在讨论科学方法之前，我们先考察一下科学——尤其是在活跃的科学争论中，吓唬学生们的三个主要问题：

　　1、科学与其它人类文化的分离

　　2、科学是艰难的

　　3、科学不能对所有问题给出绝对的答案

　　问题1：两种文化？

　　文化一词是个复杂的概念。对于英语世界中的大多数人来说，意思是诺诶尔·安南所谓指的“优良文化”——也就是关于文明的一些伟大著作，如音乐、文学、艺术、建筑等等。这种传统文化称谓上的英雄人物是，霍默、莎士比亚、贝多芬、雷母布兰第特和其他一些人，他们大多是白种人、男士，而且已经过世。肯尼思·克拉克（KennethClark）的系列电视节目《文明》，就是这样一个平台。如果你是女士，不是白种人或科学家，你就没有机会加入到这个俱乐部。

　　特指的科学被看成是与这种优良文化相分离的。100多年前，马修·阿罗德（Mathew Arnold） 和T.H.赫胥黎对此曾有一个著名的争论，C.P. 斯诺 在《两种文化》（TheTwoCultures）继续了这种争论，这意味着科学以其自己的方式构建了一种新的文化。斯诺声称，科学文化与艺术和人文学科这种高级文化之间存在很少的互动和对话。尽管这种观念并不新奇，还遭到那些对文化进行不同的界定的人广泛批评，但勿容置疑的是，他触疼了一根神经。

　　可以确定的是，总体上两个阵营的文化缺乏一般的交流。科学仍然是人类想象的一种表述，就像《李尔王》、《泰姬陵》、达市里壁画，而热力学的逻辑框架，作为一个范例，与其它的艺术工作一样，只是对那些理解它的人呈现出美丽的脸孔。因此，对于科学文化，只是做一点理解和欣赏它的工作就行了。

　　约翰·布鲁克曼曾建议我们，需要“第三种文化”。这种文化中，科学以一种明晰、有趣和可接近的方式出现，不会被不精确和不理解所淹没。——参阅《第三种文化》，凯文凯利（KevinKelly），《科学》总第5353期，1998年2月13日刊，992-993页。对此，鸠第斯·斯通评价如下：“我们不可能都成为爱因斯坦（因为不是所有人都会演奏小提琴），但我们至少需要一种街头科学：认识证据、获得证据和利用证据的能力。作为一个选民，我们是科学的建议者。在随后的年岁中，我们可以直接或间接地在温室效应、酸雨、污染食品的杀虫剂、遗传工程、如何修复臭氧层等问题上作出决策。如果我们不能正确地处理这些问题，事情将会很糟糕”。

　　“街头科学”——听起来是很不错的概念

　　<问题2：科学是艰难的

　　科学与许多有价值的活动一样，都是很艰难的——例如，演奏音乐、理解一首难懂的诗、关于细节的争论。这需要努力，而且这种努力是需要智慧的：我们需要思考。但我们又是懒惰的，不愿意思考，或者想让别人来替我们思考，他们思考起来比我们自己做起来容易。

　　乔治·肖伯纳对此有这样的评论，思考性的生活是不平常的，如果我们每天思考5分钟，世界将发生革命性的变化。这是一种典型的肖式夸张，但却说中要害。让思考科学问题特别困难的事实是，需要大量涉及抽象。科学主要是一种抽象思维，这听起来很惊讶，因为，所有科学是基于这样一种信仰，在我们的头脑外部有一个具体的客观的真实世界。正如阿尔弗瑞德·诺思·瓦特海德（AlfredNorthWhitehead）很久前所指出的，发现我们向何处去的最好方法是抽象。

　　例如，理解和治理土壤、水、空气污染问题，涉及对化学反应的研究。这些研究涉及最基本的对一些叫做化学能的抽象概念的学习，这些概念从经典热力学引伸而来，从最基本的对现实世界的抽象中来，如时间、长度和质量，你会发现你必须通过其它四个抽象概念的学习，才能理解化学能的概念。还需要有较强的地球化学包括生命化学的观察能力。

　　在这种情况下涉及的抽象意味着，“常识”对于科学问题并不总是可靠的。一个最简单的例子是，考虑地球和太阳之间的关系。从地球的角度看，常识告诉我们，太阳是围绕地球转的。哥白尼很精明，他从太阳远处来看这个问题，因而得出了反常识的答案，即地球围绕太阳转。当他第一次提出这个结论时，还没有证据，所有的证据都是后来才得到证实的。

