“培养科学思维”到底意味着什么？

最近，知名学者吴军博士的青少年科普系列第三册《给孩子的科学课》出版，我们借此机会对他做了一次采访，聊了聊什么是好的科普读物？家长应该带着怎样的心态让孩子阅读科普？所谓“培养科学思维”到底意味着什么？

Q：先来聊聊您的书吧。为什么想到写这套青少年科普系列？

A：我曾经写过一本《全球科技通史》，也给成年人开过科普课，比如飞轮原理，一个大轮子，一开始转起来很慢，怎么费力也快不起来，但后来越转越快，越转越轻松。这种累加的原理就是微积分，飞轮体现的速度来源于它的加速度。但这个道理，别说孩子了，很多大人也难深入理解。孩子努力学习了一周，结果考试没考好。于是家长认为孩子不够努力，孩子也开始怀疑自己，努力读书真的有用吗？但实际上，“努力读书”和“成绩好”是积分关系，累加的效果才是重要的。如果有这种数学思维，就不至于因为一次考试感觉天塌地陷了。

这一代年轻人中，估计95%以上都不会当科学家，而做研究的人里，也有50%非理工科。但是科学思维重要之处在于，无论科学研究还是生活中，它不是一个单独的实验或事情是否可以成功，而是一种成功是否可以复制，一种失败可以如何避免。做成一件事不重要，掌握这种底层思维方法，可以不断做成事，这才重要。

《天才少女》剧照

Q：对青少年而言，您觉得怎样才算好的科普读物？

A：科普教育的主要目的，是引发、维持、满足读者的好奇心。好的科普作品至少有两方面让人受益。

第一，它能用大众听得懂且容易接受的方式，告诉读者很多（世界是怎么样的）常识，帮助每个人认识世界，更好地生活。科普达人卓克解释“嗑瓜子为什么会上火”——首先，“上火”是什么？这个概念其实很泛泛，比如感染，红肿，发炎。其次，他做了很多研究，比如瓜子里有很多灰尘、土、细菌等等，造成了咽喉感染，洗净煮熟后症状就降低很多。

第二，好的科普能够帮助读者清晰了解某个专业科学领域。证明费马大定理的数学家霍尔斯，就是从一本科普书中接触到了相关定理。我自己对数学产生兴趣，也是读了伽莫夫的一本科普书籍，叫做《从一到无穷大》——这本书也可以推荐给孩子们，很有趣。在还没踏足这些领域时，我们很难因为对一件事感兴趣就去读专业的论文，所以科普读物的作用，就是把这些专业的知识通俗地讲清楚。美国核聚变是怎么回事？核能是否安全？电动汽车相对于燃油汽车有什么优势？这些都是很好的科普话题。

Q：《给孩子的科学课》这本书内容横跨物理、化学、生物等历史，筛选这些重大事件时，您如何进行取舍？

A：我会选择那些带来巨大突破和转折点的历史科学事件介绍。比如，富兰克林之前，人们搞不清天上的电和生活中的静电是不是同一回事。富兰克林发现电是闭路双向传播，纠正了在此之前“拿根电线就能产生电路”的错误观点。所以在他前后，电学研究是完全不同的。

科普跟其他学科一样，需要系统性。学习一大堆零散的知识点，不是完全没用，但效率太低。这三本书自成体系，包括这本《给孩子的科学课》，它的主线，是历史上自然科学发展的过程，按照顺序，不能跳步：只有当测量单位确定后，才可能出现更复杂的实验；只有当科学仪器迭代后，才可能观测出更精准的现象和全新的发现。科学的过程就是一个数学化的过程，在想法-实验的交替验证中不断前进，这是自然科学发展的必然性。也是这个脉络，可以在阅读时不断巩固读者的底层思维逻辑。科学是“探索”。它没有一个“绝对正确”的结论，但有一个相对的真理存在。怀疑，质疑结论，验证，得到发展。一个科学的结论，一定有办法得到证实或证伪。它本身就是一个过程。

Q：您觉得家长应该对“科普教育”抱有哪些期待？如果孩子总是不感兴趣，该要求他读吗？

A：当孩子解决不了一件事时，往往是因为掌握的工具还不够。成年人需要为他们提供工具，而不是答案，更不是在他们还不需要时强制地把我们认为重要的东西灌输给他们。我认识一个孩子，为了做游戏，自行去学了编程，原因很简单，“我不会编程的话，这个游戏我做不出来”。他的动力就是他的好奇心，以及他解决问题的思维方式：通过学习去满足自己的好奇心。

如果你想毁掉一个孩子，就毁掉她的好奇心吧。孩子天然是想做成一些事，获得他人和社会认可的。科普教育应该强化这一点，而不是做相反的事。我的小女儿对数学没兴趣，我尝试引导过几次，发现她兴趣缺缺，就放她去做她感兴趣的事了。但是上大学后，她参加暑假实习，忽然发现很多地方都要用到数学，身边数学好的同学在工作上得心应手。她受到影响，于是回来后也发自内心打算读这样一个学位了。所以，不要让孩子厌烦。只要好奇心还在，当她意识到时，她会主动追求这个目标。

现在教育中，最糟糕的就是刷题。就连北上广这样的大城市，整个高三到了后面都不学新知识，就在不停地刷题。偏远地区教育资源更稀缺，我知道一个孩子，最后上了北大，但是他高中三年是怎么学习的？英语单词每个错了抄1000遍。就是这样学习，成绩唯一。好奇心和科学思维对于他们来说，太奢侈了。

世界上是没有万能药的。如果你想一劳永逸，请放下这本书，也不要对任何的“科普读物”抱有那么高的期待。我第一次读霍金的《时间简史》就是看热闹，了解世界上不了解的一些事情，即便那时我已经读了研究生，有了不错的教育基础。再读的时候，就会有其他思考。为什么我们生活在三维空间、不是二维和四维？霍金解释三维是唯一的稳态，二维过于简单，四维从计算形式上就能体现出，任何一个微小变化都会造成更大的影响（至少需要乘三次方），导致空间形态更加敏感。这种“物理常识”能进一步告诉我们，那些说我们生活在八维宇宙中的理论根本就是伪科学。

我认为，读者可以从好的科普作品中得到这三点：

一、一些常识。

二、获得一个结论的过程和方式。

三、在不断尝试中，对某一两个领域产生兴趣，主动寻找相关资料深入探索。

Q：您认为目前科普教育的局限性有哪些？

A：不够快。新的科学成就和技术出来后，需要有人做准确但简明的解读。比如关于引力波的科普，大部分媒体报道如果只能通过新闻通稿进行报道，无法通俗易懂地将引力波的原理讲给大众。我是听MIT理学院的院长有一次在硅谷做的科普讲座，才明白其中原理：实验是怎么回事，设备需要多么精准，测出来的意义是什么……当时，解释这些花了院长半个小时。

我们学校里学的那些知识，其实是不够的。培养起一个科学思维的脉络，再把这些知识点补充在里面。《摩根弗里曼之穿越虫洞》这一科普纪录片，讲述了世界是能量的。它改变了我们对世界的认识。那为什么世界还是物质的？因为希格斯场像胶水一样把能量粘在一起，形成物质性质。我觉得那部片子比许多科普片拍得都好。