如何阅读科学与数学(润色后)

编者注:本文改编自《如何阅读一本书》

这里并不打算给科学与数学作品的阅读提供建议,而只是限定讨论两类书:一类是科学与数学的经典之作,另一类是现代科普著作。

之所以这样建议,是因为以前(20世纪)的科学作品都是给外行写的,那时科学领域的专业制度还没建立,普通读者阅读这类书没有难度与障碍。但现在科学作品不是为门外汉写了,而是变成给专家看的东西了。读者要有相关的专业知识,否则不熟悉这个领域根本无法阅读。

在科学界,专家们通过专业论文来作沟通。这是非常重要的方式,相比于其它,这种方式更能方便彼此之间交流意见与专业知识,进而能很快地看出问题、想出解决办法。这样的好处是有助于加快科学的进步,但弊端是一般水平的读者,就没法阅读了。

其实在其他学科领域,现状也是如此,只是这种现象在科学领域更加严重。面对这种情况,读者可以退一步,阅读流行的科普书。

读者至少要阅读一些伟大的科学巨著。要相信,这些作品只要肯努力,是可以读得懂的。

阅读时,要运用论说性作品的阅读规则,且要很清楚地知道作者想要解决的问题是什么。

作为外行,阅读这些著作不是为了成为现代领域的专家,而是为了了解科学的历史与哲学。只有注意到伟大科学家想要解决的问题与其背景,责任才算结束了。

读者要跟上科学发展的脚步,当你在其中找出事实、假设、原理与证据之间的相互关联,就是参与了人类理性[注1]的活动,而那可能是人类最成功的领域;这就是科学历史[注2]研究的价值。

这样还能在某种程度上消除对科学的误解,也即通过怀疑训练,释放一个自由与开放的心灵。

________

[注1]  “理性"在这里的含义,是单纯通过思考获得认知;不要用日常的含义来理解。

[注2]  关于科学史,要说明这些;它是学术领域中发展最快的。过去,纯粹的科学家瞧不起科学历史学家,认为他们没能力正真拓展科学领域。目前却很少听到着用的意见,因为科学史已经很重要,卓越的科学家也开始研究并撰写了有关科学历史的作品,原因是科学家比以前更关心科学这个行业。


★阅读建议

科学作品,是将某个研究领域中,经过实验或自然观察得出的结果与结论,写成的研究报告。它总要尽量描述出正确的现象,找出不同现象间的互动关系。

伟大的作品,尽管最初的假设不免有个人偏见,但不会有夸大或宣传。要注意作者最初的假设,并将其与经过论证后的结论区分开。越“客观”的作者,越会明确要求读者接受这些假设。科学中的客观不在于最开始没有偏见,而在于坦白承认。

科学作品中,主要术语很容易找出,可以通过它们找到命题。这些命题通常是一般性的,且是没有时空限制的[注3],是说明一般现象与事物变化的一般规律的。

在阅读时,似乎有两个主要的难题,一个是有关论述方面的问题,另一个,便是数学问题。在论述方面,科学上基本使用归纳法,它的基本过程便是通过研究查证,建立起通则;这可能是由实验得出的案例,也可能是经过长期观察所搜集到的案例。另一种论述是使用演绎法,它是凭借着已经证明过的理论,再经过推论得出来结论的。

要了解归纳法的论点,就得了解做为理论基础的证据。然这点读者很难以做到的[注4];这便是出现第一个困难。阅读此类书不用读完所有的细节,而更为重要的是其中强调的科学方法,因为其深具启发性。

________

[注3] 严格的说,是在科学作品中所指定的条件下;否则就不满足可证伪性。

[注4] 只有读者亲自体验才能了解这些证据。可以是亲历实验过程,观察并操作与书中所提到的相同的实验仪器,也可以是去博物馆观察标本与模型。但并不是说读者要亲自完成实验才可以阅读此类书。


★ 应对数学问题

很多人害怕数学,除了是因为害怕符号外,还有便是出于不了解。数学其实是一种语言,我们可以像学习其它语言一样地学习。

既然是语言,就拥有词汇、文法、句法,初学者一定要学会这些。特定符号或符号间的关系要记下来,因为数学的语言与我们日常的语言不同,面对的问题也会不同。

数学是如何优美、如何满足智力的学问,任何人只要愿意花费点力气来读,领略其中的美永远不晚。


★应对科学作品中的数学问题

科学作品中有相当多的数学问题,而这也是主要的阅读障碍。关于这,有几点要建议

一、至少可以把一些基础程度的数学读明白。建议从《几何原本》开始,把它读好,便能克服对数学得恐惧心理。

二、如果要了解数学本身而阅读数学书,就要比阅读其它任何书都需要记笔记。如只是想读一本有数学在内的科学书,跳着读反而比较聪明。

以《自然哲学得数学原理》为例,书中包含许多命题,用不着每个都仔细读,尤其是第一遍从头看的时候。先看定理说明,再看结论,掌握下这是如何证明出来的;读引理及系理的说明,再读旁注(这基本上是讨论命题与这个问题之间的关系)。这么做之后,会看到整本书的全貌,也会发现作者是如何架构这个系统的(哪个先,哪个后,各部分又如何密切呼应起来的)。用这个方法读的时候,觉得困难就不要看图表,只挑感兴趣的内容看,但要确定没有错过作者所强调的重点。

《光学》为例,书中包含许多图表,其实是用来说明实验的。除了有关的实验内容之外,还可以读有关的不同定理或命题的说明。还有结尾部分的讨论,作者会在这里针对其发现作个总结并指出其意义;最后还会对科学中的这个领域作些说明,值得一读。

不是所有的科学经典都用了,或一定要用数学;这就比较容易读。只要记住,读者不是为了成为这个方面的专家,而是要去了解相关问题,在阅读时就会轻松许多。

科学作品中会经常会包含数学,因为数学有精确、清晰与范围限定的特质。尽管有时候用不着深入数学领域也能读懂一些东西,但有时一点数学也没有照成的麻烦更大。比如以对话形式写出的科学书对现代读者就特别困难,因为这种方式不适合用在科学领域。


★有关科普书的注意事项

科普书是为大众而写的,不只是专家;因此,读过一些科学经典名作,面对这类书就毫无问题了。它为读者避免了原创巨著的两个难题:一、只谈论一点相关的实验内容(只报告实验结果);二、只包含一点数学(除非是以数学为主的畅销书)

尽管如此,科普书还是比故事书要难;阅读时,需要的主动性比其它书还要多。阅读规则应用在这也更有用。科普书的结论,有时也会进入实用领域。同时,也有必要通过科普书,对数学有所了解。


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