所以我們不停地提問(wèn)，一次又一次，直到一捧土堵住了我們的嘴——難道這就是答案嗎？
海恩里希·海涅《拉撒路》（1854）
在東非200萬(wàn)年前的巖石記錄中，你能發(fā)現(xiàn)我們祖先所設(shè)計(jì)和使用過(guò)的一系列勞動(dòng)工具。他們的生活依賴制造和使用這些工具，當(dāng)然這是石器時(shí)代早期的技術(shù)。曾幾何時(shí)，專(zhuān)門(mén)制作的石頭被用來(lái)戳刺、切削、剝離、切割、雕刻。盡管制造石制工具有很多種方法，值得一提的是，在一個(gè)特定的地點(diǎn)，在漫長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，工具都是以同樣的方法制造的——這意味著數(shù)十萬(wàn)年前一定存在教育體制，即使主要是學(xué)徒制度。盡管相似性容易被夸大，但很容易設(shè)想有相應(yīng)的圍著纏腰布的教授和學(xué)生、實(shí)驗(yàn)課程、測(cè)驗(yàn)、不及格、畢業(yè)典禮和研究生教育。
如果在很長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi)，這種培訓(xùn)沒(méi)有發(fā)生改變，傳統(tǒng)就被完整地傳遞給下一代。但是如果需要學(xué)習(xí)的東西變化得很快，特別是在一代人的時(shí)間內(nèi)發(fā)生，這就很難搞清楚教什么和怎樣教。于是，學(xué)生就會(huì)抱怨內(nèi)容不恰當(dāng)；對(duì)年長(zhǎng)者的尊敬就會(huì)減少。教師們對(duì)教育標(biāo)準(zhǔn)的降低和學(xué)生們變得無(wú)精打采感到絕望。在一個(gè)處于轉(zhuǎn)變中的世界，學(xué)生和教師都需要教給自己一門(mén)重要的技巧——學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)。
除了兒童之外（他們還不懂得是不是該問(wèn)一些重要的問(wèn)題），我們沒(méi)有誰(shuí)會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間去想：為什么自然是這個(gè)樣子？宇宙是怎么來(lái)的，或它是否一直那樣存在？如果時(shí)間某一天會(huì)倒流，結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)在原因之前嗎？是否存在人們認(rèn)識(shí)的極限。甚至有些兒童，我遇到了那么幾個(gè)，想知道黑洞是什么樣子？物質(zhì)的最小部分是什么？為什么我們記得過(guò)去而不是將來(lái)？為什么有宇宙？
不時(shí)的，我會(huì)非常幸運(yùn)地給幼兒園或一年級(jí)的班級(jí)講課。其中很多孩子是天生的科學(xué)家——盡管好奇的傾向多一點(diǎn)，懷疑主義的傾向少一點(diǎn)。他們很好奇，愛(ài)動(dòng)腦筋，引起思考的。有洞察力的問(wèn)題滔滔不絕。他們顯示出極大的積極性。我被問(wèn)一些連續(xù)的問(wèn)題。他們從沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)什么叫“傻瓜式的問(wèn)題”。
但是當(dāng)我和高中高年級(jí)的學(xué)生交談時(shí)，我發(fā)現(xiàn)情況不同了。他們記住了“事實(shí)”，但總的來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)的喜悅，事實(shí)背后的靈魂，已經(jīng)離開(kāi)了他們。他們失去了大部分好奇心，僅獲得了很少一點(diǎn)懷疑主義。他們擔(dān)心提出“傻瓜”問(wèn)題；他們?cè)敢饨邮懿怀浞值拇鸢福凰麄儾惶徇B續(xù)的問(wèn)題；在教室里他們不時(shí)斜著眼瞥一下，判斷他們的同學(xué)是否贊同；他們上課時(shí)把帶來(lái)的問(wèn)題寫(xiě)在一張紙上，他們偷偷地檢查，等待著輪到他們，卻疏忽了這時(shí)他的同學(xué)們正在集中討論什么問(wèn)題。
從一年級(jí)到十二年級(jí)一定是發(fā)生了什么，它不僅是青春期的問(wèn)題。我猜測(cè)它部分是因?yàn)閬?lái)自同學(xué)的不許杰出的壓力（除了在體育運(yùn)動(dòng)中）；部分是因?yàn)樯鐣?huì)教給人們的短期滿足；部分是由于一種印象即科學(xué)和數(shù)學(xué)不會(huì)使你能買(mǎi)一輛跑車(chē)；部分是因?yàn)閷?duì)學(xué)生的期望太低；部分是因?yàn)槔碇堑赜懻摽茖W(xué)和技術(shù)——甚至學(xué)習(xí)本身——很少有回報(bào)或榜樣。那些少數(shù)仍然保持興趣的孩子被貶低為“傻子”、“小丑”或“書(shū)呆子”。
但是還有些別的原因：我發(fā)現(xiàn)許多成年人討厭孩子提出科學(xué)問(wèn)題。為什么月亮是圓的？孩子也許會(huì)問(wèn)。為什么草是綠的？夢(mèng)是什么？你能挖多深的洞？世界的生日是哪一天？為什么我們有腳趾頭？大多數(shù)老師和家長(zhǎng)以生氣或嘲弄的態(tài)度對(duì)待這些問(wèn)題，或者迅速地轉(zhuǎn)到別的東西上面：“你希望月亮什么樣，方的？”孩子們不久便認(rèn)識(shí)到這種問(wèn)題惹惱了大人。再有幾次像這樣在經(jīng)歷，就又有一個(gè)孩子離開(kāi)了科學(xué)。為什么成年人在不到六歲的孩子面前要裝作無(wú)所不知，我感到實(shí)在難以理解。承認(rèn)我們不知道某些東西又怎么了？我們的自尊心竟如此脆弱嗎？
