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今天谈谈科学研究方法的规范。我们可以把“方法”视为解决问题的工具和手段,或者说是达到某种目的的途径、步骤和手段。
我把方法分为两个层次,一个是方法论层次上的,包括:科学观察、科学实验和科学思维。第二个是在技术及操作层次上的,这个层次的方法五花八门、种类繁多。
科学观察,是指不改变被观察的对象,只是记录(一般是长时期地)数据,通过对所记录的数据处理,寻找被观察对象的运动规律,发现科学事实的过程。这里所说的科学观察是广义的,包括了科学调查。
科学观察是人类最早使用的一种科学方法。其主要规范有:
制定观察计划
制定观察计划可以使观察有序地进行,即使遇到干扰也可以有解决的办法。另外,制定好了计划,也使观察者观察时,有目的地进行。
竺可桢先生,在科学观察方面是一位杰出的科学家。1961 年,在竺可桢的指导下,由中国科学院地理研究所主持建立了全国物候观测网,制定了物候观测方法(草案),确定国内共同物候观测种类:木本植物33种、草本植物2种、动物11种。可惜1966—1971年中,多数单位中断了观测,直至1972年才得以恢复[1]。
现存的竺可桢日记从1936年到1974年2月6日,连续38年一天未断,共计800多万字。他去世前一天,还用颤抖的笔记下了当天的气温、风力等[1]。
从1917年在哈佛大学读书时开始,竺可桢养成了记日记的习惯,其中又主要记录了气象研究的各种资料。由于战乱,只保存1936年到1974年2月6日的日记,共计38年37天,其间竟然一天未断!这些日记页页蝇头小楷,一笔不苟,共计800多万字,令人叹为观止。直到他去世前一天,还用颤抖的笔在日记本上记下了当天的气温、风力等数据[1]。
客观
如果没有客观公正的立场,在进行观察时往往就会带上“有色眼镜”,只看到自己需要的或者说想看到的东西。而对自己不需要的东西会视而不见。在进行科学调查之前,如果有任何的预设,很可能在设计问卷时,其问题就会有可能诱导被调查者,从而使调查结果出现偏差。
全面、既要抓住主要的问题也不要放过细节。
英国人珍妮·古道尔(Jane Goodall)是众所周知的杰出的科学家,她在非洲丛林中度过了38年,对大猩猩的进行了细致而全面的观察,发现了包括大猩猩也会使用工具等科学事实[2]。
北京大学的潘文石教授和他的团队同样也常年在野外观察。1980年起,潘文石在卧龙和秦岭的野地中对野生大熊猫进行了长达17年的研究,深入了解野生大熊猫的生存方式及生存压力,弄清了大熊猫濒临灭绝的真正原因[3]。从1996年起,潘教授和他的团队又开始了在广西崇左对白头叶猴生活的研究并能够历时13年进行野外观察[3]。
和他们相比,我自己确实感到惭愧。我与他们的差距至少有两点吧。一个是对科学的热爱,第二就是执着了。
说说一位不太走运的天文学家吧。1760年法国天文学家勒让提(LeGentil)从法国搭乘轮船去印度观测金星凌日的天文现象,勒让提为了此次观察作了充分的准备,本来,那次进行那个凌日现象将要发生在1761年的6月6日的。可是不幸的是,航行途中遭遇到英法两国的海上作战而使行程受阻,等他赶到预订的观测地点时,金星凌日现象已经结束了,下一次的金星凌日要等到8年后,1769年的6月3日。勒让提下定决心,不观测到金星凌日绝不罢休。于是更换了仪器并在当地住下、学习当地语言、研究古印度的天文学。通常,当地的6月初的天气都是晴朗的。事情确实也如此,1769年的整个5月以及6月的头两天,当地都是晴空万里,可是偏偏是6月3号那天,天空突然乌云密布、电闪雷鸣,整个过程一直持续到金星凌日结束后的几分钟。老天爷和勒让提开了一个玩笑[4]。
勒让提从此一病不起,对研究也丧失了信心,也不和朋友通信。直至1771年他悻悻地返回法国时,更加不幸的事情还在等着他,由于三年无音讯,法国科学院以为他已经死了,撤销了他的院士席位,他的财产也被人继承了。更要命的是,他想打官司要回这一切,法院按当时的法律判决他败诉,理由是已经被认为是去世的起诉人,便无权拥有被他人承袭的地位和财产。还好,最后有个喜剧的结尾。勒让提遇到了一位可爱的小姐,又重新振作了起来,通过撰写两本有关印度民俗风情的书,重新进入了主流社会,成为当地的一位知名人士。不过,那个天文学家勒让提是再也回不来了[4]。
这篇博文推迟了几天,是因为我一直在找一篇多年前读过的文章。说的是几位英国天文学家,雇佣了一位老实巴交的农民,十几年(还是二十多年)如一日地观察天空某个区域的天象并记录下来。最后,他们发现了地球系的一个小行星(是海王星、天王星,还是……)。可惜,还是没有找到这篇文章。
附注:我在用google搜索“海王星”时,弹出了这样的提示:“请注意在中国大陆搜索[王]很可能导致用户与谷歌的连接暂时被阻断。此阻断并不受谷歌控制。”不可思议呀!
[1] 百度百科. 竺可桢[OL].http://baike.baidu.com/view/21021.htm (2012/08/03)
[2] 互动百科. 珍妮·古道尔[OL]. http://www.hudong.com/wiki/Jane%20Goodall
(2012/08/03)
[3]百度百科. 潘文石[OL]. http://baike.baidu.com/view/842062.htm (2012/07/30)
[4]王子彦. 最不幸的天文学家[J] . 百科知识,2011,1(A)
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