傅强 | 海洋地质-石油地质方向

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16位科学家共同发表文章对二氧化碳导致全球变暖一说提出质疑。
以下这篇文章由文末所列的16位科学家共同署名:
如何应对“全球气候变暖”或许是当代任何一个民主国家的政治候选人都必须考虑的问题。有这样一种被人反复提及的说法:几乎所有科学家都要求采取强有力的措施,阻止全球变暖。但政治候选人应该了解,这种说法是不符合实际情况的。事实上,许多著名科学家和工程师认为没有必要为抑制全球变暖而大动干戈,而且持这种观点的人数还在不断增加。
去年9月份,诺贝尔奖得主、物理学家伊瓦尔·贾埃弗(Ivar Giaever)发表了一封公开信,宣布退出美国物理学会(American Physical Society),贾埃弗在上次大选中是奥巴马(Obama)总统的支持者。信的开头这样写道:“我没有延续(我的会员资格),因为(美国物理学会政策)声明中的一些说法我不敢苟同。美国物理学会称:‘无可辩驳的证据表明,全球变暖正在发生。如果不采取行动缓和这一趋势,地球的物理和生态系统、社会体系、安全和人类健康可能会严重受损。我们必须从现在开始减少温室气体排放。’美国物理学会可以讨论质子的质量是否会逐渐变化,也可以讨论多重宇宙如何运行,但全球变暖的证据果真是无可辩驳的吗?”
几十年来,国际上一直在大力宣传所谓二氧化碳“污染物”数量增加将摧毁人类文明的说法,但也有一大批科学家(其中许多是非常杰出的科学家)认同贾埃弗的观点。这些科学“异端人士”的数量也在逐年增加。其原因在于一系列不可动摇的科学事实。
对气候变暖论挑战最大的事实也许是,迄今为止全球气候已有十多年未呈变暖趋势了。气候变暖论者对此是了解的,正如2009年“气候门”(Climategate)事件中气候科学家凯文·特伦伯斯(Kevin Trenberth)在电子邮件中所述:“事实上,我们现在无法解释为什么没有出现变暖现象,这无疑是一种讽刺。”不过,只有在人们相信那些计算机模型(在这些模型中,所谓的包括水汽和云在内的反馈机制会大幅放大二氧化碳微弱的影响)的前提下,才可以说气候没有如期变暖。
十多年来全球气候并没有变暖,这暗示计算机模型显著夸大了二氧化碳增加对气候变暖的影响。实际上,联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)发布相关预测22年以来,气候变暖的程度一直小于预期。面对这种尴尬,宣扬气候变暖威胁论者将矛头从气候变暖转向了极端气候,以期将千变万化的气候中出现的所有异常都归咎于二氧化碳。
其实二氧化碳并不是污染物。二氧化碳是一种无色、无味的气体,我们每个人都会呼出高浓度二氧化碳,它是生物圈生命循环系统的关键要素。二氧化碳的增加会大大促进植物生长,所以温室管理者为了让作物长得更好,常常将二氧化碳浓度增加三四倍。这并不奇怪,因为植物和动物是在二氧化碳浓度相当于现在10倍左右时进化形成的。在作物品种增加、化学肥料技术及农业管理水平提高等因素的带动下,过去一个世纪以来农业产量大幅增加,但几乎可以肯定的是,大气中二氧化碳增加是促进农业增产的原因之一。
尽管有越来越多的科学家公开质疑气候变暖说,但许多年轻科学家私下里表示,尽管他们对全球变暖说深表怀疑,却不敢说出来,因为担心这会使他们升迁受阻,甚至发生更糟糕的事情。他们的担忧不无道理。2003年,学术期刊《气候研究》(Climate Research)的编辑克里斯·德弗赖塔斯(Chris de Freitas)博士大胆刊登了一篇不符合政治导向(但符合事实)的同行评审文章,文章结论是,如果以过去一千年的气候变化为背景,那么近期气候变暖并非异常现象。国际上的全球变暖论者很快针对德弗赖塔斯博士发起蓄意攻击,要求撤销他的编辑职位和大学教职。所幸德弗赖塔斯博士保住了他的大学教职。
科学研究本不应该如此,但历史上我们有过先例──比如在特罗菲姆·李森科(Trofim Lysenko)操纵苏联生物学的恐怖年代。宣称信奉基因遗传学(李森科将基因学说斥为资产阶级伪科学)的苏联生物学家被解除工作职务。许多人被送入劳改营,一些人甚至被处以极刑。
为什么人们对全球变暖如此热衷?为什么这个问题会如此触动美国物理学会的神经?许多会员要求美国物理学会(贾埃弗已于数月前宣布退出)不再用“无可辩驳”一词描述科学问题,他们的要求应该说是合情合理的,却遭到美国物理学会拒绝。原因有好几个,但首先要从“何人得益?”这个老问题谈起。用现代语言来说就是“跟着钱走。”
气候变暖威胁论让许多人捞到大量好处,它使政府资金流入相关学术研究项目,成为政府扩大官僚机器的理由。这种论调是政府增加税收,让纳税人为企业补贴(这些公司深谙操纵政治体系之道)埋单的借口,还是吸引巨额捐款流入许诺拯救地球的慈善基金的诱饵。李森科之流日子过得非常好,他们处心积虑地捍卫着自己的信条及其带来的特权。
我们要代表许多对气候科学做过认真和独立研究的科学家和工程师,对所有政治候选人说:采取激烈行动为世界经济“脱碳”并无令人信服的科学依据。即便认同政府间气候变化专门委员会夸大的气候预期,采取激烈的温室气体控制政策也是不经济的。
耶鲁大学经济学家威廉·诺德豪斯(William Nordhaus)近期对多种政策方案进行的研究显示,效益成本比率接近最高的是一项允许经济增长在超过50年的时间里不受温室气体排放控制措施影响的政策。这种政策为世界欠发达国家带来的好处尤其大,这些国家也希望分享一些发达国家在物质财富、健康和期望寿命等方面的优势。而许多其他政策应对方案的投资收益则为负。此外,二氧化碳的增加及其可能导致的小幅升温将使地球整体受益。
如果当选政治领导人觉得必须在气候方面“做些什么”的话,我们建议他们去支持那些增进人类对气候了解的出色科学家。这些科学家们通过精心设计的卫星、海洋和陆地仪器,通过对观察数据的分析来研究气候。我们越了解气候,就越能更好地应对瞬息万变、古往今来困扰人类生活的自然界。当前私人和政府在气候方面投入巨额资金,但其中很大一部分投资有无必要很值得怀疑。
每个政治候选人都应该支持保护及改善环境的合理措施,但有一些耗资不菲的项目纯属浪费资源,依据的是耸人听闻却站不住脚的“无可辩驳的”证据,支持这样一些项目毫无意义。
克洛德·阿莱格尔(Claude Allegre),巴黎大学(University of Paris)地球科学学院(Institute for the Study of the Earth)前院长;J·斯科特·阿姆斯特朗(J. Scott Armstrong),《预测学期刊》(Journal of Forecasting)及《国际预测学期刊》(International Journal of Forecasting)联合创办人;简·布雷斯洛(Jan Breslow),洛克菲勒大学(Rockefeller University)生化遗传学和新陈代谢实验室(Laboratory of Biochemical Genetics and Metabolism)负责人;罗杰·科恩(Roger Cohen),美国物理学会(American Physical Society)会员;爱德华·大卫(Edward David),美国国家工程院(National Academy of Engineering)和美国国家科学院(National Academy of Sciences)会员;威廉·哈珀(William Happer),普林斯顿大学(Princeton)物理学教授;迈克尔·凯利(Michael Kelly),英国剑桥大学(University of Cambridge)工科教授;威廉·基宁蒙斯(William Kininmonth),澳大利亚气象局(Australian Bureau of Meteorology)前气候研究主管;理查德·林德森(Richard Lindzen),麻省理工(MIT)大气科学教授;詹姆斯·麦格雷斯(James McGrath), 弗吉尼亚理工大学(Virginia Technical University)化学教授;罗德尼·尼科尔斯(Rodney Nichols),纽约科学院(New York Academy of Sciences)前总裁兼首席执行长;伯特·鲁坦(Burt Rutan),宇航工程师,“航海家号”(Voyager) 及“宇宙飞船一号”(SpaceShipOne)设计师;哈里森·H·施密特(Harrison H. Schmitt),“阿波罗17号”(Apollo 17)宇航员、美国前参议员;尼尔·沙维夫(Nir Shaviv),耶路撒冷希伯来大学(Hebrew University)天体物理学教授;亨克·滕内克斯(Henk Tennekes),荷兰皇家气象服务中心(Royal Dutch Meteorological Service)前主任;安东尼奥·齐基基(Antonio Zichichi),日内瓦全球科学家联盟(World Federation of Scientists)主席。

