第八章　科學是什麼？——對於科學教育的主張

很感激狄羅斯（DeRose）先生給我這個機會，跟各位老師共聚一堂。我也是一位科學教師，不過，我的教學經驗都只是在研究所裡教研究生物理。我教書教得太久了，因此結果呢，我知道我並不怎麼懂得教書。

我很確定，各位貨真價實的老師，在整個教學架構的最底層工作、指導老師的老師，以及教材專家們，我很確定你們也不懂得怎麼教書，否則你們就不會跑來參加這個研討會了。

〈科學是什麼？〉這個題目並不是我挑的，而是狄羅斯先生挑的題材。但我想說的是，我覺得「科學是什麼」和「怎樣教科學」並不是相等的兩句話，而我必須要大家注意這件事，原因有兩個：首先，從我準備給你們做這場演講的樣子，很可能看起來我在嘗試告訴你們怎樣教科學。但我完全沒這樣打算，因為我完全不懂得怎樣教小孩子。我有個小孩，因此我曉得我不懂怎樣教科學。另一個原因是，因為有那麼多的演講和那麼多的論文，以及那麼多的專家都在弄這方面的研究，我想在你們之中，大部分人都多少感覺到信心不足了。在某方面來說，你們永遠都在聽別人說教，都在告訴你們情況不太妙，你們又應該學習如何能教得更好。我不想再貶損你們，不要再告訴你們，你們的表現有多糟，怎麼樣又有辦法改善一切；這不是我的用意。

都是因為我爸爸

一切都是由於我父親而起的。我母親還懷著我時，據說（我沒親耳聽到這段對話）我父親說：「要是這是個男孩，他將成為科學家。」他怎麼做到的呢？他從來沒告訴過我，我應該會成為一名科學家。他本身並不是科學家，而是個生意人，是一家制服公司的業務推銷員，但他讀了些關於科學的東西，十分喜歡。

我還很小的時候，我記憶所及最早的事情是，我坐在嬰兒高腳凳上吃東西時，每次吃完之後，父親會跟我玩一個遊戲。他從長島市某個地方買回來一大堆浴室裡用的舊方形瓷磚塊，我們讓磚塊站起來，一塊緊接著一塊排好，然後他讓我從一邊推下去，看著一整排東西倒下去。到這裡為止，一切都很好。

接下來，遊戲改進了。每個方塊的顏色不盡相同。我必須要放一塊白的、兩塊藍的、一白二藍、一白二藍的。也許我想多放一塊藍色的，但規矩是一定要放白的。你現在看出來其中的半狡猾半智慧了吧：首先讓他玩，玩到樂透之後，慢慢把有教育價值的材料注射進去。

我母親呢，是個感情比較豐富的女人，她開始弄明白了父親努力進行的詭計，於是說：「梅爾，拜託，如果他真那麼想的話，就讓那個可憐的小傢伙放一塊藍色方塊進去吧。」父親說：「不行，我希望他用心注意物件的模式（pattern）。在這麼早的階段，我唯一能教他、而又跟數學有關的，也就只有這些了。」如果有人要我做一場演講，講題叫「數學是什麼？」，那麼我剛剛就已經將答案告訴大家了。數學就是把模式找出來。

事實上，這種教育方法確實是有點功效的。我進幼稚園之後，就出現了直接的實驗證明。那時候，我們有編織課；現在他們都把這種課程取消掉了，覺得對小孩子來說太困難。那時候，我們把各種顏色的紙條一條一條編織起來，形成各式各樣的模式。幼稚園老師看到我編的東西之後，驚訝到特別寫了封信到我家，報告說這個小孩非常與眾不同，因為他好像在編東西之前就已經想好了要編的模式，而結果弄出一些讓人為之目眩的模式來。因此，那些方塊遊戲確實對我有點作用。

數學不過是模式

我要向大家報告一些其他的證據，說明數學其實只不過是一些模式。當我在康乃爾大學教書時，我對那些大學生很著迷及迷惘，在我看來，他們好像是一小撮有頭腦的人被放到一大群主修家政科的笨蛋之中，全被稀釋掉了般……其中包括很多女生。我經常坐在學校餐廳裡，跟學生坐在一塊兒吃飯，同時偷聽他們的對話，看看對話裡頭，有沒有半個有智慧的字眼跑出來。你們可以想像我有一次碰到重大發現時，有多驚訝。

我偷聽到兩個女生在對話，其中一人對另一人解釋說，如果你要弄出一條直線，你每往上一行，就往右邊走一個數目。換句話說，如果你每往上走一行的時候，就往右邊走同樣的距離，你就弄出一條直線來。這真是一道精深博大的解析幾何呀！對話就這樣繼續下去。我真的蠻詫異的。我之前沒有想過，女性心靈是有能力弄明白解析幾何的。

