科学该怎么学？想想我们中学时代学习数理化的经历，大量的概念、公式、习题……除了少数学霸，恐怕大部分人的回忆都不会太美好。

今天小编给大家推荐的，是大神级物理学家费曼在全国科学教师协会（NSTA）大会上发表的演讲。

演讲中，费曼分享了自己对科学的理解。他用一年级的科学课本举例，指出向孩子直接灌输定义，是完全错误的。真正的科学，是观察、思考，是一连串的发现，同时保持质疑。有了这样的思路，也许可以帮助我们的孩子，减少理科学习的痛苦，发现科学探索的乐趣……

父亲对我的“科学启蒙”

要把“科学是什么”讲清楚有难度，而我又不喜欢哲学化的表述，那么，今天我要用一个很不寻常的方法来表达我的观点。我要告诉你们，我是怎么理解科学的。

我的父亲让我知道了“科学是什么”。据说，我母亲怀我的时候，我父亲说：“如果是个男孩，我会把他培养成一个科学家。”他是怎么做到的呢？他从来没有对我说过这样的话：你应该做个科学家。他自己也不是科学家，他是个商人，一个制服公司的销售经理，但他喜爱科学，经常阅读这方面的东西。

在我很小的时候，那时我还需要坐在高脚的儿童餐椅上吃饭，父亲晚饭后会和我玩一个游戏。他从长岛市不知什么地方买回来大堆的旧的浴室地板砖，长方形的。我们把瓷砖一个接一个立起来，摆成很长的一条。接着，父亲允许我推倒最后一块瓷砖，然后我们看着整条瓷砖长龙倒下去。很好玩。

再后来，游戏升级了。那些瓷砖有不同的颜色，他要求我按顺序放一块白的，然后两块蓝的，接着再放一块白的和两块蓝的，就这样把所有的瓷砖摆好——我也许想先放一块蓝色的，但按他的要求必须先摆一块白色的。

我想，你们已经领会到其中暗含的教学智慧，其实这并不深奥——先让他喜欢上一个游戏，然后慢慢往里面加教育的内容！

相比之下，我母亲要感性得多。她开始意识到父亲的良苦用心，她对父亲说：“麦尔，要是这可怜的孩子想放一块蓝的瓷砖，你就让他放吧。”

父亲回答道：“不行，我要他注意上面的图案。这是我现在唯一能教他的，这相当于最基础的数学。”

如果我是在讲“什么是数学”，我想我已经告诉你们答案了。数学就是寻找图案。

实际上，这种教育确实有一些效果。我上幼儿园时，要接受一个现场测试。那时候我们有编织课，在课堂上，我们要用彩纸穿过垂直的带子来编织图案。幼儿园老师很吃惊，她特地给我父母写了封信，说这孩子很不寻常，因为他能提前知道接下来会编织出什么样的图案，而且能编织出令人叹为观止的复杂图案。

看来，小时候的瓷砖游戏对我确实有些帮助。

我父亲告诉我的另一件事情——所有的圆，不管它尺寸多大，其周长与直径的比率都是一样的。

对我来说，这并不是很难理解的，但是这个比率很奇妙，那是一个美妙的数字，一个很深奥的数字，它叫“π”。那时候我还是个小孩，不能完全理解这个数字的奥秘，但这是个了不得的东西，从此我到处留心寻找这个π。

后来我上了小学，学会了怎么求小数，怎么计算，我计算出的结果是3.125，并且想，我又知道了圆的周长与直径之比π的另一种写法。老师把它纠正为3.1416。

我说这些事情就是想说明早期教育的影响：“这还是一个未解的秘密”“这个数字很神奇”这样的想法对我很重要，那个数字本身是什么并不重要。

很久之后，我组装了一台收音机和一些小玩意儿。渐渐地，通过书本和手册，我开始发现一些方程式可以用在和电相关的东西上，比如电流和电阻之类。

有一天，在一本书上，我发现了一个振荡电路频率的计算公式：

其中L是电感，C是电路的电容。这儿有个π，但是圆在哪儿呢？

你们在笑，但是我当时是很认真地在思考这个问题。在我印象里，π是和圆相关的一个东西，现在电路里也出来了个π，那么圆在哪儿？是用什么符号表示的呢？你们这些在笑的人，你们知道这个π怎么来的吗？

我身不由己地爱上了这个东西，不由自主地去寻找它、思考它。然后，我意识到，线圈是圆的，一定跟这个有关系。大概半年后，我看到另一本书，书上有圆形线圈产生的电感，还有方形的线圈，它也能产生电感，而这些公式中也有π。