而且，這其中有許多是科學(xué)領(lǐng)域中的深?yuàn)W問(wèn)題，有幾個(gè)尚未得到完全解決。月亮是圓的與重力是一種將物體拉向任何世界的中心的向心力及巖石的強(qiáng)度有關(guān)。草是綠的因?yàn)樗腥~綠素，當(dāng)然——我們都在高中的時(shí)候被灌輸過(guò)這個(gè)答案——但是為什么植物含有葉綠素？這看起來(lái)很愚蠢，因?yàn)樘?yáng)輸出的峰值能量是在光譜的黃色和綠色部分。為什么全世界的植物要抵制能量最豐富波長(zhǎng)部分的陽(yáng)光呢？也許是由于地球古代生物史上的意外冰凍。但是我們對(duì)于草為什么是綠的仍有某些東西不清楚。
有許多更好的回應(yīng)可以不使孩子覺(jué)得他們問(wèn)深?yuàn)W的問(wèn)題是一個(gè)大錯(cuò)誤。如果我們對(duì)答案有想法，我們可以試著解釋。即使是一次不完全的嘗試也會(huì)起到消除疑慮和鼓勵(lì)的作用。如果我們不知道答案，我們可以查百科全書(shū)。如果我們沒(méi)有百科全書(shū)，我們可以帶著孩子去圖書(shū)館�；蛘呶覀兛梢哉f(shuō)：“我不知道答案，也許沒(méi)有人知道答案。也許等你長(zhǎng)大的時(shí)候，你會(huì)成為第一個(gè)發(fā)現(xiàn)答案的人。”有天真的問(wèn)題、乏味的問(wèn)題、表述不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，以及在不恰當(dāng)?shù)淖晕遗兄筇岢鰜?lái)的問(wèn)題。但是每個(gè)問(wèn)題都表明他渴望理解這個(gè)世界。這絕不是傻瓜式的問(wèn)題。聰明的、好奇的孩子是國(guó)家和世界的財(cái)富。他們需要得到照顧、呵護(hù)和鼓勵(lì)。但是僅僅鼓勵(lì)是不夠的，我們必須給他們關(guān)鍵的進(jìn)行思考的工具。
“官方消息”，一份報(bào)紙的頭條寫(xiě)道：“我們?cè)诳茖W(xué)方面的名聲壞透了。”在對(duì)世界許多地區(qū)17歲孩子的代數(shù)測(cè)驗(yàn)中，美國(guó)排名倒數(shù)第一。在同樣的測(cè)試中，美國(guó)孩子平均正確率是43％，而日本相應(yīng)的成績(jī)是78％。在我的成績(jī)單上，78％非常好——大致相當(dāng)于C＋，或甚至B－；43％是F。在化學(xué)測(cè)驗(yàn)中，13個(gè)國(guó)家中只有兩個(gè)比美國(guó)差。英國(guó)、新加坡和香港的成績(jī)高得幾乎超出了標(biāo)準(zhǔn)；加拿大的18歲學(xué)生有25％與美國(guó)高中高年級(jí)學(xué)生選出的1％的人知道的化學(xué)知識(shí)一樣多。（他們?cè)谏系诙T(mén)化學(xué)課，并且大多數(shù)人是在“高級(jí)”班）。明尼阿波利斯20個(gè)最好的五年級(jí)班被日本仙臺(tái)的20個(gè)班級(jí)全部超過(guò)，被臺(tái)灣臺(tái)北的20個(gè)班級(jí)中的19個(gè)超過(guò)。韓國(guó)的學(xué)生在數(shù)學(xué)和科學(xué)的各個(gè)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了美國(guó)學(xué)生，在排行榜上不列顛哥倫比亞省（加拿大西部）的13歲學(xué)生（在某些方面他們比韓國(guó)人還要好）超過(guò)了美國(guó)學(xué)生。在美國(guó)的孩子中，有22％的人說(shuō)他們不喜歡學(xué)校，在韓國(guó)只有8％。然而，三分之二的美國(guó)人說(shuō)他們“擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)”，但只有四分之一的韓國(guó)人這么說(shuō)。
這種美國(guó)普通學(xué)生的低迷的傾向偶爾被杰出學(xué)生的表現(xiàn)所抵消。1994年，在香港舉行的國(guó)際數(shù)學(xué)奧林匹克競(jìng)賽上，美國(guó)學(xué)生取得了史無(wú)前例的好成績(jī)——在代數(shù)、幾何和數(shù)論方面擊敗了來(lái)自68個(gè)國(guó)家的360名學(xué)生。他們之一，17歲的杰瑞米·本評(píng)論說(shuō)：“數(shù)學(xué)問(wèn)題是邏輯填字游戲。沒(méi)有什么規(guī)律——完全是創(chuàng)造性的和藝術(shù)性的。”但是這里我所關(guān)心的不是產(chǎn)生新一代的一流科學(xué)家和數(shù)學(xué)家，而是公眾的科學(xué)文化水平。
美國(guó)63％的成年人不知道最后一只恐龍?jiān)诘谝粋�(gè)人產(chǎn)生之前就死去了；75％的人不知道抗菌素殺死的是細(xì)菌而不是病毒；57％的人不知道“電子比原子小”。民意測(cè)驗(yàn)顯示大約一半美國(guó)人不知道地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)而且轉(zhuǎn)一圈要一年。我能在康奈爾大學(xué)我的本科生班里找到一些聰明的學(xué)生，他們卻不知道星星在夜晚升起和落下，甚至不知道太陽(yáng)也是一顆星星。
由于有了科幻小說(shuō)、教育體系、美國(guó)航空航天局，以及科學(xué)在社會(huì)中扮演的角色，美國(guó)人應(yīng)該比普通人更了解哥白尼學(xué)說(shuō)。中國(guó)科學(xué)與技術(shù)協(xié)會(huì)1993年的一次民意測(cè)驗(yàn)顯示，像美國(guó)一樣，中國(guó)有不超過(guò)一半的人知道地球繞太陽(yáng)一年轉(zhuǎn)一圈。這顯然意味著，在哥白尼學(xué)說(shuō)產(chǎn)生了四個(gè)半世紀(jì)之后，地球上的大多數(shù)人仍然在內(nèi)心深處認(rèn)為：我們的星球固定不動(dòng)地處于宇宙的中心，因而可以驕傲地認(rèn)為我們很“特別”。