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Marine geophysicists from the University of New Hampshire have found huge ‘bridges’ across the Mariana trench, which cross the trench about a mile above the bottom.

The bridges are created when mountains on the sea floor are pulled into the earth’s crust by enormous geological forces. The mountains, sticking up from the Pacific ocean plate, form ‘bridges’ as the the Pacific plate disappears into the earth’s crust under the neighbouring Philippine plate.

‘It wasn’t common knowledge these bridges occurred at all,’ said James Gardner, a University of New Hampshire scientist who found the structures.

Scientists have mapped the deepest place on Earth in more detail than any previous scan. The Marianas trench is 2,500km long and reaches a depth of 10,994mThe bridges are created when undersea mountains are pulled into the earth’s crust – forming bridges across the trench where two tectonic plates collide, said University of New Hampshire scientists.

 

One of the bridges was detected in low resolution in the Eighties, but Gardner’s team has made three more sightings, according to OurAmazingPlanet.

Some of the bridges rise up to 6,600 feet above the trench, and are up to 47 miles long.

The scientists used a multi-beam echo sounder to map the area. Gardner says that there might be life on the ‘bridges’ – adapted to harsh, freezing conditions and pressure up to eight tons per square inch.

‘I would certainly expect Dutton Ridge and the others to have different fauna and flora than the trench floor, because they stand about 2 kilometers [1.2 miles] higher,’ Gardner said. ‘But the extreme depth would make it hard to monitor the biology or seafloor currents in the area.’

Gardner's team mapped the sea floor in the Mariana trench with multi-beam echo sounders, and found four bridges across the trench, created when mountains are being pulled into the earth's crustGardner’s team mapped the sea floor in the Mariana trench with multi-beam echo sounders, and found four bridges across the trench, created when mountains are being pulled into the earth’s crust

A ‘hydrographic’ ship from the U.S. Navy recently mapped the Marianas trench from north to south using a ‘multibeam echosounder’, a standard device for mapping the ocean floor.

The ship, associated with CCOM, the Centre for Coastal and Ocean Mapping at the University of New Hampshire, mapped the whole of the Marianas Trench to a 100m resolution.

‘The instrument allows you to map a swath of soundings along the line of travel of the ship,’ said Dr Jim Gardner to the BBC. ‘It’s like mowing the grass.’

The researchers are examining the process of how underwater mountains are ‘pulled under’ another tectonic plate.

‘Our data shows they are getting really fractured,’ said Dr Gardner, ‘As soon as the Pacific Plate starts bending down, it cracks that old, old crust. It cracks right through the seamount. They get splintered and whittled away, then pulled under.

 

 

