《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(shuō)：這是一本論述科學(xué)研究的實(shí)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(guó)劍橋大學(xué)動(dòng)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(yàn)、見(jiàn)解，又結(jié)合了作者本人的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，立論鮮明，編排醒目，語(yǔ)言也饒有風(fēng)趣，插入了不少動(dòng)人的小故事。他十分注重實(shí)驗(yàn)和觀察，非常強(qiáng)調(diào)審慎推理與客觀判斷。就是對(duì)待“機(jī)遇”，“直覺(jué)”這些偶然性很大的因素，作者也一再?gòu)?qiáng)調(diào)只有有準(zhǔn)備的頭腦才能認(rèn)出機(jī)會(huì)，利用機(jī)會(huì)；“直覺(jué)”必須以對(duì)問(wèn)題持續(xù)自覺(jué)的思考來(lái)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(gè)文藝愛(ài)好者，雖然在食品工業(yè)戰(zhàn)線上工作過(guò)二十多年。那么，以我這樣一個(gè)外行讀者，如何會(huì)發(fā)現(xiàn)這一本書，從而還要為它向廣大知識(shí)界推薦，這其間的經(jīng)過(guò)，也是值得講一下的。

首先，我是被這個(gè)書名吸引住了?？茖W(xué)研究和藝術(shù)二者看起來(lái)總是各不相干的兩回事，而竟在這個(gè)題目下寫成了這一本書，這必然有它的對(duì)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(guó)細(xì)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(lái)，對(duì)我是并不陌生的。四十多年前曾看過(guò)并寫文介紹過(guò)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(jìn)一步觸動(dòng)我的好奇心的是本書論“直覺(jué)”的一章(即第六章)。我一向以為只有詩(shī)人、藝術(shù)家才能有神來(lái)之筆，而其實(shí)在一個(gè)時(shí)刻不離自己畢生從事的科研工作的科學(xué)家也是同樣會(huì)有“直覺(jué)”這一回事的。這樣，我決定安下心來(lái)，把它看了一遍，而在讀完之后，更覺(jué)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(guó)工作著重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到四個(gè)現(xiàn)代化上來(lái)的偉大時(shí)刻。

作者在序言中一下子就拈出了他寫本書的目的和動(dòng)機(jī)。他說(shuō)，精密儀器在現(xiàn)代科學(xué)中有重要的作用，但他有時(shí)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(duì)于如何充分利用頭腦，在技術(shù)細(xì)節(jié)上卻幾乎未加注意。因此，“如果在實(shí)踐中有可能通過(guò)研究方法的指導(dǎo)來(lái)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(shí)間，而且科學(xué)家做出的成果也會(huì)比一個(gè)用較慢方法培養(yǎng)出的科學(xué)家所能做的要多。”何況，“為未來(lái)的研究工作者所必需的正規(guī)教育量日益增長(zhǎng)，這就有可能會(huì)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(shuō)：科研工作者是活到老、學(xué)到老的。由于必須跟上知識(shí)的發(fā)展，研究人員的準(zhǔn)備工作是永無(wú)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(dú)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(duì)科學(xué)的理解。至于過(guò)多的閱讀會(huì)滯礙思想，這主要是對(duì)那些思想方法錯(cuò)誤的人而言。無(wú)論如何，研究一個(gè)問(wèn)題時(shí)，對(duì)該問(wèn)題已經(jīng)解決到何種程度一無(wú)所知，是更為嚴(yán)重的障礙。當(dāng)然，把知識(shí)僅僅當(dāng)作資本投資來(lái)積累也是不夠的。在決定研究的課題時(shí)，有必要向有經(jīng)驗(yàn)的前輩請(qǐng)教，但若由研究人員自己擔(dān)負(fù)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(shí)驗(yàn)。作者闡明：人們今天所認(rèn)識(shí)的科學(xué)，可說(shuō)是從歐洲文藝復(fù)興時(shí)期實(shí)驗(yàn)方法的采用開(kāi)始的。通常，實(shí)驗(yàn)在于使事件在已知條件下發(fā)生，盡量消除外界無(wú)關(guān)的影響；并能進(jìn)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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)是“對(duì)照實(shí)驗(yàn)”。先進(jìn)行整體試驗(yàn)，后進(jìn)行分部試驗(yàn)，并按步驟排除各種可能性，這是兩項(xiàng)有用的原則。在生物學(xué)上，開(kāi)始時(shí)進(jìn)行一種小規(guī)模的初步實(shí)驗(yàn)，如“試點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)，“觀測(cè)”實(shí)驗(yàn)，“篩選”試驗(yàn)等，往往是一種好方法。作為一次成功的實(shí)驗(yàn)，其最基本條件是要能再現(xiàn)。而在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的結(jié)果不同，往往說(shuō)明是由于某個(gè)或某些未被認(rèn)識(shí)的因素影響實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤，因?yàn)樽畛７傅氖羌夹g(shù)上的錯(cuò)誤。所以，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，密切注視細(xì)節(jié)，作出詳細(xì)的筆記，以及客觀解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，都是很重要的。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅用于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋，而且用于實(shí)驗(yàn)的部署。如同研究工作所使用的其它手段一樣，實(shí)驗(yàn)并不是萬(wàn)無(wú)一失的。不能從實(shí)驗(yàn)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(shuō)：“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(dòng)的指南。在形成假說(shuō)時(shí)，在判斷由想象或直覺(jué)而猜出的設(shè)想是否正確時(shí)，在部署實(shí)驗(yàn)并決定作何種觀察時(shí)，在評(píng)定佐證的價(jià)值并解釋新的事實(shí)時(shí)，在作出概括時(shí)，以及最后在找出新發(fā)現(xiàn)的拓廣和應(yīng)用時(shí)，推理都是主要的手段?！币话銇?lái)說(shuō)，由觀察或?qū)嶒?yàn)獲得的事實(shí)，僅僅在我們運(yùn)用推理將其結(jié)合到知識(shí)的總體中去時(shí)，才具有重要意義?！霸跔I(yíng)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(yàn)發(fā)現(xiàn)的，但是在這以后，有關(guān)維生素知識(shí)的進(jìn)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(yàn)性發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了新天地以后，便由推理性實(shí)驗(yàn)作出一系列改進(jìn)，例如：磺胺是我們發(fā)現(xiàn)的具有抑制細(xì)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(shí)驗(yàn)制成了磺胺噻唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺胍等?！鼻嗝顾乇旧淼淖畛醢l(fā)現(xiàn)到提煉制成了比較純凈穩(wěn)定的藥劑，并證實(shí)其巨大的治療價(jià)值，這一過(guò)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(shuō)，以及幫助理解無(wú)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(yǔ)言中是經(jīng)常運(yùn)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(xiǎn)。“日常經(jīng)驗(yàn)和歷史都告訴我們，在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中，推理的進(jìn)展能超越事實(shí)而不誤入歧途是極罕見(jiàn)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(shí)期，人們的觀點(diǎn)有所變化：按照事物的本來(lái)面目去觀察事物的強(qiáng)烈愿望取代了那種事物應(yīng)該并必須按照公認(rèn)的觀點(diǎn)(大多源于經(jīng)典著作)而表現(xiàn)的信念，人類的知識(shí)再度有所發(fā)展。培根(英國(guó)哲學(xué)家，一五六一——一六二六)對(duì)科學(xué)的發(fā)展有很大的影響，我認(rèn)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(yàn)，而不是通過(guò)運(yùn)用演繹邏輯作出的。”