這些是關(guān)于“科學(xué)素養(yǎng)”的典型問(wèn)題，結(jié)果是令人震驚的。但是它們衡量的是什么？對(duì)權(quán)威見(jiàn)解的記憶。他們應(yīng)該被問(wèn)的是我們?cè)趺粗?mdash;—抗菌素可以區(qū)別微生物，電子比原子“小”，太陽(yáng)是地球圍繞著一年轉(zhuǎn)一圈的星星。這樣的問(wèn)題更能真實(shí)地衡量公眾對(duì)科學(xué)的理解，測(cè)試的結(jié)果無(wú)疑會(huì)更令人沮喪。
如果你將《圣經(jīng)》中的每一個(gè)字都當(dāng)做真理，那么地球一定是平的。對(duì)《古蘭經(jīng)》來(lái)說(shuō)也是如此。宣稱地球是圓的意味著你是一個(gè)無(wú)神論者。1993年，沙特阿拉伯最高宗教機(jī)構(gòu)，舍克·阿卜杜爾－阿齊茲·依恩·巴茲，發(fā)布了一項(xiàng)法令或文告，宣布：地球是平的，任何人認(rèn)為地球是圓的就是不信仰真主并將受到懲罰。在許多嘲弄之中，由公元2世紀(jì)克拉格－埃及天文學(xué)家克勞蒂斯·托勒密搜集的，證明地球是球形的清楚的證據(jù)通過(guò)阿拉伯和穆斯林的天文學(xué)家傳播到西方。到了9世紀(jì)，他們把托勒密的闡述地球是球形的書(shū)叫做阿爾瑪格斯特——“最偉大的”。
我碰到過(guò)許多被進(jìn)化論所觸怒的人，他們寧愿認(rèn)為自己是上帝的手工藝品而不愿相信自己是通過(guò)物理和化學(xué)作用經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歷史時(shí)期從軟泥中產(chǎn)生的。他們不愿意費(fèi)力去了解進(jìn)化論的證據(jù)：這些證據(jù)與此無(wú)關(guān)，他們希望什么是真的，就相信什么是真的。只有9％的美國(guó)人接受現(xiàn)代生物學(xué)的核心發(fā)現(xiàn)即人類(lèi)（和所有其它物種）是從更為古老的物種經(jīng)過(guò)自然的演替過(guò)程緩慢地進(jìn)化而來(lái)的，在這個(gè)過(guò)程中不需要上帝的干預(yù)。（當(dāng)僅僅被問(wèn)到他們是否接受進(jìn)化論時(shí)，45％的美國(guó)人說(shuō)是的。在中國(guó)相應(yīng)的數(shù)字是70％。）當(dāng)電影《侏羅紀(jì)公園》在以色列上映的時(shí)候，遭到了一些猶太教教士的譴責(zé)因?yàn)樗邮芰诉M(jìn)化論并宣揚(yáng)恐龍生活在1億年前——而在每一個(gè)猶太新年和猶太人婚禮上都會(huì)宣稱，宇宙只有不到6000年歷史。進(jìn)化論的最清楚的證據(jù)可以在我們的基因中發(fā)現(xiàn)。但是具有諷刺意味的是，進(jìn)化論仍被某些人，他們自己的DNA恰恰證實(shí)了進(jìn)化論，所攻擊——在學(xué)校、在法庭、在教科書(shū)出版社中，以及在我們可以給別的動(dòng)物施加多大痛苦而不跨過(guò)倫理的界限這個(gè)問(wèn)題上。
在大蕭條時(shí)期，教師們享有工作的穩(wěn)定性，不錯(cuò)的工資待遇并受人尊敬。教書(shū)是一個(gè)令人羨慕的職業(yè)，部分是由于人們普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)是擺脫貧困的出路。今天情況大不相同了。從事科學(xué)（和其它學(xué)科）教學(xué)的人常常不勝任工作并缺乏創(chuàng)造性，而且令人吃驚的是，他們?cè)谧约旱目颇恐袃H受過(guò)一點(diǎn)或沒(méi)有受過(guò)訓(xùn)練，對(duì)講授科學(xué)方法缺乏耐心而急于傳授科學(xué)發(fā)現(xiàn)——而且有時(shí)他們自己也不能區(qū)分科學(xué)和偽科學(xué)。那些受過(guò)訓(xùn)練的人常常是在別的地方找到了工資更高的工作。
孩子需要親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法而不只是讀讀書(shū)本。我們可以被告知蠟燭燃燒可以用蠟的氧化來(lái)解釋?zhuān)侨绻覀兛吹桨岩粋�(gè)鐘形的廣口瓶罩在蠟燭火焰上，直到燃燒產(chǎn)生的二氧化碳包圍了燭芯擋住了氧氣，燭焰開(kāi)始閃爍然后熄滅，我們就會(huì)得到一個(gè)更為鮮明的印象。老師可以教給我們細(xì)胞中的線粒體是如何像火焰燃燒蠟一樣氧化食物，而如果我們?cè)陲@微鏡下觀察這一過(guò)程就會(huì)得到完全不同的感覺(jué)。我們可以被告知某些生物體的生命活動(dòng)需要氧氣而另一些則不需要，但是只有當(dāng)我們用一個(gè)除去氧氣的鐘形廣口瓶來(lái)檢驗(yàn)這個(gè)說(shuō)法，我們才會(huì)真正開(kāi)始理解它。氧氣對(duì)我們有什么用處？為什么沒(méi)有氧氣人就會(huì)死？空氣中的氧氣是怎么來(lái)的？這種供應(yīng)的可靠性怎么樣？
