《科學(xué)研究的藝術(shù)》

辛　笛

本書威·伊·比·貝弗里奇著。譯者陳捷，根據(jù)一九六一年印行的一九五七年第三版修訂本譯出，科學(xué)出版社一九七九年二月出版。

正如譯者在前言中介紹本書所說：這是一本論述科學(xué)研究的實踐與思維技巧的書。作者貝弗里奇一九○八年生于澳大利亞，一九四七年起任英國劍橋大學(xué)動物病理學(xué)教授，是一位卓有成就的科學(xué)家。本書綜合了本世紀(jì)和上世紀(jì)一些著名科學(xué)家的經(jīng)驗、見解，又結(jié)合了作者本人的經(jīng)驗、教訓(xùn)，立論鮮明，編排醒目，語言也饒有風(fēng)趣，插入了不少動人的小故事。他十分注重實驗和觀察，非常強調(diào)審慎推理與客觀判斷。就是對待“機遇”，“直覺”這些偶然性很大的因素，作者也一再強調(diào)只有有準(zhǔn)備的頭腦才能認出機會，利用機會；“直覺”必須以對問題持續(xù)自覺的思考來作思想上的準(zhǔn)備。全書始終是以科學(xué)態(tài)度寫成的。譯者文筆也非常流暢。

我基本上是一個文藝愛好者，雖然在食品工業(yè)戰(zhàn)線上工作過二十多年。那么，以我這樣一個外行讀者，如何會發(fā)現(xiàn)這一本書，從而還要為它向廣大知識界推薦，這其間的經(jīng)過，也是值得講一下的。

首先，我是被這個書名吸引住了?？茖W(xué)研究和藝術(shù)二者看起來總是各不相干的兩回事，而竟在這個題目下寫成了這一本書，這必然有它的對立統(tǒng)一的辯證道理在。其次，我偶然發(fā)現(xiàn)本書中有引用美國細菌學(xué)家韓斯·津澤(一八七八——九四○)寫的一本科學(xué)家傳記上的話。提起津澤來，對我是并不陌生的。四十多年前曾看過并寫文介紹過一本他寫的暢銷書：《老鼠、虱子和歷史》，是談傷寒癥歷史的。因此，貝弗里奇的這本書引起了我的注意。第三，進一步觸動我的好奇心的是本書論“直覺”的一章(即第六章)。我一向以為只有詩人、藝術(shù)家才能有神來之筆，而其實在一個時刻不離自己畢生從事的科研工作的科學(xué)家也是同樣會有“直覺”這一回事的。這樣，我決定安下心來，把它看了一遍，而在讀完之后，更覺得這是一本不可多得、深入淺出的書，應(yīng)該寫一篇介紹，特別是在當(dāng)今我國工作著重點轉(zhuǎn)移到四個現(xiàn)代化上來的偉大時刻。

作者在序言中一下子就拈出了他寫本書的目的和動機。他說，精密儀器在現(xiàn)代科學(xué)中有重要的作用，但他有時懷疑，人們是否容易忘記科學(xué)研究中最重要的工具必須始終是人的頭腦，而對于如何充分利用頭腦，在技術(shù)細節(jié)上卻幾乎未加注意。因此，“如果在實踐中有可能通過研究方法的指導(dǎo)來縮短科學(xué)工作者不出成果的學(xué)習(xí)階段，那么，不僅可以節(jié)省訓(xùn)練的時間，而且科學(xué)家做出的成果也會比一個用較慢方法培養(yǎng)出的科學(xué)家所能做的要多?！焙螞r，“為未來的研究工作者所必需的正規(guī)教育量日益增長，這就有可能會縮短最富創(chuàng)造性的年華?！币苍S這兩種困難都可能因本書所建議的指導(dǎo)方法而有所緩解。

第一章論準(zhǔn)備工作。作者說：科研工作者是活到老、學(xué)到老的。由于必須跟上知識的發(fā)展，研究人員的準(zhǔn)備工作是永無止境的。要批判地閱讀(包括略讀和詳讀當(dāng)前科學(xué)期刊發(fā)表的有關(guān)論文)，力求保持獨立思考能力，避免因循守舊。閱讀著名科學(xué)家的傳記，也可豐富自己的思想境界，加深對科學(xué)的理解。至于過多的閱讀會滯礙思想，這主要是對那些思想方法錯誤的人而言。無論如何，研究一個問題時，對該問題已經(jīng)解決到何種程度一無所知，是更為嚴(yán)重的障礙。當(dāng)然，把知識僅僅當(dāng)作資本投資來積累也是不夠的。在決定研究的課題時，有必要向有經(jīng)驗的前輩請教，但若由研究人員自己擔(dān)負選題的主要責(zé)任，既感到興趣，又是他能力所及，就比較容易出成果。

