科学家如何思考

前段时间给小朋友买了一本书《科学家如何思考:达尔文与物种起源》,作者是法国的安娜贝勒·克雷默。小朋友还没到读懂这本书的年龄,反倒是我看完满心欢喜。

这本书的内容是写达尔文在热情、好奇心、耐心等基础上,如何通过自己的观察与思考、理论推导、实验、总结等过程,推论出伟大的物种起源理论。其实和我们平时做开发、设计产品、完成工作、教育小孩都是相通的。
这几年,我作为一名产品开发和设计人员,参与了一些国家课题的研究,以及和不同高校老师合作研究新产品的经历,我感觉这本只有60多页、图文并茂的小书仔细品起来,其实写出了做科研的真谛。
首先是足够的热情和耐心
达尔文从小就对大自然着迷,喜欢观察大自然中的植物和昆虫,并做了很多笔记以及采集了很多标本。在他父亲想让他学医以及上了一所大学学习宗教后,他依然对自然科学痴迷。
这也促成了他参加了为期4年多的南半球“贝格尔号远航”,当时年仅22岁的达尔文离开大学,在这座船上度过了1700多个日夜。在后来的访谈中,达尔文表示“乘坐贝格尔号远航是我一生中最重大的事件,决定了我此后全部事业的道路。”
但这其实是开始,在成家后,达尔文在他自己的农庄里反复进行动植物的观察和研究,并通过实验记录他的推测和结论,提出一个疑问然后进行验证,继续提出下一个问题再验证,大胆假设、小心验证,并提炼总结出规律。
达尔文一生写了25本书,全是这些琐碎的工作做基础,如果没有足够的热情和耐心,肯定是无法完成的。
其次对领域保持强烈的好奇心
  • 同样是瓢虫,都有六条腿、两条触须、一对膜翅、一对鞘翅,为什么他们鞘翅上有不同图案和颜色?

  • 白垩岩是怎么来的,以及白垩岩上神奇的裂缝又是怎么形成的?

  • 已经形成化石的物种与现存的物种之间存在着某种相似以及变异,它们之间有什么关联吗?

  • 自然界里的动物和植物,如果按理论计算,其繁殖速度会很快占满地球空间,但为什么许多的生物共存,没有任何一种过度繁殖呢?

  • 为什么在动物园里和猩猩做的游戏,在和小孩玩的时候,他们会有一些相似的反应?

从观察到理论
达尔文通过对自然界的细致观察和记录,得到了很多工作成果。但他知道,仅仅有观察结果还不够,他需要得出理论解释才能在科学研究的道路上更进一步。
于是他结合他旅行中、自家养殖场里不同动植物的发展规律,总结出一个研究公式“观察-疑问-理论解释”。这就是著名的“自然选择”。
从实验到理解
有了自己的理论体系后,达尔文还有一件事需要去做,那就是通过实验的方式去证伪他的理论。于是,他和儿子们做了大量的实验工作。包括:植物种子能完成海洋中的旅行吗?不同的种子是否有不同的传播方式?花朵的花粉是怎么附着在昆虫身上的?植物是怎么运动的?
严谨、勤奋、细节
在达尔文所处的时代,科学受当时的条件限制,并没有如今这么便利的资讯、分析仪器等。站在今天,我们理所当然地认为物种起源的各种进程和结论,但就和创新一样,我们大部分人只是享受科技和知识的红利。
达尔文除了热情、耐心、好奇心、反复实验外,他在科学研究的过程中还保持了非常严谨的态度,他坚持收集各种标本、做详细对比和分析笔记、从细节中找出差异点和规律。靠着这些,最终形成了伟大的“物种起源”。
写在最后
一件新事物、一款新产品,当我们对其进行研究的时候,答案往往会把我们带得很远。如何从纷繁复杂的信息中总结出结论?然后继续提出下一个问题,以严谨的逻辑一步一步地推导下去。
这个思路和方法,也许是达尔文带给科研领域最大的价值吧。
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