漫談科學(xué)與科學(xué)方法

張鴻翼

今天是科學(xué)身價(jià)高漲的時(shí)代，不少人都愿意談?wù)摗翱茖W(xué)”，可是認(rèn)真追究起來(lái)：什么是科學(xué)？能答得完整的人就不多了。興趣所近，讀了十幾本談科學(xué)的著作，不免覺(jué)得有些話可說(shuō)。首先覺(jué)得我們應(yīng)當(dāng)弄清楚科學(xué)與科學(xué)方法的基本概念，才不致在根本上弄錯(cuò)。

“科學(xué)”一詞在外文里來(lái)自拉丁文scientia，意思就是知識(shí)。那么科學(xué)是一種什么樣的知識(shí)呢？一般的解釋如下：1.與直覺(jué)、信仰有別。2.根據(jù)觀察、研究、實(shí)驗(yàn)來(lái)決定研究對(duì)象本質(zhì)或原則的有系統(tǒng)知識(shí)。3.某項(xiàng)個(gè)別研究，特別是以假設(shè)與實(shí)驗(yàn)為手段來(lái)建立某種有系統(tǒng)的事實(shí)、原則與方法，如音樂(lè)科學(xué)。4.有關(guān)大自然或物質(zhì)界的有系統(tǒng)知識(shí)。5.通過(guò)訓(xùn)練與經(jīng)驗(yàn)而獲得的技巧或能力，如拳擊科學(xué)。用一句話來(lái)綜合以上的解釋，可以說(shuō)：科學(xué)是客觀的、邏輯的、有系統(tǒng)的分析方法，用以分析種種現(xiàn)象，并借以累積可靠的知識(shí)。

這里我們要注意幾個(gè)字眼：客觀、邏輯、有系統(tǒng)、累積、可靠。首先是客觀。客觀在這里有兩層意思：一層是沒(méi)有個(gè)人的幻想、偏見(jiàn)攙雜其間，另一層就是沒(méi)有價(jià)值判斷在內(nèi)。價(jià)值判斷簡(jiǎn)單說(shuō)就是平常所說(shuō)的“好”“壞”。科學(xué)領(lǐng)域里只有真假，沒(méi)有好壞可言(至于科學(xué)為誰(shuí)服務(wù)，那是另一問(wèn)題)。誰(shuí)也說(shuō)不上3十2＝5是好是壞；或者聲音在空氣里的速度331m／sec是好是壞。同理，假如有人說(shuō)，進(jìn)步的社會(huì)里重力加速度要比反動(dòng)的社會(huì)里重力加速度來(lái)得快，那就要鬧笑話。茍子說(shuō)過(guò)：“天行有常，不為堯存，不為桀亡?！闭谜f(shuō)明客觀這個(gè)意思。

其次是邏輯。科學(xué)不只是事實(shí)的堆砌，也不是公式手冊(cè)。一本食譜寫得再精確(用什么料，用量多少，等等)也不是科學(xué)。因?yàn)槟抢锩鏇](méi)有邏輯的推理與分析。換言之，知其然而不知其所以然的事情談不上科學(xué)不科學(xué)。那種神農(nóng)嘗百草式累積下來(lái)的豐富經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然十分寶貴，但還不能視為嚴(yán)格的科學(xué)。這樣說(shuō)，并不是否定豐富經(jīng)驗(yàn)的價(jià)值，而是說(shuō)這些豐富經(jīng)驗(yàn)只能作科學(xué)研究的出發(fā)點(diǎn)或參考資料，絕不能稱之科學(xué)或取代科學(xué)。第三是有系統(tǒng)。這也就是說(shuō)科學(xué)對(duì)問(wèn)題的提出與解決有其一定的方式，而不能隨興所至，想到哪一步就做哪一步?？茖W(xué)過(guò)程嚴(yán)格要求由資料收集經(jīng)過(guò)邏輯推理而達(dá)到結(jié)論的順序。不能反其道而行：先有結(jié)論再收集有利于結(jié)論的資料來(lái)證明結(jié)論的“正確性”。那種做法不屬于科學(xué)范疇。