第二章論實驗。作者闡明：人們今天所認識的科學(xué)，可說是從歐洲文藝復(fù)興時期實驗方法的采用開始的。通常，實驗在于使事件在已知條件下發(fā)生，盡量消除外界無關(guān)的影響；并能進行密切的觀察，以便揭示現(xiàn)象之間的關(guān)系，大多數(shù)生物實驗的基礎(chǔ)是“對照實驗”。先進行整體試驗，后進行分部試驗，并按步驟排除各種可能性，這是兩項有用的原則。在生物學(xué)上，開始時進行一種小規(guī)模的初步實驗，如“試點”實驗，“觀測”實驗，“篩選”試驗等，往往是一種好方法。作為一次成功的實驗，其最基本條件是要能再現(xiàn)。而在生物學(xué)實驗上，這一條件常常很難滿足。在已知因素未變的情況下，如果實驗的結(jié)果不同，往往說明是由于某個或某些未被認識的因素影響實驗的結(jié)果。這可能導(dǎo)致有趣的發(fā)現(xiàn)，然而，首先應(yīng)弄清楚是不是出了錯誤，因為最常犯的是技術(shù)上的錯誤。所以，在進行實驗時，密切注視細節(jié)，作出詳細的筆記，以及客觀解釋實驗結(jié)果，都是很重要的。生物統(tǒng)計學(xué)不僅用于實驗結(jié)果的解釋，而且用于實驗的部署。如同研究工作所使用的其它手段一樣，實驗并不是萬無一失的。不能從實驗上論證一種假設(shè)，也并不等于證明這種假設(shè)是不正確的。

第七章，關(guān)于推理。作者說：“推理在科學(xué)研究的其它許多方面還是起重要作用的，而且是我們大多數(shù)行動的指南。在形成假說時，在判斷由想象或直覺而猜出的設(shè)想是否正確時，在部署實驗并決定作何種觀察時，在評定佐證的價值并解釋新的事實時，在作出概括時，以及最后在找出新發(fā)現(xiàn)的拓廣和應(yīng)用時，推理都是主要的手段?！币话銇碚f，由觀察或?qū)嶒灚@得的事實，僅僅在我們運用推理將其結(jié)合到知識的總體中去時，才具有重要意義。“在營養(yǎng)學(xué)研究方面，各種維生素的存在，在很多情況下是憑借經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)的，但是在這以后，有關(guān)維生素知識的進展則是靠推理了。在化學(xué)療法研究方面，通常繼最初的經(jīng)驗性發(fā)現(xiàn)開辟了新天地以后，便由推理性實驗作出一系列改進，例如：磺胺是我們發(fā)現(xiàn)的具有抑制細菌性能的第一種化合物，繼發(fā)現(xiàn)磺胺的療效以后，又相繼用推理性實驗制成了磺胺噻唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺胍等。”青霉素本身的最初發(fā)現(xiàn)到提煉制成了比較純凈穩(wěn)定的藥劑，并證實其巨大的治療價值，這一過程同樣也更多是推理性的。還有一種推理有待一提，即用類比法推理，類比是指事物關(guān)系之間的相似，而不是指事物本身之間的相似。類比法在提出線索或假說，以及幫助理解無法看到的現(xiàn)象和情況方面，有著十分可貴的作用。類比法在科學(xué)思維和語言中是經(jīng)常運用的。

作者在闡述推理在科學(xué)研究中的作用之前，首先十分精辟地討論了推理的局限性和危險?！叭粘＝?jīng)驗和歷史都告訴我們，在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中，推理的進展能超越事實而不誤入歧途是極罕見的事。主宰歐洲中世紀(jì)的經(jīng)院哲學(xué)和權(quán)威主義與科學(xué)格格不入，全然二致。文藝復(fù)興時期，人們的觀點有所變化：按照事物的本來面目去觀察事物的強烈愿望取代了那種事物應(yīng)該并必須按照公認的觀點(大多源于經(jīng)典著作)而表現(xiàn)的信念，人類的知識再度有所發(fā)展。培根(英國哲學(xué)家，一五六一——一六二六)對科學(xué)的發(fā)展有很大的影響，我認為這主要是由于他證明了絕大多數(shù)的新發(fā)現(xiàn)是憑經(jīng)驗，而不是通過運用演繹邏輯作出的?！?/p>

