科學(xué)思維方法漫談 漫談科學(xué)與科學(xué)方法

..《科學(xué)思維方法漫談漫談科學(xué)與科學(xué)方法》“工欲善其事，必先利其器”，干那一行都一樣，科學(xué)研究也不例外今天是科學(xué)身價(jià)高漲的時(shí)代，不少人都愿意談?wù)摗翱茖W(xué)”，可是認(rèn)真追究起來：什么是科學(xué)能答得完整的人就不多了。興趣所近，讀了十幾本談科學(xué)的著作，不免覺得有些話可說。首覺得我們應(yīng)當(dāng)弄清楚科學(xué)與科學(xué)方法的基本概念，才不致在根本上弄錯(cuò)。 “科學(xué)”一詞在外文里來自拉丁文scientia，意思就是知識。那么科學(xué)是一種什么樣的知識呢？一般的解釋如下與直覺、信仰有別2.根據(jù)觀察、研究、實(shí)驗(yàn)來決定研究對象本質(zhì)或原則的有系統(tǒng)知識3.某項(xiàng)個(gè)別研究，特別是以假設(shè)與實(shí)驗(yàn)為手段來建立某種有系統(tǒng)的事實(shí)、原則與方法，如音樂科學(xué)4.有關(guān)大自然或物質(zhì)界的有系統(tǒng)知識5.通過訓(xùn)練與經(jīng)驗(yàn)而獲得的技巧或能力，如拳擊科學(xué)。用一句話來綜合以上的解釋，可以說：科學(xué)是客觀的、邏輯的、有系統(tǒng)的分析方法用以分析種種現(xiàn)象，并借以累積可靠的知識。 這里我們要注意幾個(gè)字眼：客觀、邏輯、3十2＝5是好是壞；或者聲音在空氣里的速度331m／sec是好是壞。同理，假如有人說，進(jìn)步的社會不為堯存，不為桀亡?！闭谜f明客觀這個(gè)意思。 其次是邏輯?？茖W(xué)不只是事實(shí)的堆砌也不是公式手冊。一本食譜寫得再精(用什么料，用量多少，等也不是科學(xué)。因?yàn)槟抢锩鏇]有邏輯的推理與分析。換言之，知其然而不知其所以然的事情談不上科學(xué)不科學(xué)。那種神農(nóng)嘗百草式累積下來的豐富經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然十分寶貴，但還不能視為嚴(yán)格的科學(xué)。這樣說，并不是否定豐富經(jīng)驗(yàn)的價(jià)值，而是說這些豐富經(jīng)驗(yàn)只能作科學(xué)研究的出發(fā)點(diǎn)或參考資料，絕不能稱之科學(xué)或取代科學(xué)。第三是有系統(tǒng)。這也就是說科學(xué)對問題的提出與解決有其一定的方式，而不能隨興所至，想到哪一步就做哪一步?？茖W(xué)過程嚴(yán)格要求由資料收集經(jīng)過邏輯推理而達(dá)到結(jié)論的順序。不能反其道而行：先有結(jié)論再收集有利于結(jié)論的資料來證明結(jié)論的“正確性”。那種做法不屬于科學(xué)范疇。 第四是累積?？茖W(xué)是累積性的。因此科學(xué)的園地里只有“后來居上”而沒有“止于至善”?？茖W(xué)上的“真”永遠(yuǎn)是相對的?？茖W(xué)界后人推翻前人定律的史例甚多。李政道、楊振寧推翻了物理上的守恒律就是一個(gè)例子?？茖W(xué)之所以能夠不斷進(jìn)步，正是由于它具有這種開放性與動力性?！按搜砸怀觯f世遵行，毋庸再議”，絕不屬科學(xué)范疇。 第五點(diǎn)就是可靠?？煽看颂幍囊馑际蔷皖A(yù)測性而言?？茖W(xué)上特別強(qiáng)調(diào)精確原因即在此。多少量的氰化鉀能致人于死；水在常壓下多少度會開，多少度會結(jié)冰；金的熔點(diǎn)是多少；這些都有一定張三去量如此，李四去量也如此；今天量如此，明天量也如此；在中國量如此，在外國量也如此。這種可靠性也就是科學(xué)最能服人的地方?？茖W(xué)和走江湖賣膏藥不同，走江湖賣膏藥可以說得天花亂墜，到時(shí)候全不兌現(xiàn)?？茖W(xué)絕不能搞這一套。所以可靠性也是判斷是否是科學(xué)的一個(gè)試金石。 對什么是科學(xué)有了大致的認(rèn)識以后，現(xiàn)在讓我們談一談科學(xué)方法?？茖W(xué)方法大體來說包括下列諸步驟問題的提出2.假設(shè)3.資料收集4.科學(xué)分析5.結(jié)論(經(jīng)過科學(xué)分析必然會導(dǎo)致某種結(jié)論，所以結(jié)論實(shí)際上是科學(xué)分析的延續(xù)，而不是一個(gè)特定的步。這些步驟適用于一切科學(xué)研究。 先談問題的提出。我們知道科學(xué)只不過是人類各種活動其中之一，其他活動諸如宗教、藝術(shù)、哲學(xué)、政治等等既不屬科學(xué)的范疇，于是他們的問題也無法用科學(xué)方法解決。