大量的數(shù)據(jù)積累，孕育出了一個(gè)被后人用數(shù)學(xué)驗(yàn)證了的理論。想要成為科學(xué)家的人需要走出至關(guān)重要的第一步找到一個(gè)能深深激發(fā)其興趣的領(lǐng)域，然后專注地走下去。與此同時(shí)，他們應(yīng)該記住“Wilson第二定律”對(duì)每一位科學(xué)家來說，都有一個(gè)他們既有的數(shù)學(xué)能力足以讓自己有所成就的領(lǐng)域。作者簡介如果非要給愛德華·威爾遜（Edward Osborne Wilson）貼個(gè)標(biāo)簽的話，“演化生物學(xué)家”就很不錯(cuò)；但是“社會(huì)生物學(xué)家”、“終身博物學(xué)者”、“多產(chǎn)作家”、“傾盡心血的教育家”或者“高調(diào)的公共知識(shí)分子”大概也同樣適用。但是，在這一切廣泛而深刻的貢獻(xiàn)之中，威爾遜的名聲和大部分偉大的想法都是建立在他對(duì)螞蟻的研究之上，其中最著名的又莫過于他對(duì)螞蟻通訊和蟻群