第四是累積。科學(xué)是累積性的。因此科學(xué)的園地里只有“后來(lái)居上”而沒(méi)有“止于至善”?？茖W(xué)上的“真”永遠(yuǎn)是相對(duì)的?？茖W(xué)界后人推翻前人定律的史例甚多。李政道、楊振寧推翻了物理上的守恒律就是一個(gè)例子?？茖W(xué)之所以能夠不斷進(jìn)步，正是由于它具有這種開放性與動(dòng)力性?！按搜砸怀觯f(wàn)世遵行，毋庸再議”，絕不屬科學(xué)范疇。

第五點(diǎn)就是可靠?？煽看颂幍囊馑际蔷皖A(yù)測(cè)性而言?？茖W(xué)上特別強(qiáng)調(diào)精確原因即在此。多少量的氰化鉀能致人于死；水在常壓下多少度會(huì)開，多少度會(huì)結(jié)冰；金的熔點(diǎn)是多少；這些都有一定。張三去量如此，李四去量也如此；今天量如此，明天量也如此；在中國(guó)量如此，在外國(guó)量也如此。這種可靠性也就是科學(xué)最能服人的地方?？茖W(xué)和走江湖賣膏藥不同，走江湖賣膏藥可以說(shuō)得天花亂墜，到時(shí)候全不兌現(xiàn)?？茖W(xué)絕不能搞這一套。所以可靠性也是判斷是否是科學(xué)的一個(gè)試金石。

對(duì)什么是科學(xué)有了大致的認(rèn)識(shí)以后，現(xiàn)在讓我們談一談科學(xué)方法?？茖W(xué)方法大體來(lái)說(shuō)包括下列諸步驟：1.問(wèn)題的提出。2.假設(shè)。3.資料收集。4.科學(xué)分析。5.結(jié)論(經(jīng)過(guò)科學(xué)分析必然會(huì)導(dǎo)致某種結(jié)論，所以結(jié)論實(shí)際上是科學(xué)分析的延續(xù)，而不是一個(gè)特定的步驟)。這些步驟適用于一切科學(xué)研究。

先談問(wèn)題的提出。我們知道科學(xué)只不過(guò)是人類各種活動(dòng)其中之一，其他活動(dòng)諸如宗教、藝術(shù)、哲學(xué)、政治等等既不屬科學(xué)的范疇，于是他們的問(wèn)題也就無(wú)法用科學(xué)方法解決。要用科學(xué)方法研究問(wèn)題，首先就要提出科學(xué)上能解答的問(wèn)題。這一點(diǎn)不搞清楚就很容易走上迷信科學(xué)萬(wàn)能的歧途，然后失望之余又覺(jué)得科學(xué)一無(wú)是處。

科學(xué)上能解答的問(wèn)題有幾點(diǎn)特征：第一，問(wèn)題要很明白，很具體。其次是要在現(xiàn)有手段，現(xiàn)有資料能解答的范圍之內(nèi)。象“生物體如果完全免疫可以活多久？”就都不是科學(xué)問(wèn)題。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)有手段、現(xiàn)有資料都不允許我們創(chuàng)造問(wèn)題中的假想情況。這種問(wèn)題也許能從哲學(xué)或玄學(xué)里找到答案，但和科學(xué)無(wú)關(guān)。第三點(diǎn)就是科學(xué)問(wèn)題必須要能用客觀的術(shù)語(yǔ)回答。而這種術(shù)語(yǔ)要以公定者為準(zhǔn)。換言之科學(xué)用語(yǔ)不能搞標(biāo)奇立異、與眾不同那一套。譬如說(shuō)，如果甲心目中的原子和乙心目中的原子是兩種不同的東西，那就不必談什么科學(xué)不科學(xué)了。當(dāng)然，現(xiàn)有用語(yǔ)不夠用時(shí)，絕對(duì)有創(chuàng)造新用語(yǔ)的必要。

現(xiàn)在談假設(shè)。假設(shè)有兩類：第一類是人所共知但未經(jīng)實(shí)證的事實(shí)或關(guān)系，包括“鉛比錫重？”，“男人比女人容易得感冒？”諸如此類的問(wèn)題。第二類假設(shè)是有關(guān)變數(shù)之間的關(guān)系。中國(guó)俗語(yǔ)說(shuō)“牽一發(fā)動(dòng)全身”，這一類假設(shè)的目的就是要看看牽某一根毛發(fā)的時(shí)候，到底全身是怎么個(gè)動(dòng)法？有沒(méi)有什么規(guī)律？