她繼續說：「現在再假定你有一條直線從另一個方向過來，而你想弄清楚它們會在什麼地方碰頭。」假定其中一條線是你每往上走一步，就同時往右邊走兩步，而另外一條線是每往上走一步，則往右方走三步，而它們一開始時相差二十步……。我簡直大吃一驚！她已經釐清兩條直線會在哪裡相交！

結果呢，原來這個女孩在跟另一個女孩解釋如何編織有多色菱形花紋的襪子。

我，因此之故，學到了一課：女性的頭腦確實有能力理解解析幾何。許多年來不斷堅持男女完全平等、而且有著同樣理性思維能力的那些人，也許有點道理（雖然他們面對的是「相反情況似乎才正確」的所有證據）。困難可能只不過在於，我們從來沒有發現怎樣跟女性心靈溝通。假如方法對了，也許你就能得到些什麼成果。

請告訴小朋友，這是個奇妙的世界

順便一提：我們在森林裡，還學到了其他東西。我們就那樣在森林裡散步，盡情觀察、討論很多事物。例如討論生長中的植物，樹木為了陽光而掙扎、它們如何盡力往上生長，但同時要解決將水分送到三十五或四十英尺以上的問題；而位於地面上的矮小植物又如何找尋穿透到地面上的陽光、如何生長等等。

當我們看完了這一切之後，有一天，父親又帶我到森林裡，說：「這些日子以來，我們在森林裡不斷的觀察，可是事實上，我們只看到其中的一半，剛好一半。」

我問：「你的話是什麼意思？」

他說：「我們一直在觀察這些植物怎樣生長，但相對於每一丁點的生長，就一定有同樣分量的衰腐，否則物質會永遠的只有被消耗掉。逝去的樹躺在那裡，耗盡了它從空氣中、從地表上汲取回來的一切，不會就那樣回歸到地表或空氣中，而由於缺乏維生的材料，因此也長不出什麼來。因此，相對於每一丁點的生長，一定會有剛好同樣分量的腐爛衰頹。」

接下來許多次，每當我們在森林裡散步時，我們會把老樹樁弄斷，看到裡頭奇形怪狀的蟲子和長出來的蕈和黴菌。這無法讓我看到細菌，但我們看到、體會到那種使堅硬剛強的東西軟化衰落的效應。我看到，森林是一個永不停息、將物質轉來變去的過程。

我父親有很多這類關於各種事物的奇怪描述。開頭，他會這樣說：「假定火星有個人跑到地球來看看這個世界。」這是個「看看這個世界」的好方法。再舉個例子，我在玩電動火車時，父親跟我說，這世界好比是一個用水推動的巨大輪子，巨輪上接了很多銅線，四面八方向外延伸；另外還有許多小輪子，巨輪轉動時，所有的小輪也轉動起來。巨輪跟小輪之間的關係只有銅和鐵，沒有其他了，沒有其他會動的部分。你轉動這巨輪，各地的小輪子都轉動起來，而你的小火車就是其中之一。父親告訴我的，是個很奇妙的世界……

科學就是懷疑

我想，科學可能是像這樣的東西：在這個星球上，出現了生命的演化，演化到了某個階段，動物冒出頭來了，而動物具備了智慧。我並不單指人類這種動物而已，而是泛指那些會玩耍的動物，能從經驗中學到點什麼的動物，例如貓。但在這個階段，每隻動物都只能從牠本身的經驗來學習，又或者牠能教導另一隻動物，或者牠看到別人如何做等等。因此出現了一種可能，就是所有動物都能學會某種事情，只不過這個傳授過程效率不夠高，而牠們會死亡，那些已經學會的動物也會死亡，根本來不及傳授給其他動物。

問題是，某些人從某些意外事件學到東西之後，其他人從他那裡學到這份經驗的速度，可不可能追得上忘記東西的速度，不論是記憶力不好，或者是由於學生或發明者的死亡？

那麼，也許後來出現了這麼一個時刻：在某些物種之中，學習的速度加快了，快到忽然之間出現了全新的局面；某隻動物可能在學會了某些事情之後，傳授給另一隻，再傳授給另一隻，而且速度夠快，使得這個族群再不會失去這份學習。結果，就整個族群而言，知識的累積，是可能發生的事情。

這種情形稱作「時間共存」（time-binding）。我不知道是誰開始使用這個名詞的，總之，我們這裡就有一些這種動物的樣本，坐在這裡試圖把某個人的經驗保存下來，移植到另一個人身上，每個人都嘗試著從別人那裡學到東西。

整個族群擁有集體記憶、擁有累積而來的知識，能一代一代傳下去的現象，對這世界來說，是史無前例、全新的現象。可是，這個過程帶著一種疾病：錯誤的想法也有傳到下一代的可能，換句話說，傳播開來的想法也許對整個族群而言是不利的。這一族人擁有一些想法，但這些想法不見得一定會帶來好處。