作者還區(qū)別了歸納推理(即從個(gè)別事例到一般原則，從事實(shí)到理論)和演繹推理(即從一般到個(gè)別，將理論運(yùn)用于具體事例)，二者各有短長(zhǎng)。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(guò)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(gè)條件都非常復(fù)雜，人們對(duì)其認(rèn)識(shí)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(duì)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(yùn)用推理時(shí)應(yīng)注意那些事項(xiàng)。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(yǔ)的含義并檢查我們的前提。有些前提可能是已成立的事實(shí)或定律，但有一些可能純粹是假設(shè)。對(duì)推理出發(fā)的基礎(chǔ)有了明確的認(rèn)識(shí)以后，在推理中，每前進(jìn)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(lái)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(shí)混同于對(duì)事實(shí)的解釋，也就是說(shuō)，必須區(qū)別資料概括。我們是能通過(guò)考察由概括得出的推斷是否符合從實(shí)驗(yàn)和觀察得到的事實(shí)，來(lái)檢驗(yàn)概括。科研工作者在科學(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(diǎn)，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(shí)際上，一切推理都是受感覺(jué)、偏見(jiàn)和過(guò)去經(jīng)歷的影響，盡管這種影響常常是下意識(shí)的。

總之，作者的觀點(diǎn)也還是符合于“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這個(gè)基本道理的。

第八章論觀察。作者用實(shí)例來(lái)說(shuō)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(shí)相隔數(shù)年之久。一天巴斯德在地里散步時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一塊土壤與周圍顏色不同，遂請(qǐng)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，從土壤中分離出這種炭疽病的病菌。這個(gè)例子很好地表明了直接親身觀察的價(jià)值。如果巴斯德坐在安樂(lè)椅中思索，那就不可能弄清流行病學(xué)中這個(gè)有趣的問(wèn)題。

在談到觀察中的某些一般原則時(shí)，作者說(shuō)：要對(duì)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(jué)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(shí)，各人會(huì)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(shí)，他指出：對(duì)某個(gè)事物或現(xiàn)象，進(jìn)行任何形式的觀察都要有意識(shí)地尋找可能存在的每個(gè)特點(diǎn)，尋找各種異乎尋常的特征，特別是尋找見(jiàn)到的各事物之間，或是事物與過(guò)去經(jīng)驗(yàn)中有關(guān)知識(shí)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(guò)程中提出了某種假說(shuō)，這時(shí)，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(jué)因素又包含思維因素在內(nèi)。