sited by http://www.dailymail.co.uk/

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2月/12

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科学研究的艺术

1 科学之路 (The art of scientific investigation) 译序 这是一本论述科学研究的实践与思维技巧的书。作者威廉.伊恩.比德穆尔.贝弗里奇 (William Ian Beardmore Beveridge) 一九○八年出生于澳大利亚,于一九四七年起任英 国剑桥大学动物病理学教授,是一位卓有成效的科学家。本书综合了本世纪和上世纪一些 著名科学家的经验、见解,又结合了作者本人的经验、教训,立论鲜明,编排醒目,语言 也饶有风趣。译者愿将这本书介绍给国内有志于科学的读者。 关于本书的宗旨、内容和对象,原作序言已有说明,无需译者赘述。在此仅就本书作者的 观点略谈一二。 本书作者十分注重实验和观察,非常强调审慎推理与客观判断。就是对待『机遇』、『直 觉』这些偶然性很大的因素,作者也一再强调只有有备而来的人才能认出机会,利用机会 ; 『直觉』必须以对问题持续自觉的思考来作思想上的准备。作者这种贯穿始终的科学态度 是自然科学工作者最可贵的品质。 同时,作者的治学态度也十分严谨。他反复强调在进行实验或观测时,要密切注意细节, 作出详细的笔记,切不可把观察到的现象与实验者本人对现象的解释二者混为一谈。他一 再告诫人们,切勿让推理的进展超越事实,否则定会误入歧途。另一方面,他主张用批判 的精神来阅读,力求保持独立思考能力,避免因循守旧。他还鼓励科学工作者彼此切磋, 互相探讨,打开眼界,以免鼠目寸光,作井蛙之叹。 这本书的最后两章着重论述了科学的组织工作、科学工作者必备的条件和素质以及科学家 生活的种种特点。因此本书不仅对那些攀登险峰的勇士是一根得力的柱杖,而且对那些选 拔勇士、组织攀登的现代『伯乐』也是一本很好的参考书。 2 本书根据第三版译出。有些地方做了必要的注释,文中带圆括号的号码即参考文献中的目 次 (网络版省略了参考文献),指引文或概念的原始出处。限于译者个人的水准,错误、缺点在 所难免,望读者批评、指正。 译者 杨新北 一九八三年四月 原 序 精密仪器在现代科学中有重要的作用。但我有时怀疑,人们是否容易忘记科学研究中 最重要的工具始终是人的头脑。人们固然花费了不少时间和精力去训练和充实科学家的头 脑,但是,对于如何充分利用头脑,在技术细节上却几乎未加注意。在科学研究的实践和 思维技巧方面,尚无一本令人满意的书把有关知识贯穿起来。这种不足促使我写此书作为 研究工作入门的导引(写书的目的)。这本书是对这一复杂艰深论题的小小贡献,首要的对 象是即将从事研究工作的学生,但也希望能吸引更广泛的读者(本书的对象,reader)。 我力图分析获得新发现的方法,综合有成就科学家观点中带有普遍性的东西,并写进那些 会对青年科学家有用而又有趣的材料。为了把这些素材写得简明易懂,有些地方我采用了 坦率的说教口吻,这可能将某些有争辩的观点过分简化了。 但是,教条主义是与我的原意 背道而驰的,我试着推断并阐明尽可能多的科学研究指导原则,以至于摆在学生面前的可 能是一些具体的见解。我并不要求读者接受我的观点,而是把这些观点视为供他们思考的 建议。 科学研究是一种高度复杂而又难以捉摸的活动,在研究人员的头脑中往往并不明确。这或 许就是大多数科学家认为 ,无法就研究方法进行正规教育的缘故。大家都承认,科学研究 的训练主要是自我训练,若能在实际研究操作中得到有经验科学家的指点则更好。尽管如 此,我仍相信可以从别人的经验中学到某些启示与原则。常言道『智者请教他人,傻瓜只 学自己。』诚然,任何一种训练,都远远不止于听别人的指点。人们要学会把原理付诸实 施,并养成运用原理的习惯,必须透过实践。但是,在应该掌握那些技巧才能正确的得到 3 指导,也是有所裨益的。 很多情况下,本书仅仅是指出了可能遇到的困难,亦即必要时必 须全力正视并克服的困难。然而,言之在先亦不无帮助。 (关于科学方法的重要性)所谓科学研究就是对新知识的探求,所以它对有独创精神的人特 别具有吸引力,他们所用的方法亦各不相同。甲所遵循的方法对乙则未必合用。不同的学 科也需要不同的方法。 但是,有些基本原理和思维技巧是大多数科学研究共同使用的,至 少在生物学领域是如此。法国大生理学家贝尔纳 (Claud Bernard) 说:『良好的方法能使 我们进一步地发挥运用天赋的才能,而拙劣的方法则可能阻碍才能的发挥。因此,科学中 难能可贵的创造性才华,由于方法拙劣可能被削弱,甚至被扼杀;而良好的方法则会增长、 促进这种才华。 … 在生物学中,由于现象复杂,谬误的来源又极多,方法的作用较之其 它科学更为重要』 具有天赋研究能力的旷世稀才不会得益于研究方法的指导,但未来的研究工作者多数不是 天才,给这些人一些科研方法的指点,较之听任他们凭借个人经验事倍功半地去摸索,应 有助于他们早日获得成果。有一次一位著名科学家告诉我,他经常故意一段时间不管学生, 以便使他们有机会自己寻找适应工作的方法。这种以非沉即浮原理为依据的方法,用于甄 拔人才,或许有其可取之处,但是比起把孩子扔进水里的原始方法,我们今天有更好的教 游泳的办法 。 人们普遍认为,大多数人的创造能力很早就开始衰退。对于一个科学家来说,姑且假定他 迟早会懂得如何最有效地进行研究工作,但如果完全靠自己摸索,到他学会这种方法时, 他最富有创造力的年华或许已经逝去。因此,如果在研究中有可能通过研究方法的指导 , 来缩短科学工作者摸索的学习阶段,那么,不仅可以节省训练的时间,而且科学家获得的 成果也会比一个用较慢方法培养出的科学家所能做的多。这只是一种推测,但其可能具有 的重要意义是值得深思的。另一种考虑是:未来的研究工作者所必需的正规教育量日益增 加,这就有可能会减少他们最富创造性的年华。也许这两种不良后果都可能因我们所建议 的指导方法而有所解决。 4 试图研究如此广泛复杂课题的任何一本书,也许都难免会有不足之处。我希望本书能起抛 砖引玉作用,引起更多成就比我大、经验比我多的作者来就这个题材撰述,丰富这已有的 系统化的知识。对于在心理学方面没有受过任何正规教育的我,竟然论及研究工作的心理 学,不免失于冒昧。但是,想到生物学家涉足心理学并不比心理学家或逻辑学家涉足生物 学研究有更多误入迷津的危险,就又增添了勇气。大多数论述科学方法的著作 ,都从逻辑 学或哲学角度看眼,本书则侧重于科学研究的心理活动和实践。 (本书的结构及主要内容)我觉得很难按逻辑顺序编排所讨论的各个不同题目;关于机 遇、假设、想象力、直觉、推理和观察各章,在次序上完全是作者任意安排的。第一章第 二部分总结了科学研究的步骤。