我又开始思考，我认识到π不是从圆形线圈里来的，它们之间没有什么关系。现在我能更好地理解π了，但在我心中，我仍然不太清楚那个圆在哪儿，那个π又是从哪儿来的……

科学是思想，不是概念

我想就语言和定义的问题说几句，先中断一下我的小故事。因为我们必须学习语言。它不是科学，但这并不意味着：仅仅因为它不是科学，我们就可以不教语言。我们不是在谈怎么教学，我们是在谈科学是什么。

知道怎么把摄氏温度转换成华氏温度，这不是科学。这种知识很重要，但它不是严格意义上的科学。同样地，如果你在讨论什么是美术，你不会说，美术等同于“3B铅笔比2H铅笔柔软”这样的知识。两者完全不是一码事。

为了与别人交谈，我们必须使用语言，就是这样。你想知道这两者有什么不同，这很好，你要弄清楚我们什么时候在教科学的工具——比如语言，什么时候在教科学本身，这也很好。

为了把这一点说得更清楚些，我要挑一本科学课本，指出一些问题，可能不怎么留情面。

这是一本一年级的科学课本，很遗憾，一年级的第一堂科学课，它就以一种错误的理念来教小学生学习科学——对于科学是什么，教科书自身的理念就是错误的。

书上有几幅图：一只可以上发条的玩具狗，一只手按下发条的按钮，然后这狗就能动。

最后一幅图的下面写着一个问题：“是什么让它动起来的？”紧接着是一张真狗的图片，还是这个问题：“是什么让它动起来的？”

在这后面，是一张摩托车的图片和同样的问题——“是什么让它动起来的？”就这样一路问下去。

一开始，我以为他们准备向学生介绍科学有哪些学科门类，比如说物理、生物、化学。可事实不是我想的那样。这本书的教学参考给出了这样的答案：“能量让它动起来的”。

能量是个很难捉摸的概念，人们很难正确把握它。我的意思是，能量这个概念，人们如果想正确运用它，用能量的概念正确推导出一些东西，是很难的。这超出了一年级小学生的接受能力。

还不如说是“意念让它动起来的”或“可移动性让它动起来的”（就实际效果来说，这样的回答和“能量让它动起来的”是一样的）。

那本教科书上的问题提得很好，答案未免有点缺憾，因为他们想要教给学生的是能量的定义，但是学生什么也没学到。

用来启蒙的第一堂科学课就是这个样子，这难道没有可能给科学教育带来毁灭性的灾难吗？我认为，在第一堂课上只是为了回答问题去学习一个神秘的词语，这简直太糟糕了。

科学是观察，和美妙的发现

我父亲也讲过一点跟“能量”有关的事情，在我有点儿理解它之后，他就开始使用“能量”这个词。假如他要给我讲解能量问题，我想他会这么做——他确实做过类似的事情，虽然他举的例子不是玩具狗。

如果他真的拿玩具狗做例子，他会说：“它动了，是因为阳光的照射。”我会说：“不是的。这和阳光的照射有什么关系？它动了，是因为我给它上了发条。”

“那么，我的朋友，你怎么有力气上这个发条呢？”

“我吃东西了。”

“你吃什么了，我的朋友？”

“我吃粮食了。”

“粮食是怎么生长起来的？”

“因为阳光的照射。”

狗也是这样。汽油呢？也是太阳能的积累：植物吸收太阳能，随后把它储存在地下。其他事物也一样，最终都和太阳有关。你看，同样是自然界的一件事情，我们的教科书上表述得那么死板，这里却讲得这么生动。我们看到的所有运动着的东西，它们之所以能够运动都是因为阳光的照射。

这确实解释了一种能量可以转变为另一种能量。但是孩子也可以不接受这样的解释，他会说：“我认为这不是因为阳光的照射。”然后你可以和他展开讨论。

这只是一个例子，说明抛出那些物理学名词和真正教科学的区别。那些物理学名词是必不可少的，我们反对的只是在第一堂课上就讲这些。学到后面肯定要引入这个名词的定义，告诉你什么是能量，而不是针对“什么让狗动起来的”这样简单的问题。

科学，重要的是观察。即便观察后，我不能得到最终结论，可观察得到的结果就是一块金子，这是很有价值、非常神奇的结果。同时，科学也需要耐心。如果你看了，你仔细观察了，你确实用心了，你会得到巨大的回报（虽然不是每次都会有这样的回报）。

所以，当我更大一些的时候，我会不辞辛苦地研究问题，一个小时接着一个小时地工作，坚持数年如一日——有时一干就是很多年，有时候时间短一些。

其中有很多工作都失败了，很多东西都进了废纸篓，但时不时会有灵光一现，问题有了新的突破，那是我童年时就懂得期待的东西——观察得到的结果。因为我知道观察是值得花费精力的。

