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诺贝尔奖得主西蒙:想建立理论?得先知道怎么选择好课题!

开智学堂  · 公众号  · 科技自媒体  · 2017-04-25 18:47

正文

如果你想在某个领域写一本书、开发一门课程、建立一套理论,肯定不希望这样的事情发生:花了很多时间与精力去搜集资料,才发现选择的课题学界跟本不认可。如何才能不踩坑?什么才是科学的研究课题?诺贝尔奖得主西蒙给出五条标准。

科学家的志趣在于回答关于世界是怎样的这类问题。无论科学从事什么样的思辨、探索、艰辛的推理、观察和实验,其有效性(validity)和价值的最终检验,在于它是否告诉我们世界实际是怎样的,并且最好能用概括和总结世界的重要特征的术语,或者甚至能够用解释这些特征的术语。

在科学中,研究课题(problem)是问题(question)而不是话题(topic)。「潮汐」不是一个研究课题,它是一个话题。「潮汐显示出什么规律性?」和「什么导致潮汐?」则都是研究课题。

什么是好的研究课题?

什么是一个好的研究课题,即好的科学问题?要估价一个问题,我们首先必须弄明,它的解答(如果我们有一个的话)是什么样子的,它取什么样的形式?例如,认知心理学中的一个科学问题是「人们用来解决困难问题的程序是什么?这个问题的解答可能采取的一种形式是(我个人倾向于这种形式)一种计算机程序。它用表处理语言[例如Lisp语言]写成,能解决人们认为是困难的问题。

形式化地讲,这样一种程序是一组差分方程的集台。在问题解决过程的每个阶段,它能预报下一步将是什么。由于它相当细致地预报了问题解决的途径,因而提供了许多可能性来将这个途径与描述人们在解决同类问题时遵循的一些途径的数据作比较,从而检验其经验有效性。

一、解答的可检验性

一旦一个解答被提出来了,这个解答的经验可检验性将是一个好的研究问题的重要特征。古人曾毫不犹豫地猜想假设、或推测月球是个抛光了的水晶球。这个假说在有望远镜以前是难以检验的。直至有了望远镜,伽利略(Galileo)才得到了有力的证据表明月球表面是粗糙的,事实上,那上面有山脉。在望远镜发明以后,月球表面特征成了比以往好得多的研究问题。

在临近十九世纪束时,许多首屈一指的物理学家拒绝原子论假说,他们与马赫(Mach)一道争辩说,原子是否存在是一个不可检验的问题,因而原子不是物理学理论的一个有用的构想。后来,卢瑟福(Rutherford)做了经典的轰击实验,这个实验不用原子就很难解释,而用原子则可以很简单地作出解释。从那以后,原子的存在就相当快地被接受了。甚至象奥斯特瓦尔德(Ostwald)这样著名的反原子论者,也很快改变了他的观点。

二、解答的质量。

一个好的研究问题的第二个特征是,它的解答(如果找到了)将被认为是有价值的。对这一点的最起码的检验或许是:如果把解答发表在一家有声誉的期刊上,至少将有两个人索取论文复印件。

三、美学价值

一个解答会被认为是有价值的,如果它在数学上是美的。许多科学家认为麦克斯韦(Maxwell)方程或狭义相对论的闵可夫斯基(Minkowski)时空表示形式是科学问题的美前解答,而不管它们可能具有的任何其他价值。

美并不总需要是数学上的。用自然选择解释进化有着它的定性的美,这里与任何数学没有关系。我们从中看到的是某种有力的简单性。在「市场价格是供给量等于需求量时的价格。」这类原理中,我们看到了同样的品质。

四、对科学的价值

除了因美而引起的赞叹外,科学问题的解答可能被认为有价值,因为它们解释了以前只能描述性地概括的现象,或者因为它们结合并概括了以前被认为是分离的和独特的一些现象的描述。

一般说来,它们之所以被认为有价值,在于它们在所研究的科学中处于中心地位,它们在基本方向上推进了科学,对其未来的进步作出了贡献。

实用价值。最后,科学问题的解答可以被认为有价值,因为它们提供了物理的,生物的或社会的新技术,对人类有实际的效用。

当然,一个科学问题的解答,时常会结合两种或者所有这三种价值。牛顿运动定律可认为是这种类型的一个辉煌的例子。这些定律在其简单性上是优美的,它们给理论力学提供了基本性的基础,同时它们使我们能够建立制造钟表或人造卫星的种种技术。

五、发现解答的可能性

一个好的科学问题的第三个特征是,有某种理由去设想这个问题的解答经过与其价值相称的努力,是可以找到的。(我把这一点与如果找到了解答,解答的检验可行性区分开来,虽然这两种可行性是紧密相关的)。

攻克一个科学问题的可行性,随时间而异。在某个特定时刻,谈某个特定问题,可能时机尚不成熟。随着情况的改变(通常是一种新仪器的发明),从前难以攻克的问题会变成可解决的了。

例如,在接近 17 世纪初发明望远镜以前,要确定哪些行星有象月亮那样的盈亏变相是不可行的;在有恒压电源和可靠的安培计以前,不可能发现欧姆定律;在苏联第一颗人造卫星以前,月球背面的特征无法得知;在数字计算机发明以前,要确定头脑中怎么样的符号加工过程能产生思维是做不到的。

出自:http://t.cn/zYlMCt5
原名:漫谈科学研究方法

END

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