實(shí)驗(yàn)和科學(xué)方法可以通過(guò)很多途徑教給學(xué)生，而不只是在科學(xué)課上。丹尼爾·卡尼茨是我大學(xué)時(shí)的一個(gè)朋友。他是一個(gè)富于創(chuàng)新精神的初中和高中社會(huì)科學(xué)課教師。想讓學(xué)生們理解美國(guó)憲法嗎？你可以讓他們一章一章地讀，然后在課堂上討論——但是，很不幸，這會(huì)使他們大多數(shù)人睡著的。或者你愿意試試卡尼茨的方法：你禁止學(xué)生讀憲法。然而，你安排學(xué)生兩人一組代表一個(gè)州，參加制憲會(huì)議。你事先向這13個(gè)小組就他們所代表的州或地區(qū)的特殊利益作簡(jiǎn)要的指點(diǎn)。比如南卡羅萊那的代表將被告知棉花的重要性，奴隸貿(mào)易的必要性和合理性，工業(yè)化的北方所造成的威脅，等等諸如此類(lèi)。13個(gè)代表團(tuán)聚集在一起，教員給予些許指點(diǎn)，但主要是依靠他們自己，經(jīng)過(guò)幾個(gè)星期寫(xiě)下了一部憲法。然后他們讀真正的憲法。學(xué)生們把發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)的權(quán)利留給了總統(tǒng)。1787年的代表們將這項(xiàng)權(quán)利交給了國(guó)會(huì)。為什么？學(xué)生們使奴隸獲得了自由。原先的制憲會(huì)議卻沒(méi)有。為什么？這樣做需要教師做更多的準(zhǔn)備，學(xué)生做更多的工作，但這次經(jīng)歷是令人難以忘懷的。如果每個(gè)公民都有一次類(lèi)似的經(jīng)歷，很難不認(rèn)為地球上的國(guó)家將會(huì)具有更好的政治形態(tài)。
為了改善教師的培訓(xùn)、工資和實(shí)驗(yàn)室，我們需要更多的錢(qián)。但是在整個(gè)美國(guó)，學(xué)校公債的發(fā)行通常被否決。沒(méi)有人建議將財(cái)產(chǎn)稅用于軍事預(yù)算，或農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼，或清理有毒廢棄物。為什么偏偏是教育？為什么不支持教育從地方和州級(jí)別的一般稅收中獲得資金？向那些工人特別需要經(jīng)過(guò)技術(shù)培訓(xùn)的企業(yè)征收特別教育稅怎么樣？
美國(guó)學(xué)校兒童做的作業(yè)并不夠。美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)學(xué)年有180天，與此相比，韓國(guó)是220天，德國(guó)是230天，日本是243天。在這些國(guó)家當(dāng)中有幾個(gè)國(guó)家的學(xué)生星期六也上學(xué)。美國(guó)的高中學(xué)生每周平均花費(fèi)3．5小時(shí)做作業(yè)�；ㄔ趯W(xué)習(xí)上的時(shí)間，課內(nèi)或課外的，大約是每周20小時(shí)。日本五年級(jí)學(xué)生平均是33小時(shí)。日本，只有美國(guó)一半的人口，卻每年培養(yǎng)相當(dāng)于美國(guó)兩倍的高學(xué)歷的科學(xué)家和工程師。
在高中的四年中，美國(guó)學(xué)生在數(shù)學(xué)、科學(xué)和歷史等科目上用去的時(shí)間不到1500小時(shí)。日本、法國(guó)、德國(guó)學(xué)生則花了兩倍的時(shí)間。美國(guó)教育部1994年的一份報(bào)告指出：
傳統(tǒng)的教學(xué)日必須符合所謂的“學(xué)校新任務(wù)”的一整套需要——對(duì)個(gè)人安全、消費(fèi)者的事務(wù)、艾滋病、生態(tài)保護(hù)與能源、家庭生活和司機(jī)培訓(xùn)的教育。
這樣，由于社會(huì)教育的缺乏和家庭教育的不當(dāng)，高中學(xué)生每天只有三小時(shí)用于核心的學(xué)術(shù)科目。
人們普遍抱有這樣一個(gè)觀念，即科學(xué)對(duì)普通人來(lái)說(shuō)“太難了”。這一點(diǎn)我們可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)資料看出來(lái)。只有大約10％的美國(guó)高中學(xué)生曾經(jīng)選修物理課。什么使科學(xué)突然間變得“太難了”？為什么對(duì)于那些比美國(guó)做得好的國(guó)家的公民來(lái)說(shuō)，科學(xué)就不是太難？美國(guó)人在科學(xué)、技術(shù)革新和努力工作方面的天賦消失了嗎？美國(guó)人曾經(jīng)為他們的發(fā)明家感到極大的驕傲，他們首創(chuàng)了電報(bào)、電話、電燈、唱機(jī)、汽車(chē)和飛機(jī)。今天除了計(jì)算機(jī)，所有的一切都成了昨日黃花。所有那些“美國(guó)佬的獨(dú)創(chuàng)性”哪去了？
大多數(shù)美國(guó)兒童并不笨。他們學(xué)習(xí)不刻苦的部分原因是他們很少能通過(guò)努力學(xué)習(xí)得到實(shí)際的利益�，F(xiàn)在對(duì)普通年輕人來(lái)說(shuō)，詞匯技巧、數(shù)學(xué)、科學(xué)和歷史方面的能力（實(shí)際上是了解基本的知識(shí)）并不能使他們?cè)诟咧挟厴I(yè)后的最初八年中增加收入——他們中的許多人從事服務(wù)業(yè)而不是在工業(yè)企業(yè)工作。
在經(jīng)濟(jì)中的生產(chǎn)性部門(mén)，情況則不同了。比如，面臨破產(chǎn)危險(xiǎn)的家具廠——不是因?yàn)闆](méi)有顧客，而是因?yàn)闆](méi)有幾個(gè)初級(jí)工人懂簡(jiǎn)單的算術(shù)。一家主要的電子公司報(bào)告說(shuō)該公司80％的工作申請(qǐng)者不能通過(guò)五年級(jí)的數(shù)學(xué)考試。美國(guó)每年已經(jīng)損失了大約400億美元（主要是在生產(chǎn)能力的損失和補(bǔ)習(xí)教育的花費(fèi)方面），因?yàn)楣と藗冊(cè)诤艽蟪潭壬喜荒茏x、寫(xiě)、計(jì)數(shù)和思考。
