科学知识和怀疑精神  

                                晏成和

什么是科学素养？

现在人们常把知识与素养等同起来，认为高学历就是有知识、就是高素养，以为“知识=科学素养”，这是一个时代的误区，有些人职称牛、职位高，但是仍然猥琐，体现不出科学素养，抄袭造假的就免谈素养了。

“腹有诗书气自华”。知识是前提，知识来自于传承和训练。气华——素养，则是人对知识、技能融会贯通后的笃定、高识远度的升华。科学素养是：学人对科学有广泛的了解，对某学科钻研深刻、有贯通后的笃定、有独立的见解，对学科来龙去脉清晰，有正确的思想方法，显现远见卓识的升华。

在此，先说说来龙去脉，知识首先是从教育开始的。

【科学教育】 （由于本人知识的局限，这里主要讨论物理科学）

现代金光大道的科学教育，经常把科学结论干净利落地摆在学子们的面前，使他们以为科学进程一路鲜花凯歌、科学探索之路很顺利、很轻松、科学理论是金科玉律，科学界是高朋满座的一言堂。

偏颇的教育，让学子们看到科学绚丽的光辉历程，以为科学从来远离失败，回避科学探索之路的艰辛和曾经的荒唐，使学子不能正确地理解和把握科学的形成。以为现有书本已经囊括了科学的全部真实和正确，使学子丧失了对科学进步的理解和怀疑精神，对书本上的知识笃信不移，独立思考似乎变成多余而逐渐衰竭。一帆风顺的科学观造成了对学子的蒙蔽和误导，泯灭了学子的创新精神和科学发展的参与意识。

对未知世界的好奇和探索是人类前进的动力，是进步人类的美德和天性。幸运的科学研究者禅精竭虑、高识远度，依据自然事实，探索到正确的答案，成为泰斗、大师；还有大部分学者辛辛苦苦碌碌无为。为何有如此天壤之别，一个是机遇、就是要有点运气；然而幸运送给有准备的人；能否获得自然真谛还有一个本质的差异就是科学素养。

现代教育让学子缺失对科学的全面认识和研究科学应该具备的思想方法。直到今天，甚至有许多的大学生、研究生都不知道我们的书本知识、科学理论是怎么来的？

【科学理论来自猜想】

科研是在荒原峻岭间中寻觅，在无路的丛林中披荆斩棘，就会有多方向、多视角的选择，就不应该是一言堂。而应该有怀疑、有横挑鼻子竖挑眼的论证。

千百年来，人类不断地对自然界的事物进行探求、思索，面对自然界奇异的万物，极尽猜想，探求：它是什么？为什么是这样？它是怎样形成？（3W）

人们依据物质的外在特性来回答3W，猜想其内部构成。人们对已观察到的现象思考、逻辑推理、竭尽猜想、进行尝试性的解释——于是一种假说就诞生。假说是科学大树之苗，是科学创新之源，所有的科学理论都是从假说开始的。

【科学研究的难度】

假说来自猜想，依据表象猜想内在的真相；也有来自对蛛丝马迹的分析、推理、判断，探寻事物的本来面目。

对微观世界的探索如同夜临深渊，四顾茫茫、两眼一抹黑。面对看不见、摸不着完全陌生的内核来想象其内在的构成和机制，猜对的可能性九牛一毛。而且怎么去猜、凭什么判断答案正确，都是未知数。由此，误入歧途，失败、挫折，胡说八道，是探索中的必然，而且挫败的概率要远远大于成功。蒙蔽、挫败不仅存在于过去，也存在于现在和将来。

在科技探索中，当年睿智的发明家爱迪生，为了找到白炽灯灯丝的材料，试验了一千多种物质；近代科技为了找到蓝光LED，全世界好多著名的实验室、多少科学大师努力工作近20年，其间试错的过程、所用的材料何止成千上万，最后才找到蓝色的发光二极管。

