紳士的報答——科學普及的“敘述性詭計”
有一個流傳很廣的笑話：某紳士酷愛看偵探劇，這天他又來到劇院觀看一出精彩的偵探劇。劇院的侍者殷勤地為他領(lǐng)座，幫他把衣帽掛到衣帽間，又問他要不要望遠鏡和點心、香檳等。紳士一心只想好好享受看戲的樂趣，侍者一番大獻殷勤沒有得到他一分錢的小費。當撲朔迷離的劇情緊張地進行到一半，侍者來到紳士旁邊，指著舞臺上的一個角色，對著紳士耳朵悄悄地說：“兇手就是那個園丁?！?/p>
很多科學普及的方式，就像這個劇院侍者的報復。
愛因斯坦和波蘭物理學家英費爾德合著的科普名作《物理學的進化》中就指出，科學家研究自然的工作有點像閱讀一本充滿奧妙的偵探故事，科學家讀自然之書必須由他自己來尋找答案。他不能像某些性急的讀者在讀偵探小說時所常做的那樣，翻到書末先去看故事的結(jié)局?？茖W家倒很樂意這樣省事，但實際上科學發(fā)現(xiàn)總是充滿曲折，因為大自然的案情極端復雜，事實真相總是深藏不露。有很多重要的線索，不一定都能引導科學家到破案的正確方向，比如書中就認為亞里士多德提出了一個有關(guān)運動的著名的錯誤線索：
“推一個物體的力不再推它時，原來運動的物體便歸于靜止?！?/p>
這條線索符合直觀現(xiàn)象，適應了亞里士多德時代的科學發(fā)展水平，在當時也不能說就是錯誤的。但它不符合直觀現(xiàn)象背后經(jīng)邏輯推理得出的理想實驗，也就不適應近代的科學發(fā)展水平，對人們產(chǎn)生了誤導。當科學家終于排除錯誤線索的干擾，找到正確的破案方向使案件真相大白時，自然之書才會更加精彩，所得到的知識也才更加可靠和可貴。比如當伽利略、牛頓等人糾正這條有關(guān)運動的錯誤線索，得到的正確結(jié)論就是堪稱經(jīng)典力學基礎的慣性定律：
“任何物體，只要沒有外力改變它的運動狀態(tài)，便會永遠保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)?！?/p>
而愛因斯坦突出了廣義相對論用空間定義引力的特點，自己又重新把慣性定律表述為：
“一物體在離開其他物體都足夠遠時，一直保持靜止狀態(tài)或勻速直線運態(tài)?！?/p>
這樣對于亞里士多德力學來說的正確結(jié)論，對于經(jīng)典力學來說就是錯誤線索了；對于經(jīng)典力學來說的正確結(jié)論，對于相對論力學來說也是錯誤線索了。世上沒有能一網(wǎng)打盡所有正確結(jié)論的絕對真理；正確總是有前提條件的正確，真理也總是有適用范圍的真理。相應地，也沒有一無是處不可挽回的錯誤，錯誤也是有前提條件和適用范圍的；曾經(jīng)的錯誤也可能在包括更大范圍的科學中轉(zhuǎn)化為真理?？茖W是在不斷糾正錯誤的過程中趨于完善的。
既然科學發(fā)現(xiàn)多半要經(jīng)歷這樣的曲折過程，那么，科學普及重述這個過程，本應該也這樣迷霧重重、一波三折，但很多科學普及工作者卻像那些翻到書末先看故事結(jié)局的性急的讀者一樣，急于把最后正確的結(jié)果告訴大家，省略掉了破案的過程，從而造成像教科書一樣的灌輸，這就像劇院侍者對不給小費的紳士的報復，使人們失去了和科學偵探一起參與科學案件偵破的機會，無法體會到在重重迷霧中最后看清真相、抓獲真兇的驚奇和刺激，不但大煞風景，也給人留不下什么深刻印象，得不到科學普及的最佳效果，因此這絕非是科學普及的最佳方式。
