《科學研究的藝術》

辛　笛

本書威·伊·比·貝弗里奇著。譯者陳捷，根據一九六一年印行的一九五七年第三版修訂本譯出，科學出版社一九七九年二月出版。

正如譯者在前言中介紹本書所說：這是一本論述科學研究的實踐與思維技巧的書。作者貝弗里奇一九○八年生于澳大利亞，一九四七年起任英國劍橋大學動物病理學教授，是一位卓有成就的科學家。本書綜合了本世紀和上世紀一些著名科學家的經驗、見解，又結合了作者本人的經驗、教訓，立論鮮明，編排醒目，語言也饒有風趣，插入了不少動人的小故事。他十分注重實驗和觀察，非常強調審慎推理與客觀判斷。就是對待“機遇”，“直覺”這些偶然性很大的因素，作者也一再強調只有有準備的頭腦才能認出機會，利用機會；“直覺”必須以對問題持續自覺的思考來作思想上的準備。全書始終是以科學態度寫成的。譯者文筆也非常流暢。

我基本上是一個文藝愛好者，雖然在食品工業戰線上工作過二十多年。那么，以我這樣一個外行讀者，如何會發現這一本書，從而還要為它向廣大知識界推薦，這其間的經過，也是值得講一下的。

首先，我是被這個書名吸引住了。科學研究和藝術二者看起來總是各不相干的兩回事，而竟在這個題目下寫成了這一本書，這必然有它的對立統一的辯證道理在。其次，我偶然發現本書中有引用美國細菌學家韓斯·津澤(一八七八——九四○)寫的一本科學家傳記上的話。提起津澤來，對我是并不陌生的。四十多年前曾看過并寫文介紹過一本他寫的暢銷書：《老鼠、虱子和歷史》，是談傷寒癥歷史的。因此，貝弗里奇的這本書引起了我的注意。第三，進一步觸動我的好奇心的是本書論“直覺”的一章(即第六章)。我一向以為只有詩人、藝術家才能有神來之筆，而其實在一個時刻不離自己畢生從事的科研工作的科學家也是同樣會有“直覺”這一回事的。這樣，我決定安下心來，把它看了一遍，而在讀完之后，更覺得這是一本不可多得、深入淺出的書，應該寫一篇介紹，特別是在當今我國工作著重點轉移到四個現代化上來的偉大時刻。

作者在序言中一下子就拈出了他寫本書的目的和動機。他說，精密儀器在現代科學中有重要的作用，但他有時懷疑，人們是否容易忘記科學研究中最重要的工具必須始終是人的頭腦，而對于如何充分利用頭腦，在技術細節上卻幾乎未加注意。因此，“如果在實踐中有可能通過研究方法的指導來縮短科學工作者不出成果的學習階段，那么，不僅可以節省訓練的時間，而且科學家做出的成果也會比一個用較慢方法培養出的科學家所能做的要多。”何況，“為未來的研究工作者所必需的正規教育量日益增長，這就有可能會縮短最富創造性的年華。”也許這兩種困難都可能因本書所建議的指導方法而有所緩解。

第一章論準備工作。作者說：科研工作者是活到老、學到老的。由于必須跟上知識的發展，研究人員的準備工作是永無止境的。要批判地閱讀(包括略讀和詳讀當前科學期刊發表的有關論文)，力求保持獨立思考能力，避免因循守舊。閱讀著名科學家的傳記，也可豐富自己的思想境界，加深對科學的理解。至于過多的閱讀會滯礙思想，這主要是對那些思想方法錯誤的人而言。無論如何，研究一個問題時，對該問題已經解決到何種程度一無所知，是更為嚴重的障礙。當然，把知識僅僅當作資本投資來積累也是不夠的。在決定研究的課題時，有必要向有經驗的前輩請教，但若由研究人員自己擔負選題的主要責任，既感到興趣，又是他能力所及，就比較容易出成果。

第二章論實驗。作者闡明：人們今天所認識的科學，可說是從歐洲文藝復興時期實驗方法的采用開始的。通常，實驗在于使事件在已知條件下發生，盡量消除外界無關的影響；并能進行密切的觀察，以便揭示現象之間的關系，大多數生物實驗的基礎是“對照實驗”。先進行整體試驗，后進行分部試驗，并按步驟排除各種可能性，這是兩項有用的原則。在生物學上，開始時進行一種小規模的初步實驗，如“試點”實驗，“觀測”實驗，“篩選”試驗等，往往是一種好方法。作為一次成功的實驗，其最基本條件是要能再現。而在生物學實驗上，這一條件常常很難滿足。在已知因素未變的情況下，如果實驗的結果不同，往往說明是由于某個或某些未被認識的因素影響實驗的結果。這可能導致有趣的發現，然而，首先應弄清楚是不是出了錯誤，因為最常犯的是技術上的錯誤。所以，在進行實驗時，密切注視細節，作出詳細的筆記，以及客觀解釋實驗結果，都是很重要的。生物統計學不僅用于實驗結果的解釋，而且用于實驗的部署。如同研究工作所使用的其它手段一樣，實驗并不是萬無一失的。不能從實驗上論證一種假設，也并不等于證明這種假設是不正確的。