於是，曾經有這麼一段期間，雖然許多想法累積得很慢，但除了累積有價值和實用的東西之外，還留下了各式各樣的偏激、奇異、古怪的信念。

然後，發現了一個避免生病的方法，就是對於從過去流傳下來的東西要抱著懷疑的態度，懷疑那到底是不是真實無訛，而且打從一開始，就要嘗試找出到底情形如何，一再與自己的經驗相驗證，而不是上面流傳下來什麼，就照單全收。

這樣就是科學了：發現某些有價值的結果後，用新的、直接的經驗來與之相互印證，而不一定接納、信任族群間過去流傳下來的經驗。這是我的看法，也是我能提出的最好的定義。

科學就是真智慧

當某人說科學教的是這些和那些時，他其實是誤用了這個名詞。科學沒有在教東西；經驗才在教我們東西。如果他們對你說科學證實了這些事情，你也許會問：「科學怎麼樣證實這些了？科學家是如何找出證據的？怎麼找？找到哪些證據？在哪裡找到的？」證實了這些事情的，不是科學，而是這個實驗或這個效應。聽到關於這個實驗的種種時（但我們必須聆聽完所有的證據），你跟任何人一樣有同等的權力，判斷是否因此得出一個可供重複引用的結論來。

在一個如此複雜、真科學依然寸步難行的環境中，我們必須依賴、回歸到舊式的智慧，依靠某種直截了當的「直觀」。我在嘗試的，是給各位站在基層的老師們一些激勵，你們應該對普通常識和與生俱來的智慧多抱些希望和信心。那些帶領著你們的專家，也可能犯錯的。

我大概大大損毀了這個系統，以後加州理工學院的學生再不會像以前那麼優秀了。我覺得我們活在一個不科學的年代，在這樣的年代裡，差不多所有的大眾傳播、電視裡的用字、書本等等，都是很不科學的。這並不等於說他們都很壞，但他們都不科學。而因此，出現了某些以科學之名而存在的「知識專制」。

最後要提一下，人的一生，止於墳墓。每個世代從經驗中發現的東西，必須往下一代傳下去，但在傳承的同時，必須兼顧一些微妙的平衡，有所尊重，也有所唾棄，這樣整個種族（現在大家已警覺到種族會感染到的毛病）才不會硬將它的錯誤強加於年輕一代的身上，而是確確實實的將累積下來的智慧、以及體認到「這些智慧不一定是真智慧」的智慧，一起傳下去。

我們必須教導的，是同時接納及摒棄過去，達成平衡。這需要滿多技巧的。在各個學問中，唯有科學本身包含了「相信上一代偉大導師永遠正確，是很危險的」這樣一課。

所以，大家繼續努力吧。謝謝各位。

第八章　科學是什麼？——對於科學教育的主張

很感激狄羅斯（DeRose）先生給我這個機會，跟各位老師共聚一堂。我也是一位科學教師，不過，我的教學經驗都只是在研究所裡教研究生物理。我教書教得太久了，因此結果呢，我知道我並不怎麼懂得教書。

我很確定，各位貨真價實的老師，在整個教學架構的最底層工作、指導老師的老師，以及教材專家們，我很確定你們也不懂得怎麼教書，否則你們就不會跑來參加這個研討會了。

〈科學是什麼？〉這個題目並不是我挑的，而是狄羅斯先生挑的題材。但我想說的是，我覺得「科學是什麼」和「怎樣教科學」並...

序　　　　我的偶像　　　戴森
編者的話　一盞智慧之燈　羅賓斯
第一章　　發現事理的樂趣——對於人生的主張
第二章　　未來的電腦——對於科學預言的主張
第三章　　仰看羅沙拉摩斯——反官僚作風的主張
第四章　　科學文化在現今社會扮演的角色——對於科學家之責任的主張
第五章　　這下面空間還大得很呢！——對於奈米科技的主張
第六章　　科學的價值——「擁有懷疑之自由」的主張
第七章　　費曼的挑戰者號太空梭調查報告——工程管理的主張
第八章　　科學是什麼？——對於科學教育的主張
第九章　　世界上最聰明的人——對於研究物理的主張
第十章　　草包族科學——對於誠實的主張
第十一章　就像數一、二、三那麼簡單——動手做實驗的主張
第十二章　費曼蓋了個宇宙——對於科學方法的主張
第十三章　科學與宗教的關係——對於文明砥柱的主張
資料來源

序　　　　我的偶像　　　戴森
編者的話　一盞智慧之燈　羅賓斯
第一章　　發現事理的樂趣——對於人生的主張
第二章　　未來的電腦——對於科學預言的主張
第三章　　仰看羅沙拉摩斯——反官僚作風的主張
第四章　　科學文化在現今社會扮演的角色——對於科學家之責任的主張
第五章　　這下面空間還大得很呢！——對於奈米科技的主張
第六章　　科學的價值——「擁有懷疑之自由」的主張
第七章　　費曼的挑戰者號太空梭調查報告——工程管理的主張
第八章　　科學是什麼？——對於科學教育的主張
第九章　　世界上最聰明的人——對於研究...