科學論文一般不承擔普及的任務，所以要假定讀者已有相當?shù)念A備知識，可以跳過很多論證環(huán)節(jié)；教科書力求簡潔直白，不能枝蔓橫生羅列很多錯誤線索，讓學生花時間繞彎路才找到正確答案，這對應試教育體制下的學生更不利。但科學普及的作品不是論文、不是教科書，因此完全有可能做到山重水復，曲徑通幽，提供給讀者所有線索，引導讀者親身參與科學案件的偵破。只有親身參與的事件才記得牢，只有自己得出的結(jié)論才吃得透，這正是所謂“研究性學習”更能引起學生興趣、使學習效果更好的原因所在?？茖W普及也要達到這樣的目的。
一部科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明史，本來就是各種“大案要案”頻發(fā)，案發(fā)時間可以長到地質(zhì)變化、生物進化、宇宙演化的漫漫歲月，也可以短到甚至不存在時間——量子糾纏就是即時作用不需要時間的，還可以在倒流的時間里作案；案發(fā)地點可以跨越宏觀、微觀、宇觀三級，上天入地無所不至。作案人可以是原子、分子，可以是病毒、細菌，可以是植物、礦物，可以是概率、災害，也可以是純能量、非物質(zhì)。案件性質(zhì)也是無所不包，有兇殺案（如病毒、細菌致人死亡），有傷害案（如電離輻射對人體組織的傷害），有搶劫案（如自由基氧化“搶劫”其他物質(zhì)的電子），有綁架案（如夸克禁閉），有盜竊案（如量子隧穿效應就可以是一個密室盜竊案），有詐騙案（如熱質(zhì)、燃素），有失蹤案（如著名的“太陽中微子失蹤案”），有強奸案（如生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)），有內(nèi)部作案（如手性藥物的對映異構(gòu)體），有連環(huán)作案（如原子彈的鏈式反應），有百年難解的懸案（如數(shù)學上的黎曼假設、哥德巴赫猜想），有疑云密布的疑案（如“物理學晴空的兩朵烏云”），有鐵證如山的鐵案（如被證明的費馬大定理、龐加萊猜想），也有比竇娥還冤的冤案（如日心說）。
如實描寫這些科學案件的偵破過程就已經(jīng)是波瀾壯闊了，而好的科學普及作品，即使科學發(fā)現(xiàn)過程波瀾不驚一帆風順，也要故布疑陣，有意設置很多障礙，設計很多岔路、彎路、斷頭路，存心誤導，讓讀者在迷宮中兜幾個大圈子才能找到出口。這在偵探和推理小說中就是常用的“敘述性詭計”。科學普及作品的讀者其實也和偵探推理小說的讀者一樣，喜歡被騙，越把他騙得目瞪口呆，他越服氣。如果照本宣科把最后的答案直接塞給他，他不但不會領(lǐng)情，反而會打心眼里瞧不起作者。
我們試舉一個原子模型的典型例子，就能看出敘述性詭計在科學普及中應該起到什么樣的重要作用。
現(xiàn)在很多科普書一上來就告訴人們原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實面目：原子中心有一個堅硬、致密的帶正電的核，占了原子的絕大部分質(zhì)量，卻只占原子的很小一點空間。核外有帶負電的電子，沿分立的量子化定態(tài)軌道繞核旋轉(zhuǎn)，在軌道間躍遷時輻射能量形成原子光譜。電子的負電和原子核的正電相抵消，所以原子整體呈電中性，等等。其實這個真實面目，是一樁科學懸疑大案深深隱藏的案情，是靠很多科學家費盡周折、歷盡艱辛才把它查清的。
案發(fā)時科學偵探們通過實驗掌握的主要事實是：原子并非不可分的整體，還有內(nèi)部深層結(jié)構(gòu)。原子是中性的，既不帶正電也不帶負電。原子是穩(wěn)定的，但又有輻射光譜和放射性。原子內(nèi)部有帶負電的電子，所以還應該有帶正電的部分，正負電抵消使原子呈電中性。