我颇费周章地搜寻了一些小故事来说明新发现的经过,因 为这些小故事对于那些想了解知识进展过程的人可能有用。每个小故事均按其最适于说明 的科学研究方案,在有关章节中引用,但其影响所及决不限于一点。其它的小故事收集在 附录部份。我在好几处都提到了自己的经验,作为一种直接知识的来源,对此,在这里预 先表示歉意。 对于向我提供有益的建议、批评和参考数据的各位朋友和同事,我谨表示衷心感谢。承蒙 下列各位好意替我审阅初稿,并提出了宝贵的意见,他们是艾伯克龙比 (M. Abercrom-bie) 博士、安德鲁斯 (C.H. Andrews) 博士、巴特利特 (F. Bartlett) 爵士、巴切勒 (G.K. Batchlor) 博士、克龙比 (A.C. Crombie) 博士、尤尔 (T.K. Ewer) 博士、格雷厄姆-史 密斯 (G.S. Graham-Smith) 博士、格林德利 (G.C. Grindley) 先生、琼斯 (H.L. Jones) 先生、拉佩奇 (G. Lapage) 博士、马丁 (C. Martin) 爵士、麦克唐纳 (I. Macdonald) 博 士、麦克利蒙特 (G.L. McClymont) 博士、斯蒂芬森 (M. Stephenson) 博士以及威尔金森 (D.H. Wilkinson) 博士。然而决不能因此认为上述各位科学家赞同本书的全部观点。 第二版序 本书出版以来,不少科学家或撰写书评或个别交谈,对本书所述研究方法表示赞同, 作者对此不胜感激。在主要原则问题上迄未见到严重分歧。因此在第二版时作者可以以更 大的信心将本书奉献给读者。 5 作者收到许多热心人的来信,或证实书中的观点,或指出某些小的错误,作者谨此表示谢 忱。第二版仅在某些小的地方做了更动,唯对『推理』一章作了部份的改写。 贝弗里奇 一九五三年七月 于剑桥大学 第三版序 第三版仅在第二版的基础上做了些小的改动,大多属于次要的性质,附录中增添了两个很 好的例子以说明机遇的作用。 贝弗里奇 一九五七年九月 于剑桥大学 6 科学之路 The Art of Scientific Investigation 译 序 原 序 第二版序 第三版序 引 言 科学家与侦探 (Irving Copi) 准备工作 学习.着手研究问题.提要 实 验 生物学实验.实验的部署与估 价.给人错误印象的实验.提要 机 遇 实例.机遇在新发现中的作用.认 出机遇的机会.利用机会.提要 假 设 实例.假设在研究中的运用.运 用假设须知.提要 想象力 丰富想象.虚假线索.好奇心.讨 论激励思想.限制的思考.提要 直 觉 定义与实例.直觉的心理学.捕 获直觉的方法.科学鉴赏力.提 要 推 理 推理的限度与危险.运用推理注 意事项.推理在研究的作用.提 要 观 察 实例.观察的原则.科学的观 7 察.提要 困 难 对新设想的抗拒心理.与新发现 的对立.解释的谬误.提要 战略与战术 计划和组织.不同类型的研究.科 学研究中的移植法.战术.提要 科学家 性格.鼓励和报酬.科学道德 观.科学头脑.科学家生活.提 要 附 录 机遇在新发现中发挥作用的实例 (共 19 例) 引 言 科学家与侦探 在科学的研究中所遇到的问题与侦探办案时所遇到的问题极为相似,在实质上,科学 研究与侦探办案虽不相同,但很明显的,侦探办案所使用的方法与科学研究所用的方法是 相同的。机警的侦探对于最麻烦的无头案件或神秘案件都有办法侦破,密西根大学教授伊 文柯比 (Irving Copi) 博士举出柯南道尔 (A. Connan Dogle) 笔下的福尔摩斯 (Sherlock Holmes) 破案的方法。 (一) 认清问题 (Problem) 福尔摩斯对每一案件皆细心揣摩分析,故常能见人所未见,知人所不知,一草一木都 不放过,别人认为平凡甚至其笨无比的作法,而福尔摩斯往往能从人所不注意之处找到了 关键所在。据说他每当心里有未解决的问题时,他常数日甚至一周不眠不休,反复对事实 求证,直到他自认已了解全案或已能控制案情的数据为止。 8 科学研究与侦探办案的共同点,都是为解决问题的行动,也就是说,在他们还没有开 始工作前就有一个问题存在。然后,就必须先了解问题,作类似的实验与设想,找出问题 的线索与症结。例如,福尔摩斯接到了一封信,说玻理斯顿路三号发生了一件命案,他立 即前往出事地点勘察。相同的,在十八世纪时,热的理论广泛的被接受,当时认为热是一 种稀薄而有高度伸缩性的流体,所以可以加到一个物体身上,也可以由一个物体身上流出 来,因此致使人体的温度有所改变,这种把热假设为流体的理论在当时是牢不可破的,到 了十八世纪末,认为热为 一种物质 (a matter substance) 已为大家普遍接受。科学家罗 福特 (Rumford 1753-1814) 由于看到制造大炮时因钻孔而生高热,使他觉得物质的本质既 不能创造热,也不能毁灭热,发热与体积伸缩也无关,在此罗福特与福尔摩斯都面对着一 个问题了。 (二) 初步假设 (Preliminary hypotheses) 福尔摩斯还未到现场之前,他对案情不作任何揣测与预断,他认为那是最危险的,他 曾说:『在你还没有任何证据之前就作推论,那是最大的错误与偏见,而不是判断。』所 以一个人在未收集到证据之前,切不可作成最后的判定 (final judgment), 不过要收集 资料又不能不先有推理,否则资料无法收集起来,达尔文曾说:『只要是有用的任何观点, 不论是赞成的还是反对的,都必须加以观察。』要收集赞成或反对的有关资料,就须要有 初步的假设作基础,这种假设不必是完整的理论,但至少要是一个大略的认识,否则便无 法决定如何去搜集数据了。例如 : 玻理斯顿路三号的谋杀案,使福尔摩斯第一考虑到的 是赶快到现场收集资料,因为谋杀现场可能留有重要的线索,但现场的数据可能非常的多 与复杂,如果没有初步的假设,将会不知如何着手收集有关的资料。相同的,由于罗福特 对热发生疑问,他要对自己的观点有所解释,所以他也进入了第二步骤,即初步的假设, 他认为热的产生并非任何物体本质的缩减 (物质无任何损耗即可产生无限量的热)。不过, 初步的假设一定要具有高度的推测性,它必须基于过去的经验。不管怎么说,问题出现以 后,要开始作调查研究就必须先有初步假设,但它决不是完全可靠的,问题最后所得到的 解决方案也许会与它大相径庭,所以这一推测究竟有多大的可靠性,那是需要经过调查的 程序才能知道的。 9 (三) 收集相关资料 (Collecting additional facts) 有了初步假设,就可以收集数据,希望由获得的数据发现足移的线索以作为破案的依 据。收集相关资料大有学问,初出茅庐而缺乏经验的新手常会忽视某些极重要的数据。例 如,福尔摩斯去调查凶案,在距离现场一佰码时,他就下车步行,仔细勘察房子周察团的 环境,尤其是通往凶宅之路,到凶宅之后,别人茫无头绪,但他已经开始收集资料,首先 他详细检查死者,然后又注视室内的情况,每一点每一处都不放过。 