美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)對(duì)美國(guó)139家高技術(shù)公司的調(diào)查表明，造成研究和開(kāi)發(fā)衰退的主要國(guó)家政策有：（1）缺乏處理問(wèn)題的長(zhǎng)期戰(zhàn)略；（2）對(duì)未來(lái)科學(xué)家和工程師的培養(yǎng)重視太少；（3）在“防務(wù)”方面投資太多，而在民用研究和開(kāi)發(fā)方面則投資不足；（4）對(duì)大學(xué)之前的教育重視不夠。無(wú)知養(yǎng)育無(wú)知。對(duì)科學(xué)的恐懼會(huì)傳染的。
在美國(guó)，最喜愛(ài)科學(xué)的人是年輕、富有、受過(guò)大學(xué)教育的白人男子。但是在下一個(gè)十年美國(guó)四分之三的新工人將是婦女、非白人和移民。如果不能喚起他們對(duì)科學(xué)的積極性——我無(wú)意歧視他們——那將不僅是不公正，而且是自毀長(zhǎng)城的愚蠢行為。這將使經(jīng)濟(jì)發(fā)展得不到急需的熟練工人。
非裔美國(guó)人和拉美學(xué)生與60年代相比在標(biāo)準(zhǔn)化的科學(xué)考試中有了很大的進(jìn)步，但進(jìn)步僅限于他們。美國(guó)高中畢業(yè)生中白人和黑人在數(shù)學(xué)上的差距仍然很大——兩到三個(gè)等級(jí)；但美國(guó)高中白人畢業(yè)生和其他國(guó)家如日本、加拿大、英國(guó)或芬蘭的學(xué)生之間的差距則是上述差距的兩倍（美國(guó)學(xué)生落后）。如果你沒(méi)有什么動(dòng)機(jī)，而且只受到很少的教育，你就不會(huì)懂得很多——這一點(diǎn)也不奇怪。父母受過(guò)大學(xué)教育的城市郊區(qū)非裔美國(guó)人和父母受過(guò)大學(xué)教育的城市郊區(qū)白人在大學(xué)中的成績(jī)一樣好。據(jù)某些統(tǒng)計(jì)資料，一個(gè)窮孩子如果報(bào)名參加頭腦啟蒙計(jì)劃，將來(lái)他找到工作的機(jī)會(huì)將增大一倍；如果完成了飛躍計(jì)劃，那么他上大學(xué)的可能就增加了四倍。如果我們是嚴(yán)肅的，我們就會(huì)知道該做什么。
學(xué)院和大學(xué)又怎樣呢？明顯應(yīng)該采取的步驟是：依靠教學(xué)成功來(lái)提高聲望；根據(jù)學(xué)生在標(biāo)準(zhǔn)化、雙盲測(cè)試中的表現(xiàn)決定教師的提升；教師的工資應(yīng)該接近他們?cè)谄髽I(yè)工作的工資；更多的獎(jiǎng)學(xué)金、助學(xué)金和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備；富于想象力和啟發(fā)性的課程和教材，其中優(yōu)秀的教員應(yīng)發(fā)揮主要作用；實(shí)驗(yàn)課程是每個(gè)人畢業(yè)所必修的；對(duì)傳統(tǒng)的偏離科學(xué)的傾向予以高度重視。我們還應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)術(shù)上最好的科學(xué)家將更多的時(shí)間用于公共教育——教材、講座、報(bào)紙和雜志文章、電視節(jié)目、在大學(xué)一二年級(jí)中開(kāi)設(shè)懷疑式思維和科學(xué)方法的必修課也許值得嘗試。
神秘主義者威廉·布萊克盯著太陽(yáng)說(shuō)他看到了大使，而其他人，更世俗一些，“只看見(jiàn)一個(gè)顏色大小像金畿尼的物體”。布萊克真的在太陽(yáng)中看到了天使，還是某種知覺(jué)和認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤？我知道沒(méi)有照片顯示太陽(yáng)上有這種東西。布萊克看到了照相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡看不見(jiàn)的東西嗎？還是這種解釋更多地存在于布萊克的頭腦之內(nèi)而不是之外？現(xiàn)代科學(xué)對(duì)太陽(yáng)本質(zhì)的解釋難道不是更奇妙嗎：太陽(yáng)里沒(méi)有天使或金幣，它是一個(gè)巨大的球體足以容納100萬(wàn)個(gè)地球，在它的核心，看不見(jiàn)的原子核擠在一起，氫變成氦，氫中潛藏了數(shù)十億年的能量釋放出來(lái)，地球和其它行星被它溫暖和照亮，同樣的過(guò)程在銀河系其他地方重復(fù)了4000億次。
從頭開(kāi)始構(gòu)造一個(gè)人所需的藍(lán)圖、詳細(xì)的闡述和工作指令如果用英語(yǔ)寫(xiě)下來(lái)可以裝滿1000卷百科全書(shū)。而你的每一個(gè)細(xì)胞都有一套這樣的百科全書(shū)。類(lèi)星體是如此遙遠(yuǎn)，以至我們所看到的它發(fā)出的光在地球誕生之前就踏上了星系際的旅程。地球上的每個(gè)人都是數(shù)百萬(wàn)年前的同樣的東非猿人祖先的后裔，這使我們都成為表親。
無(wú)論何時(shí)我想到這些發(fā)現(xiàn)，都會(huì)有一種激動(dòng)的感覺(jué)。我的心跳加快，難以抑制�？茖W(xué)是一種驚訝和欣喜。每一次宇宙飛船從一個(gè)新世界旁邊飛過(guò)，我都會(huì)感到驚奇。行星科學(xué)家們自問(wèn)：“哦，是這樣？我們?cè)趺礇](méi)有想到？”但是，自然總是比我們所能想象的更為微妙，更為錯(cuò)綜復(fù)雜，更為精致。考慮到我們?nèi)祟?lèi)明顯的缺陷，令人驚訝的是我們竟在探索自然秘密的道路上走了這么遠(yuǎn)。
