正文 第十七章 如何閱讀科學與數學

這一章的標題可能會讓你誤解。我們並不打算給你有關閱讀任何一種科學與數學的建議。我們只限定自己討論兩種形式的書:一種是在我們傳統中,偉大的科學與數學的經典之作。另一種則是現代科普著作。我們所談的往往也適用於閱讀一些主題深奧又特定的研究論文,但是我們不能幫助你閱讀這類文章。原因有兩個,第一個很簡單,我們沒有資格這麼做。

第二個則是:直到大約19世紀末,主要的科學著作都是給門外漢寫的。這些作者—像伽利略、牛頓與達爾文—並不反對他們領域中的專家來閱讀,事實上,他們也希望接觸到這樣的讀者。但在那個時代,愛因斯坦所說的「科學的快樂童年時代」,科學專業的制度還沒有建立起來。聰明又能閱讀的人閱讀科學書就跟閱讀歷史或哲學一樣,中間沒有艱困與速度的差距,也沒有不能克服的障礙。當代的科學著作,並沒有明顯表示出要忽視一般讀者或門外漢。不過大多數現代科學著作並不關心門外漢讀者的想法,甚至也不想嘗試讓這樣的讀者理解。

今天,科學論文已經變成專家寫給專家看的東西了。就某個嚴肅的科學主題的溝通中,讀者也要有相對的專業知識才行,通常不是這個領域中的讀者根本無法閱讀這類文章。這樣的傾向有明顯的好處,這使科學的進步更加快速。專家之間彼此交換專業知識,很快就能互相溝通,達到重點—他們很快便能看出問題所在,並想辦法解決。但是付出的代價也很明顯。你—也就是我們在本書中所強調的一般水平的讀者—就沒法閱讀這類文章了。

事實上,這樣的情況也已經出現在其他的領域中,只是科學的領域更嚴重一些罷了。今天,哲學家也不再為專業的哲學家以外的讀者寫作,經濟學家只寫給經濟學家看,甚至連歷史學家都開始寫專業的論著。而在科學界,專家透過專業論文來作溝通早已是非常重要的方式,比起寫給所有讀者的那種傳統敘事性的寫法,這樣的方式更方便彼此的意見交流。

在這樣的情況下,一般的讀者該怎麼辦呢?他不可能在任何一個領域中都成為專家。他必須退一步,也就是閱讀流行的科普書。其中有些是好書,有些是壞書。但是我們不僅要知道這中間的差別,最重要的是還要能在閱讀好書時達到充分的理解。

※ 了解科學這一門行業

科學史是學術領域中發展最快速的一門學科。在過去的幾年當中,我們看到這個領域在明顯地改變。「嚴肅的」科學家瞧不起科學歷史家,是沒多久以前的事。在過去,科學歷史家被認為是以研究歷史為主,因為他們沒有能力拓展真正的科學領域。這樣的態度可以用蕭伯納的一句名言來作總結:「有能力的人,就去做。沒有能力的人,就去教。」

目前已經很少聽到有關這種態度的描述了。科學史這個部門已經變得很重要,卓越的科學家們研究也寫出有關科學的歷史。其中有個例子就是「牛頓工業"(on Industry)。目前,許多國家都針對牛頓的理論及其獨特的人格,作密集又大量的研究。最近也出版了六七本相關的書籍。原因是科學家比以前更關心科學這個行業本身了。

因此,我們毫不遲疑地要推薦你最少要閱讀一些偉大的科學經典巨著。事實上,你真的沒有借口不閱讀這樣的書。其中沒有一本真的很難讀,就算牛頓的《自然哲學的數學原理》(Mathematical Principles of Natural Philosophy),只要你真的肯努力,也是可以讀得通的。

這是我們給你最有幫助的建議。你要做的就是運用閱讀論說性作品的規則,而且要很清楚地知道作者想要解決的問題是什麼。這個分析閱讀的規則適用於任何論說性的作品,尤其適用於科學與數學的作品。

換句話說,你是門外漢,你閱讀科學經典著作並不是為了要成為現代專業領域的專家。相反地,你閱讀這些書只是為了了解科學的歷史與哲學。事實上,這也是一個門外漢對科學應有的責任。只有當你注意到偉大的科學家想要解決的是什麼問題時—注意到問題的本身及問題的背景—你的責任才算結束了。

要跟上科學發展的腳步,找出事實、假定、原理與證據之間的相互關聯,就是參與了人類理性的活動,而那可能是人類最成功的領域。也許,光這一點就能印證有關科學歷史研究的價值了。此外,這樣的研究還能在某種程度上消除一些對科學的謬誤。最重要的是,那是與教育的根本相關的腦力活動,也是從蘇格拉底到我們以來,一直被認為是中心的目標,也就是透過懷疑的訓練,而釋放出一個自由開放的心靈。

