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    中國(guó)作家協(xié)會(huì)主管

    紳士的報(bào)答——科學(xué)普及的“敘述性詭計(jì)”
    來(lái)源:中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)(微信公眾號(hào)) | 李興春  2018年06月05日15:17

    有一個(gè)流傳很廣的笑話:某紳士酷愛(ài)看偵探劇,這天他又來(lái)到劇院觀看一出精彩的偵探劇。劇院的侍者殷勤地為他領(lǐng)座,幫他把衣帽掛到衣帽間,又問(wèn)他要不要望遠(yuǎn)鏡和點(diǎn)心、香檳等。紳士一心只想好好享受看戲的樂(lè)趣,侍者一番大獻(xiàn)殷勤沒(méi)有得到他一分錢的小費(fèi)。當(dāng)撲朔迷離的劇情緊張地進(jìn)行到一半,侍者來(lái)到紳士旁邊,指著舞臺(tái)上的一個(gè)角色,對(duì)著紳士耳朵悄悄地說(shuō):“兇手就是那個(gè)園丁。”

    很多科學(xué)普及的方式,就像這個(gè)劇院侍者的報(bào)復(fù)。

    愛(ài)因斯坦和波蘭物理學(xué)家英費(fèi)爾德合著的科普名作《物理學(xué)的進(jìn)化》中就指出,科學(xué)家研究自然的工作有點(diǎn)像閱讀一本充滿奧妙的偵探故事,科學(xué)家讀自然之書必須由他自己來(lái)尋找答案。他不能像某些性急的讀者在讀偵探小說(shuō)時(shí)所常做的那樣,翻到書末先去看故事的結(jié)局。科學(xué)家倒很樂(lè)意這樣省事,但實(shí)際上科學(xué)發(fā)現(xiàn)總是充滿曲折,因?yàn)榇笞匀坏陌盖闃O端復(fù)雜,事實(shí)真相總是深藏不露。有很多重要的線索,不一定都能引導(dǎo)科學(xué)家到破案的正確方向,比如書中就認(rèn)為亞里士多德提出了一個(gè)有關(guān)運(yùn)動(dòng)的著名的錯(cuò)誤線索:

    “推一個(gè)物體的力不再推它時(shí),原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體便歸于靜止。”

    這條線索符合直觀現(xiàn)象,適應(yīng)了亞里士多德時(shí)代的科學(xué)發(fā)展水平,在當(dāng)時(shí)也不能說(shuō)就是錯(cuò)誤的。但它不符合直觀現(xiàn)象背后經(jīng)邏輯推理得出的理想實(shí)驗(yàn),也就不適應(yīng)近代的科學(xué)發(fā)展水平,對(duì)人們產(chǎn)生了誤導(dǎo)。當(dāng)科學(xué)家終于排除錯(cuò)誤線索的干擾,找到正確的破案方向使案件真相大白時(shí),自然之書才會(huì)更加精彩,所得到的知識(shí)也才更加可靠和可貴。比如當(dāng)伽利略、牛頓等人糾正這條有關(guān)運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤線索,得到的正確結(jié)論就是堪稱經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)的慣性定律:

    “任何物體,只要沒(méi)有外力改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),便會(huì)永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。”

    而愛(ài)因斯坦突出了廣義相對(duì)論用空間定義引力的特點(diǎn),自己又重新把慣性定律表述為:

    “一物體在離開(kāi)其他物體都足夠遠(yuǎn)時(shí),一直保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)態(tài)。”

    這樣對(duì)于亞里士多德力學(xué)來(lái)說(shuō)的正確結(jié)論,對(duì)于經(jīng)典力學(xué)來(lái)說(shuō)就是錯(cuò)誤線索了;對(duì)于經(jīng)典力學(xué)來(lái)說(shuō)的正確結(jié)論,對(duì)于相對(duì)論力學(xué)來(lái)說(shuō)也是錯(cuò)誤線索了。世上沒(méi)有能一網(wǎng)打盡所有正確結(jié)論的絕對(duì)真理;正確總是有前提條件的正確,真理也總是有適用范圍的真理。相應(yīng)地,也沒(méi)有一無(wú)是處不可挽回的錯(cuò)誤,錯(cuò)誤也是有前提條件和適用范圍的;曾經(jīng)的錯(cuò)誤也可能在包括更大范圍的科學(xué)中轉(zhuǎn)化為真理。科學(xué)是在不斷糾正錯(cuò)誤的過(guò)程中趨于完善的。