在獲得發(fā)現(xiàn)或頓悟的時(shí)刻，幾乎每個(gè)科學(xué)家都體驗(yàn)過(guò)一種肅然起敬的驚訝�？茖W(xué)——純粹的科學(xué)，不是為了任何應(yīng)用而是為了其本身的科學(xué)——對(duì)于那些實(shí)踐它的人以及時(shí)不時(shí)地來(lái)瞧一瞧有什么最新發(fā)現(xiàn)的人來(lái)說(shuō)，具有深刻的情感內(nèi)容。
像偵探故事一樣，構(gòu)建關(guān)鍵問(wèn)題，辨別可能的解釋?zhuān)踔寥〉每茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程是一種快樂(lè)。從下面這些例子中隨機(jī)地多少挑幾個(gè)想一想，有的很簡(jiǎn)單，有的遠(yuǎn)非如此：
*在6和7之間會(huì)不會(huì)有未發(fā)現(xiàn)的整數(shù)？
*在原子序數(shù)6（碳）和原子序數(shù)7（氮）之間會(huì)不會(huì)有未發(fā)現(xiàn)的新化學(xué)元素？
*新的防腐劑會(huì)在老鼠身上引發(fā)癌癥。但是如果你給一個(gè)體重遠(yuǎn)大于老鼠的人每天一磅這種藥品，情況會(huì)怎么樣？在這種情況下，也許新的防腐劑沒(méi)有那么危險(xiǎn)。也許將食物長(zhǎng)期保存所帶來(lái)的好處要大于其誘發(fā)癌癥的風(fēng)險(xiǎn)？誰(shuí)來(lái)決定？他們需要什么樣的資料才能作出慎重的決定呢？
*在一塊有38億年歷史的巖石中，你發(fā)現(xiàn)碳同位素的比率和今天的生物體一樣，而和無(wú)機(jī)的沉積物不同。你就此推斷38億年前地球上有生命嗎？或者較現(xiàn)代的某種生物體的化學(xué)殘留已經(jīng)滲入了巖石中？或者是否有方法使巖石中的同位素與生物過(guò)程分離呢？
*對(duì)人類(lèi)大腦電流的敏感性的測(cè)量顯示當(dāng)某種記憶或精神活動(dòng)發(fā)生，大腦的特定區(qū)域開(kāi)始工作。我們的思維、記憶和情感都是大腦的神經(jīng)元的特殊回路產(chǎn)生的嗎？是否可能在機(jī)器人身上模擬這種回路？在大腦中插入新的或改變舊的回路以改變意見(jiàn)、記憶、情感、邏輯推理，這可行嗎？這樣的填塞物是不是太危險(xiǎn)了？
*你的太陽(yáng)系起源理論預(yù)言會(huì)有許多氣體和塵埃聚集成圓盤(pán)狀遍布于銀河系中，你透過(guò)望遠(yuǎn)鏡看到了許多圓盤(pán)，你高興地?cái)喽愕睦碚摫蛔C實(shí)了。但是實(shí)際上你看到的圓盤(pán)是比銀河系遠(yuǎn)得多的旋渦狀星系，而且太大以至不大可能是新生的太陽(yáng)系。你會(huì)放棄你的理論嗎？或者你會(huì)尋找另一種圓盤(pán)？或者這只是你不愿放棄一種可疑的假設(shè)的表達(dá)方式？
*一個(gè)正在發(fā)展的癌腫瘤向血管附近的細(xì)胞發(fā)布了一份公報(bào)：“我們需要血液。”于是，內(nèi)皮細(xì)胞被迫建立血管橋向癌細(xì)胞供血。這是如何發(fā)生的？可以將這訊息截取或取消嗎？
*你將紫色、藍(lán)色、綠色、黃色、桔黃色和紅色顏料混合在一起得到黑褐色。而你將同樣顏色的光混在一起卻得到白色。這是怎么回事？
*在人類(lèi)和許多其它動(dòng)物的基因中有長(zhǎng)而重復(fù)的遺傳信息序列（被稱為“廢物”）。某些序列引起遺傳疾病。這部分DNA會(huì)是惡劣的核酸片段，自我復(fù)制，自行其是，不考慮它們所寄生的有機(jī)體的正常狀態(tài)嗎？
*許多動(dòng)物的行為在地震之前非常奇怪，它們知道什么地震學(xué)家不知道的事情嗎？
*古代阿茲臺(tái)克人和古希臘人的“上帝”一詞幾乎是相同的。這是否表明這兩種文化之間存在某種聯(lián)系或共性呢，或者我們應(yīng)該認(rèn)為這兩種不相關(guān)的語(yǔ)言出現(xiàn)這種巧合僅僅是偶然？或者像柏拉圖在《創(chuàng)世紀(jì)》中所想的，某些詞語(yǔ)是我們與生俱來(lái)的？
*熱力學(xué)第二定律表明將宇宙看做一個(gè)整體，無(wú)序隨著時(shí)間增長(zhǎng)。（當(dāng)然，通過(guò)宇宙其它地方的有序的減少，局部的世界、生命和智慧可以產(chǎn)生。）但是如果我們生活在一個(gè)宇宙大爆炸擴(kuò)張即將減緩、停滯繼而收縮的宇宙中，第二定律會(huì)逆轉(zhuǎn)嗎？結(jié)果會(huì)在原因之前發(fā)生嗎？
*人的胃使用濃鹽酸溶解食物并幫助消化。為什么鹽酸不溶解胃本身？
*在我寫(xiě)本文的時(shí)候，人們發(fā)現(xiàn)最古老的星星似乎比宇宙還老。就像聲稱朋友有個(gè)孩子比朋友還大一樣，你不必知道很多就能意識(shí)到一定有人犯了個(gè)錯(cuò)誤。那么是誰(shuí)？
*現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)可以移動(dòng)單個(gè)的原子，這樣冗長(zhǎng)而復(fù)雜的信息可以用超微觀的尺度寫(xiě)下來(lái)。還可以制造分子大小的機(jī)器，這些“納米技術(shù)”的最基礎(chǔ)的例子現(xiàn)在已被成功地展示。在今后的幾十年里它將把我們引向何方？