　　一些科学家声称，从收集简单的资料开始，当你收集足够的资料以后，就会在脑海中产生灵感，就产生一些明智的假设。事实是，像哥白尼一样，应该从一个想法开始。否则，什么样的数据资料是需要收集的呢？

　　在《非本质的科学性质》中，刘易斯·沃尔泊特（LewisWolpert）对于科学中的非常识东西给予高度重视，他声称，在一定程度上科学是属于自然的、反常识的。我认为这有点过分，事实上，许多科学，尤其是应用科学（沃尔泊特仅把它看成技术），是完全属于常识的。也因为这个理由，科学对于那些自认为是科学盲的人来说，也是可以接近的，虽然他们一直按常识来行事。

　　以用一种安全的方式处理核废料为例，第一反应可能是：把它释放到空中。许多人可能因为处理成本昂贵、能源的本质而考虑采用这种方式，但是反对的意见告诉我们，火箭可能在大气层中失火或爆炸，而这样就会使污染在更大的范围内扩散。

　　那么，解决这种问题的常识是什么？

　　第一个问题的答案是，我们能把废料包起来吗？记住，这些东西会产生有害的放射，达几千年甚至几百万年。我们需要一个巨大的容器，而且能够在这么长时期内保持稳定，这意味着我们需要知道，什么东西可以稳定这么长时间，特别是我们需要从金、银、铜等贵金属中来寻找，这样说是因为他们像贵族，可以在自然界中找到纯质物，而不被少数物质“污染”。事实上，在性质上它们相对地有惰性，能够数百万年不变。例如，在苏必利尔湖（LakeSuperior，位于美加边境，是世界上最大的淡水湖）的北岸，铜已经在水底下存在25亿年而没有发生变化。因此，常识告诉我们，铜可以制成一种长期稳定的容器来装这些废物。热力学家可以给出我们关于这种基于化学能关系的理由。

　　第二个问题是：存放废物容器的安全地在哪里？同样，我们要寻找一个能够稳定百万年的环境，关于这方面，地质学告诉我们些什么？首先，世界地图会显示一些地震带，活跃的火山会显示哪些地区是不稳定的，是需要避开的。相反，地图也会表明一些很稳定的地区，叫做匣，这些地区已经稳定了5亿年。

　　事实上，“原子能加拿大”曾经有项研究计划，该计划在加拿大的马尼托巴省（Manitoba，在这个地方有一个地球上最大的露天匣）用花岗岩建造了一个400米深的核废物坑。结果证明，即使是这个地方也有一些问题，花岗岩有一条大裂缝，裂缝处比较热，有腐蚀的水份。一个可能的选择是海洋底的深坑，海底的这部分，从形成时期的海洋边缘延伸，形成一个犹如斗篷的次生带。这个过程需要花费大约2亿年，所以能够作为长期的存储室。此外，这个容器可以被定期检查。

　　换句话说，不要相信刘易斯.沃尔泊特告诉你的每一句话,即使他曾获得诺贝尔奖金。事实上,应该对你所阅读的任何东西都保留一点怀疑。常识是一个通向错综复杂的科学的不坏的途径,可以克服对“科学艰难”的恐惧症。但要记住，人类的行为不必被常识所束缚，美国人准备把他们的核废料放在优卡山，一座死火山，位于美国西南的活跃地震带上。

　　问题3：绝对真理是不存在的

　　不幸的是，对于那些喜欢类似宗教或武断的政治教条领域的“绝对真理”的人来说，科学只能提供一种可能的答案——可能发生，是指未来知识产生于自己脚下的可能性，而且，我们会因一些新的发现被迫拒绝那些我们曾经十分确定的事物。

　　卡尔·波谱为我们提供了一个科学方法的本质概念，在现有的科学体系中，最重要的一点是，信仰问题不能作为科学命题来加以证明。我们可以否证，毫无疑问地——相反的否定证据可以迫使我们放弃任何已有的观念。但是正面的证据也只能加强而不能证明我们的观念，未来总有不能完全预测的东西，这些也许就是否定我们的假设的事实依据。这就是“科学观念是易错”的真正含义。当我们被新的证据、或者围绕旧假设所产生的相反的声音，迫使我们完全改变科学观念的时候，我们叫做范式变化（遵照哲学史专家库恩的称谓）。