    既然科學(xué)發(fā)現(xiàn)多半要經(jīng)歷這樣的曲折過(guò)程,那么,科學(xué)普及重述這個(gè)過(guò)程,本應(yīng)該也這樣迷霧重重、一波三折,但很多科學(xué)普及工作者卻像那些翻到書末先看故事結(jié)局的性急的讀者一樣,急于把最后正確的結(jié)果告訴大家,省略掉了破案的過(guò)程,從而造成像教科書一樣的灌輸,這就像劇院侍者對(duì)不給小費(fèi)的紳士的報(bào)復(fù),使人們失去了和科學(xué)偵探一起參與科學(xué)案件偵破的機(jī)會(huì),無(wú)法體會(huì)到在重重迷霧中最后看清真相、抓獲真兇的驚奇和刺激,不但大煞風(fēng)景,也給人留不下什么深刻印象,得不到科學(xué)普及的最佳效果,因此這絕非是科學(xué)普及的最佳方式。

    科學(xué)論文一般不承擔(dān)普及的任務(wù),所以要假定讀者已有相當(dāng)?shù)念A(yù)備知識(shí),可以跳過(guò)很多論證環(huán)節(jié);教科書力求簡(jiǎn)潔直白,不能枝蔓橫生羅列很多錯(cuò)誤線索,讓學(xué)生花時(shí)間繞彎路才找到正確答案,這對(duì)應(yīng)試教育體制下的學(xué)生更不利。但科學(xué)普及的作品不是論文、不是教科書,因此完全有可能做到山重水復(fù),曲徑通幽,提供給讀者所有線索,引導(dǎo)讀者親身參與科學(xué)案件的偵破。只有親身參與的事件才記得牢,只有自己得出的結(jié)論才吃得透,這正是所謂“研究性學(xué)習(xí)”更能引起學(xué)生興趣、使學(xué)習(xí)效果更好的原因所在。科學(xué)普及也要達(dá)到這樣的目的。

    一部科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明史,本來(lái)就是各種“大案要案”頻發(fā),案發(fā)時(shí)間可以長(zhǎng)到地質(zhì)變化、生物進(jìn)化、宇宙演化的漫漫歲月,也可以短到甚至不存在時(shí)間——量子糾纏就是即時(shí)作用不需要時(shí)間的,還可以在倒流的時(shí)間里作案;案發(fā)地點(diǎn)可以跨越宏觀、微觀、宇觀三級(jí),上天入地?zé)o所不至。作案人可以是原子、分子,可以是病毒、細(xì)菌,可以是植物、礦物,可以是概率、災(zāi)害,也可以是純能量、非物質(zhì)。案件性質(zhì)也是無(wú)所不包,有兇殺案(如病毒、細(xì)菌致人死亡),有傷害案(如電離輻射對(duì)人體組織的傷害),有搶劫案(如自由基氧化“搶劫”其他物質(zhì)的電子),有綁架案(如夸克禁閉),有盜竊案(如量子隧穿效應(yīng)就可以是一個(gè)密室盜竊案),有詐騙案(如熱質(zhì)、燃素),有失蹤案(如著名的“太陽(yáng)中微子失蹤案”),有強(qiáng)奸案(如生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)),有內(nèi)部作案(如手性藥物的對(duì)映異構(gòu)體),有連環(huán)作案(如原子彈的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)),有百年難解的懸案(如數(shù)學(xué)上的黎曼假設(shè)、哥德巴赫猜想),有疑云密布的疑案(如“物理學(xué)晴空的兩朵烏云”),有鐵證如山的鐵案(如被證明的費(fèi)馬大定理、龐加萊猜想),也有比竇娥還冤的冤案(如日心說(shuō))。

    如實(shí)描寫這些科學(xué)案件的偵破過(guò)程就已經(jīng)是波瀾壯闊了,而好的科學(xué)普及作品,即使科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程波瀾不驚一帆風(fēng)順,也要故布疑陣,有意設(shè)置很多障礙,設(shè)計(jì)很多岔路、彎路、斷頭路,存心誤導(dǎo),讓讀者在迷宮中兜幾個(gè)大圈子才能找到出口。這在偵探和推理小說(shuō)中就是常用的“敘述性詭計(jì)”。科學(xué)普及作品的讀者其實(shí)也和偵探推理小說(shuō)的讀者一樣,喜歡被騙,越把他騙得目瞪口呆,他越服氣。如果照本宣科把最后的答案直接塞給他,他不但不會(huì)領(lǐng)情,反而會(huì)打心眼里瞧不起作者。