科學偵探們需要查清的主要案情是：原子中電子如何分布？數(shù)量是多少？原子帶正電的部分如何分布？所帶正電又如何與電子的負電相互作用？原子為什么能保持穩(wěn)定？但又有輻射光譜和放射性？
公認的正確答案并不是一開始就被科學偵探們猜到，下面是科學偵探提出的種種錯誤的破案線索。
線索一：道爾頓實心球原子模型，原子就是一個小小的不可再分的實心球體；
線索二：韋伯帶電粒子模型，原子內(nèi)部有正負帶電粒子相對做橢圓運動，這是為了解釋安培分子電流假說，事實上也是一種早期的粗略的原子模型；
線索三：開爾文帶電實心球原子模型，原子是均勻帶正電的實心球體，里面埋藏著帶負電的電子；
線索四：湯姆遜“葡萄干布丁”原子模型，原子帶正電的部分像一塊布?。ü麅龌蚋恻c），帶負電的電子像葡萄干一樣點綴分布在布丁上；
線索五：佩蘭有核原子模型，原子中心是帶正電的粒子，外面圍繞帶負電的電子，電子旋轉(zhuǎn)的周期對應于原子輻射的光譜頻率；
線索六：長岡半太郎“土星”原子模型，原子中心是帶正電的粒子，外面等間隔分布著像土星環(huán)一樣的電子環(huán)；
線索七：勒納德中性微粒原子模型，原子內(nèi)的電子和相應正電荷組成“中性微粒”，浮游散布在原子內(nèi)部空間；
線索八：里茲磁原子模型，原子是一個“磁棒”，電子在其磁場中做螺旋運動，根據(jù)經(jīng)典電磁理論可推算電子運動的頻率，得到原子輻射的光譜公式；
線索九：哈斯量子化原子模型，引入量子假設應用于原子結(jié)構(gòu)的湯姆遜“葡萄干布丁”原子模型；
線索十：尼科爾松量子化原子模型，原子是以一定頻率振動的普朗克振子，振動頻率就是原子輻射的頻率；
……
這些模型，雖然都能說明原子某一方面的性質(zhì)，但不能解釋全部事實，比如佩蘭有核原子模型和長岡半太郎“土星”原子模型都提出存在原子核，并說明了原子核和電子的正負電荷分布，但不能解釋原子的穩(wěn)定性；又如哈斯量子化原子模型嘗試引入量子論說明原子結(jié)構(gòu)，但又立足于錯誤的湯姆遜“葡萄干布丁”原子模型基礎上；尼科爾松量子化原子模型雖然可以立足于有核原子模型引入量子論，卻又認為光譜系的各條譜線不是同一個原子發(fā)出的，而是很多種化學性質(zhì)相同、重量相等、內(nèi)部運動不同的原子發(fā)出的，這更不符合實驗事實。
只有通過著名的α粒子散射實驗確立的盧瑟福有核原子模型，還有玻爾成功地將量子理論應用于盧瑟福有核原子模型，得到定態(tài)躍遷原子模型，以及經(jīng)薛定諤修正完善的電子云原子模型，才最終使案情大白于天下。當然，即使玻爾模型和電子云模型，也不是最完善的原子模型，但至少這是正確的線索，指示了正確的破案方向。
現(xiàn)在對原子模型的科學普及，如果把這些錯誤的線索都當作多余的東西忽略掉，并不會使介紹的知識簡明易懂，反而會使人搞不清來龍去脈，抓不到重點，也全面掌握不了，還喪失了“自居”“代入”為科學家進行科學偵探和研究性學習得到的智力樂趣，更不能舉一反三，從成功中積累經(jīng)驗，從錯誤中吸取教訓。如果能很好地利用這些錯誤線索施展敘述性詭計，讓讀者也跟著眾多科學家做種種猜測，甚至獨立做出自己的猜測，最后“抖包袱”一樣地揭示唯一的圓滿答案，解釋了全部事實，讀者在恍然大悟的同時，也會對學到的知識深刻領(lǐng)會。
另外，這些錯誤的線索并非就沒有合理的、有價值的成分。比如里茲磁原子模型，假設原子光譜線由磁場作用力決定，磁場又由“分子磁棒”產(chǎn)生，而分子磁棒是圓柱形的電子沿軸旋轉(zhuǎn)，這恰好是多年后才出現(xiàn)的極其重要的電子自旋概念。如果不分好歹一律忽略這些錯誤線索，就可能“倒洗澡水連澡盆里的孩子一起倒掉”。就算真是全部錯得不可救藥，失敗是成功之母，錯誤的理論往往也能在反面促使正確的學說產(chǎn)生。