通常第二步骤与第三步骤是无法截然分开的,它们互有关联且互相依存。 不错,要开始 任何收集行动,必先要有初步假设,但是有了新的数据以后,也可能从而产生新的假设, 而这新的假设又会有新的事实加入。可能又会产生另外的假设,因此因果循环不已。福尔 摩斯在凶宅仔细检查已使他形成进一步的假设,他几乎已把案情了解得一清二楚,他对警 署的侦探说:『这个谋杀案的凶手是男的,约六尺多高,血气方刚之年,两脚不大,衣着 不雅,穿方头马靴,抽托利支普利牌香烟。他同死者共乘同一辆四轮出租马车来这里,拉 车的马所钉的马蹄铁三支旧的,一只新的,而新的是在前蹄上。谋杀者极可能有一张漂亮 的面孔,右手指甲很长。这些是目前仅能知道的资料,对你可能有点帮助。』两个警探互 视一笑,其中一个问道:『假如死者是被谋杀的,那么是如何被杀的呢?』福尔摩斯答: 『毒药』。相同的,罗福特于第二步骤有了初步的假设,他便进一步的收集资料,实地来 验证这一假设,他用钢钻钻铁,产生了无限的热,而物体本身并没有缩减,这一事实,明 显的与原有理论不合,依照原有理论,任何物体内所含的热都是有限的。 (四) 形成假设 (Formulating hypothesis) 调查到某一阶段,就感到需要对所有事实有一解决方案,实际上这是解释假设的一个 程序,在此需要想象力与丰沛的知识来描述这个程序,这须向后推论。福尔摩斯对此曾指 出:『大多数人,假如你对他们描述某事件的某一部份,他就会想告诉你结果是如何了, 他们很容易把某些事件揉合在一起,从而推论出将会有那些事要发生。但很少人能够,当 你告诉他一个结果时,他却能运用想象力或思维把导致此一结果的每一步骤清晰地浮现在 脑海里。』相同的,罗福特在第三步骤收集数据后,就进入此一步骤,即作成假设。而须 10 使此假设能解释一切四周遭遇到的问题,罗氏的假设:热是一种运动的形式,这就是后来 称之为『热的机械论』或称之为『热的动力说』。 (五) 进一步的演证 (Deducing further consequences) 一个真正有用的假设不仅可以解释原先我们认定事件发生的经过,而且还要可以解释 新发掘到的资料,如果这两方面都没问题,那么这个假设我们方可接受,而事件的结论也 因而获得进一步的证实。换句话说,一个健全的假设,不仅要解释过去,也要能解释 (或 预测) 将来,否则便难望成立。例如:福尔摩斯假设谋杀案是毒杀,后来又发现死者的秘 书及其游伴也是被毒死的,并进一步的发现了毒药丸,这一连串的新发现,更进一步的证 实了他的假设之真确性。相同的,罗福特做成假设后,就必须加以检验,另一个科学家戴 维 (Humphry Davy 1778-1829) 对此作了贡献,他检验的结果,发现新旧两说,极端矛盾。 他说:『假如热素论 (原有理论) 为真,则两块冰在冰点以下,在真空里无论怎么磨擦都 不会有融化现象。』另一方面,他也给热动力说作了实验,即两块冰块在一起摩擦就会有 融化现象,而不管此种摩擦是在什么温度或是在真空,不真空中进行的。这些推论法也指 出了进一步实验的途径。 (六) 检验结论 (Testing the consequence) 由假设所演绎出的结论,可以用各种方法加以检验,有些只要观察即可,有些却一定 要经过实验来检验,像前述的谋杀案,药丸是否有剧毒,就必须经过实验来检验。福尔摩 斯将药丸拿出一粒,用水和牛奶混合以后给狗吃,谁知狗吃后却毫无反应,这使他的假设 受到了考验,他深感困扰,左思右想,忽然叫了起来『有了!』他又从药瓶中拿出一粒药, 拌牛奶给狗吃,那只狗刚用舌头舔一舔就不支倒地,这就获得了证明,于是福尔摩斯的假 设遂使人深信不疑了。相同的,戴维使用了第五步骤的推论法,做了更严密的实验,结果 证明『热动力说』为正确,也就否定了原来的理论。后来英国有一位物理学家焦耳 (James Joule 1818-1889) 则更作了一个重要的实验,使『热动力说』成为『定量说』而建立了『热 的机械等量说』 (quantitative mechanical equivalent of heat)。 (七) 实际应用 (Application) 11 侦探工作的最后目的就是实用,他不能只解释事件就算完事,而是要侦破刑案。后者 就是理论的实际应用问题。在狗被毒毙后不久,福尔摩斯就用计逮捕到谋杀者—马车夫。 相同的,『热动力论』由于是定量形式,因而更具实用价值。在实用方面,有些理论性的, 如『气体动力论』,就是由此一学说而把机械论与现象论连结起来。『热动力学』现差不 多已成为一门独立科学,就是此一连合的结果。这个理论最明显的实际应用是在人工冰冻 方面,这也可以说是由此一学说而使工业上获致的唯一成果。 以上我们是描述侦探工作如同科学研究工作,从观察资料到检证假设,都要经过推理过程, 而所作出的假设不仅要能诠释事实而且要能实际应用。 伊文.柯比Irving Copi 12 第一章准备工作 Preparation 跛足而不迷路能赶过健步如飞但误入歧途的人。 – 弗兰西斯.培根 – 学 习.着手研究问题.提 要 (庄荣辉附记) 学 习Study 科学研究工作者是活到老学到老的。由于必须使自己跟上知识的发展,研究人员的准 备工作是永无止境的。这主要通过阅读当前的科学期刊。如同看报一样,这种学习成为习 惯,构成科学家正常生活的一部分。(定期看期刊进行学习) 一九五二年版的《世界科学杂志一览》编入了五万多种期刊。简单计算就可看出:这相当 于一年阅读近二百万篇文章,或一周四万篇。这说明,除了阅读与自己最相关的那一小部 分文献外,要想多涉猎其它是绝对不可能的。大多数科学研究工作者,试图定期查看或至 少是翻阅二十种到四十种期刊文章的标题。同看报一样,大部分数据只略读一下,只有对 自己可能有所裨益的文章才细加阅读。 初学者应该请教本行中有经验的研究工作者,以了解那些杂志对自己最为重要。文摘期刊 (review) 总是比原期刊迟后一段时间,仅就这点而言,价值也很有限 ;但文摘刊物能使 科学工作者了解各种不同的文献内容,对那些接触不到大量杂志的人尤为可贵。在通过索 引刊物和目录查找参考数据,并学会使用图书馆方面,需给学生以适当的指导。(看文章也 是了解当前研究进展的重要方法,明白当前的研究的热点、难点是什么?科学进展) 通常,对于述及有关自己研究的文献要仔细地阅读。然而,也有科学家认为这样做并不明 智。关于这一点,乍看之下似乎令人不解。他们说:阅读他人有关这一课题的文章会限制 思想,使读者也用同一方法去观察问题,从而使寻求新的有效方法更加困难。有人甚至提 出理由,反对过多阅读所要研究的学科领域中一般性的论文。凯特林 (Charles Kettering) 曾参与发现把『四乙铅』作为发动机燃料的抗震剂,并改进了卡车、公共汽车用的柴油机。 13 他说过:阅读传统教科书会使人墨守陈规,而摆脱陈规和解决这个问题一样费劲。