    我們?cè)嚺e一個(gè)原子模型的典型例子,就能看出敘述性詭計(jì)在科學(xué)普及中應(yīng)該起到什么樣的重要作用。

    現(xiàn)在很多科普書一上來(lái)就告訴人們?cè)觾?nèi)部結(jié)構(gòu)的真實(shí)面目:原子中心有一個(gè)堅(jiān)硬、致密的帶正電的核,占了原子的絕大部分質(zhì)量,卻只占原子的很小一點(diǎn)空間。核外有帶負(fù)電的電子,沿分立的量子化定態(tài)軌道繞核旋轉(zhuǎn),在軌道間躍遷時(shí)輻射能量形成原子光譜。電子的負(fù)電和原子核的正電相抵消,所以原子整體呈電中性,等等。其實(shí)這個(gè)真實(shí)面目,是一樁科學(xué)懸疑大案深深隱藏的案情,是靠很多科學(xué)家費(fèi)盡周折、歷盡艱辛才把它查清的。

    案發(fā)時(shí)科學(xué)偵探們通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握的主要事實(shí)是:原子并非不可分的整體,還有內(nèi)部深層結(jié)構(gòu)。原子是中性的,既不帶正電也不帶負(fù)電。原子是穩(wěn)定的,但又有輻射光譜和放射性。原子內(nèi)部有帶負(fù)電的電子,所以還應(yīng)該有帶正電的部分,正負(fù)電抵消使原子呈電中性。

    科學(xué)偵探們需要查清的主要案情是:原子中電子如何分布?數(shù)量是多少?原子帶正電的部分如何分布?所帶正電又如何與電子的負(fù)電相互作用?原子為什么能保持穩(wěn)定?但又有輻射光譜和放射性?

    公認(rèn)的正確答案并不是一開(kāi)始就被科學(xué)偵探們猜到,下面是科學(xué)偵探提出的種種錯(cuò)誤的破案線索。

    線索一:道爾頓實(shí)心球原子模型,原子就是一個(gè)小小的不可再分的實(shí)心球體;

    線索二:韋伯帶電粒子模型,原子內(nèi)部有正負(fù)帶電粒子相對(duì)做橢圓運(yùn)動(dòng),這是為了解釋安培分子電流假說(shuō),事實(shí)上也是一種早期的粗略的原子模型;

    線索三:開(kāi)爾文帶電實(shí)心球原子模型,原子是均勻帶正電的實(shí)心球體,里面埋藏著帶負(fù)電的電子;

    線索四:湯姆遜“葡萄干布丁”原子模型,原子帶正電的部分像一塊布丁(果凍或糕點(diǎn)),帶負(fù)電的電子像葡萄干一樣點(diǎn)綴分布在布丁上;

    線索五:佩蘭有核原子模型,原子中心是帶正電的粒子,外面圍繞帶負(fù)電的電子,電子旋轉(zhuǎn)的周期對(duì)應(yīng)于原子輻射的光譜頻率;

    線索六:長(zhǎng)岡半太郎“土星”原子模型,原子中心是帶正電的粒子,外面等間隔分布著像土星環(huán)一樣的電子環(huán);

    線索七:勒納德中性微粒原子模型,原子內(nèi)的電子和相應(yīng)正電荷組成“中性微粒”,浮游散布在原子內(nèi)部空間;

    線索八:里茲磁原子模型,原子是一個(gè)“磁棒”,電子在其磁場(chǎng)中做螺旋運(yùn)動(dòng),根據(jù)經(jīng)典電磁理論可推算電子運(yùn)動(dòng)的頻率,得到原子輻射的光譜公式;

    線索九:哈斯量子化原子模型,引入量子假設(shè)應(yīng)用于原子結(jié)構(gòu)的湯姆遜“葡萄干布丁”原子模型;

    線索十:尼科爾松量子化原子模型,原子是以一定頻率振動(dòng)的普朗克振子,振動(dòng)頻率就是原子輻射的頻率;

