本文所稱的「科學」屬狹義,但指物學(natural sciences),也就是一般人說的「自然科學」,主要包括物理學、化學、生物學與地球科學(含天文學)。通常大家在各級學校所接受的科學教育,都只限於其知識層面,包括基本概念、律則、理論等。
有關科學史的教育,過去一直受到冷落。但本文要指出:教育的要旨本在啟蒙(enlightenment),在開明心靈(freeing of the mind);科學史裡其實蘊藏著豐富的開明心靈的教材,是教育的活水。
首先,科學史讓我們認識科學理論是如何發明出來的。例如,從伽利略研究落體問題,我們可以學到如何到察異求同,如何簡化變因,如何先分析後綜合,又如何做實驗以支持理論。從牛頓研究光與重力,我們可以學到如何問問題?如何設計實驗?如何從實驗歸納出結論?如何利用算學(mathematics)從假設演繹出理論?
其次,科學史讓我們見識而學習科學家的聯想能力。例如,伽利略如何從擺(pendulum)聯想到斜面;牛頓如何從蘋果下落聯想到月球繞地的運動;法拉第如何從電流的磁效應聯想到磁場變化可能有電效應;達爾文如何從不同島上同種鳥的細微差異聯想到「物種演化」。
其三,科學史讓我們認識到科學家的探究態度與方法。例如,牛頓把所有觀察、思考與演算都密密麻麻記在大筆記本上;法拉第在長達42年的研究生涯中,每天堅持作實驗日誌,身後乃留下皇皇七大卷、長達3,236頁的巨著;達爾文經過五年隨「小獵犬號」的周遊後,其專注與勤奮的態度讓他父親大為吃驚,判若兩人。又例如,焦耳終身研究熱能的變化;邁克生終身研究光速的測量;……。
其四,我們可以發現科學家的出身各異——有人是貴族,有人是平民。虎克出身寒微,但創造力驚人;法拉第從窮困與失學中求知並力爭上游,在成名後保持不驕不餒;達爾文有富裕的家庭,卻孜孜不倦;拉瓦錫躋身政要,還每天在自己的實驗室裡待上幾個鐘頭。但無論出身的差異,科學家們探究的初始動機都不是為名利,而是出於好問、好理。
其五,科學史讓我們體會到牛頓所說的「我是站在巨人肩膀上,因而看得更遠。」以及愛因斯坦所寫的「創造—新理論並不是像毀去舊穀倉後,就地建造一高樓。是像登山,見得更新更廣,而發現原先出發點與其豐饒環境間意想不到的關聯。出發點仍然在,也仍然看得見,只是變得更小,成了更廣見地中的一個小部分。」牛頓站在伽利略的肩膀上;愛因斯坦站在牛頓的肩膀上;波爾與海森堡又站在愛因斯坦的肩膀上。科學是一個跨時代的合作事業,不斷向前演進。
其六,我們看到有些科學家成功在生前,有些科學家成名於後世。前者例如伽利略、牛頓、達爾文與愛因斯坦。後者例如卡文迪西、卡諾與孟德爾。科學是人類集體的事業:有人做苦工,有人發腦力,成功不必在己。歷史性的成就不爭於一時。電磁學是經過庫侖、伏特、安培、法拉第等等人的點滴接力,才終於有馬克斯威爾的集大成。 (相關報導: 幕後》鄭文燦出事後為何不扶正羅文嘉?救火海基會的許勝雄背後有「老藍男」 | 更多文章 )
其七,科學家的才能與作為不一:或擅長從實驗整理現象(experimentation),或擅長從現象探求律則(phenomenology),或擅長建構理論(theorization),或擅長依據理論解釋舊現象或預測新現象(explanation and prediction),或擅長將理論應用於工程技術(application),或擅長「探本究原」(philosophizing),或兼擅長上述多項的才能。有些理論成就在實驗之前,有些理論成就在實驗之後;但可以肯定的是,實驗與理論兩者相輔而相成。