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。
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