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2.45 科普的阅读:选择、思考与实践 精选

已有 4531 次阅读 2021-11-23 07:33 |个人分类:科技5|系统分类:观点评述


怀特海在《教育的目的》一书中强调,在课程教学中,理论概念要与重要的应用结合,而这涉及到如何保持知识的活力,灵活运用知识;防止知识变成惰性的(inert,无生机的),是教育的一个中心问题[1]。一个世纪以后,网络提供了无穷尽的知识,我们需要寻找有价值与应用的内容。精准的事实与知识触手可及,更重要的是培养独立思考与思维的能力。好的科普内容可以促进与刺激人的思考,对于科普概念的实践,更能加深我们的印象,活用与享受知识的乐趣。

科技成为现代生活的一个重要部分,生活中需要我们自己去选择阅读科普,补充对世界的认识与理解。知识无穷尽,一个人竭尽一生所能记住的知识也比不过一块500克的计算机硬盘;更何况因为忘记、失忆等人为错误,曾经记住的知识往往无法读取。比如,我在大学期间的模拟电路的学得不错,但是现在什么都记不起来了。我不会跟驴比谁的力气大,类似的,对人们重要的也不是超越计算机硬盘,而是追求与选择合适自己的知识。在信息时代,通过键入若干个关键字,搜索引擎可以给出大量的事实知识,不再需要人们去死记硬背。相比计算机,人类具有思考的优势,可以灵活地掌握和使用知识。“一门科学的材料总是有组织的,这个事实说明,这种材料经过理性的加工,也可以这么说,它已经方法化了。……方法不过是材料的有效的处理——有效就是花费最少的时间和精力利用材料达到一个目的。”[2] 阅读科普材料,有助于从知识的组织形式中探寻方法,发现规律,促进思考。

选择合适的科普材料,从哪里开始呢?从目的和对象的角度来看,科普大致分为两种:(1社会大众普及一些科学概念与方法;(2)引发中小学生的科学兴趣,鼓励他们中的一部分人将来从事科技工作。步入社会的人们,由于工作生活忙碌,而且远离学校已久,对于科技语言也比较生疏,忙里偷闲时可能更愿意看电影球赛逛街,似乎不会对科普感兴趣。销售排行前列的图书中,除了面向学生的教辅用书、文学名著以外,还有商业励志或心理自助的大类是面向社会大众的。科普材料适合而且应该向这个领域进行扩张与竞争。在学校的教育中,经济学与心理学并不是教育大纲所要求的,所以人们普遍在经济与心理学方向缺乏系统的训练。心理学与经济学中的规律与现象发生在人们生活的方方面面,借助的叙述语言又比数理化更加通俗,比起量子力学、相对论等更加适合作为大众科普的材料。心理学与经济学中具有不少反直觉的概念与思维,很多课题本身就具有趣味性。取舍与选择是人生的重要课题,人们在生活中不停地做决定。心理学与经济学的科普,比起似是而非的励志书更有客观性,可以帮助人思考与决策,了解自己决定的局限性,纠正一些思维偏见,规避思维陷阱,提升心理健康的程度,还可以提高幸福感。

在科普的阅读时,经济学与心理学的入门应该依赖于更加客观的作品,比如曼昆的《经济学原理》、迈尔斯的《社会心理学》等等,这样可以减少踩雷的风险。在心理学领域中,或许没有谁能比弗洛伊德更加具有影响力。然而,“在过去的一个世纪,针对弗洛伊德的思想有大量的批评,特别是近50年来,他的工作受到了来自科学角度的严重质疑。批评者们认为他的许多理论要么不能被科学检验,要么被证明为不可信。”[3] 所以在科普阅读经济学与心理学时,需要注意利用客观知识搭建基本框架,然后再进行更加全面的补充与批判。卡尼曼在《思考,快与慢》中谈到,经济学课程讲授或学习的过程中存在着取舍,学习初期的首要任务是帮助学生掌握经济学中的基本工具与思考框架,然后再考虑对经济学中简化的不切实际的假设进行解释与批判;否则,对经济学假设过多质疑与批判反而加重学习初期的负担,导致学生难以厘清经济学的重点与主次[4]。借助于批判性思考,在进阶阶段,人们可以获得更加全面的理解。