很多成 功的发明家并不是在他们受到训练的科学领域做出了辉煌的发现。巴斯德 (Louis Pasteur)、梅契尼科夫、伽伐尼 (Luigi Galvani) 就是著名的例子。一个名叫米尔斯 (J.H.W. Mules) 的牧羊人,没有受过科学研究的训练,却发现了很多科学家未能发现的一 种防止澳大利亚羊群发作肉蝇病的方法。发明生产廉价钢方法的贝塞麦 (Henry Bessemer) 说过:『比起许多研究同样问题的人,我有一个极为有利的条件,那就是:我的思想没有 被长期既定的惯例所形成的固定观念束缚,而造成偏见。现存的一切都是正确的信念,也 没有让我受害。』但是,如同许多这一类的『门外汉』那样,贝塞麦虽在某一个学科领域 中一无所知,并摆脱了既定思想方式的影响,但在其它学科领域中却是有知识、有训练的。 贝尔纳的话也是同样的意思 :『构成我们学习上最大障碍的是已知的东西,而不是未知的 东西。』所有从事创造性研究工作的人都面临这一难题。拜伦 (George Gordon Byron) 写 道:『要有独到之见必须多思少读。但这是不可能的,因为在学会思考以前自己势必先阅 读。』 萧伯纳 (George Bernard Shaw) 的妙语『读书使人迂腐』也说明了这个问题,并 不像初看起来那样荒诞无稽。 这一现象可以这样解释:当充满丰富知识的头脑思考问题时,相关的知识就成为思考的焦 点。如果这些知识对于所思考的问题已经足够,那就可能得出解决的方法。但是,这些知 识如果不够,(从事研究工作时往往如此) 那么,已有的一大堆知识就使得头脑更难想象出 新颖独创的见解,其原因下面再谈。此外,有些知识也许实际上是虚妄的。在这种情况下, 对于新的有成效见解的产生,会造成更严重的障碍。 因此,如果研究的对象是一个仍在发展的学科,或是一个新的问题,或问题虽已解决但却 是一种新的看法,这时对学科内行的人最有利。但是,若研究的是一个不再发展的学科, 这一领域的问题业已解决,那么就需要一种革命性的方法,而这种方法更可能由一个对此 外行的人提出。内行人几乎总是对革新的思想抱着怀疑的态度,这正说明已有的知识变成 了障碍。(什么时候有利,什么时候不利) 14 解决这个问题的最好方法是以批判精神来阅读,力求保持独立思考能力,避免因循守旧。 过多阅读滞碍思想的发展,这主要是对那些思想方法错误的人而言。若是用阅读来启发思 想,若是科学家在阅读的同时积极从事研究活动,那就不一定会影响其观点的独创精神。 无论如何,多数科学家都认为:研究一个问题时,对该问题的解决已经到什么程度一无所 知,是更为严重的障碍。 开始从事研究工作的年轻科学家,最普遍的一个错误是:尽信书上所言,把报导的实验结 果与作者对结果的解释混为一谈。培根说:『读书时不可存心诘难作者,不可尽信书上所 言,… 而应推敲细思。』 具有正确研究观点的人养成这样一种习惯,把书上所言跟自己的经验知识加以比较,并寻 找有意义的相似处和共同点。这种学习方法也是形成假设的一种方法。例如,达尔文 (Charles Robert Darwin) 和华莱士 (Alfred Russel Wallace) 就是这样找到进化论中『适 者生存』的观点。 成功的科学家往往是兴趣广泛的人,他们的独创精神可能来自他们的博学。正如我们以后 在『想象力』一章里要谈到的,独创的精神往往在于把原先未曾想到会有关联的观点联系 起来。此外,广博会使人观点新颖,而过于长时间钻研一个狭窄的领域则易使人愚钝。因 此,阅读不应局限于正在研究的问题,也不应局限于自己的学科领域,甚至不应局限于科 学本身。然而,除了与自己直接有关的知识,为了尽量节省用于阅读的时间,绝大部分数 据可以浮光掠影,一带而过,而仰仗提要和书评来跟上发展的主流。科学研究工作者如不 培养广泛的兴趣,其知识层面可能越来越狭窄,只局限于自己的专业知识。教书的一个有 利条件是 ,一个兼做教学工作的科学家,比一个单纯从事研究工作的科学家,更会要求在 广泛的领域里跟上科学的进展。(知识面要广博) 对于普遍定律具有清晰的概念,而不把它们看作一成不变的法则,这比用一大堆琐碎的技 术数据来充斥头脑重要得多,因为这种技术数据在参考书和索引卡片上很容易找到。对于 15 创造性思维来说,见林比见树更重要 (学生常有见树不见林的危险)。一个头脑成熟,对科 学事物有过深思熟虑的科学家,不仅有时间积聚技术细节,而且掌握了足以见到森林的全 局观。 上述这些决不是要贬低在基本科学方面打下完备基础的重要性。在广阔的领域里『泛读』和 『略读』具有什么价值,大部份取决于读者是否有足够的知识层面,以便迅速思量其所报导 的新成果,并攫取其中重要的发现。有人说 :青年时期在科学上所奠定的基础,其所能负 载的极限,就是他日后科学思维发展的极限。这确实有他的道理存在。 在无需细读的时候,学会略读的技巧是很有帮助的。正确的略读可使人用很少的时间接触 大量的文献,并挑选出具有特别意义的部分。当然,有些作品的风格本身就比其它的更适 合于略读。对于严密推理或精炼的文章,或任何一篇读者意欲深入钻研的文章,则不可略 读。 大多数科学家发现,做索引卡片的方法很有用,即在卡片上把与自己的研究特别有关的文 章作出简明的摘要。再者,做摘要的过程也能帮助自己记忆文章的要点。在通篇快读对全 貌有所了解以后,读者可以回到那些此时方才充分认识其意义的章节段落,重新阅读与思 考,并做笔记。 一个刚刚毕业的学生,第二年常常学习一门别的科目,以便使自己有更好的条件做研究工 作。过去那些说英语的从事研究工作的学生,如果不懂德语而又在中学学过法语,通常选 学德语。我认为:在生物学方面,选修生物统计学对学生更有好处,其重要性下一章里再 谈。能够读懂德语在从前是很重要的,但是,近十年来,用德语写的生物学和医学著作数 量很少,以后几年之内也不会很多。诸如斯堪的纳维亚和日本等国的科学家,过去经常用 德语写作,现在则几乎完全用英语。随着科学在美国和英国的大发展,此时英语正在成为 科学上的国际语言。一个学生物的学生若非有特殊理由要学德语,我则认为在德国科学振 兴以前,他应把时间花在其它更有用的事情上。在这方面也许值得一提德国伟大的化学家 奥斯瓦尔德 (Wilhelm Ostwald) 有不寻常的观点。他主张做研究工作的学生不宜于学习语 言,他认为:拉丁文的传统教学法尤其毁坏科学观。斯宾塞 (Herbert Spencer) 也指出: 16 语言学习易于助长对权威的尊崇,从而不利于独立判断能力的发展。而这种独立判断能力, 对于科学家是特别重要的。好几位著名的科学家,包括达尔文和爱因斯坦 (Albert Einstein) 在内,都对拉丁文深恶痛绝。这也许是由于他们独立思考的头脑,与不去搜寻 佐证就接受权威的习惯是格格不入的吧。 上一段中关于语言学习可能造成有害影响的观点并不是普遍被接受的。然而,在决定要不 要学习某种语言或某门别的科目的时候,还有一个因素要加以考虑。