▲费曼在诺贝尔颁奖晚宴上搞怪

科学要经得起重新检验

何谓科学，我想，它可能是这样一回事：在这个星球上，生命进化到了一个阶段，智慧生物出现了——不仅仅是指人类，也包括那些能嬉耍的动物，它们能从这些活动里学到一些东西。

但在这个阶段，每个动物只能从自身的经历中学到东西。它们又渐渐进化，直到某些动物学习能力变得更强，不仅能更快地从自己的经历中学到东西，还能从别的途径学习，比如通过观察其他动物的经历，或是有别的动物给它亲身示范，或是它能够模仿另一个动物。

也许之后就出现了这样一个阶段，某种动物的学习效率提高到了一定程度，突然间整件事情有了一个崭新的面目：某个动物学会了一些事情，紧接着就传授给另一个动物，它再接着传授给下一个动物，它们传授知识的速度如此之快，足以使这些知识不会在这个种群内消失。于是整个种群的知识就有可能积累起来。

这种现象被称为世代累积性（time-binding）。我不知道是谁发明的这个词，不管怎么说，刚才说的那一个种群的动物，他们中的一些现在就坐在这儿，想把这个经验和那个经验结合起来，每一个都努力向另一个学习。

一个种群拥有自己种群的记忆，拥有代代相传积累起来的知识，这是自然界的一个新现象。但是，这也有一个弊端，因为有可能传递错误的东西——对这个种群没有好处的思想。这个种群有思想，但有些思想不一定有益。

于是我们又到了这么一个时期，思想非常缓慢地累积起来，不仅包含实用和有用的东西，还混杂着大量形形色色的偏见和千奇百怪的信仰。

后来，人们发现了一个避免这种弊病的方法，那就是存疑。人们不确定流传下来的东西是否真的正确，想重新亲自验证事情的真相，不想盲目相信学到的东西。

这就是科学：经过重新检验的知识才是可信的，而不是一味相信前人留下来的知识。我就是这么看待科学的，这是我能给出的最好的定义。

学习科学的意义

学习科学造就了我们的世界观。我们重新验证知识，从中可以发现自然的美与神奇。

也就是说，我刚刚向大家提到的那些事情的神奇和美妙：物体之所以运动，是因为阳光的照耀。

学了科学之后，我们看到的世界就变得很不一样了。举个例子，我们知道树木生长的原料主要来自空气中的二氧化碳，树木燃烧的时候，它们又被释放到空气中。而燃烧释放的热量，正是原先来自太阳的热量，它们曾在光合作用中起作用，利用空气中的二氧化碳形成树木的有机养分。最后剩下一小堆灰烬，它们不是来自空气的，而是来自土壤的。

这些都是很美妙的事情，科学的世界里到处是这些美妙的东西。它们很有启发性，也可以用来启发他人。

科学的另一个价值，就是倡导理性思考，它同样也倡导自由思考的重要性；怀疑前人教给我们的东西是否都是正确的，其成果就是理性思考。

你一定要把科学和科学研究的形式或流程（后者有时能促进科学的发展）区别开来，尤其在教学中，你们老师一定要区分二者的不同。

说出科学研究的流程，比如我们写报告、做实验、观察等，它们只是模仿了科学研究的形式。

这种伪科学模仿的结果就是造就了很多专家，你们当中很多人就是专家。你们这些教师，真正从事基础教育的教师，时不时你们也可以怀疑一下专家。但是学习了科学精神后，你们必须怀疑专家。实际上，我还可以从另一个角度来定义科学：科学就是坚信专家也有无知的时候。

当一个人说“科学指导我们这个指导我们那个”，他说得不大准确。科学并不会教我们这些那些，那是经验在教导我们。如果他们对你说“科学已经表明……如此这般的”，你应该反问：“科学是怎么证明这个的？科学家是怎样发现这个的——怎样发现，发现了什么，在哪儿发现的？”

能说明问题的不是科学，而是实验，实验结果才可以说明这个问题。你和其他人有同等的权利，在获取实验结果的基础上，自己去判断：通过这个实验，我们是否已经获得一个可以被再次运用的结论。

在一个真正的科学还没有发展到一定地步的复杂领域，我们不得不依赖一种古老的智慧——绝对的坦率。我想鼓励从事科学基础教育的教师们，你们要乐观一点，对待常识要有一些自信，要有自己的头脑。你们要知道，指导你们的专家也许是错误的。

在传承先辈的知识这个问题上，我们很有必要教学生一种技能：如何在“取其精华”和“去其糟粕”两者之间保持一种平衡，这需要相当高超的技巧。科学的各个学科门类在其发展过程中都有过这样的教训：认为先辈大师们字字珠玑、说的都是绝对真理，这样的信念是很危险的。

各位继续努力！谢谢大家！

编辑：李晨琰
责任编辑：樊丽萍

来源：本文节选自《发现的乐趣：费曼访谈集》