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滋心家园

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什么是科学(转)  

2011-05-23 23:54:57|  分类: 百家论坛 |  标签: |举报 |字号 订阅

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瘦驼 发表于 2011-03-22 10:41 (http://songshuhui.net/archives/52008

我的父亲是77年恢复高考后的老中专生,后来又修了大专的课程,经济师,国家公务员,在他们一辈人里应当算是高学历的知识分子.父亲也一直以知识分子自居,向来对封建迷信一套十分反感,年轻的时候还有戏耍算命先生的"壮举".他时常挂在嘴边一句话"我什么都不迷信,我就是迷信科学".于是现在十分注重健康养生的他,每每看见电视里的专家推荐吃什么、怎么吃,就严格的照做。于是家里往往吃几个月菠菜汤或者几个月的炒胡萝卜。

这并不奇怪,因为在我父亲成长的那个年代,“知识”掌握在具有公权力的人的手里,这些人如同中世纪的僧侣,虽然身披“科学”的外衣。

现在,国家进步了很多,但我们的教育,仍然笼罩着“公权力”的影子,因此对“科学”二字往往语焉不详。

这毫不奇怪,看看满世界的“脑白金”、“黄金搭档”、“珍奥核酸”,乃至挖通长江和雅鲁藏布江的“通天河”,你就会明白,受过了教育的中国人,并不太懂得“科学”的涵义。

甚至,在大学的课堂上,当老先生在讲解大众天文学,下面的同学们仍然对各种灵异的UFO更感兴趣。

我们的教科书的第一章,往往是这样开头的:“xx学,是研究xx产生、发展、变化,以及探讨其对人们生产生活影响的科学”。而到底什么是科学,编著者们往往觉得这是一个不需要解释的概念。

我现在手里面有一本Eldon D.Enger和Frederick C.Ross编著的Concepts in Biology(生物学原理)第十版,科学出版社引进McGraw-Hill公司的影印版。它的第一部分导言叫做“什么是生物学”。此导言花了十页篇幅来讲Science and the Scientific Method。现在,我尝试用尽量短的文字来转述一下这些内容。


什么是科学

科学方法流程图改编自Concepts in Biology

1、科学是获取知识的过程,而非知识本身。Science is actually a process used to solve problems or develop an understanding of natural events that involves testing possible answers.

2、这个过程又被称作科学方法,其涵义是通过组织一个经严格验证被认定可信的解决问题的方案来获取信息。The scientific method is a way of gaining information (facts) about the world by forming possible solutions to questions followed by rigorous testing to determine if the proposed solutions are valid.

3、当使用科学方法时,我们假设几个前提:

(1)我们观察的事物都是有特征的,there are specific causes for events observed in the natural world,

(2)这些特征是可以识别的,that the causes can be identified,

(3)自然界当中发生的事件可以通过被普遍接受的方式描述出来,that there are general rules or patterns that can be used to describe what happens in nature,

(4)可以重复的事件可能含有共同的特征,that an event that occurs repeatedly probably has the same cause,

(5)一个人可以感知的,其他人也可以感知,that what one person perceives can be perceived by others, and

(6)基本自然法则不因时间空间改变。That the same fundamental rules of nature apply regardless of where and when they occur.

4、科学方法包含以下重要元素:严谨的观察、构建假说并验证之、对新信息新点子的开放性、自愿接受他人的经过验证的成果。

5、观察。限于我们的感官(嗅觉、视觉、听觉、味觉和触觉),或者我们感官的延伸(显微镜、录音机、X光、温度计等等)。

6、质疑和探究。过于复杂和广泛的提问可能无法得到解决,提问的“好坏”直接决定问题是否能够被解决。The formation of the questions is not as simple as it might seem because the way the questions are asked will determine how you go about answering them. A question that is too broad or too complex may be impossible to answer; therefore a great deal of effort is put into asking the question in the right way. In some situations ,this can be the most time-consuming part of the scientific method; asking the right question is critical to how you look for answers.提出问题后需要做的是探究,即收集关于此命题的信息,参考别人做过的事,可以启发思路,节省时间,或者干脆避免浪费时间。

7、假说,假说是可以被验证的对特定问题的可能的答案。一个好的假说必须是逻辑严密的,能够包含现有的所有信息并对将来可能补充的信息开放。如果有多个选择,一定要选择最简单包含最少假设的那个假说。

