《统计学:从概念到数据分析(第二版)》:
我们天天都在使用“科学”这个词语,但是,有多少人认真考虑过科学的真正含义呢?
人们对世界的认识来源于他们所获得的信息(或数据)。而在总结这些信息时人们头脑中会形成一些模型(也称假说或理论)。这些模型会指导人们做进一步的探索,直到遇到这些模型无法解释的现象。这时,人们会改进这些模型,或者干脆建立新的模型使得新模型不仅可以解释旧模型可以解释的现象,而且还能解释旧模型无法解释的现象。这就是科学的方法,而只有用科学方法进行的探索才叫科学。下面举两个人们熟知的例子。
·天文学:公元2世纪,托勒玫致力于传播宇宙地心说,这一思想影响了1300多年,地心说可以对当时条件下的一些天文观测提供解释。1543年,在哥白尼的《天体运行论》-书中阐明了日心说,把托勒玫的理论大大改进了。随后,开普勒发现行星运动原理,伽利略开始将望远镜用于天文观测,牛顿又建立了运动和万有引力定律。在新的观测的基础上,赖特在1750年提出宇宙是由众多星系构成的看法。18世纪末,赫歇尔首先用望远镜进行了巡天观测,奠定了现代恒星天文学的基础。
·从牛顿到爱因斯坦:牛顿发现了运动定律和万有引力定律,这些定律在当时可以解释相当一部分观测的现象。然而,后来在亚原子尺度上,以及在行星观测中出现了一些用牛顿的惯性定律或万有引力定律无法解释的现象,这就导致了爱因斯坦狭义和广义相对论的产生,相对论是建立在光速在真空中不变的假定前提之下的。如果人们观测到光速在真空中可变,则又会对相对论进行修正。
从上面的例子可以看出科学的一些特点,科学可以定义为对关于宇宙的所有方面的知识的认真的、系统的、合乎逻辑的研究。这些知识则是由考察最好的可利用的证据得到的,并且这些知识总是应该在发现更有力的证据时随时予以纠正和改进,科学也可以定义为任何知识系统,这些知识涉及物理世界及其可经受无偏见观测和系统实验的现象。
科学方法是目前已知的筛去谎言和错觉的最好方式,对其步骤可做如下大致的描述:
(1)观测宇宙的某些方面。
(2)发明或提出可以解释这些观测的假说或假设,它必须和观测结果相容。
(3)利用该假说进行预测。
(4)用实验来检验这些预测,或者做进一步观测并根据结果修正假说。
(5)重复第(3),(4)步直到在理论和实验或观测中没有发现矛盾为止。
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