點教育》科學家好「奇」?他們好「理」!

2024-02-26 05:50

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筆者認為我國的科學教育是應該從根本檢討!(美聯社)

筆者認為我國的科學教育是應該從根本檢討!(美聯社)

常言總說科學家好奇,因而科學教育的要旨在於激發青少年的「好奇心」。這樣的說法對嗎?且先舉幾則科學史上著名的例子檢視一番。

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話說1665-1666年間,牛頓因躲避瘟疫回到家鄉。他坐在蘋果樹下,想到蘋果因重力下落,卻不解何以天上的月球卻不下落這一「奇」。經過一番探究終於想通,他說:月球其實也受到重力,也在下落;但因月球在繞地球作圓周運動,所以儘管持續下落,卻落不到地面。又因月球遠,下落的加速度比地面小約3,600倍,於是發展出「萬有重力」理論——重力大小與距離平方成反比。

換言之,牛頓當時提出了一套理論,將天上月球的運動與地上蘋果的運動一併解釋清楚了。之前的「奇」就化為不奇了。

再舉一例:天王星是在1781年發現的。其後的精密觀測發現天王星的橢圓軌道有異常;到1845年,年輕的亞當思(John Couch Adams)認為很可能是受到天王星外另一行星的干擾,從而推算出該未知行星的軌道、質量與當時的位置。然而格林威治天文臺未予置信,該說法乃石沉大海。

但同時期法國數學家勒威耶(Urbain Le Verrier)也算出相近的結果,請求柏林天文臺觀測。到1846年,柏林天文臺果然發現,在所預測的位置還有顆黯淡的行星;海王星就是這樣發現的。這一發現可說是牛頓力學的大成功,於是天王星軌道的「奇」也就不奇了。

不久(1854年),勒威耶被任命為巴黎天文臺的臺長。到1859年,勒威耶發現水星近日點的前移(歲差),比根據牛頓力學算得的值,每世紀快38弧秒(1882年新計算修正為43弧秒)。[1]他猜測可能是還有一顆比水星更靠近太陽的行星所致;但經過多年辛勤搜尋,竟一無所獲。天文學界曾為此「奇」抓狂!直到1915年,愛因斯坦的廣義相對論以時空彎曲的新理論取代牛頓的重力理論,所算出的結果剛好就是比牛頓理論多出42.7   43弧秒!

換言之,廣義相對論又成功地化奇為正了!在廣義相對論裡,時空的彎曲決定於能量與動量的分布,反過來又決定物質的運動。這與牛頓力學裡,物質是在平坦的時空中運行,大異其趣。

「奇」的字義是異常、特別,與「正」或「常」相反。古人說的「嗜奇愛博」、「奇技淫巧」,清朝皇室喜愛西方的「奇器」,其中的「奇」都是這意思。但其實科學家並不喜歡「奇」,他們努力從異中求同,從變裡探常,納「奇」以致「正」;期望從世界的紛繁中整理出規律與原理。他們所研究的事象必須是可重覆出現;至於零星的奇特怪異,則暫時存而不論,以俟日後釐清。

說得更淺顯些:科學探究的本質並非好「奇」,而是好「理」;甚至可說是好「不奇」、「好正」!剛好與一般的說法相反。其中的原委,需要予以澄清。

日本人首先將「curiosity」譯為「好奇心」,而國人照抄。我們在Merriam-Webster字典裡查curiosity,出現的第一個字義就是「欲知」(desire to know,其同義詞是inquisitiveness);第二個是古義「講究」,且不論;第三個是「奇怪的事物」(其同義詞是oddity或novelty)。再查形容詞「curious」,則出現的第一個字義是「欲探究求知」(marked by desire to investigate and learn),第二個是「令人覺得奇怪的(事物)」。總之,curiosity並無「喜歡奇」的意思,其正義是「求知心」。說成「好奇心」,當是翻譯失誤!

