向世清，博士，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所研究員。長期從事激光物理與工程技術(shù)的前沿研發(fā)，是參與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟戰(zhàn)略與決策咨詢、基礎(chǔ)教育改革咨詢、科技創(chuàng)新中心發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計等多領(lǐng)域戰(zhàn)略專家，也是上海市最為活躍的科技創(chuàng)新教育專家之一。

前幾講，我們對科學(xué)思維的基本特征及其重要性已經(jīng)有了初步的了解。這一講，基于對科學(xué)家的思考方式的解剖，我們更為清晰地解讀科學(xué)思維的基本構(gòu)成或者關(guān)鍵因素。這是一種更為直接的對科學(xué)思維的界定和描述，可以使得我們簡單地看到，科學(xué)思維究竟是怎樣構(gòu)成的、包含了哪些關(guān)鍵因素，讓我們可以看清一個處于原生態(tài)的思考者其思維究竟有何和為何不足和不夠，而且也由此促進科學(xué)思維如何培養(yǎng)的基本路徑和方法的明了和理解。

我們已經(jīng)知道，科學(xué)家的思維方式與常人有所不同（一般都覺得科學(xué)家的腦子特別好用），特別是與未受過思維訓(xùn)練的“處于原生態(tài)的思考者”（這樣的常人占很大比例）有很大的不同。當(dāng)我們在生活中觀察、記錄、描述、發(fā)問、形成解釋并最終形成結(jié)論時，常人一般都是很隨意的、依據(jù)簡單的經(jīng)驗常識的、基于不足夠的知識和認知方式基礎(chǔ)的、可能帶有一定的但卻只是不充分甚至不合理的推理的、結(jié)果也不一定是經(jīng)歷過循證的，更多還可能帶有明顯的主觀人為的個人情緒和傾向。所以這樣的思維結(jié)果很多時候是有著某種或者某種程度的偏離的、扭曲的、變形的、不全面的、未成形的甚至是遠離正確判斷的。而科學(xué)家因為有所訓(xùn)練（少數(shù)人是天生的），一般都具有比這樣的思維更為“科學(xué)化”的結(jié)果和方式，可以說達成了一種更為精準(zhǔn)的思維模式，尤其是他們在進行科學(xué)研究工作時，包括理論建立、實驗設(shè)計、假說驗證、數(shù)據(jù)詮釋和科學(xué)發(fā)現(xiàn)等的時候，按照這樣的模式，他們就相對容易到達更為準(zhǔn)確和可靠的思維結(jié)果和效果。這樣的一種甚至于達成了相對較為固化和套路的思維就是科學(xué)思維。

那么，科學(xué)家的科學(xué)思維究竟是怎樣的一個方式，使得他們較常人有著鮮明的區(qū)別和超越呢？而反過來說，認清了這樣的區(qū)別和超越，我們就很容易知道，常人的思維為什么往往不夠、不準(zhǔn)、不可靠、不正確（一句話，俗語說：“還是讀過書的人相對更會考慮事兒！”笑！如圖1 寓意）。

直截了當(dāng)?shù)兀瑘D2 給出了一張用英文原文表達的科學(xué)思維的關(guān)鍵因素構(gòu)成圖。圖中，“Scientific Thoughts”與“Scientific Thinking” 意思是一樣的， 都表達的是“科學(xué)思維”，用詞雖然不同，但基本無差異（某些特別的小差異，這里忽略）。這張圖說明，科學(xué)思維至少由8 個方面的因素構(gòu)成。下面我們簡明扼要地看一看這8 個方面的關(guān)鍵因素及其具體內(nèi)涵。

●Purpose of Scientific Thinking：科學(xué)思維的目的（或目標(biāo)） 科學(xué)思維與一般思維的不同首先在于科學(xué)思維在思考前都會弄清本次思考的目標(biāo)究竟是什么（科學(xué)家往往會在思考前更多考慮自己希望趨近什么結(jié)果）。這一點說起來容易，其實大多數(shù)時候常人會極為忽視。人們往往并沒有仔細想一想（或者不會仔細想），自己究竟為什么思考、想達到什么、想獲得什么、想取得什么方面的預(yù)期等，絕大多數(shù)情況下只是一種大而化之、毛估估的、想到哪里算哪里的粗略目的（或目標(biāo)）在牽動著思考。而科學(xué)家往往在進行思考前，會非常認真、仔細、謹(jǐn)慎和深入地界定目的（或目標(biāo)），甚至是沒有準(zhǔn)確地清晰界定目標(biāo)時，都不往下進行思考。所以，常人在這里往往最需要提升自己的方向感、目標(biāo)感，并且多花點兒時間弄清最終可以得到什么答案。然后，在合適的時候開始繼續(xù)思考。

● Scientific Questionat Issue：有關(guān)思考主題或者議題本身的科學(xué)問題 思考究竟要解決什么問題，這是思考的目的所決定的。但是，明確凝練和給出思考的問題，是極為關(guān)鍵和重要的。特別是采用準(zhǔn)確甚至是科學(xué)概念般的語言描述清楚問題，是一個重要的工作，很多時候問題清楚了，思考可能就成功了一半。這里，問題大致分為兩個層面，一個層面是用生活化的語言描述清楚問題本身，要求最終是描述準(zhǔn)確；一個層面是將生活化的問題上升到科學(xué)化的語言或者專業(yè)性描述的問題，這叫作問題的科學(xué)化乃至科學(xué)化表達。沒有經(jīng)歷過專業(yè)訓(xùn)練的，包括沒有受過較好的專業(yè)學(xué)習(xí)的人，第二個層面幾乎是難以達到的。這里，也特別解釋一下“專業(yè)化”，那就是在前人的思考基礎(chǔ)上經(jīng)過反復(fù)歸納提煉，將已有的思考更加上升到一種“久經(jīng)考驗的”說法層面。所以，專業(yè)化本身并沒有什么特殊之處，只不過是基于前人更為準(zhǔn)確的專門化思維結(jié)果進一步實現(xiàn)思考，所謂站在“前人的肩膀上”。

