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科學這枚硬幣的正與反──《科學素養》

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:

  1. 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
  2. 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」
  3. 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)
  4. 曼哈頓計畫 (Manhattan Project):美國在二戰期間研究核武的計畫。

 

 

本文摘自《科學素養:看清問題的本質、分辨真假,學會用科學思考和學習》,經濟新潮社

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