　　达尔文在生物学领域、爱因斯坦在物理学，赫斯、达茨和威尔孙在地质学领域，都是这样的变革。我们应该把它看成是一种令人高兴的、赋予挑战性的生活，而不是一种挡在面前的困难。

　　科学方法

　　卡尔·萨跟（在他的《魔鬼出没的世界》中）把科学方法叫做发明创造的最有效的“探测器”，是人类生存最重要的工具，是智慧上的瑞士军刀。这仍然是现实世界中探索问题答案的最好方法。其它回答问题的方法，都不涉及可证实的过程，而只是依赖于“词语、概念、道德价值、美学和宗教信仰”等的空洞争论，对于引导我们理解我们的环境和在生物圈中的行为，都是较差的方法，是可以抛弃的。

　　因此，我们现在可以考虑，科学家是如何工作的（或至少他们是如何处理这些事物的）。莫里斯·克莱恩（MorrisKline）在他的1985年写的《数学和求知》中，曾用下面的话来叙述科学的地位：“不管是伯克勒的完全不信、休默的有条件相信，和西拉克里特、柏拉图、康德、米尔所涉及的我们所知的外部世界，物理学家和数学家相信，存在一个外部世界。他们认为，即使所有人类突然消失，外部的或物质的世界仍然存在。当一棵树在森林中倒地的时候，无论是否有人在那儿听到，都会产生撞击的声音”。

　　换句话说，科学是基于这样的信念，在我们的大脑以外存在一个真实的世界，自从亚里士多德以来，无论是普通的市民还是哲学家都持同样的信念。人的五官，看、听、触、味、嗅，把外部世界的信息传给我们的大脑。如果我们用一种正确的过滤器来进行我们的观察过程，我们的大脑可能在某种程度上会阻碍、放大我们的感觉，就像一个复杂的仪器，但我们仍然能够发现我们身边世界的物质性。

　　科学家们相信，最好的过滤方法就是科学方法；在对于什么是科学方法没有共识的情况下，最好的办法是亮出所有观点。

　　许多科学家相信，科学方法包括如下步骤：认知和架构问题收集相关数据归纳出一种假设从假设推理通过观察和实验来检验推理如果结果与推理是一致的，那么假设就得到加强。注意“假设被加强”这个短语，假设是不能被证实的。你不可能排除某种可能性，即将来的观察与假设不一致，假设不得不被修正或放弃。结果，虽然假设不能被证实，但它可以被证伪。这个事实被结合进波谱先生关于科学方法的观点。他把这个过程定义为如下步骤：从假设开始，找到某种结果或推论的原因，设计一些否证推理的实验，如果不能否证，那么，假设就得到加强。

　　易错性是科学假设的主要特征，是波谱主义的中心词。现代科学的另一个重要主题是使用论，按照物理学家P.W.布里奇曼（Bridgeman）的观点，概念和问题在唯物和科学的意义上是含义深远的，可以在操作或过程中被定义。例如，长度的概念，可以在测量它时，用一种标准比如尺子来度量。许多概念和问题通过操作的方式是不能定义的，这使科学家忽视甚至像驱赶热空气一样对待这些问题，这些问题诸如：什么是真理，灵魂比肉体重要吗？死后还有生命吗？科学比艺术重要吗？对于此类问题，还没有设计出任何的程序加以测试，尽管这些问题花费了许多哲学家的时间和精力，但在科学的意义上是没有价值的。自己尝试操作的路径，问自己一些重要的问题，比如“死后有生命吗”。

　　正如斯图尔特·蔡斯（Stuart Chase1938）年在《话语无情》（The TyrannyofWords）所写到的，“试图寻找回答问题的路径，就要不断地看，看床底下、车库外、以及除了自己的大脑以外的任何地方。最后，你将会发现，不可能有什么程序，而问题也是没有意思的。如果乐意，你可以争论，但不管是你还是你的对手，都不可能知道一切，至少还不能知道一切。”这个“至少还没有”是一个非常重要的遁词。

　　在科学上抽象的重要性尽管如此，科学还是基于一种坚固的信仰，即在我们的大脑之外有一个真实的世界，科学家用抽象来处理这个世界。四种基本的抽象是时间、空间、质量和温度。从这些基本的抽象概念出发，进一步得到速度、加速度、力、动能、势能等。每一种抽象都带领我们离开真实的物质世界越来越远。