科学探讨同样是在黑暗中摸索，并且比科技探索更难、出错的概率更多。因为技术的探索有既定的目标、有实物作为检验、验证，错误的试品直接剔除。而科学探讨可能会有数万个猜测，却没有实物或权威验证其正确。也就是说，今天，我们传承的知识只是较好的猜想结论，很有可能不是自然真实。

现代科学理论中，导电原理-金属由自由电子导电是猜的、载流子-猜的；光电效应中、入射光是光子-猜的；超导、超流原理是什么-数万人猜了几十年。结论正确吗？——正确的概率很小。物质相变原理、猜了二百年，还是进行时。

有人说，现在我们的教科书有那么多的科学理论、那多教授，教了几十年、当然正确。其实未必，教科书的理论来自早年的猜想、探索，很有可能出错、以讹传讹、传承至今。先看看我们今天学习的科学理论是怎么来的？

【假说上升成为理论】

科学探讨是从尝试性的解释、从假说、从猜谜开始的。比较有说服力的几种假说都有其拥护者，从而形成各种学说及学派。如果这种假说被多次连续的实践证明，或假说所作出的预测得到检验，如：天体运行的日心说、DNA、元素的周期理论等等，长期被实验验证，那么这个假说即上升为理论。她将左右逢源、生机无限，形成一座丰碑，送科学前进一程。

在探索过程中，猜的答案有千千万万，自然的真实——准确答案只有唯一，猜测错误的可能性是大概率的。所以科学理论的失误是很难幸免的、科学理论不可能是一蹴而就、科学之路必定坎坷。

科学进程中，当人们在初始发现事物的某些特性时（如金属导电），个别大师级人物依照现象极尽猜想，提出了假说。若干年内无人提出相左的意见，流传时间长了就成为了理论，这样的理论在一段时间会得到大多数人的信奉，成为了金科玉律、成为了不可逾越的雷池。

在现行教材中，经常把已经证实的理论和大多学者认同的假说（主流假说）混为一谈，贴上同样漂亮的标签。这样的做法很拙劣，因为实践证实了的理论与主流假说是有本质的区别，这种鱼目混珠使学子良莠难辨，习惯于全盘接受，丧失了思辨开拓的机会。形成了对科学的亵渎，对学子的蒙蔽。

如果当年大师猜错了，就会把科研引入到歧途，成为科学的逆流和负担。如当年的地心说、燃素理论，以及今天仍在奉行的自由电子理论、电子云理论。

错误的理论不是客观事实，总是会露出马脚、总是有难以自圆其说的地方。追随者一边继承、传播，一边在此基础上修补、延伸，理论变得繁杂且神秘，然而天长日久得不到实践的验证，它将渐渐枯萎，失去生机，终究被新的假说所取代。

【怀疑精神，新假说】

由于科学理论先天来源于猜，一言中的的可能性微乎其微，所以怀疑、纠错是科学进步的必然。面对科学假说，百般挑剔、批驳、吐槽是对科学的负责。科学之路必须集思广益，吸纳批评、剔除谬误，在怀疑中逐步走向自然真实。

因此，怀疑精神是科学研究者必须具备的素养，怀疑者思想自由、人格独立、不笃信现有知识、不迷信以往的泰斗，对书本知识独立思考、多问几个为什么。没有怀疑就没有科学的进步，可是，我们的教育灌输的是笃信、虔诚，这也是我国科学氛围平静、没有唇枪舌剑的思想交锋，难以成就大师的原因之一。

有人会说我们今天的物理学经过千锤百炼，已经完善、完备了，其实未必。今天的物理学既解释不了水-水蒸气如何凝结成水、也解释不了火-火为什么是红色的？还有众多的谜。

例如，百年前特鲁德（Drude）等人就金属材料的导电、导热性能好的现实，提出了“金属是由内部的自由电子传热、导电”的假说。此假说与静电发生电压的实验事实相矛盾，于是物理学就来了一个自欺欺人的静电平衡理论[1]；此假说不能解释电压的形成，于是所有的物理学教程至今都回避电压的形成[2]。

