探索科普作品中的科学观

为进一步分析科学史对科普作品的影响，有必要考察科普作品中的科学观。

在《趣味物理学》中，科学知识是一个需要积极学习思考并活学活用的一整套客观真理。科学知识在日常生活中能得到反复证明，并可以灵活运用。作者在序言里说：“《趣味物理学》的主要目的是，激发科学想象的活动，教会读者科学地思考，并且在他的记忆里创造无数联想，把物理知识跟他经常碰到的各种生活现象结合起来。”（别莱利曼，1999）在谈到永动机时说：“永动机是想象中的一种机械，它能够不停地自动运动，而且，还能够做某种有用的功（例如举起重物等）。这样的机械虽然早就有许多人不断地想制造，却到现在还没有人能够制造成功。许多人的尝试都失败了，这使人们肯定地相信永动机是不可能制造的，并且从这一点确立了能量守恒的定律——这是现代科学上的基本定律”。（别莱利曼，1999）这些都表明，《趣味物理学》是强调实证的，认为科学知识要拿经验或实验来加以检验。该书中确实大量提到很多实验，并配有说明实验的插图。

《物理世界奇遇记》对科学知识的总体态度是，量子物理和相对论等科学知识是高深的需要向普通人解释的。书中，对科学感兴趣和学习科学都是看上去不错的事情，科学的世界看起来是美好而神奇的。主人公在向教授学习科学的过程中，还顺带爱上了教授的女儿——一个具有魅力的女画家，并圆满地结婚了。主人公对教授的女儿谈道：“我应该说，你父亲给我展示了一个全新的世界。遗憾的是，似乎大多数人都满足于平平淡淡的生活，连想也不想去了解这个世界是多么不寻常。”

此外，《物理世界奇遇记》中谈道：“在数学上各种不同的可能解当中，究竟哪一个解同我们所居住的空间相适应呢？这个问题只能依靠对星系团的运动（包括它们彼此飞散的速度减慢的情况）进行实验观察来解答，或者也可以把宇宙现有的全部质量加在一起，再计算出减慢的效果会有多大。目前，天文学所得到的证据还不太明确。但是，有一点是肯定的——我们这个空间目前正在膨胀着。不过，这种膨胀是不是有朝一日会转变成收缩？我们这个空间的大小究竟是有限的还是无限的？这两个问题现在都还没有明确的答案。”可见，《物理世界奇遇记》中也强调实验观察对科学的重要性。

由于乔治·伽莫夫严谨的写作态度，对描述理论和事实之外的话一直惜墨如金。在《物理世界奇遇记》中很难找到对科学的直接看法。同样，要考察他在《物理学发展史》一书中表达的科学观和对科学的态度，也只能找到只鳞片爪。虽然如此，透过一些细小的线索，还是能够发现《物理学发展史》体现了作者对科学内敛的积极态度以及对科学发展前景的谨慎乐观态度。书的第七章的最后，谈到量子统计问题时作者说：“我们希望对这个问题充分着迷的本书读者将以更先进的方法来研究现代物理。这样只要研究几年之后，就可以把量子统计的问题弄得一清二楚，明如水晶了。”（乔治·伽莫夫，1981）书的最后一章的最后一小节的题目是“物理学的未来”。在谈到一些未解的问题之后，他说：“尽管我们不知道正确的答案，考虑这类问题却不应受到责难。”最后的结尾句是在谈到不知道其内在联系的一个巧合现象后，他写道：“但是让我们希望后辈物理学家的工作能够胜利解决这些问题吧！”

在对待科学家的态度上，《物理学发展史》对于科学家的敬意，并不能因为提到了他们作为常人的短处而有丝毫改变。不用说他的书注重添加对科学家的介绍，以及他不辞辛苦地亲手为科学家们手绘画像，只在行文中，就不乏作者对科学家的赞美之词。如，他在牛顿的名字前面毫无悬念地加上了“伟大”的字眼，而对爱因斯坦的形容是“天才”，他对普朗克提出的光量子观念称为“革命的观念”，对德布洛意提出的物质波假设形容为“革命性的假设”（乔治·伽莫夫，1981）。乔治·伽莫夫在《物理学发展史》中谈到爱因斯坦时说：“人的思想总是经常为传统的习惯所束缚，正是由于爱因斯坦的天才，才把陈旧的和自相矛盾的宇宙以太完全抛弃，并代之以推广的电磁概念，爱因斯坦认为电磁场也是一种物理实在，与任何普通实物是一种物理实在一样。”