8、验证假说。假说可以简单的通过收集其他来源的信息加以验证,也可以通过额外的观察加以验证,更多的时候需要通过设计一个实验来加以验证。实验通过再现一个事件使得科学家可以对假说加以验证。一个事件中往往有多个变量variable,变量越多,实验越难以进行。因此需要可控的实验controlled experiment。A controlled experiment allows scientists to construct a situation so that only one variable is present. Furthermore, the variable can be manipulated or changed.经典的可控实验分两组进行,一组称为控制组;另一组称为实验组。A typical controlled experiment includes two groups; one in which the variable is manipulated in a particular way(experimental group) and another in which there is no manipulation(control group).科学家们往往不会接受单个实验的结果,因为那有可能只是与实验变量无因果关系的随机事件。只有大量的重复实验皆表现出明显的因果关系,这个实验才可信。

9、理论与法则。理论是有关于用来解释事情为什么发生的基本概念的普遍接受的、合理的归纳。A theory is a widely accepted, plausible generalization about fundamental concepts in science that explain why things happen.科学法则是用来描述自然界中发生了什么的不变的、恒定的自然事实。A scientific law is a uniform or constant fact of nature that describes what happens in nature.从不同的特定的事件中发展出普遍的原则的方法称为归纳(inductive/inductive reasoning);其逆向过程称为推理(deductive/deductive reasoning)

10、交流。科学方法的核心特征之一就是交流。绝大多数情况下,科学研究的结果必须要接受其他对此研究感兴趣的人的监督、审查。交流发生在科学探索的人和一个步骤中,包括发表文章,公开想法和思路。

11、科学的态度。一个科学家必须首先是一个健康的怀疑论者。他必须分得清事实和主张。一件事是否科学取决于它是否被众多严密的证据支持,而非听起来是否响亮。There is an insistence on ample supporting evidence by numerous studies rather than easy acceptance of strongly stated opinions. Scientists must separate opinions from statements of fact. A scientist is a healthy skeptic.另外,科学家必须十分关注细节,对诚实有强烈的道德认同感。

12、科学与非科学。科学与非科学的根本区别在于假设能否被验证。比如,我们可以假设如果西安事变中蒋介石被杀,抗日战争将会更快的取得胜利。但是这一假设无法得到验证,所以历史不是科学。但是历史、文学、社会学、经济学、哲学也都有其具有逻辑的核心思想。同时,科学与非科学的并不是一成不变的,比如经济学,其中也使用了大量的科学方法来辅助解释经济现象,但总的来说,它与科学还相距甚远。

13、伪科学pseudoscience,伪科学不是科学,却用“科学”的外表和“科学”的语言来说服、迷惑和误导人们认为它是科学可信的。但它们经不起真正的科学的检验。例如,营养学的确是一门科学,但是许多人打营养品的广告正是利用营养学的幌子。我们都知道人体需要诸如氨基酸、维生素、矿物质等各种营养素,如果营养素缺乏身体就会出现故障。许多科学实验都验证了这一点。而绝大多数情况下,那些保健品的功效远没有它们的广告吹得那样神,我们的身体也并不像它们的广告宣传的那样需要这些保健品。在这些广告中,精心选择的断章取义的科学信息(氨基酸、维生素、矿物质为人体必需)的确使人们感觉这些产品非常可信。事实上,绝大多数人的日常饮食中包含足量足数的营养素,而不需要额外服用保健品。需要特别说明的是,这些保健品往往贴上纯天然的标签,以宣传它们是无毒无副作用并且功效显著的。不过,箭毒素、马钱子碱、尼古丁、可卡因同样是纯天然的物质,我想没有人愿意在自己的食谱里面添加它们。

14、科学的局限。由科学的定义我们知道,它是寻找信息解决问题的方法,所以科学只能解决有客观现实基础的问题。而诸如道德、价值判断、社会取向、个人态度这些问题是无法用科学方法加以解决的。同时,科学也受到人们从自然现象中探寻本质的能力的限制。人会犯错,同时,由于信息的缺乏或者误解,人们有时候也会得出错误的结论。但是科学本身是具有自我纠错能力的,当我们获取了新的知识,就必须改变或者抛弃原本错误的想法。因此,虽然现在看起来,地心说是一种错误的结论,但是在当时,它是通过科学方法构建起来的,只是受限于人的观察能力。

人们必须要明白,科学并不能解决当今世界的所有问题。虽然科学是一个强大的工具,但是也并不能回答所有的问题,解决所有的困难。人类社会面临的绝大多数问题皆源自我们的行为和欲望。饥荒、药物滥用、环境污染都是人类自身造成的,同样也必须有人类自身来解决。科学可以为社会构想者、政客、道德观察者提供许多工具,但科学不会,也不能解决人类所面临的所有问题。科学仅仅是我们手中的诸多工具中的一个。

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