自由电子假说牵强、猥琐，在蒙混中流传，上升成为理论，写进了教科书，逐渐成了不容置疑的外强中干的圣典。今天，我呐喊、批驳，是因为自由电子是早年错误的猜想，不是自然的真实。金属材料导电性能好是因为其价电子少，外电子层有较大的空位、空则通，能够让电压波、电流在其间流通，形成导电。半导体、液体的导电原理皆是流通，崇尚简单的大自然不会制作各种载流子。

新假说会动摇物理学百年根基，这种动摇是科学的进步，是对孩子们的奉献。当然，也欢迎大家的怀疑和批评。怀疑和不同意见是科学创新的雏形、是科学进展的起步基石，正确对待批评和不同观点也是基本的科学素养。

有学者长期受金光大道的科学教育，认为书本上的知识不容置疑。看到我博离经叛道、但是还能系统地解读某些物理现象，感到有道理、又难以接受对现有物理的背叛。在科学网，有网友希望我用“通用的自然科学原理来解读物理”。我的理解：通用的就是已有的、传统的。用传统的原理来进行创新，用传统来革新传统，实在是勉为其难。

有不少的学者一味忠于现有的科学知识，从不怀疑，笃信故有、反感新说，虔诚地把教科书（前人猜的知识）奉为圣典，不敢越雷池半步，成为现有理论的卫道士。守旧的学者极力对新说鄙视、谩骂，把标新立异的科学创新与民科、与胡说八道混为一谈，可是又拿不出有力的事实、拿不出逻辑严谨的辩驳。

讽刺的是这些学者以研究科学为职业，所干事情却是阻碍科学进步。目前，妨碍我们探讨物质科学的是量子物理的思想禁锢，认为电子是粒子还是波尚不能确定，因此，绝对不能够探讨核外电子的规律运动，于是封锁了物理学探索的道路，导致了科学的沉寂。

纵观科学史，科学的进步和创新，经常是在愚昧和谬误的压制下，在嘲讽和诋毁的包围中，极其艰难地挣扎着前进。任何一种新理论新学说诞生以后总是有因循守旧者怀疑它、旧说的卫道士们反对它。卫道士傍大牛阵容强大，新生的科学是稚嫩的，弱小稚嫩要在顽固凶悍的压制下成长，谈何容易。科学创新的道路是一条充满艰辛的坎坷道路。

【数学问题】 有网友指责我的物理探索没有拿出数学公式。

的确，近几十年，物理学越来越仰仗数学，数学公式成了物理的伟哥，使物理越来越不像物理、以为有个公式就有了自然真实，严重脱离自然实在，甚至不顾逻辑、糊弄逻辑。误导学子-以为物理探索可以用数学算出来，这样的危害，已经导致了物理学80年的沉寂，也至必断送年轻物理人的前程。关于数学问题，我有专门论述《物理探索中的数学问题》。

综上述，当今科学来源于猜测、来源于假说，猜错的概率极大，而且又没有实物或权威验证其正确。科学理论（假说）的验证只有一个通行方式：亮出来，接受所有的怀疑和批判。科学理论只能是在质疑和批评中壮大或衰亡，对科学理论的质疑是科学生活的常态。跟风，随波逐流只能成为炮灰；抵制批评的、只有抬轿子、吹喇叭的发文章，对科学进步没有好处，是混饭吃的叭儿狗。

科学不尽然是深奥的理论和复杂的计算。科学的实质是探求事物运动的内在联系和规律，因此她更钟爱质朴自然的实在和通俗简单的基本的道理。当年，哥白尼就是摈弃了复杂深奥、选择了和谐简单。

猜想假说加上怀疑批判是科学的主旋律，那么，用什么来确定正确和真实？我将在下一篇文章道来。

                           2016-10-18

参考文献：

[1]晏成和，静电实验提示-可耻的静电平衡理论，科学网

http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-867865.html

[2] 晏成和，物理源头的错误——自由电子理论。科学网

http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-867541.html