    ……

    這些模型,雖然都能說(shuō)明原子某一方面的性質(zhì),但不能解釋全部事實(shí),比如佩蘭有核原子模型和長(zhǎng)岡半太郎“土星”原子模型都提出存在原子核,并說(shuō)明了原子核和電子的正負(fù)電荷分布,但不能解釋原子的穩(wěn)定性;又如哈斯量子化原子模型嘗試引入量子論說(shuō)明原子結(jié)構(gòu),但又立足于錯(cuò)誤的湯姆遜“葡萄干布丁”原子模型基礎(chǔ)上;尼科爾松量子化原子模型雖然可以立足于有核原子模型引入量子論,卻又認(rèn)為光譜系的各條譜線不是同一個(gè)原子發(fā)出的,而是很多種化學(xué)性質(zhì)相同、重量相等、內(nèi)部運(yùn)動(dòng)不同的原子發(fā)出的,這更不符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)。

    只有通過(guò)著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn)確立的盧瑟福有核原子模型,還有玻爾成功地將量子理論應(yīng)用于盧瑟福有核原子模型,得到定態(tài)躍遷原子模型,以及經(jīng)薛定諤修正完善的電子云原子模型,才最終使案情大白于天下。當(dāng)然,即使玻爾模型和電子云模型,也不是最完善的原子模型,但至少這是正確的線索,指示了正確的破案方向。

    現(xiàn)在對(duì)原子模型的科學(xué)普及,如果把這些錯(cuò)誤的線索都當(dāng)作多余的東西忽略掉,并不會(huì)使介紹的知識(shí)簡(jiǎn)明易懂,反而會(huì)使人搞不清來(lái)龍去脈,抓不到重點(diǎn),也全面掌握不了,還喪失了“自居”“代入”為科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)偵探和研究性學(xué)習(xí)得到的智力樂(lè)趣,更不能舉一反三,從成功中積累經(jīng)驗(yàn),從錯(cuò)誤中吸取教訓(xùn)。如果能很好地利用這些錯(cuò)誤線索施展敘述性詭計(jì),讓讀者也跟著眾多科學(xué)家做種種猜測(cè),甚至獨(dú)立做出自己的猜測(cè),最后“抖包袱”一樣地揭示唯一的圓滿答案,解釋了全部事實(shí),讀者在恍然大悟的同時(shí),也會(huì)對(duì)學(xué)到的知識(shí)深刻領(lǐng)會(huì)。

    另外,這些錯(cuò)誤的線索并非就沒(méi)有合理的、有價(jià)值的成分。比如里茲磁原子模型,假設(shè)原子光譜線由磁場(chǎng)作用力決定,磁場(chǎng)又由“分子磁棒”產(chǎn)生,而分子磁棒是圓柱形的電子沿軸旋轉(zhuǎn),這恰好是多年后才出現(xiàn)的極其重要的電子自旋概念。如果不分好歹一律忽略這些錯(cuò)誤線索,就可能“倒洗澡水連澡盆里的孩子一起倒掉”。就算真是全部錯(cuò)得不可救藥,失敗是成功之母,錯(cuò)誤的理論往往也能在反面促使正確的學(xué)說(shuō)產(chǎn)生。

    在將來(lái)某一天,新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)出現(xiàn),需要人們用新的理論解釋,這些被判了死刑的錯(cuò)誤模型說(shuō)不定哪一個(gè)又會(huì)死而復(fù)生。即使量子力學(xué)的整個(gè)體系進(jìn)一步完善了玻爾模型和電子云模型,我們也不敢說(shuō)這些模型就是原子的真實(shí)面目,原子的真實(shí)面目很可能是注定無(wú)法看清的,因?yàn)槭苤朴诹孔恿W(xué)的海森堡不確定性原理,我們看到的原子,其實(shí)是用我們現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方法經(jīng)過(guò)主觀選擇看到的原子,真實(shí)的客觀情況如何?我們?nèi)匀灰粺o(wú)所知。

