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零基础作科研更可能取得大成就 精选

已有 9753 次阅读 2023-3-15 09:39 |个人分类:谈点正事|系统分类:教学心得

法拉第 Michael Faraday,1791~1867)被称为“电学之父”和“交流电之父”。人类今天一刻也离不开的电力,得益于法拉第。不仅如此,他首次把场(电场和磁场)的概念引入物理学,这一贡献被爱因斯坦评价为“是牛顿以来最重要的发现”。

出乎今天许多人意料的是,法拉第只上过两年小学。也因此,他没有学过数学。

这样的教育经历使法拉第不管怎么努力,都实在无法理解当时电磁学领域主流科学家安培(电流的单位、安培定则、安培定律都以他的名字命名)精确方程。南希•福布斯和巴兹尔•马洪著《法拉第、麦克斯韦和电磁场:改变物理学的人》写道,对他来说,安培的方程可能就像用埃及的象形文字写成的

我们永远也不知道法拉第在掌握了数学之后会取得怎样的成就,但矛盾的是,他对数学的无知可能是一种优势。这使得他能够完全从实验观察中得出结论,而不是从数学模型中推导出。随着时间的推移,这种方法使他对电磁现象有了一种根深蒂固的直觉。这使得他能够提出别人没有想到过的问题,设计出别人有想到过的实验,看到别人忽略掉的可能性。

法拉第的经历可以得到两点启示

其一,不管你有什么和多少基础,你都可以成为科学家并取得重要成就。

法拉第和安培有截然不同的基础,但他们无论是主动选择还是被迫就范,都匹配到了最适合自己的领域和工作。

这是由科学研究的多样性决定的。一方面,科学领域林林总总、千差万别;另一方面,即使是同一领域,科研就如各种建设,各色工种(例如从理论、模拟到实验)或打工人应有尽有、不可或缺。

这意味着,不管你是什么基础,只要你愿意科研,总有一个领域或行当是你感兴趣的,总有某个工种是你的特长所在。

值得指出的是,即使在今天,仍然有不少人认为没有相当基础不能做科研。例如,一些大学教师对本科生作科研就不以为然。这种认识相当程度源于对科学和科学家的误解。

正如盖瑞·祖卡夫在其著《像物理学家一样思考》所写:对大部分人而言,他们口中的科学家事实上是技师。技师是受过高度训练的人,他的职业是应用已知的技术和原理,他处理的是已知的事物。科学家则是追寻自然界真实性质的人,他处理的是未知的事物。简而言之,科学家是发现,而技师则是应用。

显然,没有相当基础很难从事技师工作,然而做科不是这样。

诺贝尔奖得主P.B.梅著《对年轻科学家的忠告》讲了一个例子:如果一位游泳池服务员有头脑、有抱负,工作之余钻研一些细菌学或医学真菌学,工作期间记录细菌菌落密度与使用游泳池的人数之间的关系,并在某一特定日期进行根据他所预计的顾客人数来调整氯浓度的试验,那么,他将起到科学家而不是雇员的作用。

正如法拉第从图书装订工自学成才成为伟大的科学家,游泳池服务员也完全可以成为科学家。决定一个人能否成为科学家、能否出科学成就的,不是基础,而是志趣和头脑,也就是是否像科学家一样思考。

其二,科研,有基础未必有优势,没基础等于没约束,反而意味着无限可能。

法拉第引入电场和磁场的概念,并用电力线和磁力线分别表示或描绘它们,非常形象,沿用至今。

他是如何想到这么做的?

联想到古代不识字的文盲妻子通过画图的方式表达心中所想、给丈夫写信,很自然推测,法拉第也许正是因为类似于“文盲”(不懂自然语言数学)的原因才被逼出这种形象描绘。

事实上,法拉第在给安培的信中我很不幸地缺乏数学知识,也不具有任何抽象推理的能力我不得不根据紧密相连的事实来摸索出我的方法。

这鼓舞我们,科研,真没必要担心有没有基础或基础好不好的问题,因为上帝为你关闭了一扇门就一定会为你打开一扇窗

更有甚者,基础也是一把“双刃剑”。

美国伊利诺伊大学心理学教授詹妮弗·威利(Jennifer Wiley)在一系列实验中发现,对于某些类型的问题,专家的深厚知识正是他们在解决问题方面表现不佳的真正原因。他说,就像在老街区闲逛一样,专家可能会错过新手容易发现的东西。

英国伦敦大学学院Lion Schulz等人发表在《美国国家科学院院刊》的一项研究表明,无所不知know-it-alls的人更有可能相信自己是对的不太可能寻找更多的证据来支持自己的观点。而这,众所周知,是科研的大忌。

罗伯特·赫罗马斯克里斯托弗·赫罗马斯著《爱因斯坦的老板》写道:当一个问题摆在我们大多数人面前时,我们会回想过去所学到的东西,发现与当前问题的相似之处。我们选择相关的经验作为解决问题的指南。教育家将这种经典的思维过程称为启发式思维,这种思维在大多数情况下都是有效的,因为它快速而简单,但只能够产生增量效果。”作者强调,这样的思维成就不了诸如爱因斯坦那样的天才科学家。

难怪物理学家费曼感慨:“也许这就是年轻人成功的原因。他们知道的还不够。因为当你知道得足够多的时候,显然你的每一个想法都是不好的。”

写到这里,老文不由想起了金庸著《天龙八部》里的段誉。他不爱学武也不懂武但阴差阳错,一个偶然的机会,他居然只用几个时辰就学会了逍遥派的最高武学北冥神功须知,许多功力高深者想练此功但都没有成功。这是为什么?因为欲练此功,须先断其他全部内,这对武功高深者来说不是一件容易的事

科研跟练武功一样,基础很管用,但如果不能摆脱基础的束缚,那么有基础真不如无基础。

综上,法拉第的经历启示我们,科学研究也证明,不管你是什么基础,都能科研,总有一款科研适合你特别是,零基础比有基础甚至更有可能取得大成就。全新的开创性(例如“从0到1”)科研,更是如此。




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