● Scientific Information：科學(xué)信息 無論是什么樣的思考，基于一定的基礎(chǔ)信息是毫無疑問的。但是，信息和信息也有很多的不同?？茖W(xué)信息實際上是經(jīng)過反復(fù)篩選、提煉后的信息，是將很多雜亂無章的、沒有關(guān)聯(lián)的、無用的、不重要的、時過境遷的信息等實現(xiàn)過濾后，再經(jīng)過有效的科學(xué)化整理而形成的信息。換句話說，這些信息是有效的、有用的、直接相關(guān)的、彼此決定的、專業(yè)化了的信息。在這樣的信息上進行思考，往往才能達成更為準(zhǔn)確的推理過程和邏輯驗證過程，從而實現(xiàn)相對更為科學(xué)化的思維結(jié)果。當(dāng)然，一次性的思維往往難以真正實現(xiàn)最終科學(xué)化的思維結(jié)果，因此這樣的思維是要反復(fù)多次、多輪的。而在其中，不斷凝練和采用相關(guān)的信息是根本。我們常說“沒有調(diào)查就沒有發(fā)言權(quán)”，同樣，“沒有準(zhǔn)確的基礎(chǔ)信息就沒有正確的思維結(jié)論”，由此可見科學(xué)信息的重要性。很遺憾的是，常人一般的思維中對這一點是很不仔細的，也因此在一開始思考時就已經(jīng)出現(xiàn)與專業(yè)思考者較大的差距。

● Scientific Interpretation & Inference：科學(xué)解釋與推理 這一步是在科學(xué)思維中最為關(guān)鍵的一環(huán)。這一過程實際上是利用前人已經(jīng)獲得的相關(guān)專業(yè)化、科學(xué)化知識，對當(dāng)前的問題進行合理到位的解釋，并進一步推論出可能有什么新的結(jié)果和結(jié)論，包括對其中的現(xiàn)象、結(jié)果，與相關(guān)信息、證據(jù)等實現(xiàn)有效的關(guān)聯(lián)，明晰它們之間的關(guān)系甚至是規(guī)律等。科學(xué)研究中最常見的求證、驗證往往也是為此而進行的。正是因為這一環(huán)的有效發(fā)生，才使得人們對自然界和人類社會的許多現(xiàn)象和結(jié)果實現(xiàn)認識、理解、判斷和解釋。當(dāng)然，這樣一個環(huán)節(jié)是個螺旋式上升的提升過程，往往一次性的或者一個階段的科學(xué)解釋與推理并不能完全實現(xiàn)真正的科學(xué)認知，但是假以時日，科學(xué)解釋與推理一定會趨向更為科學(xué)化的結(jié)果（我們可以以人類對太陽系和地球的關(guān)系的理解為例，從地心說到日心說的過程就是一個鮮活的歷史實例）。這里，還是需要聲明，常人一般都不具有專業(yè)化的遞進知識過程，所以遇到新的專業(yè)化問題是無法實現(xiàn)科學(xué)解釋與推理的。當(dāng)然，同時也得給專業(yè)工作者一個警示，那就是進行科學(xué)解釋與推理時一定要秉持科學(xué)化和客觀化的態(tài)度與路徑，否則，也是極易犯嚴(yán)重錯誤，得到看似合理其實完全不科學(xué)的思維結(jié)果的。

● Scientific Concepts：科學(xué)概念 概念是人類特有的描述事物和現(xiàn)象的語言工具。借用概念，我們通常更能簡潔和準(zhǔn)確地表達某樣內(nèi)容?？茖W(xué)概念則更具有高要求，其必須達到科學(xué)化驗證和歸納后的層面，對后續(xù)概念的使用不造成非科學(xué)化影響。迄今為止，人類的專業(yè)發(fā)展已經(jīng)進入到一個嶄新的高度，無數(shù)科學(xué)概念，包括許多已經(jīng)極度專業(yè)化的學(xué)科概念，已經(jīng)成為人類思考的基礎(chǔ)和新的出發(fā)點（如圖3 寓意）。而在新的思考中，盡量能夠到達和凝練出新的概念也是科學(xué)思維的一個自身要求。所以，科學(xué)思維往往出發(fā)于科學(xué)概念，再歸結(jié)到新的科學(xué)概念?？茖W(xué)概念作為思考的基本面，往往在新的思考中本身也會獲取新的認識、深化和推進，甚至是更為準(zhǔn)確和科學(xué)化。這也反映了人類思考和知識發(fā)展的不斷進步的自然過程。較為遺憾的是，常人往往缺乏基于科學(xué)概念的思考，主要是因為其專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)往往較為薄弱。

事實上，人類每獲取一個新的科學(xué)概念是極不容易的，往往會經(jīng)歷意想不到的曲折、挫折甚至是顛覆，最終才可以取得一點點的逐漸的進步。這其中不僅有客觀認識局限的困難問題，也有人類自身主觀和人為傾向造成的干擾問題。我們可以在人類認識和知識發(fā)展史上看到無窮的案例，有些甚至涉及到人類自身的多領(lǐng)域斗爭，甚至有宗教和信仰的參與在其中。這也反映了科 學(xué)家是不容易的。