且看大科學家如何說?愛因斯坦有幾句相關的名言,他說:「我唯一過人的天才是好問(inquisitiveness)。」「重要是不停地發問(questioning),求知心(curiosity)是硬道理。」「成功來自求知心(curiosity)、專注(concentration)、堅毅(perseverance)與自省(self criticism)。」幾個說法不同,但意思則相近。「求知心」與「好問」幾乎是同義,而被愛因斯坦列為成功四要項之首。

愛因斯坦吐舌照(圖/取自網路)
愛因斯坦吐舌照(圖/取自網路)

英文裡還有「wonder」一詞與科學發展密切相關,其語意與curiosity相近,也常被訛譯為「好奇」。查亞里斯多德在他的《形上學》(Metaphysics)第一卷第二節闡述:wonder是希臘哲人(philosophers,愛智者)探本究原(philosophizing)的動機。wonder是什麼意思呢?是「不知而想知」(to feel curiosity or doubt),亦即相當於「患不知」(期免於無知)的「求知心」,並非一般人膚淺認知的「驚奇」或「好奇」!(有譯為「驚疑」的,尚達意。)

如何求知?中國古書上講的「問學」就是不二法門,相當於現代語的「探究」(exploration)。問誰呢?問師不成可問書籍或網路世界,問書不成就必須問自己。曉得問自己最是重要,所以要「思」,要「辨」。《禮記‧中庸》裡的五句話「博學之,審問之,慎思之,明辨之,篤行之。」說得極為精闢。希臘哲人求得智慧的方法也就是好問、好探究。

孩童們好新奇是本能,一般人好新奇也是常情。多接觸新奇,當有助於引發興趣,引起求知的動機。教育家、著名作家與編輯家艾德勒(Mortimer J. Adler)告訴我們:「教育的主旨一向公認是經由道問學而開明心靈。」[2]孔子就是個好問的人;他「入太廟,每事問。」他嘗問禮於老聃,問樂於萇弘;說「三人行必有我師焉。」

我們不僅要鼓勵學子好問,還應該教他「善問」。我們看《禮記‧學記》篇在說「善學者」、「不善學者」如何之後,緊接著就說「善問者」、「不善問者」如何。愛因斯坦還有幾句相關的名言:「問題若清楚,就解決了一半。」「若給我二十天解問題,我會花十九天先釐清問題。」這是說,要會「問對」問題。

但問過之後整理成有系統的知識,才是學問的真諦。孔子就是個好整理的人;他說「學而不思則罔,思而不學則殆。」於是「論百家之遺記,考正其義。……刪詩,述書,定禮,理樂,製作春秋,贊明易道,……。」愛因斯坦說:「物理學是在締造一合乎理則的思惟體系,……這一體系的正當性來自:基於感官的經驗證明其推論為有用。」前文所述的「納奇致正」,就是整理之一端。

認識及此,則科學教育的要旨應是鼓勵學子好問又好「理」,而非「好奇」;不能搞錯大方向。目前臺灣的教育:學科與材料愈趨於零碎,缺乏講理方法的訓練;但提倡「好奇」,卻不重視系統整理;各種評量但側重選擇題,少有定義題與問答題。於是教出來的學生多或好「奇」而不問,或只問「標準答案」。如此,真難以培養出優秀的學者!

我們的科學教育是應該從根本檢討!

註:

[1] 須考慮地球運動的歲差及其他各行星的攝動,要經相當複雜的運算。

[2] 這句精闢的話寫在他的名著《如何讀書》(How to Read a Book: The Classical Guide to Intelligent Reading)的第17章「如何讀科學與算學」的「認識科學事業」這一節的結尾。原文是:“……education, the central aim of which has always been recognized, ……, as the freeing of the mind through the discipline of wonder.”其中“the discipline of wonder”一語在網上有文章專門闡述,其直白的翻譯是「求知之道」;此處特引《中庸》裡「道問學」一語相譯,當屬恰當。

*作者為諄筆群主筆。本文為「你或有不知」系列5。

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