那就是:学习价值不 大的科目消耗了学习另一学科所需的时间和精力。而思想活跃的科学家经常面临着一个所 谓兴趣竞争的问题:他难得有足够的时间去做所有想做和应该做的事,所以必须对什么是 可以忽略的东西作出抉择。培根说得好:我们必须决定知识的相对价值。卡恰尔 (Cajal) 公 开反对一切知识皆有益的观点;反之,他说,学习无用的科目即使不占据头脑的位置,也 占用了宝贵的时间。虽则如此,我并不想说科目的选择应该完全从实用的观点出发 ,我们 科学家无瑕阅读一般的文艺作品实在是件憾事。 学生如果不能上生物统计学的课,则可选读有关这个科目中易懂的书或文章。我所知道最 合适的有斯内德克 (G.W. Snedecor) 的著作,他论述统计学应用于动植物实验里的情况。 还有希尔 (A. Bradford Hill) 的著作,主要谈人体医学中的统计学。托普莱 (Topley) 和 威尔逊 (Wilson) 的细菌学教科书中有一章关于生物统计学在细菌学中的应用,很精彩。 费歇尔 (R.A. Fisher) 教授的两本书是经典著作,但有些人认为把它们当作入门学习稍嫌 太难。如果生物学家对生物统计学不感兴趣,则不必要求他成为这方面的专家。但是,他 在这方面应该拥有足够的知识,以免对它无故忽视或过分迷信,而且,他应该知道什么时 侯该向生物统计学家请教。 年轻科学家还要注意科学论文写作的技巧和艺术。科学论文的英语水准一般不高,无懈可 击者寥寥无几。人们的主要意见还不在于英语不够优美,而是不清晰、不准确。正确使用 语言之所以重要,不仅在于要能够正确地论述研究过程,而且因为我们大部分的思维是通 过语言进行的。有几本很好的小册子和文章是关于科学论文的写作的。特里利斯 (Trelease) 专谈写作和编辑的技巧,卡普 (Kapp) 和奥尔伯特 (Allbutt) 则主要论述如何写作各种英 17 语文体,安德逊 (Anderson) 写了一篇有关设计科学论文中图表的文章,非常有用。我发 现,撰写书刊摘要帮助很大,能使我们通晓科学成果报导中出现的某些最严重的错误,同 时领受到 惜墨如金 的良好训练。 通过阅读科学伟人的生平和著作,科学家丰富了自己的生活,加深了对科学的理解。从这 些书本中得到的启示使许多青年科学家受用终生。我可以推荐两本最近出版的精彩传记 : 杜博斯 (Dubos) 的《路易.巴斯德:科学的自由骑士》和马夸特 (Marquardt) 的《保罗.埃 利希 (Paul Ehrlich)》。近年来人们越来越注重科学史的研究。科学家对此都应略有所知: 科学史对学科的日趋专门化是最好的弥补,并能扩大视野,更全面地认识科学。关于这方 面的著作有些不写成单纯的编年史,而是深入评价知识的发展,把它看作演变的进程。还 有浩瀚的文献论述科学的哲学观和科学方法的逻辑学。人们是否要进行这方面的研究取决 于个人爱好,但是一般说来,这种学习对从事科学研究帮助不大。 参加科学会议对青年科学家是很有帮助的。在科学会议上,青年科学家可以看到别人如何 发展其研究过程而对知识界有所贡献。看他们如何评议论文,根据什么评议论文,并对同 行的科学家之个性有所了解。认识你所读论文的作者,甚至仅仅知道他们的容貌,都会给 科学研究增添不少兴味。科学会议也是一个表现科学上无任何独断专行的民主气氛之场所。 因为在会议上,那些老资格的科学家也同样可以受到批评。我们应争取一切机会参加著名 科学家举行的特别报告会,因为这种报告会常常给人极大的启发。例如伯内特 (F.M. Burnet)一九四四年说过这样一件事:一九二○年他出席了马森 (Orme Masson) 教授的报 告会。马森教授是一个对科学怀有真正感情的人,他不仅极其清晰地说明了原子物理的未 来发展,而且描叙了他对事物有了新的理解后,内心的愉快情景。伯内特说:虽然报告的 内容他已大部份忘记了,但是当时激动的感受却终生铭记在心。 着手研究问题Setting about the Problem 在开始科学研究的时侯,显然,首先要决定研究的题目。虽然在这方面有必要请教一 位有经验的科学家,但是,做研究工作的学生若是自己担起选题的主要责任,那么成功的 可能或许会更大。这样选出的题目他会感到与趣,觉得是他自己的,而且会多加考虑,因 18 为成功与否责任全在他身上。他最好能在实验室老资格科学家的研究范围内选择题目,这 样就能得益于他们的指导和关注,自己的研究也能促进他们对自己工作的理解。虽则如此, 有时科学家却不得不就某一特定题目进行研究,这种情况常见于应用研究。在这种时候, 只要对问题考虑充分,就不难找到有真正价值的问题。甚至可以这样说,大多数题目都是 科学家自己创造出来的。美国大细菌学家史密斯 (Theobald Smith) 说:他总是着手处理 眼前摆着的问题,主要因为这样子容易得到数据,在没有数据的情况下,研究工作会寸步 难行。(要特别注意着手处理手边的的问题,因为数据容易获取lcj)有真正研究才能的学 生要选一个合适的题目是不困难的。假如他在学习的过程中不曾注意到那里值得去研究或 理论上不一致的地方,或是根本没有形成自己的想法,那么作为一个研究工作者他是前途 不大的。初学研究工作的人最好选择一个很有可能获得成果的题目,而这题目当然不要超 出他的技术能力。成功是进一步发展的推动力,而不断受挫则可能引起相反的效果。 题目选定以后,下一步就要确知在这方面别人已经做过那些研究。作为研究的起点,教科 书往往很有用处,一篇新近出版的评论文章则更佳,因为二者都对现有的知识作了全面的 总结,并提供了主要的参考数据。然而,教科书只是著作者撰书时期重要事实和假设的汇 编,为了使全书连贯一致,可能去掉了不衔接和有矛盾的地方。因此,我们一定要查阅原 著。每篇文章中都提到其它文章,如此按踪寻迹就能找到有关题目的全部文献。索引杂志 全面报导了任一学科大约一年以前的参考数据,非常有用。索引杂志未编进的资料则需到 个别的有关期刊中搜寻。《医学累积索引季刊》《动物学记录》《兽医学索引》及《农业 书目》分别是有关学科的标准索引刊物。受过正规训练的图书馆管理员知道怎样系统查阅 文献。科学家有幸得到他们帮助便可获得任何有关科目的全部参考书目。最好在研究工作 开始初期,对全部有关文献作充分的研究,因为即使只漏了一篇重要论文,也可能使我们 浪费很多精力。再者,在研究的过程中,以及在留意有关课题的新论文时,广泛浏览各种 数据,注意有无可利用的新原理、新技术,是非常有益的。 在传染病研究方面,第二步是尽量搜集该疾病当地病例的第一手材料。举例说,如果研究 的是一种牲畜病,一般要实地进行观察,亲自探访农民。这是实验工作的重要先决条件。 19 研究人员忽视了这一点,有时就会做一些与实际 问题不太相干的实验。适当的实验室标本 检验,通常作为这种现场工作的辅助工作。 农民常常会给观察到的事物加上主观的色彩以配合自己的观点,也许一般门外汉都是如此。 头脑未经正规训练的人往往注意并记住那些符合自己观点的事物,而忽略了与自己观点不 合的事物。