上面的分析表明，《趣味物理学》《物理世界奇遇记》和《物理学发展史》，都是当时实证主义科学观影响下的产物。作为知识普及型的科普作品，作者的任务就是把科学知识通过经验和逻辑证实给读者看。这个方面，《趣味物理学》更注重经验和实验的实证；而《物理世界奇遇记》和《物理学发展史》相比更注重逻辑的实证。

《物理学发展史》中，有一段话需要加以注意：“玻尔根据海森堡原理发展了一种新的物理哲学。它使我们关于物质世界的观念发生了深刻的变化，这些观念从我们童年时代就在日常经验中获得了。但是，这种新哲学却能解决原子物理中的许多难题。许多物理学家很快就接受了新观点。另外一些人则完全不喜欢它，爱因斯坦就是其中之一。爱因斯坦关于决定论的哲学信念不允许他把测不准性上升为一个原理。”这间接表明，乔治·伽莫夫自己至少已经突破了决定论——即机械论。决定论在18世纪、19世纪基本上统治了科学界。决定论认为一切都是由“因果关系”联系起来的，一切世界的运动都是由确定的规律决定的；知道了原因以后就一定能知道结果。

能否确定《趣味物理学》是否是决定论的科学观呢？该书的内容只谈生活中具体的物理小问题，不涉及科学观之类的理论讨论，但该书所谈的所有基础物理问题都有明确的解释，再考虑到作者所处的年代在20世纪初，尽管证据不够充分，大致推测《趣味物理学》可以归入决定论的机械主义科学观。(www.xing528.com)

《量子物理史话：上帝掷骰子吗》中，对决定论的批判更为详尽和彻底。不仅如此，该书还否定了实在论。实在论认为万物是独立于表达它们的语言以及人类的意念存在的。书中谈道：“换言之，不存在一个客观的、绝对的世界。唯一存在的，就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义，不在于它能够揭示出自然‘是什么’，而在于它能够明确，关于自然我们能‘说什么’。没有一个脱离于观测而存在的绝对自然，只有我们和那些复杂的测量关系，熙熙攘攘纵横交错，构成了这个令人心醉的宇宙的全部。测量是新物理学的核心，测量行为创造了整个世界。”

书中进一步说：“正如我们的史话在前面一再提醒各位的那样，量子论革命的破坏力是相当惊人的。在概率解释、不确定性原理和互补原理这三大核心原理中，前两者摧毁了经典世界的因果性，不确定性原理和互补原理又合力捣毁了世界的客观性和实在性。新的量子图景展现出一个前所未有的世界，它是如此奇特，难以想象，和人们的日常生活格格不入，甚至违背我们的理性本身。但是，它却能够解释量子世界一切不可思议的现象。”

刘华杰认为：“本书作者所持有的哲学观念已经超越了素朴实在论，这一点我是赞赏的。某物‘本来的颜色’确实是子虚乌有，只是人们在常识意义上习惯于那样称谓。在微观世界，物质呈现波粒二象性，传统上人们说某某既是粒子又是波，其实更好的说法也许是：某某既不是粒子也不是波。‘波’或‘粒子’都是人们在宏观层次人造的概念工具。多多少少从‘工具主义’的角度理解科学术语和科学理论，可以帮助人们克服常识、本质主义、实在论等长期带给我们的偏见。”

五部科普作品的科学观比较如表3.4所示。

表3.4　五部科普作品的科学观比较

《量子物理史话：上帝掷骰子吗》的科学观还在某种程度上出现了建构主义的影子，例如书中写道：“我们只能说，物理学家的想象力和创造力是非凡的，但这也引起了我们深深的忧虑：到底在多大程度上，物理理论如同人们所骄傲地宣称的那样，是对于大自然的深刻‘发现’，而不属于物理学家们杰出的智力‘发明’？”

在对待科学的态度上，《量子物理史话：上帝掷骰子吗》是积极肯定的。如，作者在结尾处写道：“科学在不停地检讨自己，但这种谦卑的审视和自我否定不但没有削弱它的荣光，反而使它获得了永恒的力量，也不断地增强着我们对它的信心。”这实际上是对科学精神的颂扬。

科学观在不同科普作品中的表现差异很大，在上述作品中，其科学观的表达都是间接而零星的。分析这些并非系统化的科学观表述，只能得到比较粗线条的结论。上述作品的科学观中，《趣味物理学》《物理世界奇遇记》《物理学发展史》都可以认定为是实证主义的科学观，但经历了从决定论到非决定论的变化过程。《量子物理史话：上帝掷骰子吗》的科学观不但突破了决定论还突破了实在论，出现了建构主义的倾向。