武夷山分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Wuyishan 中国科学技术发展战略研究院研究员;南京大学信息管理系博导

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科学与游戏 精选

已有 4338 次阅读 2007-6-29 06:51 |个人分类:科普小兵|系统分类:科研笔记

科学与游戏

武夷山《科学时报》, 20041224

(发表于

    文人有两种。一种主张“文以载道”,如杜甫。另一种则有点为文艺而文艺的味道,趣味为上。对于这样的人,杜甫要批评为“轻薄为文哂未休”的。科学家也有两种。一种有崇高的使命感,典型的如居里夫人。另一种视科研为游戏,典型的如费曼。从科研成果产出的数量和质量来说,双方恐怕不分轩轾。不管怎么说,科学含有游戏的成分。

    牛顿是游戏于科学的早期代表人物之一。他有一段话,我们大家都耳熟能详:“我好像是在海上玩耍,时而发现了一个光滑的石子儿, 时而发现了一个美丽贝壳而为之高兴的孩子。”这一比喻就说明了游戏在他生命中的地位。据他的表侄女回忆,1697129日,时任造币厂督办的牛顿忙碌了一天回到家里,发现有一个数学问题在等着他:求出一个物体在重力作用下沿着什么曲线下滑,经过确定的起点和终点所需时间最短。牛顿在当天晚上睡觉之前就得出了解答:摆线。他说,做这个题是“儿戏”。儿戏,既说明对他来说,这个题目很容易,也说明他以游戏态度视之。

    科学哲学家迈克尔. 波兰尼曾经比方说, 科研就像拼图游戏。新获得的知识如果与已有科学知识体系不能吻合得很好,那就很可能有问题,好比在拼图游戏中,每块拼版都得与周围的拼版接得严丝合缝一样。拼图能手的本事在于,他们往往试都没试,就知道哪块拼版也许能嵌进去。同理,科学大师也有这种猜测的本事,他们直觉地发现,哪种思路、哪种方案更可能出成果。例如,1930年代末至1940年代初,英国女数学家多萝西. 林奇和美国化学家林纳斯.鲍林都在竞相猜测蛋白质的结构,他们各自构造了蛋白质的物理模型。后来表明,鲍林设想的阿尔法螺旋体和贝塔摺板这样一种有序的结构模块是正确的。

    很多科学家和工程师喜欢玩具和他们认为好玩的一切东西。美国西北大学的化学教授约瑟夫. B. 兰姆伯特回忆说, 在他小时候, 喜欢与小伙伴们一起用沙子堆积成一些在小孩看来非常复杂的结构, 并相互比赛。长大后,他进了耶鲁大学,他觉得在有机化学实验室里做试验同小时候玩沙子一样有趣。此时,同事们比的是:谁能发明新的化合物分子,谁的合成速度更快,谁的合成产量更高。

    有的科学家不仅玩玩具,还设计出特别的玩具来帮助说明其科学思想。多年前笔者在美国工作期间,曾多次出席华盛顿科学院(别管这个名称,它其实是个科普俱乐部)的科普讲座。有一位物理学家制造了一个非常简单的两节摆(混沌摆),但它可以说明非常复杂的混沌现象。他的演示至今历历在目。热衷于游戏的人,往往善于因陋就简地做实验,善于将某些物品付诸意想不到的用途。例如,罗伯特. 密里根教授测量电子电荷的油滴实验在科学史上具有里程碑的意义。可是谁能想得到,实验中用到的香水喷雾器就是在附近的小杂货店买来的。1992年海涅肯奖获得者、英国威康研究实验室的萨尔瓦多. 蒙卡达则巧妙地将原来用于测度车辆排放物的一个装置改造成了一个用于研究生物组织的氧化氮产出量的新仪器,取得了巨大的成功。

    游戏态度的另一表现是科学家们对物质的滑稽命名。化学家们给许多种多环碳氢化合物起了怪怪的名字。例如(以下译名不一定是标准译名,请方家指正),螺浆烷(Propellane),桨叶烷(Paddlane),宝塔烷(Pegodane, 扭曲烷(Twistane),窗玻璃烷(Windowpane),甚至还有杂种烷(Bastardane)。在酮类化合物中,有企鹅酮(Penguinone)和兆声酮(Megaphone)。酸的命名也毫不含糊,有白痴酸(Moronic Acid)和愈伤酸(Traumatic Acid)。物理学家盖尔曼给一种基本粒子起名为“夸克”,给一种夸克起名为“粲”夸克,也是游戏式的。

    为什么有些科学家喜欢游戏人生,游戏科学?有人说,游戏是人类天性的一部分。有的心理学家说,科研工作接触的题材和内容太严肃了,需要游戏来中和、调剂一下。有人说,科学家在心态上最接近儿童,有的学科(比如数学)一向就是年轻人出成果最多的地方。因此,这些学科就年轻化了,自然而然有了较多的游戏色彩。法国化学家、因科普创作方面的成就而获得法国科学院2004年保罗. 杜尔多-埃米尔. 布鲁戴奖的比埃尔. 拉斯洛教授则认为,其实, 科研过程就是把玩思想观念的过程。当化学家打算让不同化学品互相打照面的时候,其期待心理同小孩子把不同颜料搅到一起看看会变出来什么新色彩的心情是完全一样的。他们问自己的问题是:如果我改变一下各种成分的比例,改变一下合成工艺的操作顺序,到底会发生什么?因此,科研人员不要不好意思承认自己爱玩。玩也能玩出名堂。

 

参考文献

Pierre Laszlo, Science as Play, American Scientists, 2004, Sept-Oct.

下图是文中提到的混沌摆。

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