有了假設(shè)再下一步就是收集有關(guān)資料。這一步包括文獻(xiàn)檢閱，取樣以及儀器、工具的設(shè)計(jì)與制作(包括購(gòu)買，如果市面上買得到)。先談文獻(xiàn)檢閱。我們上面曾提過(guò)，科學(xué)知識(shí)是累積性的。許多我們想研究的問(wèn)題前人也曾想過(guò)或研究過(guò)。檢閱文獻(xiàn)能使我們踏著前人研究的基礎(chǔ)繼續(xù)前進(jìn)，不必另起爐灶重頭來(lái)起；同時(shí)也可以使我們避開前人走過(guò)的死路，以免白花力氣。說(shuō)到這里大家一定能體會(huì)到，編排周全詳盡的文獻(xiàn)對(duì)科研工作是多么重要。這項(xiàng)工作，前人不做，我們這一代吃虧；我們不做，下一代更吃虧；因?yàn)橹R(shí)愈積愈多。國(guó)外比較先進(jìn)的國(guó)家，各行各業(yè)都有詳盡的文獻(xiàn)，這無(wú)疑有助于他們多快好省地更上一層樓。

取樣主要是由于研究對(duì)象數(shù)量太龐大，一一研究起來(lái)太不經(jīng)濟(jì)，時(shí)間或財(cái)力都不允許。取樣要取得成功最要注意的就是樣品對(duì)整體的代表性。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)：籃子里有一百個(gè)紅球，一百個(gè)白球，一百個(gè)黑球，要從中選三個(gè)球作樣品。如果你能選一個(gè)紅球，一個(gè)白球，一個(gè)黑球，這就最具有代表性。如果你選了三個(gè)都是同色的或兩個(gè)同色一個(gè)異色，那就不具代表性或代表性很差。關(guān)于取樣的詳細(xì)技巧，那是統(tǒng)計(jì)學(xué)上的一個(gè)專題，此處從略。這里我們要強(qiáng)調(diào)的是：取樣和搞宣傳是兩回事，絕不能專挑風(fēng)光活鮮的作代表。

儀器、工具的設(shè)計(jì)與制作?！肮び破涫?，必先利其器”，干那一行都一樣，科學(xué)研究也不例外?？茖W(xué)愈先進(jìn)所需要的儀器、工具往往就愈要精密?？咳丑H破磨磨不出大量?jī)?yōu)質(zhì)面粉。關(guān)于如何設(shè)計(jì)、如何制作，我們此處也從略。我們只要知道科研工作上不能“又要馬兒好，又要馬兒不吃草”就行了。

資料收集這一步完成以后，再下去就是科學(xué)分析了。明眼人一看就知道這一步才是科學(xué)研究的核心，而前述幾項(xiàng)都是準(zhǔn)備性工作?？茖W(xué)分析分析什么呢？主要還是分析因果關(guān)系。從事科學(xué)的人經(jīng)常要問(wèn)的一個(gè)字就是“為什么”？而這些“為什么”在普通人看來(lái)也許是不值一問(wèn)的事：譬如蘋果成熟了為什么往地上掉？當(dāng)然，哲學(xué)、宗教、政治也探討因果關(guān)系，不過(guò)那種探討與科學(xué)探討不同，科學(xué)上的探討限于能由實(shí)證解答的范圍之內(nèi)，不能有“冥想”的成份。至于科學(xué)分析所用的手段則不外乎演繹、歸納等等邏輯推理。因此我們特別要強(qiáng)調(diào)：培養(yǎng)邏輯推理能力才是發(fā)展科學(xué)的治本之道。

最后要特別提一下：科學(xué)不過(guò)是一個(gè)高層次的抽象觀念。它和其他種種觀念之間的界限并不是那么黑白分明。而世間事物也不必純?nèi)恢粚儆谀硞€(gè)特定觀念(要是能那樣，事情就簡(jiǎn)單了)。這里面總還是有“橫看成嶺側(cè)成峰”的余地的。

拉雜寫來(lái)，疏漏之處甚多，尚希高明不吝一一指正，借收拋磚之效，于愿足矣。

一九八三年四月一日