*在幾個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在合適的條件下，某些復(fù)雜的分子可以在試管中自我復(fù)制。其中一些分子，像DNA和RNA，由核普酸組成；另一些則不是。有些使用酶加速化學(xué)反應(yīng)的速率；另一些則不。有時(shí)在復(fù)制中會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤；于是錯(cuò)誤在后代分子中被不斷地復(fù)制。這樣它們就會(huì)成為稍有不同的自我復(fù)制的分子，其中一些比其它的復(fù)制得更快。更有效率。于是最先繁盛。隨著時(shí)間推移，試管中的分子變得越來(lái)越高效。我們開(kāi)始親眼目睹分子的進(jìn)化，這會(huì)對(duì)生命的起源提供多少認(rèn)識(shí)呢？
*為什么普通的冰是白色的而純凈的冰是藍(lán)色的？
*已經(jīng)在地球幾英里深的地下發(fā)現(xiàn)了生命。生命的存在區(qū)域到底能達(dá)到多深？
*據(jù)一個(gè)法國(guó)人類(lèi)學(xué)家講，馬里共和國(guó)的多貢人有一個(gè)傳說(shuō)：天狼星有一顆極為致密的伴星。實(shí)際上天狼星確實(shí)有這樣一顆伴星，盡管只有相當(dāng)精密的天文學(xué)技術(shù)才能探測(cè)到它。那么，（1）多貢人是源于一個(gè)曾擁有巨大的望遠(yuǎn)鏡和理論天體物理學(xué)的被遺忘的文明嗎？或者，（2）他們?cè)?jīng)得到外星人的指點(diǎn)？或者，（3）多貢人是從來(lái)訪的歐洲人那里聽(tīng)說(shuō)天狼星的白矮星伴星的？或者，（4）法國(guó)人類(lèi)學(xué)家搞錯(cuò)了而多貢人從來(lái)沒(méi)有類(lèi)似的傳說(shuō)？
為什么對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)推廣科學(xué)是困難的？一些科學(xué)家——包括一些非常優(yōu)秀的科學(xué)家——告訴我他們喜歡普及科學(xué)，只是覺(jué)得自己在這個(gè)領(lǐng)域缺乏天賦。知道和解釋?zhuān)麄冋f(shuō)，不是同一回事。秘密在哪？
我想，只有一個(gè)：不能像對(duì)你的科學(xué)家同事那樣對(duì)普通大眾說(shuō)話。有些用于傳達(dá)你的想法的術(shù)語(yǔ)可以瞬間被專(zhuān)家所準(zhǔn)確地理解；你也許在每天的專(zhuān)業(yè)工作中都要用各種方法說(shuō)到這些語(yǔ)詞，但是它們對(duì)于那些非專(zhuān)家的聽(tīng)眾來(lái)說(shuō)無(wú)異于謎語(yǔ)；使用盡可能簡(jiǎn)單的語(yǔ)言；最重要的是，不論你試圖解釋什么，想一想在你自己領(lǐng)會(huì)之前你的理解是什么樣子；回憶一下你幾乎陷入的誤解，清楚地提醒別人；牢記你也曾經(jīng)一無(wú)所知；概要重述你從無(wú)知到有知的最初的步驟；永遠(yuǎn)不要忘記天生的智慧是普遍存在于我們?nèi)祟?lèi)之中的。確實(shí)，這就是我們成功的秘密。
付出的努力是微小的，而帶來(lái)的益處是巨大的。潛在的陷阱包括過(guò)分簡(jiǎn)化，在質(zhì)量（和數(shù)量）上省略的需求，給有關(guān)科學(xué)家不適當(dāng)?shù)臉s譽(yù)，不能充分辨別有用的類(lèi)推和現(xiàn)實(shí)的差別。無(wú)疑，妥協(xié)是需要的。
你做介紹的次數(shù)越多，就越清楚哪種方法有效，哪種不行�？梢宰匀坏剡x擇隱喻、比喻、類(lèi)比、軼事等手段。不久你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，踩著聽(tīng)眾檢驗(yàn)過(guò)的踏腳石，你幾乎想去哪就可以去哪。你能夠根據(jù)聽(tīng)眾的需要調(diào)整你的介紹。
像許多編輯和電視制作人一樣，有些科學(xué)家相信公眾太無(wú)知或太愚蠢以至不可能理解科學(xué)，認(rèn)為科普工作是根本沒(méi)有希望的事業(yè)，甚至相當(dāng)于與敵人稱兄道弟，如果不是徹底同流合污的話。在構(gòu)成這種判斷的諸多批評(píng)之中——伴隨著令人難以忍受的傲慢和對(duì)許多極為成功的科普事例的忽視——隱含的是過(guò)分的自信，而對(duì)于有關(guān)的科學(xué)家來(lái)說(shuō)則是自毀長(zhǎng)城。
政府對(duì)科學(xué)大規(guī)模支持的歷史并不長(zhǎng)，只能追溯到第二次世界大戰(zhàn)——盡管有錢(qián)有勢(shì)的人對(duì)少數(shù)科學(xué)家的贊助早已有之。隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，曾為各種基礎(chǔ)研究提供支持的國(guó)家防務(wù)這張王牌已不會(huì)再打了。部分由于這個(gè)原因，大多數(shù)科學(xué)家，我認(rèn)為，支持進(jìn)行科學(xué)普及工作。（因?yàn)閹缀跛袑?duì)科學(xué)的資助都來(lái)自公眾的財(cái)產(chǎn)，如果科學(xué)家反對(duì)進(jìn)行足夠的科普工作那無(wú)異于古怪的自殺式的調(diào)情。）得到公眾的理解和賞識(shí)的東西，都容易得到公眾的支持。我的意思不是說(shuō)為雜志，如《科學(xué)美國(guó)人》寫(xiě)文章，供科學(xué)愛(ài)好者和其它領(lǐng)域的科學(xué)家閱讀，也不僅僅是給本科生開(kāi)一門(mén)介紹性的課程。我所說(shuō)的是在報(bào)紙、雜志、廣播和電視上，在對(duì)普通大眾的講座中，在小學(xué)、初中、高中的課本中努力與人們交流科學(xué)的本質(zhì)和方法。