在將來某一天，新的實驗事實出現(xiàn)，需要人們用新的理論解釋，這些被判了死刑的錯誤模型說不定哪一個又會死而復生。即使量子力學的整個體系進一步完善了玻爾模型和電子云模型，我們也不敢說這些模型就是原子的真實面目，原子的真實面目很可能是注定無法看清的，因為受制于量子力學的海森堡不確定性原理，我們看到的原子，其實是用我們現(xiàn)有實驗方法經(jīng)過主觀選擇看到的原子，真實的客觀情況如何？我們?nèi)匀灰粺o所知。
佩蘭有核原子模型和長岡半太郎“土星”原子模型主要就是因為沒有引入量子論，解釋不了原子的穩(wěn)定性，假如真有一天，量子力學有一種叫“隱變量”的理論又重新把分立的量子軌道和連續(xù)的能量背景有機結(jié)合起來，解決了量子力學的完備性問題，用超越量子復歸經(jīng)典的電子運動方式同樣解釋了原子的穩(wěn)定性，佩蘭有核原子模型和長岡半太郎“土星”原子模型難說不會重新代替玻爾模型和電子云模型。其他領(lǐng)域不乏類似先例，好多被審判定罪的理論假說并不服判，比如因邁克爾遜-莫雷實驗提供的證據(jù)而被判終生流放的“以太”，被愛因斯坦視為自己一生中最大錯誤的宇宙學常數(shù)，一直都還在向科學的最高法院提起上訴。而另外一些例子，如數(shù)學的非歐幾何、化學的普勞特假說，都已通過上訴改判，得到平反昭雪。
當然，在沒有改判之前，懷疑歸懷疑、猜測歸猜測，還得執(zhí)行原判，接受現(xiàn)有多數(shù)人認為正確的理論學說。這首先是一種對于科學的“無罪推定”：沒有足夠證據(jù)證明科學是錯的，我們就不能說科學是錯的，只能像著名科學哲學家波普爾的證偽主義一樣認為科學是可證偽的。繼而是一種對于科學的“有功推定”：雖然沒有足夠證據(jù)證明科學是對的，甚至像證偽主義一樣認為科學是可證偽不可證實的，但因為科學曾經(jīng)發(fā)揮過作用、建立過功勞，我們在現(xiàn)階段就只能說科學是對的，還得用它。
由此可見，科學普及的敘述性詭計保留多條線索，不但是為了要敘述清楚一門科學的歷史，達到正本清源、不掩前人之功的目的，也是為了敘述得引人入勝（干巴巴的編年史式的平鋪直敘，自然談不上詭計），并且通過歷史展望未來。有心的讀者掌握了多條線索，說不定有一天真能沿著某條線索重新翻案。這個美好的前景，更應該會激勵讀者將科學案件一查到底。
最后不妨作個有趣的設想，把一開始的劇院侍者報復的故事加以擴充，讓其繼續(xù)發(fā)展下去：
不給小費的紳士受到劇院侍者透露劇情的報復后，并不生氣，反而微微一笑，把侍者拉坐下來，說：“我知道你也是偵探劇迷，請你陪我一起看完這場戲吧?！笔陶哂昧暝矑瓴幻?，只好坐下來陪紳士一起看戲，他知道紳士又在反過來報復他。他在劇院工作，每天都反復看同一部劇目，再愛看偵探劇，也早看煩了，現(xiàn)在坐下來重看一遍比紳士更受罪。但看著看著，他發(fā)現(xiàn)劇情有所變化，最后查出案件真相，兇手竟然不是那個園丁了。
侍者大吃一驚，作為偵探劇迷他得到了新的享受。這時紳士才告訴他：自己其實就是這個偵探劇的劇作者，剛把這個劇重新改寫了結(jié)局，為了制造意外的轟動效應，演員秘密排練，然后才在劇院里第一次上演。因為自己忘了給殷勤服務的侍者小費，于是想到了用這個特殊的方式報答侍者。否則侍者不知道劇情有變，不會專心看戲，等到這場首演結(jié)束，看過的觀眾免不了會在他面前大加評論。而一對他透露劇情，他自己再看戲也就失去了這份新的享受了。
科學普及的敘述性詭計，就是劇作家紳士的報答。