※ 閱讀科學經典名著的建議

所謂科學作品,就是在某個研究領域中,經過實驗或自然觀察得來的結果,所寫成的研究報告或結論。敘述科學的問題總要盡量描述出正確的現象,找出不同現象之間的互動關係。

偉大的科學作品,儘管最初的假設不免個人偏見,但不會有誇大或宣傳。你要注意作者最初的假設,放在心上,然後把他的假設與經過論證之後的結論作個區別。一個越「客觀」的科學作者,越會明白地要求你接受這個、接受那個假設。科學的客觀不在於沒有最初的偏見,而在於坦白承認。

在科學作品中,主要的辭彙通常都是一些不常見的或科技的用語。這些用語很容易找出來,你也可以經由這些用語找到主旨。主旨通常都是很一般性的。科學不是編年史,科學家跟歷史學家剛好相反,他們要擺脫時間與地點的限制。他要說的是一般的現象,事物變化的一般規則。

在閱讀科學作品時,似乎有兩個主要的難題。一個是有關論述的問題。科學基本上是歸納法,基本的論述也就是經由研究查證,建立出來的一個通則—可能是經由實驗所創造出來的一個案例,也可能是長期觀察所收集到的一連串案例。還有另外一些論述是運用演繹法來推論的。這樣的論述是借著其他已經證明過的理論,再推論出來的。在講求證據這一點上,科學與哲學其實差異不大。不過歸納法是科學的特質。

會出現第一個困難的原因是:為了了解科學中歸納法的論點,你就必須了解科學家引以為理論基礎的證據。不幸的是,那是很難做到的事。除了手中那本書之外,你仍然一無所知。如果這本書不能啟發一個人時,讀者只有一個解決辦法,就是自己親身體驗以獲得必要的特殊經驗。他可能要親眼看到實驗的過程,或是去觀察與操作書中所提到的相同的實驗儀器。他也可能要去博物館觀察標本與模型。

任何人想要了解科學的歷史,除了閱讀經典作品外,還要能自己做實驗,以熟悉書中所談到的關係重大的實驗。經典實驗就跟經典作品一樣,如果你能親眼目睹,親自動手做出偉大科學家所形容的實驗,那也是他獲得內心洞察力的來源,那麼對於這本科學經典巨著,你就會有更深人的理解。

這並不是說你一定要依序完成所有的實驗才能開始閱讀這本書。以拉瓦錫(Lavoisier)的《化學原理》(Elements of Chemistry)為例,這本書出版於1789年,到目前已不再被認為是化學界有用的教科書了,一個高中生如果想要通過化學考試,也絕不會笨到來讀這本書。不過在當時他所提出來的方法仍是革命性的,他所構思的化學元素大體上我們仍然沿用至今。因此閱讀這本書的重點是:你用不著讀完所有的細節才能獲得啟發。譬如他的前言便強調了科學方法的重要,便深具啟發性。拉瓦錫說:

任何自然科學的分支都要包含三個部分:在這個科學主題中的連續事實,呈現這些事實的想法,以及表達這些事實的語言……因為想法是由語言來保留與溝通的,如果我們沒法改進科學的本身,就沒法促進科學語言的進步。換個角度來看也一樣,我們不可能只改進科學的語言或術語,卻不改進科學的本身。這正是拉瓦錫所做的事。他借著改進化學的語言以推展化學,就像牛頓在一個世紀以前將物理的語言系統化、條理化,以促進物理的進步—你可能還記得,在這樣的過程中,他發展出微積分學。

提到微積分使我們想到在閱讀科學作品時的第二個困難,那就是數學的問題。

※ 面對數學的問題

很多人都很怕數學,認為自己完全無法閱讀這樣的書。沒有人能確定這是什麼原因。一些心理學家認為這就像是「符號盲" (Symbleblindness)無法放下對實體的依賴,轉而理解在控制之下的符號轉換。或許這有點道理,但文字也轉換,轉換得多少比較更不受控制,甚至也許更難以理解。還有一些人認為問題出在數學的教學上。如果真是如此,我們倒要鬆口氣,因為近來有許多研究已經投注在如何把數學教好這個問題上了。

其中的部分原因是沒有人告訴我們,或是沒有早點告訴我們,好讓我們深人了解:數學其實是一種語言,我們可以像學習自己的語言一樣學習它。在學習自己的語言時,我們要學兩

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