    佩蘭有核原子模型和長(zhǎng)岡半太郎“土星”原子模型主要就是因?yàn)闆](méi)有引入量子論,解釋不了原子的穩(wěn)定性,假如真有一天,量子力學(xué)有一種叫“隱變量”的理論又重新把分立的量子軌道和連續(xù)的能量背景有機(jī)結(jié)合起來(lái),解決了量子力學(xué)的完備性問(wèn)題,用超越量子復(fù)歸經(jīng)典的電子運(yùn)動(dòng)方式同樣解釋了原子的穩(wěn)定性,佩蘭有核原子模型和長(zhǎng)岡半太郎“土星”原子模型難說(shuō)不會(huì)重新代替玻爾模型和電子云模型。其他領(lǐng)域不乏類似先例,好多被審判定罪的理論假說(shuō)并不服判,比如因邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)提供的證據(jù)而被判終生流放的“以太”,被愛(ài)因斯坦視為自己一生中最大錯(cuò)誤的宇宙學(xué)常數(shù),一直都還在向科學(xué)的最高法院提起上訴。而另外一些例子,如數(shù)學(xué)的非歐幾何、化學(xué)的普勞特假說(shuō),都已通過(guò)上訴改判,得到平反昭雪。

    當(dāng)然,在沒(méi)有改判之前,懷疑歸懷疑、猜測(cè)歸猜測(cè),還得執(zhí)行原判,接受現(xiàn)有多數(shù)人認(rèn)為正確的理論學(xué)說(shuō)。這首先是一種對(duì)于科學(xué)的“無(wú)罪推定”:沒(méi)有足夠證據(jù)證明科學(xué)是錯(cuò)的,我們就不能說(shuō)科學(xué)是錯(cuò)的,只能像著名科學(xué)哲學(xué)家波普爾的證偽主義一樣認(rèn)為科學(xué)是可證偽的。繼而是一種對(duì)于科學(xué)的“有功推定”:雖然沒(méi)有足夠證據(jù)證明科學(xué)是對(duì)的,甚至像證偽主義一樣認(rèn)為科學(xué)是可證偽不可證實(shí)的,但因?yàn)榭茖W(xué)曾經(jīng)發(fā)揮過(guò)作用、建立過(guò)功勞,我們?cè)诂F(xiàn)階段就只能說(shuō)科學(xué)是對(duì)的,還得用它。

    由此可見(jiàn),科學(xué)普及的敘述性詭計(jì)保留多條線索,不但是為了要敘述清楚一門科學(xué)的歷史,達(dá)到正本清源、不掩前人之功的目的,也是為了敘述得引人入勝(干巴巴的編年史式的平鋪直敘,自然談不上詭計(jì)),并且通過(guò)歷史展望未來(lái)。有心的讀者掌握了多條線索,說(shuō)不定有一天真能沿著某條線索重新翻案。這個(gè)美好的前景,更應(yīng)該會(huì)激勵(lì)讀者將科學(xué)案件一查到底。

    最后不妨作個(gè)有趣的設(shè)想,把一開(kāi)始的劇院侍者報(bào)復(fù)的故事加以擴(kuò)充,讓其繼續(xù)發(fā)展下去:

    不給小費(fèi)的紳士受到劇院侍者透露劇情的報(bào)復(fù)后,并不生氣,反而微微一笑,把侍者拉坐下來(lái),說(shuō):“我知道你也是偵探劇迷,請(qǐng)你陪我一起看完這場(chǎng)戲吧。”侍者用力掙扎也掙不脫,只好坐下來(lái)陪紳士一起看戲,他知道紳士又在反過(guò)來(lái)報(bào)復(fù)他。他在劇院工作,每天都反復(fù)看同一部劇目,再愛(ài)看偵探劇,也早看煩了,現(xiàn)在坐下來(lái)重看一遍比紳士更受罪。但看著看著,他發(fā)現(xiàn)劇情有所變化,最后查出案件真相,兇手竟然不是那個(gè)園丁了。

    侍者大吃一驚,作為偵探劇迷他得到了新的享受。這時(shí)紳士才告訴他:自己其實(shí)就是這個(gè)偵探劇的劇作者,剛把這個(gè)劇重新改寫了結(jié)局,為了制造意外的轟動(dòng)效應(yīng),演員秘密排練,然后才在劇院里第一次上演。因?yàn)樽约和私o殷勤服務(wù)的侍者小費(fèi),于是想到了用這個(gè)特殊的方式報(bào)答侍者。否則侍者不知道劇情有變,不會(huì)專心看戲,等到這場(chǎng)首演結(jié)束,看過(guò)的觀眾免不了會(huì)在他面前大加評(píng)論。而一對(duì)他透露劇情,他自己再看戲也就失去了這份新的享受了。

    科學(xué)普及的敘述性詭計(jì),就是劇作家紳士的報(bào)答。

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