进行调查必须巧妙而深入,以便准确地确定观察到的现象,即把人们观察到的 现象同人们对这些现象的解释分开。这种耐心的调查常常是很有收获的,因为农民有极好 的机会搜集材料。雪貂容易感染犬瘟热病这一重要发现 ,就是从一个猎物看守人的断言得 到启发。科学家们对他的话起初并不在意,幸好后来他们决定研究一下他的话是否真有道 理。据说,意大利的农民相信疟疾的传播与蚊子有关已有两千年了,但是直到五十年前这 一事实才得到科学研究的证明。 整理数据、弄清数据之间的相互关系并试图规定课题,在这一阶段都是有益的。例如,研 究一种疾病时,应通过判断疾病的症状来说明这是什么样的疾病,并从而将这种疾病的症 状与其它可能引起混淆的病症加以区分。据报导,杰克逊 (Hughlings Jackson) 说过这样 的话:『对于已发生的现象之研究,应先于对引发此现象之原因的研究』为了证明这样做 的必要性,这里举一个典型的例子:野口从钩端螺旋体性黄疸病人身上分离出螺旋体,说 这就是黄热病的起因。这一似真的错误 ,延误了对黄热病的研究 (但关于野口因此自杀的 误传是没有根据的)。严重程度稍逊于此的例子更是屡见不鲜。 到这一步的时侯,研究人员可以将课题分割成若干公式化的问题,并从实验着手。在准备 工作阶段,科学研究人员不应消极地让资料充斥头脑,而应该寻找现有知识上较为贫乏的 领域:不同作者报告中的差别、本地观察到的现象和原先报告之间的矛盾、与有关课题相 似的地方,以及自己实地考察中发现的线索。思想活跃的研究人员通常能大胆地提出假设, 解释所得的材料。从这些假设出发,通过实验,或经由搜集到的资料之观察,通常即可证 明或否定某些结论。研究人员在充分考虑课题以后,决定要做的实验应该是有可能得出最 有用的结果,而又不超出研究人员技术能力和资金的限制。往往最好是从课题的几个层面 20 同时着手;然而,精力不宜过于分散,一俟找到某种有价值的论点,就应集中力量进行这 一方面的工作。 同大多数的工作一样,实验的成功与否主要取决于准备工作的细致程度。最有成就的实验 家常常是这样的人:他们事先对课题加以周密思考,并将课题分成若干关键性的问题,然 后,为寻求这些问题的答案精心设计实验。一个关键性的实验能得出符合一种假设,而不 符合另一种假设的结果。津泽 (Hans Zinsser) 在写到法国大细菌学家尼科尔 (Charles Nicolle) 时说:『在制定实验方案之前,尼科尔属于周密考虑,精心构思,从而取得成功 的人。他决不像第二流人物,做那种心血来潮考虑不周的实验,自己却急得如热锅蚂蚁。 确实,看到许多实验室大量平庸的论文时,我常常想到了蚂蚁。… 相对的,尼科尔做的实 验很少,而且很简单。但是,他做的每一个实验都是长时间智力孕育的结果,考虑到一切 可能的因素,并在最后的试验中加以检验。然后,他单刀直入,不做虚功。这就是巴斯德 的方法,也就是我们这个领域中所有伟大人物所使用的方法。他们清晰明确的实验结论, 对于那些具有欣赏能力的人来说,是一种莫大的精神享受。』 据说,剑桥大学的大生理学家巴克罗夫特 (Joseph Barcroft),有一种本事,能把问题化 为最简单的要素,然后用最直接的方法找出答案。研究工作的计划这一问题将在后面『战 略和战术』一章中讨论。 提 要Summary 研究人员的职责之一是跟上科学文献。但是,若要不失独创精神或保持新颖的观点, 阅读时必须秉持批判、思考的态度。仅仅把知识当作资本,累积的投资是不够的。 科学家自己选定的课题往往最容易有成果。但初学者选题仍以不要过难并能得到专家指导 为宜。 下面是研究医学和生物学的一般程序:(1) 批判性地审阅有关文献。(2) 详尽搜集现场资 料,或进行同等的观察调查,必要时辅之以实验室标本检验。(3) 整理数据并把其中具有 21 关联的数据联系起来,规定课题,并将课题分成若干具体问题。(4) 对各问题的答案作出 猜测,并尽量提出假设。(5) 设计实验时,应首先检验较具关键性问题的假设。 第二章实 验 Experimentation 实验有两个目的:(1) 观察迄今未知或未加解释的新事实;(2) 检证为某一理论提出的假设是否与可视察到的 事实相符合,但两者往往是互不相干的。 – 雷内.杜博斯 – 生物学实验Biological experiments 我们今天所认识的科学,可说是从文艺复兴时期采用实验方法开始的。然而,尽管实 验对于大多数学科都很重要,却并非适用于一切的科学研究。例如,在描写生物学、观察 生态学或者各种类型的医学临床研究中,都不用实验。但即便如此,后一类型的研究也利 用了很多同样的原则。其主要不同点在于:假设的检验是从自然发生的现象中收集资料, 而不是从人为地实验条件下的现象中收集资料。在写上一章最后部分和本章第一部分时, 我的对象是实验人员。但是,对于纯观察的研究工作者,这些章节可能也有帮助。 通常,实验在于使事件在已控制的条件下发生,尽量消除外界不相干因素的影响;并能进 行密切的观察,以便揭示现象之间的关系。 『对照实验』是生物学实验中最重要的概念之一。在『对照实验』中有两个或两个以上的 相似组群 (除了一切生物体所固有的变异性外,其余的条件完全相同):一个是『对照』组, 作为比较的标准;另一个是『试验』组,要通过某种实验步骤,以便人们确定它对试验的 影响。人们通常使用 『随意抽取样品』的方法来编组,即用抽签或排除人为挑选的方法, 把样品分别编入甲组或乙组。按照传统的实验方法,除要研究的那一个变量外,各组其它 一切方面都应尽量相似,而且实验应该很简单。『一次变化一个因素,并把全部情况进行 记录。』这一原则现仍广泛采用,特别在动物实验方面。但有了现代统计方法的帮助,现 在已有可能设计同时试验几个变量的实验了。 22 在研究工作的开头应该尽可能进行一项关键性的简单实验,以判断所考虑的主要假设是否 成立。细节的计划则可稍后作出。因此,在对各部分作试验之前先对整体作试验,往往是 明智的。例如:当你想用纯细菌培养物再次引起疾病之前,最好先试着用带病组织传染; 在试验化学分馏物的毒性、抗原性及其它影响前,应先试验其原始提取物。这一原则看来 似乎简单、明显,但常被忽视,从而浪费了许多时间。同样这个原则,在初步试验某个定 量因素影响时,通常最好在一开始就断定在极端条件下,例如使用大剂量的条件下,是否 会影响实验的结果。 与此十分相似的另一条原则是 逐步排除 的方法。有种猜谜游戏,诸如提出『动物、植物、 还是矿物』等一连串问题,就很传神说明了这种方法。用逐步缩小可能性的方法,常常比 直接但是盲目的猜测能更快地找到未知的事物。该原则应用于称重时,先试验过重和过轻 两个重量,在实验中所会产生的影响,然后使这两个极端重量逐步接近。在用化学方法寻 找一种未知的物质时,这种方法特别有用;但是这种方法也同样经常应用于生物学的各个 分支领域中。例如,在研究某种疾病的起因时,有时,我们排除各种