人的一生中,不时会产生与他人相左的意见。从他人与书本中的错误或者相反意见中,也可以收获很多新的思想,对于思维的锻炼是极有益的。英国哲学家穆勒评论道,请看卢梭的一些似是而非的议论怎样像炸弹一般爆发在一大堆结构紧密地片面性意见之中。……不过在卢梭的教义中有着数量可观的恰是流行意见所缺少的真理。[5] 虽然卢梭的一些文字中存在着错误,但是也有很多新的发人深省的洞见(thought-provoking ideas)。如何进行批判性的阅读,促进了自己的全面理解呢?互联网为批判性思考的培养,提供了很多便利。当你觉得自己读了一本好书以后,在豆瓣网上的关于该书的评论中,你往往可以通过点赞人数众多的(包括低分的)评论获得新的不同的看法。这样的意见交流,可以纠正自己的偏见,作为读书的补充。在考虑阅读大学教授、企业家或者朋友的推荐图书时,也可以借助这些评分与评论获得一个大致的参考意见。

对于不同意见的包容展现一个人思想的韧性;类似的,科学大厦也具有鲁棒性(Robustness),不因为一些震动与损坏而倾覆。拉里劳丹认为理论可以从一个研究流派(research tradition)中发展,但是被后续的研究所吸收获取,比如卡诺关于热动力学的一些想法是在热质说的框架下推导出来,但是后来被运用到热力学的框架下[6]我们现在知道热质说的假设是错误的,但是卡诺循环和卡诺定理的推导,离开了这个错误的假设依然成立,这便是一种科学概念的鲁棒性。就像科学理论是可以驳斥的,一个人在阅读科普的过程中,如果不固执己见,可以不断地成长与改进自我。

看到一部优秀的作品,有网友感叹到,希望可以消除记忆或回到过去,重新阅读一次,感受这种第一次的震撼;这种心情很好地描绘了科学中的发现的快乐。但是现实世界中,时间难以逆转。一个受过现代物理学训练的人,很难沉浸在古典物理中关于金木水火土之类的假定;反而在现代科学中,可以通过跨学科的方式获得新的感悟。薛定谔写的《生命是什么》是这种跨学科(交叉学科)科普作品的典范。物理专业的学生,可以利用相关的知识储备,寻找相关的理论逻辑与框架,去推导未知的生命科学的结论,阅读是发现的过程;生物专业的学生,在已知生命科学结论的前提下,通过物理学的新的思考路径,阅读是再发现(rediscover)的过程。交叉学科的科研发展迅速,提供不少有趣的新知识。虽然隶属不同学科,但是科学领域的认知也有很多共同规律和相似性,而科学哲学(philosophy of science)更可以提供整体或宏观的理解。

在科普阅读中,美学的理解也提供了新的认知角度。“后人归纳出了所谓的‘赋、比、兴’的美学原则,影响达两千余年之久。最著名、流行最广的是朱熹对这一原则的解释:‘赋者,敷陈其事而直言之也。比者,以彼物比此物也。兴者,先言他物以引起所咏之辞也。’”[7] 科普其实也有赖于这三个表达方式:解释、比喻(用行星围绕太阳公转轨道来理解量子力学中的氢原子)、叙述逻辑的起承转合。阅读科普时,不仅可以关注知识本身,也可以思考知识的应用,更可以考虑叙述逻辑与路径,思考科普内容中的留白之美,“言有尽而意无穷”的抽象之美等等。

面向中小学生的科普内容,为了培养他们的科学兴趣,还要额外注意话题、语言与应用性。弦论、拓扑绝缘体、量子计算等科学前沿研究成果的科普,往往需要读者具备一定的物理知识与该领域的语言。连接学术前沿成果与中小学生需要借助桥梁或翻译,类比与比喻是常用的翻译方式。“比喻和类比可能很有帮助,但也可能误导他人。这取决于比喻所描绘的相似性,到底是深刻的还是肤浅的。”[8] 一些似是而非的修辞手法容易误导学生,反而不科学。另一方面,片面或者刻意追求科学前沿成果的普及,对于还在塑造价值观阶段的学生而言,可能引发他们追求“高级”知识的虚荣心,而不是科学求知的好奇心。