作者還區(qū)別了歸納推理(即從個別事例到一般原則，從事實到理論)和演繹推理(即從一般到個別，將理論運用于具體事例)，二者各有短長。演繹推理得出的結(jié)論是受原始前提制約的，原始前提如正確，結(jié)論也就正確。另一方面，歸納過程雖然可靠程度不夠，卻較富于創(chuàng)造性。

在生物學(xué)中，由于每一種現(xiàn)象、每一個條件都非常復(fù)雜，人們對其認識又不夠，所以前提是不明確的，因而使得推理不可靠。就推理而言，大自然往往太難以捉摸了。在數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)方面，基本前提建立得較為牢固，附隨的條件可較嚴(yán)格地規(guī)定和控制。因而推理對于這幾門學(xué)科的發(fā)展起了更主要的作用。

其次，作者還提醒在研究中運用推理時應(yīng)注意那些事項。第一應(yīng)檢查推理出發(fā)的基礎(chǔ)，這包括盡可能明確我們作用術(shù)語的含義并檢查我們的前提。有些前提可能是已成立的事實或定律，但有一些可能純粹是假設(shè)。對推理出發(fā)的基礎(chǔ)有了明確的認識以后，在推理中，每前進一步，不確定的程度亦即假想的程度也就越大，因此都必須停下來想一想：一切可以想象到的選擇是否都考慮到了。絕不能把事實混同于對事實的解釋，也就是說，必須區(qū)別資料概括。我們是能通過考察由概括得出的推斷是否符合從實驗和觀察得到的事實，來檢驗概括?？蒲泄ぷ髡咴诳茖W(xué)上必須力圖保持頭腦的適應(yīng)性，避免抱一成不變的觀點，應(yīng)該養(yǎng)成一種好習(xí)慣，決不信賴以推理為唯一依據(jù)的設(shè)想。實際上，一切推理都是受感覺、偏見和過去經(jīng)歷的影響，盡管這種影響常常是下意識的。

總之，作者的觀點也還是符合于“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這個基本道理的。

第八章論觀察。作者用實例來說明觀察在科學(xué)研究中的作用。例如，巴斯德(一八二二——一八九五)很想知道有的地方為什么不斷發(fā)生炭疽病，而且總是發(fā)生在同樣的田野里，有時相隔數(shù)年之久。一天巴斯德在地里散步時，發(fā)現(xiàn)有一塊土壤與周圍顏色不同，遂請教農(nóng)民，才知一年前這里埋了幾只死于炭疽病的羊。巴斯德從不止步于設(shè)想，他立刻進行了實驗，從土壤中分離出這種炭疽病的病菌。這個例子很好地表明了直接親身觀察的價值。如果巴斯德坐在安樂椅中思索，那就不可能弄清流行病學(xué)中這個有趣的問題。

在談到觀察中的某些一般原則時，作者說：要對復(fù)雜情況作出精確的觀察是極端困難的，觀察者往往不自覺地產(chǎn)生謬誤。觀察到什么現(xiàn)象取決于觀察者是什么人。不同的人在觀察同一現(xiàn)象時，各人會根據(jù)自己的興趣所在而注意到不同的事物。在鄉(xiāng)間，植物學(xué)家注意到不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，農(nóng)夫注意莊稼、牲畜等等。

在談到什么是科學(xué)的觀察時，他指出：對某個事物或現(xiàn)象，進行任何形式的觀察都要有意識地尋找可能存在的每個特點，尋找各種異乎尋常的特征，特別是尋找見到的各事物之間，或是事物與過去經(jīng)驗中有關(guān)知識之間任何具有啟發(fā)性的聯(lián)系或關(guān)系。或在思考這一事物或現(xiàn)象的過程中提出了某種假說，這時，觀察到的事物或現(xiàn)象才有意義。因此，觀察既包含感官知覺因素又包含思維因素在內(nèi)。