科學這枚硬幣的正與反──《科學素養》

2018/05/15 |

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編按：《科學素養》一書日文版出版於 1996年，時隔二十多年許多內容依然歷久彌新。作者池內了由專長天文物理學領域出發，論及科學研究的方法與歷史、科學家的責任與倫理、科學與社會的關係等。科學素養的核心，在於如何看清問題的本質、分辨真假，並且了解自己「知道什麼，又不知道什麼」！

一九九五年，在日本發生各種重大事件：阪神淡路大地震¹、奧姆真理教風波²、快中子增殖反應爐「文殊」³的事故。每起事件當時都讓報紙和電視議論紛紛，探討科學和技術的真面目，科學家應該採取的態度，以及科學教育的實際情況。我們藉由科學的成果過著富足的生活，科學本身並非萬無一失，這些事件清楚說明，我們活在意外脆弱的基礎之上。

另外，現在許多人發現倘若誤用科學，就會無動於衷地殺人，最後人類將會走向滅亡。科學的優點和缺點在此同時展現。大眾對科學愛恨交織，這種經驗或許是人類史上頭一遭。

科學這枚硬幣的正與反

圖／wikimedia

十九世紀的工業革命肇因於牛頓力學（Newtonian mechanics）和熱力學（thermody-namics），透過熱機（heat engine）的發明來製造及加工巨觀物質。這成了鋼鐵、汽車和其他「重化工」產業的基石，讓以往仰賴人力和馬力的生活為之一變。現代生產力的基礎也承繼於此。

邁入二十世紀後，原子和分子的微觀世界定律（量子力學）揭曉，電子技術飛躍=發展。電腦和半導體元件用在所有的電器產品上，「輕薄短小」的產業發展起來。藉由同樣的方式也能將生命世界的定律參透到基因的程度，基因操縱產業化的時代近在眼前。二十世紀號稱「科學的世紀」，科學這一百年來的進步的確偉大。我們不但獲得這些成果，還過著前所未有的富足生活，早就無法想像沒有科學的日子。

科學與科技的進步，好壞其實是硬幣的兩面。圖／flickr

然而，這只是硬幣的其中一面。原子的研究進一步研究到位於原子中心的原子核，企圖運用潛藏在其中的巨大核能能量。首先是要研究核彈和氫彈，而後則是核能發電。由於核子武器的開發競爭，使得核彈製造出來，足以殺害世界上的人類好幾次。要是發生核戰，地球會被地面掀起的塵土所覆蓋，溫度會下降，可想而知人類會活不下去（「核子冬天」）。再者，從核能發電產生的放射性廢棄物仍然還找不到處置方法，只會愈積愈多。

另外，開發和洗淨半導體元件用的藥品和氟利昂（Freon）該怎麼處置也是個問題。這些東西會汙染海洋和河川，破壞大氣層當中的臭氧層。石油燃燒持續拉長，導致空氣中的二氧化碳增多，也讓人擔心「溫室效應」會不會造成地球暖化。隨著產業發展及生產力提升，人類逐漸明白地球這個環境並非取之不盡。再者，基因操縱技術可望在二十一世紀正規化，無法預估這會讓生命世界掀起怎樣的變化。我們因為科學的進步而抱持很大的不安，我認為這種對未來的不安，就是現在猜疑科學的根源。

對科學漸行漸遠、不了解所導致的「偏食」

「我對普通的人類沒有興趣，你們當中要是有外星人、未來人、異世界人以及超能力者的話，就儘管來找我吧。說完了。」圖／imdb

強烈「依賴」和「猜疑」科學的矛盾情感，導致年輕族群廣泛對超能力和超科學心生嚮往。自己下不了決心的事情就仰賴占卜、天啟、通靈和大預言之類的法門，相信物理上不可能出現的空中飄浮和瞬間移動，思考沒有實體的守護靈和靈氣是否存在。

為什麼這種心理會在「科學的時代」中蔓延呢？

想必是因為「超越」現代科學的幻想，能夠消除對未知的不安，同時還可以藉由逃遁到神祕的天地中獲得「安全感」，就算沒有想得更深入也能心滿意足。

當然，原因不只在於科學，還有時代背景。

人們身處在以學歷決定將來，必須服從與獻身於公司和主管的現在，實在很難看出變化的可能性。從歷史的眼光來看，每逢混沌看不清將來的時代來臨，以超能力為幌子的宗教就會蔚為流行。現在也不例外。

然而，過去和現在有個明顯的不同。答案當然是「科學」。我們生活在現代，多多少少學過科學的觀念和方法。過於荒誕無稽的邏輯沒有人會相信（當然，如果受到洗腦，教祖說什麼都會深信不疑）。將教團的名字加上「科學」或「真理」，這就表示為了推廣自己的宗教，至少必須要假裝「很科學」。換句話說，現代社會要透過掌握基礎科學素養的人來運作，這一點和以往大不相同。

不過有個問題。科學的內容離日常生活太遠，又很困難，因此會覺得自己無法搞懂。專家既不會幫忙解說到淺顯易懂的程度，就算看了書，困難的算式也會冒出來。儘管擁有了解科學的根底，科學卻漸行漸遠。說不定之後會心生厭惡，明明能吃卻不吃，變得「偏食」。這實在很可惜，難得有美食當前卻視若無睹。