要用科學(xué)方法研究問題，首先就要提出科學(xué)上能解答的問題。這一點(diǎn)搞清楚就很容易走上迷信科學(xué)萬能的歧途，然后失望之余又覺得科學(xué)一無是處。 科學(xué)上能解答的問題有幾點(diǎn)特征：第一，問題要很明白，很具體。其次是要在現(xiàn)有手段，現(xiàn)有資料解答的范圍之內(nèi)。象“生物體如果完全免疫可以活多久？”就都不是科學(xué)問題。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)手段、現(xiàn)有資料都不允許我們創(chuàng)造問題中的假想情況。這種問題也許能從哲學(xué)或玄學(xué)里找到案，但和科學(xué)無關(guān)。第三點(diǎn)就是科學(xué)問題必須要能用客觀的術(shù)語回答。而這種術(shù)語要以公定為準(zhǔn)。換言之科學(xué)用語不能搞標(biāo)奇立異、與眾不同那一套。譬如說，如果甲心目中的原子和心目中的原子是兩種不同的東西，那就不必談什么科學(xué)不科學(xué)了。當(dāng)然，現(xiàn)有用語不夠用時(shí)絕對有創(chuàng)造新用語的必要。 現(xiàn)在談假設(shè)。假設(shè)有兩類：第一類是人所共知但未經(jīng)實(shí)證的事實(shí)或關(guān)系，包括“鉛比錫重？”，“男人比女人容易得感冒？”諸如此類的問題。第二類設(shè)是有關(guān)變數(shù)之間的關(guān)系。中國俗語說“牽一發(fā)動全身”，這一類假設(shè)的目的就是要看看牽一根毛發(fā)的時(shí)候，到底全身是怎么個(gè)動法？有沒有什么規(guī)律？ 有了假設(shè)再下一步就是收集有關(guān)資料。這一步包括文獻(xiàn)檢閱，取樣以及儀器、工具的設(shè)計(jì)與制包括購買，如果市面上買得)。先談文獻(xiàn)檢閱。我們上面曾提過，科學(xué)知識是累積性的。許多我們想研究的問題前人也曾想過或研究過。檢閱文獻(xiàn)能使我們踏著前人研究的基礎(chǔ)繼續(xù)前進(jìn)，不必另起爐灶重來起；同時(shí)也可以使我們避開前人走過的死路，以免白花力氣。說到這里大家一定能體會到編排周全詳盡的文獻(xiàn)對科研工作是多么重要。這項(xiàng)工作，前人不做，我們這一代吃虧；我們做，下一代更吃虧；因?yàn)橹R愈積愈多。國外比較先進(jìn)的國家，各行各業(yè)都有詳盡的文獻(xiàn)，無疑有助于他們多快好省地更上一層樓。 取樣主要是由于研究對象數(shù)量太龐大，一一研究起來太不經(jīng)濟(jì)，時(shí)間或財(cái)力都不允許。取樣要取得成功最要注意的就是樣品對整體的代表性。舉個(gè)簡單的例子來說：籃子里有一百個(gè)紅球，一百個(gè)白球，一百個(gè)黑球，要從中選三個(gè)球作樣品。如果你能選一個(gè)紅球，一個(gè)白球，一個(gè)黑球，這就最具有代表性。如果你選了三個(gè)都是同色的或兩個(gè)同色一個(gè)異色，那就不具代表性或代表性很差。關(guān)于取樣的詳細(xì)技巧，那是統(tǒng)計(jì)上的一個(gè)專題，此處從略。這里我們要強(qiáng)調(diào)的是：取樣和搞宣傳是兩回事，絕不能專挑風(fēng)光鮮的作代表。 儀器、工具的設(shè)計(jì)與制作?！肮び破涫拢叵壤淦鳌?，干那一行都一樣，科學(xué)研究也不例外?？茖W(xué)愈先進(jìn)所需要的儀器、工具往往就愈要精密?？咳丑H破磨磨不大量優(yōu)質(zhì)面粉。關(guān)于如何設(shè)計(jì)、如何制作，我們此處也從略。我們只要知道科研工作上不能“又要馬兒好，又要馬兒不吃草”就行了。 資料收集這一步完成以后，再下去就是科學(xué)分析了。明眼人一看就知道這一步才是科學(xué)研究的核心，而前述幾項(xiàng)都是準(zhǔn)備性工作。科學(xué)析分析什么呢？主要還是分析因果關(guān)系。從事科學(xué)的人經(jīng)常要問的一個(gè)字就是“為什么”？這些“為什么”在普通人看來也許是不值一問的事：譬如蘋果成熟了為什么往地上掉？當(dāng)然哲學(xué)、宗教、政治也探討因果關(guān)系，不過那種探討與科學(xué)探討不同，科學(xué)上的探討限于能由證解答的范圍之內(nèi)，不能有“冥想”的成份。至于科學(xué)分析所用的手段則不外乎演繹、歸納等邏輯推理。因此我們特別要強(qiáng)調(diào)：培養(yǎng)邏輯推理能力才是發(fā)展科學(xué)的治本之道。 最后要