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第13章 独立思考,习得分析问题和解决问题的能力(2)

康福思对化学越钻越深,接触到的知识越来越多,尽管他不可能将这一切都牢记于心,但掌握查找它们的方法是很有用的。康福思说:“你能做的事就是在头脑里形成一个概念、一个模式;在化学上哪些事情是办得到的,哪些是办不到的。这可以帮助你制造出新的化合物,理解新的化学反应和结构。当化学文献或你做的实验给你提供了新的事实,你把它与自己头脑里的概念做比较,通常这新的事实会与你脑中的概念契合。但有时它们并不一致,那你就要核查一下。有时你会发现你已经犯了错误。但是如果没有错误,你就必须改变你头脑中原有的概念,使之与新的事实相吻合。这种情况下,你学到的知识比任何其他时候学到的都要多。”

当学习中弥漫者欺骗、自大、浮华时,注定学不到真知。客观的精神是一种可贵的求实品德,学习是主观世界的认知活动,需要我们用客观的方法去佐证它的真实性、正确性。学习活动在一定程度上离不开实验、前人的知识,它们能在一定程度上验证我们的见解。

鼓励自己去发现、追求困难问题的答案

1903年,尼·玻尔中学毕业后,考入了哥本哈根大学。由于哥本哈根大学学术空气浓厚,尼·玻尔开始了对物理学一些方面的独立研究。最早的研究课题是关于液体表面张力问题。表面张力是一种自然力,它能造成液体表面的收缩状态,如水杯中的水可以加满到高出杯沿平面而不会流出。尼·玻尔上大学的第二年,丹麦皇家科学文学院公布了一年一度的有奖征文题目,正好是关于液体表面张力方面的题目。通知说,在1879年瑞利勋爵发展了液柱波动理论,研究了当液柱被某种方法弄得不成柱状时,它在圆柱附近振动,看来这种振动在液体表面张力测定方面可能用得上。通知要求参加者提供关于液体表面张力的研究论文,并且应于第二年10月30日前交出。当时尼·玻尔应征了。他设想出一种产生液流的方法,然后想法测出液流波长。为此,他自己拉制实验用的玻璃管子,为这个管子设计了一个椭圆形的开口,这样,水从管口喷出时,形成了足够长而稳定的水柱,水柱的截面是椭圆的,水柱的表面在表面张力的作用下产生了表面波。用他的方法进行这个实验,要求水流的扭曲应保持几个小时的稳定,因此每次实验都得几个小时,他就一直守在那里仔细地观察。每次都能发现一些不足,于是实验就一遍遍地做下去,直到满意为止。按规定时间,尼·玻尔终于完成了这篇论文,另外还有插图和附录。经专家审定,这篇论文得了金奖。他虽然只测定了水的表面张力,但实验方法奇妙、精密,而且突破了征文的要求,应用和推广了瑞利勋爵的理论。

学习中,鼓励自己去发现、追求困难问题的答案,不是一种最容易的学习方法,但却是回报最丰厚的学习方法。它能发展自己追求创造性方法的本能和好奇心。随着时间的推移,学过的许多东西可能会忘记,但是我们提出问题和找出答案的能力未必会消失。

诺贝尔奖得主丁肇中曾经决定做一个量子电动力学的实验,以验证量子电动力。他在哥伦比大学工作的第二年,美国哈佛大学电磁实验室的一位极负盛名的教授做了一个光子产生电子对的实验。实验的结果对量子电动力学提出了挑战。过了一年,又有人重复了这一实验,其结果再次对量子电动力学原理提出了质疑。

当丁肇中把他的这个决定告知同事们时,不少人对他的能力表示怀疑,尤其是美国费米国家实验室的负责人利·莱德曼教授,他是这个研究领域的先驱,做这个实验也已多年。他认为,做这个实验起码必须具备庞大的实验组,雄厚的物质来源和丰富的实验经验。像丁肇中这样对这一前沿课题从未较深涉及、实验经验不足的青年人,不可能完成这样超前性的实验。

丁肇中并没有屈服于权威的断言,而是开始了量子电动力学的试验。1965年,丁肇中远赴德国汉堡进行这项实验。行前,他向利·莱德曼教授辞行。教授充满自信地说道:“首先,我认为你不会成功,以20美金和你打赌,我敢说你输定了。”八个月后,量子电动力学试验顺利完成,实验取得了成功,其结果推进了对矢量介子的认识,还证明了量子电动力学的正确性。此时,利·莱德曼教授表现出了异乎寻常的惊叹和喜悦,竖起了大拇指。在真理面前,利·莱德曼教授心悦诚服地认输了,将20美金寄给了丁肇中。丁肇中量子电动力学试验的成功,使丁肇中名声大噪。

马斯洛曾经指出,获得别人的尊敬和认可是人的内在需要。这种从心理层面研究的结果的确符合事实,当我们不断与别人发生认识上的摩擦时,被误解乃至不被承认会带来无形的压力。在这种情况下,我们能否不气馁至关重要。坚持真理,修正错误,用事实去消除别人的误会吧!

