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荒岛上的实证探究

此时,你的心里可能犯起嘀咕:“那么,我们究竟如何才能确知某个事物呢?”好问题。也许我们真的一无所知,但试图弄清楚总比放弃要有趣。况且,这还有助于我们的生存(至少我们是这么认为的,但这又是个无法证明的公理)。

想想一个俗套的电影场景:你乘坐的飞机坠毁在一片荒无人烟的丛林中,而你正拼命求生。现在,你要如何判断哪些食物可食用而不至于中毒?

一种可行的方案是,观察其他动物吃什么、避开什么。那些动物避之不及的明黄色浆果?最好别碰。那群未知的爬行动物正在大口吞食的看起来像无花果的东西?或许可以试试。

但是你能百分之百确定将其塞进嘴里之后不会即刻殒命吗?最好还是先想个办法验证一下。实际上,有一种方法叫“通用可食性测试”,其大致遵循如下的流程:

1. 闻。如果气味非常难闻,就不要吃;如果不难闻,则继续。

2. 将这种疑似可食用的东西涂抹到皮肤上。

3. 如果皮肤出现红肿、麻木或灼烧感,就不要吃;如果没有,则继续。

4. 取出一小部分,放到嘴边感受一下,观察是否出现第3步的现象。

5. 取出少量放进嘴里,等待观察(同第3步)。

6. 吞下一小口,再等待一段时间(大概几个小时)。你还活着吗?若仍无异常,则可以谨慎增加进食量。

假如这些测试中的某一步失败了,你仍然存活,并且饥饿感不断加剧,又该怎么办?那你恐怕就得重新考虑一下,要不要模仿那只爬行动物的饮食习惯了。你看,那边好像有一只鹿!至少它是一种哺乳动物,不妨凑过去观察它的饮食偏好(以及规避对象)。但这也不是万全之策,例如,著名的颠茄对人类来说可能致命,却对牛、兔子等其他哺乳动物无害。又比如毒葛,山羊可以肆无忌惮地啃食,但人类最好还是敬而远之。反之亦然,也有人类能吃但是某些动物不能食用的东西。如果你在岛上发现一块巧克力,那真是上天的恩赐,甚至会让你怀疑自己是否真的处在一座“荒岛”上。但许多动物(包括狗、猫和熊等)无法代谢巧克力中的“可可碱”,因此巧克力对它们来说是有毒的。

这段荒岛生存小故事的寓意是:第一,在实证探究的过程中,一定要对所做假设保持高度谨慎;第二,尽量避免流落荒岛。

“通用可食性测试”完美诠释了科学的方法论。科学方法令人烦恼的地方在于,你永远无法真正地证明某件事,而是只能不断地设计更严苛的测试,看看它能否经受得住考验,这就是所谓的“循环验证”。(1)验证理论;(2)若通过验证,则单独设计一个新的环节,或是设计更加严苛的新测试;(3)如此循环往复。循环的次数越多,理论的可信度就越高。只闻了一下你就想把这堆长得像浆果的东西吃进肚子里?还是多试几次吧。

我们已经深入探讨了一些科学术语,而理解科学家对于某些词语的用法也十分重要(或许你已经发现了,科学家口中的某些词语的含义有时与其日常语义截然不同)。

假说、理论和定律走进一家酒吧,试图寻找完美的解释:

假说:“我觉得你真聪明。”

理论:“那我们可以开始约会了。”

定律:“我已经准备好与你相伴一生了。”

“假说”其实是“猜想”的一种雅称。更准确地说,是一种有根据的或是基于某些见解和直觉的猜测。如果你提出的所有假说都恰好正确,那就说明你的创造性思维还没有充分发挥出来。如果未解之谜的答案都显而易见,那我们早就把所有问题解决了。所以,不要排斥那些疯狂的想法,有时不走寻常路反而能找到通往答案的捷径。当然,这些想法必须是可验证的。你的想法具备可验证性吗?如果是的话,恭喜你已迈入科学之门。

“理论”在科学语境中的含义与刑侦剧中所提到的并不相通。如果你与不懂科学的朋友聊天,当他们说“我有个理论”时,大概只是在说他们有了一个经过推敲的猜想——在科学家那里,这个东西叫作“假说”。而当科学家在科学的语境下使用“理论”这个词时(而不是在派对上为了与人搭话时使用这个词,毕竟我们也会试图融入很多社交场合,还请多多包涵),他们指的是一种“解释”,一种目前看起来与所有的事实和数据都相符的解释。一个好的理论必须能够做出可验证的预测,并且永远都要提心吊胆,可能下一次对该理论的重大验证就会推翻它。测试越是严苛,理论就越令人信服。

在我们对某个理论一次又一次地进行验证(不断循环往复),且验证过程层层加码之后,我们或许最终会将其称为“定律”,这意味着:“这个理论已经顺利通过了所有验证,我们已经想不出还有什么新方法来验证它了。”在这种情况下,定律代表着科学所能达到的最接近“被证明”的状态。但请注意,即便在科学领域,也有很多被错误命名的事物和概念。毕竟,如果没有例外,那世界该多么无趣?例如,广义相对论几乎可以说是我们现有理论中最接近定律的,但它的名字中依然带有“理论”的字样,这无疑会让那些粗心大意的学生感到困惑。同样,牛顿的万有引力定律非但不是一个真正的定律,甚至其正确性也有待商榷。万有引力定律在地球上表现得还算马马虎虎,但归根结底它只是一种特定条件下的近似解(我绝没有诋毁牛顿的意思,也不是想让你对自己的高中物理老师产生疑问)。但也不要为牛顿感到难过,他实实在在得到了以他的名字命名的“定律”,这在科学界绝对称得上是一项巨大的荣誉。 OHlqX3IbP0k6v14bN1w45OZYUhYTe6K5Z7ltm5fvDbu7hZqhYxAhuRUaqd3CxLaB

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