當(dāng)然在普及工作中需要作出判斷。重要的是既不要神秘化也不要以恩人自居。為了提高公眾的興趣，科學(xué)家們偶爾會(huì)走得太遠(yuǎn)——比如得出無(wú)法證實(shí)的宗教結(jié)論。天文學(xué)家喬治·斯穆特將他對(duì)來(lái)自宇宙大爆炸的不規(guī)則電磁輻射的發(fā)現(xiàn)描述為“面對(duì)面地看見(jiàn)了上帝”。諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者里昂·萊德曼將黑格斯玻色子（一種假設(shè)的構(gòu)成物質(zhì)的單元）稱為“上帝的粒子”，并以此作為一本書(shū)的書(shū)名。（在我看來(lái)，他們都是上帝的‘粒子’。）如果黑格斯玻色子不存在，那么上帝存在的假設(shè)也被證明不成立嗎？物理學(xué)家弗蘭克·梯普勒提出，在遙遠(yuǎn)的將來(lái)計(jì)算機(jī)將證明上帝的存在并使我們的肉體復(fù)活。
期刊和電視給科學(xué)一點(diǎn)關(guān)注就能撞擊出思想火花，這很重要。但是——除了初學(xué)者或組織良好的班級(jí)和研究班——普及科學(xué)的最好方式是通過(guò)課本。通俗書(shū)籍、CD－ROM和激光視盤(pán)。你可以仔細(xì)考慮，快慢自如，復(fù)習(xí)困難的部分，比較上下文，深入挖掘。這必須以正確的方法去做，而在學(xué)校中通常不是這樣。如同哲學(xué)家約翰·帕斯莫爾所說(shuō)的，科學(xué)常常是作為：
學(xué)習(xí)的一些方法并按常規(guī)步驟去應(yīng)用的一種東西。它是從課本中學(xué)來(lái)的，而不是通過(guò)閱讀偉大科學(xué)家的著作或科學(xué)文獻(xiàn)的日常閱讀……。早期的科學(xué)家不像早期的人文學(xué)家那樣與天才有直接的聯(lián)系。實(shí)際上……學(xué)校的課程吸引了錯(cuò)誤的一類(lèi)人來(lái)從事科學(xué)工作——喜歡常規(guī)而缺乏想象力的男孩和女孩。
我堅(jiān)持認(rèn)為，如果科普能點(diǎn)燃人們的好奇心，那么它就是成功的。要做到這一點(diǎn)，對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)作驚鴻一瞥式的回顧就已足夠，而不需對(duì)如何取得這些發(fā)現(xiàn)作出全面的解釋。描述目的比描述旅程要容易。但是，在可能的時(shí)候，推廣者應(yīng)該試著記錄科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中所經(jīng)歷的某些失誤、錯(cuò)誤的開(kāi)端和失敗的結(jié)果及明顯絕望時(shí)的困惑。至少有的時(shí)候，我們應(yīng)該提供證據(jù)讓讀者得出他或她自己的結(jié)論。這將把對(duì)新知識(shí)的被動(dòng)吸收轉(zhuǎn)變?yōu)閭�(gè)人的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)你自己作出發(fā)現(xiàn)——即使你是地球上最后一個(gè)看見(jiàn)光明的人——你也會(huì)永生難忘。
在我年輕的時(shí)候，我被許多通俗的科學(xué)書(shū)籍和文章所啟發(fā)，作者包括喬治·伽莫夫，詹姆斯·金斯，亞瑟·愛(ài)丁頓，J·B·S·豪登，朱里安·赫胥黎，蕾切爾·卡遜和亞瑟·C·克拉克——他們所有人都受過(guò)科學(xué)的訓(xùn)練，其中大多數(shù)人是頂尖的科學(xué)實(shí)踐者。在過(guò)去的20年中，文字優(yōu)美、解釋清楚、富于想象力的通俗科學(xué)書(shū)籍打動(dòng)了我們的心靈和思維，而且似乎比以往任何時(shí)候都更流行，撰寫(xiě)這些書(shū)籍的科學(xué)家的數(shù)量和專(zhuān)業(yè)的多樣性也是前所未有的。當(dāng)代最優(yōu)秀的科學(xué)普及者中，在生物學(xué)方面有斯蒂芬·詹·格爾德、E·O·威爾遜、路易斯·托馬斯和理查德·道金斯；在物理學(xué)方面有斯蒂芬·溫伯格，阿蘭·萊特曼，和奇普·索恩；化學(xué)方面有洛得·霍夫曼；以及天文學(xué)方面弗雷德·豪勒的早期作品。伊薩克·阿西莫夫的寫(xiě)作涉及各個(gè)方面。（盡管需要微積分，在我看來(lái)過(guò)去幾十年中最為令人激動(dòng)。引人入勝、鼓舞人心的科普作品是理查德·費(fèi)因曼的《物理學(xué)講座》第一卷。）然而，當(dāng)前的工作與公眾興趣的需要相比是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。當(dāng)然，如果我們不識(shí)字，我們就不能從這些作品中受益，不論它們是多么鼓舞人心。
我希望我們能挽救“巴克利”先生和上百萬(wàn)像他那樣的人，我還希望我們能停止產(chǎn)生沉悶的、無(wú)好奇心、無(wú)辨別力的、缺乏想象力的高中生。我們?nèi)祟?lèi)需要，也應(yīng)當(dāng)?shù)玫�，完全清醒的、基本了解世界是如何運(yùn)作的公民。
科學(xué)，我堅(jiān)持認(rèn)為，對(duì)于任何一個(gè)希望生存到下個(gè)世紀(jì)并保留其基本的價(jià)值觀的社會(huì)來(lái)說(shuō)，都是絕對(duì)重要的工具——我所說(shuō)的科學(xué)，不僅是科學(xué)的實(shí)踐者所從事的，而是應(yīng)被整個(gè)人類(lèi)社會(huì)所理解和接受的科學(xué)。如果科學(xué)家們不能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，誰(shuí)能？