第七章，關于推理。作者說：“推理在科學研究的其它許多方面還是起重要作用的，而且是我們大多數行動的指南。在形成假說時，在判斷由想象或直覺而猜出的設想是否正確時，在部署實驗并決定作何種觀察時，在評定佐證的價值并解釋新的事實時，在作出概括時，以及最后在找出新發現的拓廣和應用時，推理都是主要的手段。”一般來說，由觀察或實驗獲得的事實，僅僅在我們運用推理將其結合到知識的總體中去時，才具有重要意義。“在營養學研究方面，各種維生素的存在，在很多情況下是憑借經驗發現的，但是在這以后，有關維生素知識的進展則是靠推理了。在化學療法研究方面，通常繼最初的經驗性發現開辟了新天地以后，便由推理性實驗作出一系列改進，例如：磺胺是我們發現的具有抑制細菌性能的第一種化合物，繼發現磺胺的療效以后，又相繼用推理性實驗制成了磺胺噻唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺胍等。”青霉素本身的最初發現到提煉制成了比較純凈穩定的藥劑，并證實其巨大的治療價值，這一過程同樣也更多是推理性的。還有一種推理有待一提，即用類比法推理，類比是指事物關系之間的相似，而不是指事物本身之間的相似。類比法在提出線索或假說，以及幫助理解無法看到的現象和情況方面，有著十分可貴的作用。類比法在科學思維和語言中是經常運用的。

作者在闡述推理在科學研究中的作用之前，首先十分精辟地討論了推理的局限性和危險。“日常經驗和歷史都告訴我們，在生物學和醫學中，推理的進展能超越事實而不誤入歧途是極罕見的事。主宰歐洲中世紀的經院哲學和權威主義與科學格格不入，全然二致。文藝復興時期，人們的觀點有所變化：按照事物的本來面目去觀察事物的強烈愿望取代了那種事物應該并必須按照公認的觀點(大多源于經典著作)而表現的信念，人類的知識再度有所發展。培根(英國哲學家，一五六一——一六二六)對科學的發展有很大的影響，我認為這主要是由于他證明了絕大多數的新發現是憑經驗，而不是通過運用演繹邏輯作出的。”

作者還區別了歸納推理(即從個別事例到一般原則，從事實到理論)和演繹推理(即從一般到個別，將理論運用于具體事例)，二者各有短長。演繹推理得出的結論是受原始前提制約的，原始前提如正確，結論也就正確。另一方面，歸納過程雖然可靠程度不夠，卻較富于創造性。

在生物學中，由于每一種現象、每一個條件都非常復雜，人們對其認識又不夠，所以前提是不明確的，因而使得推理不可靠。就推理而言，大自然往往太難以捉摸了。在數學、物理學和化學方面，基本前提建立得較為牢固，附隨的條件可較嚴格地規定和控制。因而推理對于這幾門學科的發展起了更主要的作用。

其次，作者還提醒在研究中運用推理時應注意那些事項。第一應檢查推理出發的基礎，這包括盡可能明確我們作用術語的含義并檢查我們的前提。有些前提可能是已成立的事實或定律，但有一些可能純粹是假設。對推理出發的基礎有了明確的認識以后，在推理中，每前進一步，不確定的程度亦即假想的程度也就越大，因此都必須停下來想一想：一切可以想象到的選擇是否都考慮到了。絕不能把事實混同于對事實的解釋，也就是說，必須區別資料概括。我們是能通過考察由概括得出的推斷是否符合從實驗和觀察得到的事實，來檢驗概括。科研工作者在科學上必須力圖保持頭腦的適應性，避免抱一成不變的觀點，應該養成一種好習慣，決不信賴以推理為唯一依據的設想。實際上，一切推理都是受感覺、偏見和過去經歷的影響，盡管這種影響常常是下意識的。

總之，作者的觀點也還是符合于“實踐是檢驗真理的唯一標準”這個基本道理的。

第八章論觀察。作者用實例來說明觀察在科學研究中的作用。例如，巴斯德(一八二二——一八九五)很想知道有的地方為什么不斷發生炭疽病，而且總是發生在同樣的田野里，有時相隔數年之久。一天巴斯德在地里散步時，發現有一塊土壤與周圍顏色不同，遂請教農民，才知一年前這里埋了幾只死于炭疽病的羊。巴斯德從不止步于設想，他立刻進行了實驗，從土壤中分離出這種炭疽病的病菌。這個例子很好地表明了直接親身觀察的價值。如果巴斯德坐在安樂椅中思索，那就不可能弄清流行病學中這個有趣的問題。

在談到觀察中的某些一般原則時，作者說：要對復雜情況作出精確的觀察是極端困難的，觀察者往往不自覺地產生謬誤。觀察到什么現象取決于觀察者是什么人。不同的人在觀察同一現象時，各人會根據自己的興趣所在而注意到不同的事物。在鄉間，植物學家注意到不同的地質結構，農夫注意莊稼、牲畜等等。

在談到什么是科學的觀察時，他指出：對某個事物或現象，進行任何形式的觀察都要有意識地尋找可能存在的每個特點，尋找各種異乎尋常的特征，特別是尋找見到的各事物之間，或是事物與過去經驗中有關知識之間任何具有啟發性的聯系或關系。或在思考這一事物或現象的過程中提出了某種假說，這時，觀察到的事物或現象才有意義。因此，觀察既包含感官知覺因素又包含思維因素在內。