怎样做个爱科学的好孩子？

昨天的推送只为开脑洞。今天是农历七月十五，挑这个日子推这篇文章，我也真的不是故意的。

当前浏览器不支持播放音乐或语音，请在微信或其他浏览器中播放 3:59 亲爱的陌生人 来自星空天文网

NASA / ESA

“如果我说，‘我爱你，’并不是因为我想要你，也不是因为我无法拥有你。我爱你，其实和我没有半点关系。我爱你的一切，爱你的所作所为，爱你的所有想法。我能看见你的美好，我能看见你的坚强。我能看见你身上最好的优点，也能看见你身上最糟糕的缺憾。我明白，你的一切我都十分了解。”

——乔斯·韦登（Joss Whedon）

我敢打赌，你喜欢科学；我们都喜欢。当我们还是孩子时，我们其实都是科学家。我们生而无知，但与生俱来就有学习和适应的能力。

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直觉一直在帮助我们：如果被烫过，我们就会知道不要去触碰火。我们从中学到，如果靠得太近，就会越来越热，从而知道应该远离。如果看到有烟，我们就知道该如何才会不被烧伤。我们由此获得了对火、熔岩和其它灼热物体的经验和了解，知道应该和高温物体保持距离。

我们屡试不爽。

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直到有一天，我们发现并非所有灼热的东西都有相似的表现。汤锅会和火一样让你烫伤，但是它却没有发出火那样的信号。

但是没有关系，因为你是一名科学家！你的旧理念，或对世界的了解，由此得到了修正，并被新的理念替代。新的理念能够更好地描述一切你所惧怕的现象。烫的东西并不都发出红光，并不都能让你在一定距离外感觉到，也并不都会冒出烟来，烫的东西有很多种，它们各有各的不同。烫伤有很多种方式，随着你对这个世界经验的增加，你开始学会如何与那些可能会烫伤你的高温物体接触。

这一切都很顺利，直到你接触到一些温度非常低的东西。

Nicolas George

干冰，液氮，这些都是温度极低的东西，它们同样可以让你受伤。因此我们的理论，关于如何会导致受伤的知识，再一次改变。不仅是非常烫的东西，也不仅是各种各样非常烫的东西；我们的理论开始进化，它包含了各种拥有极端温度的东西，也就是那些温度与我们皮肤温度相差悬殊的东西。

从这个意义上来说，我们都是科学家；每次我们接触到自然界中无法用已有知识进行解释的东西，我们就会修正我们的观点，以使我们既能够解释旧的现象，又能解释新现象。

P. J. Brucat / 佛罗里达大学

实际上，我们所理解的温度，是构成物质体系的原子或分子的运动特点，温度的高低取决于粒子的运动速度和分布情况。当我们或任何生物体被高温或低温灼伤时，身体中原子或分子的运动方式会让我们无法适应。它们可能运动得太快，可能运动得太慢，也可能会产生错误的破坏性分布方式。

这其实就是科学之路。如果我们想理解某种经验或现象，就会试图对它们进行解释。如果这种解释能够在特定的条件下作出预测，那它就是一个科学理论。

Granger

一切科学理论都有预测能力，与此同时还有一个我们通常不会想到的特点：有效范围。换句话说，我们需要通过实验、观测等方式对对理论中的预测加以检验。一个科学理论的理想状态，是它的有效范围与实验和观测的允许范围相等，差异仅可能由实验或观测中的错误导致。这正是牛顿引力学说成为一个成功理论的原因；在将近三个世纪中，它一直都难以挑战，一直都屹立不倒。

但是理论如果总是处于理想状态，就会无法前行。而科学本身却需要不断的进军。

维基共享资源

当水星轨道，与牛顿引力学说预测结果不符时，物理学就走到了危急时刻，而这同时也是一个机遇。牛顿引力学说的适用范围确实很大。而对水星轨道的观测结果表明，水星近日点的进动与预测结果的差异其实非常微小：观测结果是每百年5600秒，预测结果是每百年5557秒。

但是这种1%的微小差异却是真实存在的。人们在几个世纪内通过各种方式对此加以了确认。它不是随机误差，不是观测失误，也不是系统性错误。恰恰相反，它表明事实与我们的预期不同。

Alan Dyer

有多种原因可能会导致这一结果。也许是因为存在着之前未被发现的新质量点，也许是因为太阳的特点和我们的假设不同，也许是因为日冕的规模和范围比我们以为的大。

当观测实验结果与理论预测不符时，并不意味着这个理论是错误或无效的，而是因为我们可能没有把一些物理效应，一些能够用已了解的科学完美解释的物理效应计算在内。实际上，这种情况在解释未知观测结果方面是非常常见的：在一个与预期相符的已知物理现象中出现了意想不到的问题。

WGBH Boston

而在现实中，真相多半不会在以下两种情况中出现：

1. 耸人听闻的说法；

2. 改变游戏规则的理论飞跃。

当人们遇到未知现象时，通常都喜欢耸人听闻的消息，或者理论飞跃式的解释。但是耸人听闻通常意味着错误。我们首先要扪心自问的是，已知的物理学定律和理论是否足以解释新的观测或实验结果？

理论上的飞跃的确让人鼓舞，这没有错；但是如果把这当成唯一的可能就有问题了。因为——请恕我直言——只有白痴才会一意孤行地、喋喋不休地质疑自然法则。如果你想把无意义的猜测变成坚实的科学，就只有一条路可走，而这条路鲜有人谈起。

NASA / 空间望远镜科学研究所

首先，如果你想来一个理论飞跃，你的新理论就必须囊括所有旧理论的成功之处。旧理论能办到的一切，你的新理论必须都能办到。

其次，你必须解释新的观测和实验结果，由此增强或扩展理论的预测能力及适用范围。DNA被发现时，它并没有取代基因学说（基因学说也没有取代达尔文进化论），而是把它囊括了进去，并加以了发展，从而提供了一个更为强大的预测体系，使之对可观测、可测量的生物特点具有更好的解释能力。爱因斯坦广义相对论发表时，它解释了牛顿引力学说中的一切，也包括牛顿引力学说无法解释的现象：对水星轨道行为的准确预测，它做到了。

最后，新的理论必须能够作出与旧理论不同的新预测，这种新的预测必须是能够加以检验的，它要有能被证实或推翻的可能性。这种预测多多益善，但至少要有一个！

NASA / Jim Lochner / Barbara Mattson

对于广义相对论来说，这种预测就是大质量、高密度的天体，能够弯曲来自遥远恒星的光线。这个预测发表于1910年代中叶，1919年，通过观测被证实（此后又被证实了许多次）。

所以，下一次当你读到一则离奇的故事时，请批判性地自问，这种离奇的断言是否真的有必要？是否可以用已知的科学来作出更为简单的解释？因为它通常都能做到。

2微米巡天

宇宙是个神奇的所在，科学能够让我们增进对它的了解。但是如果你不了解科学，你就不可能真正热爱科学，因此，需要学会辨别花言巧语。正如我的一位科学家朋友所说：

“怎样把事干好”相对于“把事干好”更容易被忽视，因为它需要你坐下来，多花五分钟时间进行认真思考。从简历上撕掉没用的一页，其实比追求正确答案（通常也是无聊的答案）更重要。

不要轻信花言巧语；正如那些有经验的人告诉你的，做好自己才是最王道。所以请好自为之，为了这个世界，为了对科学的热爱。这是以知识之名，对所有人最好的褒奖。

科学不只是飞跃和突破，它还是一种思想方式和生活方式。你有吗？

Ethan Siegel 文 / 老孙 译
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