弗·班廷是加拿大医药学家。他1920年在大学医学院任实验助教,兼讲授解剖学和生理学。那时,弗·班廷为了给学生讲授胰腺的功能,翻阅了很多资料都没有收获,反而留下了很多问题。他的脑海里一直想着一个问题:人为什么没有胰脏就会得糖尿病死掉?

弗·班廷产生了这样的设想:结扎狗的胰导管,等待6至8周,使胰腺萎缩,然后用萎缩的胰腺提取液来治疗糖尿病。

弗·班廷就去找主任弗·米勒教授,陈述了自己的设想,希望能得到教授的支持。弗·米勒教授是研究神经生理学的,他的实验室根本没有进行这项试验的条件,因此,建议弗·班廷回母校多伦多大学医学院。因为在两年前,那里来了一位苏格兰的生理学教授约·麦克劳德,他是一位专门研究人体如何消耗糖以获取能量的学者,熟悉这个领域30多年来各国的研究成果,是研究糖代谢和糖尿病的权威,实验室的设备肯定适宜于研究这个项目。

根据弗·米勒教授的建议,弗·班廷辞去了实验助教,来到了多伦多大学医学院找约·麦克劳德教授。弗·班廷不过是一个资历很浅的的外科医生,他怎么能说服这位资深教授呢?果然,无论弗·班廷怎么解释,约·麦克劳德教授都认为,这位年轻人把搞科学研究看得像查文献、提想法、发议论那样简单。因此,他婉言拒绝了。

过了一个多月,弗·班廷再次提出要求,仍然被拒绝了。可是,他反而觉得约·麦克劳德是一位老成持重、治学严谨的好导师。他并不气馁,第三次来到多伦多求助于约·麦克劳德。弗·班廷诚恳而坚定地说:“我相信我可以找到一种控制糖尿病的方法,我想试一试,在胰腺上做些试验。”虽然教授并不认为他的设想有成功的把握,但最终被他倔强的性格感动了,就问他都有什么需要。弗·班廷说:“我想要10条狗,1个助手,干8个星期。”约·麦克劳德答应了,给了他l0条狗,还派了大学生查·贝斯特给他当助手,但试验费用由弗·班廷自己解决。

一个月后,弗·班廷与查·贝斯特给几条狗做了胰导管结扎手术。在等待狗的胰腺萎缩期间,他们抓紧时间阅读大量文献,制订了详细的试验方案。他们夜以继日地工作,饿了就在实验室里啃干面外,困了就靠在实验台上打个盹,有时甚至什么也顾不上,达到了废寝忘食的地步!

6周很快过去了,当他们给狗剖腹观察时,看到结扎的肠线已经不在了,可是出乎意料的是,多数狗的胰导管是畅通的,胰腺并未萎缩。弗·班廷冷静地检查了失败的原因,发现扎得太松或太紧都不行。于是,弗·班廷和查·贝斯特又静下心来,重新做手术,每条导管都扎上两三个松紧不同的结,以防意外,就是那些胰腺已经变性的狗也给缝合刀口,再保留两周。接着,他们又摘除一条狗的胰腺,造成试验性糖尿病。

八周的期限很快就要到了,如果拿不出试验结果,这就意味着不能再用实验室做试验了。于是,他先从一条结扎导管成功的狗身上取出胰腺,发现它几乎萎缩到原来的三分之一,组织切片在显微镜下检查,也证实了胰岛外已经没有正常的腺泡细胞了。他们把胰腺切成小片,在冰冻条件下碾磨成泥,加入约100毫升的盐溶液。再抽取其中的5毫升,注射到除去胰脏而患糖尿病的狗身上,然后每隔半小时抽取狗的血液,分析其血糖含量。结果发现,这条狗的血糖在2小时内从0.20%降到0.11%。每天继续这样治疗,这条狗不仅没有昏迷而死,反而变得强壮起来,更有活力了,血糖恢复正常,尿糖也消失了。