　　有趣的是，我们的这些抽象使我们对宇宙的作用方式有了更好的理解。在这方面，A.N.怀特黑德（Whitehead）写到：“悖论已完全建立，极度的抽象是控制我们的具体事实的真实的思想武器”。科学家希望他们的思想与真实的世界相符合，而且希望建立一种不是绝对肯定的概率思想。某些抽象的系统可以是绝对肯定的（比如纯逻辑和纯数学），但为这种真理，我们要付出极大的代价。

　　这种代价就像马丁·加德纳（Martin Gardner）在《哲学代言人的为什么》（The Whys ofaPhilosophicalScrivener）所指出的，这种描述等于什么都没有说。这种抽象的程度已经完全脱离了具体的现实世界。

　　某个政党和宗教的成员声称，那些对于他们来说很重要的事物是绝对肯定的，这种说法就与理性和推理无关，而纯粹是一种教义。真正的科学家当发现自己错误的时候会努力修正自己的观点，教条主义则总是紧贴着绝对真理，并经常导致悲惨的结果。

　　雅各布·布朗诺斯基（Jacob Bronowski）在他的电影《KnowledgeandCertainty》中生动地说明了这点。科学态度和科学思维具有这样一种能力，可以接受变化、积极地适应变化，对于非科学信仰系统提出质疑。

　　为此，阿罗德·托恩比（ArnoldToynbee），一位极其保守的历史学者，把物质科学描述成一系列的社会和道德的颠覆，异常现象和超自然现象在哪些地方容身？“异常的”是个形容词，用于描述假想的心理（精神）事件和现象，譬如那些超出已知的自然规律范围之外，或超出正常科学理解范围的天眼通或心理感应以及与此相关的现象。“超自然”一词，在提到超常能力或超出一般自然过程的领域或体系时，意思上是相似的。

　　马丁·加德纳把这种观念定义为，“整个科学共同体视之为零可信度的原始信仰”。你可以在超级市场上一些小报的标题中发现许多很好的例子，例如“太空人喝了我的洗脚水，吐了整个院子”。

　　对于超自然现象、神秘事物和丹·阿克罗伊德（Dan Akroyd）在电视上主持的诸如此类的信仰，可以概括为如下几类。

　　超自然的信仰似乎总是成为人类社会的一部分。在古代世界中很明显，但希腊时代停止了一段时间。在大约2500年前的希腊启蒙时代，他们开始尝试用自然的原因解释世界上的一些现象，而不是总是把原因归为全副盔甲的神或类似的神秘事物。莫西芬勒在《古代的表现》中对此进行了勾画，他指出休西得底斯（Thucydides）认为“人类的历史，是很严肃的人类自己的事物，是可以分析，并在熟悉人类行为方式的情况下完全可以理解的，没有任何超自然的因素在里面”。虽然希腊的启蒙没有延续下去，但从那时起，西方的思想传统开始拒绝超自然的对社会现象的虚假解释。

　　然而，科学的观念并不容易驾驭，伯纳德·罗素（BertrandRussell）在《不受欢迎的散文》（1950）中，用以下的一段话来表述了这种冲突：“400多年来，科学的成长已经逐渐表明，人类是如何获得自然的知识，如何驾驭自然的力量，神职人员在与科学的战斗中已经败北，在天文学、地质学、生理学和解剖学、生物学、心理学和社会学等都失败了。在一个领域被驱逐以后，他们就想占领另一个领域。在天文学上残败以后，他们企图阻止地质学的兴起，在生物学方面，他们抵制达尔文，现而今，他们又抵制心理学的科学理论和教育。在每一个阶段，他们都企图使公众忘记他们的先前的愚民做法，以掩盖他们现在的愚民政策，使公众不能发现他们的真实意图。”

　　怀疑是科学家特有的一种态度。当面对一个新的思想时，不管是什么领域的，先质疑，再找证据，然后反对。把你的决定建立在自己的以证据为基础的评价上，如果你最初的评价是错的，就要敢于承认，要乐于改正自己的观点。虽然说起来比做起来容易，但只要保持开放的思想，就一定能有成效。

　　有一个很好的关于英国著名的经济学家梅纳尔德.凯恩斯的故事，凯恩斯在一些问题上已经改变了自己的观点，而一个对手嘲笑他的这种做法，凯恩斯说“好了，当我面对新的事实时，我改变自己的思想。那么你怎么做？”

(责任编辑：赵健)