未來取決於「科學的智慧」

隨著分工越來越細，科學的內容確實讓人覺得離日常生活太遠。圖／publicdomainpictures

我認為要消除對科學的「猜疑」和對未來的「不安」，第一步就在於讓科學更親近（光是埋怨「不安」，什麼也不會改變）。要解決現在地球上造成的各種矛盾，果然還是必須仰賴科學的力量。

換句話說，就是要循序漸進地思考我們現在背負的問題本質是什麼，用哪種方式可以解決。

就算重視科學的力量，但若給病人連續打針，導致病情更加惡化也不行。首先必須要從每個角度探討一個又一個問題，所以不能由專業科學家代勞。每個民眾要用自己的頭腦思考、陳述意見，藉此釐清專家看不到的面向。

以前會以治療疾病為名，未經當事人同意就進行人體實驗。或是就算知道納粹並未製造原子彈，也推動曼哈頓計畫⁴，科學家還會持續協助（以「納粹或許先製造出原子彈」為由啟動曼哈頓計畫）。

假如專家覺得自己面對的問題很有趣，往往會熱衷於研究，完全不管能否提供解決之道。要阻止這種現象，就要了解科學的內容，還要有足夠的智慧判斷理論化為現實之際，將會引發什麼樣的情況。這種專家和民眾的交互作用必定能夠開創光明的未來，需要民眾認識科學的思考法和進行法。

怪不得一堆電影都在演科學家跑去外星找資源的故事。圖／imdb

要是維持現在的消費結構和能源運用模式不變，恐怕還沒過一百年，地球就會陷入困境。地球環境荒廢並非資源和能源不夠，而是使用過度。

那我們該把生活變成什麼樣子？用什麼方法才能達成目標？

要回答這個問題沒那麼簡單，我們必須以智慧協商。當然，國內也好，地區也好，都必須獲得各方同意。

為此到底需要拿出什麼樣的辦法？

我認為應該運用手邊的資料預測未來。什麼能做，什麼不能做，選擇某條道路會導致什麼結果，能夠容許到什麼地步，能夠從哪個著眼點接納，這類預測需要由世界各國的眾人按部就班慎重探討，達成共識後再行動。這時科學的力量就可以發揮作用。過去，強國的邏輯會透過戰爭硬壓在別人身上，「科學的智慧」則不是這種暴力，而會逐步決定世界的未來。

《科學素養》這本書的內容

《科學素養》這本書在講什麼呢？圖／maxpixel

這本書首先是回顧我成為科學家的契機，同時想要歸納科學的觀念和方法有什麼特徵，以及產生什麼樣的變化。

科學的原點在於個人的好奇心，終究只是一己的行為。最後還是要在與社會的連結之中，孕育出專門觀測和測量的工作，隨著大學的興辦將知識集中起來。透過這個過程，以科學研究為專業的「科學家」誕生了。科學家的職業就此定調，科學的力量藉由國家獲得認可之後，進行科學研究的方法就產生質變。科學脫離以往的個人活動領域，像現在一樣成了靠稅金營運的公眾活動。

當然，就算發生這樣的變化，思考和進行科學研究的方法基本上也不會更動。因此，我想回顧科學如何誕生的歷史，再觀察現在進行科學研究的方法，同時思考科學與技術，技術、社會與人類的關係。

如今科學支出大量的資金，確立在科學研究的現場培育人才的系統，這將會產生什麼問題？別人期待科學家扮演什麼角色？另外，科學家對社會要付什麼樣的責任？

這項問題在思考二十一世紀的科學、社會及地球時都相當重要。

我專攻物理學，這本書常會談到物理學和宇宙相關的話題，但在說明時則花了心思，假如是對科學稍微感興趣的人，哪怕是喜歡生物和化學也能了解。另外，我希望想要進入文組科系的人也可以讀這本書。科學是嚴密的思考，也是「看見『看不見』的東西」的絕妙方法。本來無論是文組或理組（高中實施這種分科法實在是一大錯誤），每個人都該學習科學的觀念。期盼這本書能夠幫助肩負二十一世紀重責大任的各位讀者，透過「科學的智慧」開拓新世界。

註解：

阪神淡路大地震：一九九五年一月十七日清晨，日本關西發生芮氏規模七點三強震，死亡人數達六千四百多人，傷者約四萬四千人
奧姆真理教風波 (Monju Nuclear Power Plant)：一九九五三月二十日上午，多名奧姆真理教教徒於東京地下鐵五班列車上散布沙林毒氣 (Sarin)，造成十三人死亡，傷者約六千四百人，稱為「東京地鐵沙林毒氣事件」
快中子增殖反應爐「文殊」：位於日本福井縣敦賀市，是科學研究用途的核反應爐，隸屬日本核能研究開發機構 (JAEA，Japan Atomic Energy Agency)。以鈽鈾混合氧化物 (MOX) 為燃料，鈾 (Uranium) 吸收中子之後成為鈽 (Plutonium)，做為核燃料循環利用。一九九五年二度發生液態鈉冷卻劑外洩事故，目前停止運轉，預計廢爐。（編按：2016 年宣布確定廢爐，預計 2047 年完成所有廢爐作業）
曼哈頓計畫 (Manhattan Project)：美國在二戰期間研究核武的計畫。