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    科学探索之路

    图书名称:《科学探索之路》

    作者:宋立军 元文玮

    出版社:新华出版社

    统一书号 13203·007

    内容简介     这是一本介绍科学方法的书籍,重在说明科学上的成功并不是天才们唾手可得的“熟透了的苹果”;创造性的科学成果是智慧的结晶,是科学的研究方法与勤奋的钻研精神的产物。作者选取了三百位著名科学家和学者的典型事例,从观察、实验、思维、推演等几个方面,说明他们的科学方法,指出他们的研究艺术,以求给人一点研究的启示。    本书对它的每一个细目的分析与介绍都注意选取世界科学巨匠的生动的研究事例,内容比较丰富,思想也比较活跃,不仅是青年提高科学修养的有益读物,而且对科研和教学人员也有一定的参考价值。

               书评人:赵复垣 天文科学工作者

    一本难得的介绍和探讨科学方法的书

    掌握一定的科学研究方法,对于一个研究者来说重要性是显而易见的,然而数十年来国内介绍科学方法类的著作很是鲜见,在这种背景下,宋立军和元文玮的著作《科学探索之路》就更得显弥足珍贵。

    《科学探索之路》这本书共分9个章节,分别是方法与成果,观察,实验,科学仪器与科研中的机遇,科学思维,假说,逻辑方法,创造性想象力。应该说在科学方法这个领域涉及比较全面了。

    “方法与成果”一节在一定程度上起到了全书的“绪论”作用。这里强调现代科学的发展需要有观察力、想象力、判断力的,掌握了一定的科学方法的人才。实际上,熟悉科学史的人都知道,早期的科学人才以“通才”为主,科学家在很多领域知识面广,才华横溢,例如达芬奇、伽利略以及沈括这样的科学人才。到了现代,更注重科学家的专业优势,很多科学家只在一个较窄的专业领域深度耕耘。然而我们更应注意到,有些获得至高成就、丰硕成果的科学家,他们的涉猎范围都是很广泛的,例如爱因斯坦,他不仅创立了狭义相对论和广义相对论,还以提出光电效应理论获得诺贝尔物理学奖,他还正确解释了原子、分子的布朗运动。爱因斯坦对人类社会问题也十分关心。所以,作为一名高水平的科学家需要有广博的学识和文化素养。另一方面,作者还指出了要在科学领域取得突出成就,必须要对科学问题高度专注,或说对科学问题要“着迷”。只有“迷”了才能“专”,“专”了才能获得对客观事物有深度的认识。

    实验对于科学研究的重要性自不必多言。书中对“实验”做了这样的解释,根据研究的目的,利用科学仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,以观察自然现象。其实在历史上,英国的培根,意大利的达芬奇,法国的笛卡尔等人都是实验科学的先驱者。在他们的努力下,实验科学甚至成为一种新思潮,席卷了欧洲大陆,也导致了以伽利略为代表的现代实验科学的诞生。最后形成了一个“铁律”,即,任何一种科学理论必须能够经过可重复的实验的检验,否则就不能称其为科学理论。另一方面,科学实验也必须与科学理论相结合,没有理论,对实验结果就无法深入理解,而没有实验,理论就无法证实。这里有两个生动的例子,一个是杨振宁和李政道提出的在弱相互作用下宇称不守恒的理论,只是在吴健雄以实验证实的前提下才获诺贝尔物理学奖;一个是在彭齐亚斯和威尔逊在研究通讯系统的噪声时不期而遇地发现了宇宙微波背景辐射之后,宇宙大爆炸理论才得以为主流科学界所接受。在现代,还有一个值得注意的趋势是,一种新理论的出现,对出现新的实验、新的结果有很强的促进作用。

    假说,是科学方法中一个非常重要的概念。恩格斯说,只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说。科学理论发展的一般形式是,观察或实验─提出一种假说,对结果进行解释─-再经过观察或实验重复地对假说进行检验─形成新的科学理论。由此可见,提出一种假说已是科学发展的不可或缺的一环。1900年,为了克服在解释黑体辐射时遇到的很大困难,德国的马克思·普朗克提出了一个“经验公式”来描述黑体辐射的波长分布与温度的关系,引进了辐射的能量实际上不连续而是量子化的概念,他的这个“经验公式”在当时等于是一个假说。但马克思·普朗克在无意中由此推进了一场物理学中的量子理论的革命,至今量子理论已经取得的巨大成功。从科学史的角度来看,他的这个“假说”功不可没。假说当然是需要验证的,在现今“信息爆炸”的世界上,我们几乎每天都听到或看到各类假说,特别是有解释奇异现象的,有预测遥远未来的,有回溯远古历史的,这里需要以事实和逻辑来判断一种假说的价值。

    数学在科学中起着至关重要的作用。正如卡尔·马克思所说,一种科学只有在成功地运用数学时,才算达到了真正完善的地步。爱因斯坦说,纯粹数学,就其本质而言,是逻辑思想的诗篇。在我们看来,其实从本质上说数学就是一种最严密的逻辑。具体到数学对科学的作用,本书中说到,数学不仅能够准确地刻画出客观事物的状态和变化,而且人们可以根据已有的公理,按照逻辑的规律,引申出新的科学结论。在天文学史上,海王星的发现就是借助于数学计算的结果。今天天文学家能够通过数学计算来预报日食、月食发生的时间,而且准确到分秒不差,也是典型的数学在科学上应用的实例。一个人掌握了数学,就有了一个非常有利于科学发现和创新的强大工具。

    相信每一位科学工作者若能读到本书或者与本书类似的介绍科学方法的好书,一定会对他的研究工作大有裨益。