对于中小学生而言,一些看得见摸得着的经典科学知识,反而比量子物理的科普更有吸引力(engaging)。相比抽象的量子物理,经典的科学知识,可以使学生有机会实践与灵活运用,这就避免了知识的惰性与僵化(inert)。厨房中可以实践的科学知识就有很多,而且可以让学生与家长共同参与和讨论。有关表面张力的物理现象有很多,比如肥皂泡形成球形的能量最低原理,洗洁精滴在碗里时将油污推开的马伦哥尼效应(Marangoni effect,浮在牛奶上方的麦片聚拢效应(Cheerios effect,咖啡圈效应(coffee ring effect)与红酒的眼泪(tears of wine)等等。酒香不怕巷子深背后的科学:动物搜索食物依靠食物香味的浓度变化(gradient search)。煮食物的热传导,热辐射、热对流的物理现象,与生米煮成熟饭的化学现象。不能一起煮的食物之间的化学反应的观察都可以加深科学理解(当然不是为了试吃,而是防患于未然,提高安全意识)。这些常见的科学规律与现象,可以让学生感受到日常生活中一些有趣的小事,观察与实践也可以加深理解,甚至还能与家长进行合作与沟通。

科普知识的运用当然并不需要狭义地理解为动手实践,思考与文字输出也是很好的运用方式。因为读者可以用自己的节奏,文字材料的阅读过程中非常适合思考,而想象力可以打出别样的火花。米尔斯给出一个有趣的例子,“有时候,有意颠倒你的比例感,能够成功释放出想象力。如果某样东西显得很微小,不妨想象它非常庞大,并问自己:这可能有什么差别?反过来,对于规模巨大的现象也可如法炮制。前文字时代的村庄,如果拥有3000万人口,会是什么样子?[9] 科普文章中不乏这样富有想象力的思考,比如《低雷诺数下的生命》[10],我们或许也可以想象其他无量纲量(dimensionless number)的极限情况的世界又是怎样的。思想实验(thought experiment)与悖论(paradox)将思考推到极致,比如伽利略的自由落体思想实验,麦克斯韦妖,薛定谔的猫,无知之幕,中文房间等等促进了思考,在人类对世界的认知与理解中贡献良多。

开卷有益,那么闭卷的时候呢?合上书本时,回顾一下科普内容的描述,或许可以通过俯瞰的角度,获得对知识的整体把握。比如说,为什么中学里的几何学这么强调直角三角形中的三角函数关系?因为任何一个三角形都可以分解为一个或者两个的直角三角形,从而可以系统性地解决所有三角形的计算问题。分而治之(divide and conquer)与系统性的解决方案是三角函数背后的科学意义。英语中的单词,打击乐(percussion)与反响(repercussion,影响)之间的因果关联,提示我们阅读科普以后,需要思考与沉淀,在脑海里留下更加深刻的反响。

 

引用文献:

[1] Whitehead, Alfred North. The Aims of education and other essays. The Free press, 1967. Chapter 1, the aims of education, p. 5.

[2] 约翰·杜威,民主主义与教育,王承绪译,人民教育出版社,2001年,第十三章 方法的性质,181页。

[3] 罗杰·霍克,白学军等译,改变心理学的40项研究:第7版,人民邮电出版社,2018年,30 ,你再次获得防御!,p.307.

[4] 丹尼尔·卡尼曼,胡晓姣,李爱民,何梦莹译,思考,快与慢,中信出版社,2012年,p.160

[5] 约翰·密尔,许宝骙译,论自由,商务印书馆,1959. p54-55

[6] Peter Godfrey-Smith, Theory and reality: an introduction to the philosophy of science, The University of Chicago Press2003, page 108.

[7] 李泽厚,美的历程,生活读书新知三联书店,北京,2009年。p.58-59

[8] Herbert A Simon, The sciences of the Artificial, MIT press, 1996. p.173

[9] C.赖特·米尔斯,李康译,社会学的想象力,北京师范大学出版社,2017年,附论:论治学之道,p.302-303

[10] Purcell, Edward M. "Life at low Reynolds number." American journal of physics 45, (1977): p.3




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