多少年来许多著名学者没有找到的结论,被两个无名的年轻人在一个暑假内找到了。他们欣喜若狂,互相拥抱在一起。

人们在自由思考和探索的过程中不断成长、不断进步。这种过程是愉快的体验,但往往会伴随着各种难以预见的障碍,很多时候,能否学有所成要看一个人的态度而定。假如你是在做一件有价值的事,一定要坚持到底。

独立行知,在继承中创新

学习中,要养成独立行知、展示自我的意识,凡事不依赖别人,而要发挥自身的潜力开拓创新。就认知学习而言,它是个理智挑战的过程。学习中,不可阻塞自己的自由空间,不可把个性和内心隐藏起来。而要以自我尊重的态度,欣赏自己,期待自己,唤醒内在的学习动机,激发已有的认知经验,在自觉自愿中独立求索,享受创造成功的愉悦。在人格上,我们每个人是独立而有自身价值的人。天然地应当保护自己的思维顺畅、自由表达的的权利,选择适合自己的成长方式。

日本化学家福井谦一读书时产生了一个大胆的想法:“既然有数理物理学,为什么就不能有数理化学呢?”虽然作为刚接触理论化学不久的一个大学生来说,这未免有点“狂妄”。但后来作为理论化学一个重要领域的量子化学的产生,充分证实了他将量子力学等当时最先进的物理学理论引进化学研究领域的设想是很有预见性的。

1951年,他开始了用量子力学理论说明化学反应原理的第一篇论文的构思和撰写工作。化学反应是发生在原子、分子一级上的,但支配原子、分子世界运动的规律是量子力学。这一点,无论是发生在宇宙空间和其他天体的化学反应,还是发生在生物体内的化学反应,都没有什么不同。所以,从原理上说,一切化学反应都可以用量子力学的语言加以说明。这就彻底改变了用经验说明、用实验证实反应过程的传统化学研究方法,使化学研究有了理论指导基础。

然而,在日本国内重应用技术、轻基础理论的环境中,福井谦一的研究并不受重视。甚至当他上述论文在美国物理学会的《化学物理学》杂志1952年4月号上发表后,不仅日本国内还有一些人不以为然,甚至他的一些同事和上司也对福井谦一既不热心应用化学的研究,又“狂妄”地要创立新的化学基础理论颇有微词。

60年代以后,他所创立的“前线轨道理沦”受到欧美许多著名科学家的高度评价后,他才逐渐得到了日本化学界的承认。此后,他继续进行研究,把新理论的适用范围推广到芳香族碳氢化合物以外的其他各种化学反应过程。由于此项研究成果,1981年福井谦一荣获诺贝尔化学奖,成为日本、也是亚洲第一位荣获诺贝尔化学奖的科学家。

学习既有继承又有创新,许多学习者满足于继承,而不善创新。有的学生懂得怎样去书中找现成答案,怎样去对付一场死记硬背的考试,怎样把老师、书本上的现成知识储存于大脑中,并在需要时原封不动地再现出来,唯独不善思考。汗流夹背地醉心于墨守成规式地学习,终归是一种懒惰,与学习的目的背道而驰,更无学习效率可言。

牛津大学校长科林·卢卡斯认为,一个人最重要的是要有独立的思维能力。如果只是机械地将老师教授的内容记忆下来,不是真正的好学生,因为这只是机械地记忆。学生要通过学习,对某些问题有自己独到的见解。在谈及在牛津的中国留学生的印象时,他说,中国留学生勤奋,聪明,有良好的组织能力,但希望他们能有独到的见解,有独立思考的能力,这也是牛津大学的孩子学习目的所在。

在美国,有人称麻省理工学院为“疯癫精神病院”。对不知内情的人士说,第一印象或许如此。这里的学生性格外向开放,思维敏捷活跃。在麻省理工学院,传统的教育方法是没有市场的,麻省理工学院的最成功之处在于它独特的教育方法。它“最基本的注意点是研究,即独立地去探索新问题”。例如,有一门课是这样进行的:学生们每人得到一个装满弹簧、电机等元件的箱子,课程要求简单而明确——自行设计、装配一台机器。恰恰是这种怪异、与众不同的环境,造就了一大批献身教育事业、顽强拼搏且成就卓著的科学家。也正因为如此,才使它成为全世界有志青年衷心向往的“麦加圣地”。

在科学技术不断进步的今天,我们可以在主动探究中获取新知,在多维思考中解读世界,在推理论证中发展理智,在批判评价中开化思想……

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