浅谈科学需要严谨的态度＊

许兰

（湖南第一师范学院 教育科学学院，湖南 长沙 410205）

在长期的科学教育师资培养培训的过程中我们发现，科学教师、科技辅导员等基础科学教育工作者更加重视具体的科学教学模式的应用、具体的科技活动的开展以及具体的科学知识的传授。而科学的本质是什么？科学研究的一般方法有哪些？作为一位基础科技教育工作者应该掌握哪些具体的科学方法？科学态度和科学精神包括哪些主要内容？其对这些最具基础性和理论性的问题认识甚少，在头脑中未能构建起一个整体的科学思维体系，因此，他们常常在伪科学和非科学面前迷失，常常用不科学的方法传授“科学知识”。自然界的奥秘自人类千百年来探索至今，也只是对其中的现象揭开了神秘的一角。在利用科学研究事物的本质和现象的同时，更应以科学的严谨态度来面对演绎、归纳、解释的过程。面对已知事物的探索应以足够充分、严谨的论证过程来揭示事物的本质。下面将从具体的实例出发，谈一谈基础科学教育工作者在工作中必须要注意的一个关键问题——科学需要严谨的态度。

1 希格斯玻色子的探索和发现

希格斯玻色子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。1964年，英国物理学家彼得·希格斯就提出了“希格斯玻色子”。但为了要寻找希格斯玻色子，世界各国的科学家们经过了历时近50年的努力。

寻找希格斯玻色子要用到大型强子对撞机。大型强子对撞机是世界上最强大的粒子对撞机，周长27 km，深埋在法国和瑞士境内100 m的地下，本质上就是个巨大的管道，发射质子让它们高速撞击在一起，速度接近光速。这些质子以接近光速的速度在这巨大的地下管道里飞来飞去，并在这个巨大的检测器里相撞，这些检测装置相当巨大，总共约有3层楼高，我们就在这里寻找希格斯玻色子，而相撞会发生什么呢？

当质子相撞时，你会得到一个很小但是很强烈的能量瞬间释放，电子跑出来，夸克跑出来，光子跑出来，但是偶尔会得到一个希格斯玻色子。然而，这样生成希子的事件概率非常稀有，大约为百亿分之一。更重要的问题是，希格斯玻色子会进入一个衰变序列，衰变成其他粒子，然后这些粒子又常常会进一步衰变成别的粒子，这使得寻找希格斯玻色子非常困难、耗时。

至2012年，其附属电脑设施——全球大型强子对撞机计算网格已处理了超过三百万亿个碰撞事件。这是全球最大的计算网格，隶属于它的170个电算设施，散布在36个国家，是以分布式计算的模式连结在一起。2012-07-04，欧洲核子研究组织宣布，在积累了超过800万次碰撞的约200 kM字节的数据中，寻找到了2个极其像希格斯玻色子的粒子，但还有待物理学者进一步进行严谨的分析来完全确定是否为希格斯玻色子。

2013-03，欧洲核子研究组织表示先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。1964年弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯就提出了一种理论机制，预言了希格斯玻色子的存在，经过近半个世纪，无数科学家经过严谨的实验探索和分析才让该理论获得验证。同年，弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯共同获得诺贝尔物理学奖。

2 量子信息技术的发展

2016-08-16，酒泉卫星发射中心用长征二号运载火箭，在全世界惊骇的目光下一飞冲天，成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”送到了宇宙空间，在既定的轨道上开始了它的工作。这意味着中国在量子通信上取得了令人炫目的辉煌成就。科学家们评论说，在这个领域，中国至少领先了全世界20年。

“量子”是构成物质的基本单元，是能量的最基本携带者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小单元，不存在“半个光子”，这一概念是普朗克在1900年首次提出的，经爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔、玻恩等科学巨擘不断完善，量子力学理论在20世纪前半期才初步成形，目前还在不断发展中。在量子信息技术实用性的发展过程中，经历了几个重要的里程碑。

通俗而言，必须发明或发展一种技术手段，能够把一个个量子抓出来，抓出来之后，当有很多个量子朝你飞过来，你要发明一种技术能够对它们进行计数。然而，这种能量是很微弱的，光靠一个量子还不行，我们需要让很多量子缠绕起来。此时，既要想办法把这个量子抓出来，又把那个量子抓出来，而且能够让它们进行相互作用，相互作用之后又能够分开，然后进行单独处理。所以，在这一过程中，科学家主要要克服的是把这么小量子一个个抓住，一个个探测到，一个个调控，且能够让近邻的两个量子慢慢相互作用起来，这一个个高精尖的技术难关都离不开科学家们严谨的实验探索、严谨的数据分析和严谨的逻辑推理去攻克。

3 学会分析网络传言

培养严谨的科学态度是从事科学的工作者所必备的品质，而严谨的科学态度也应贯穿在整个科学研究过程中。近期，微信圈疯传一篇名为《多吃主食死得快？》的文章，那些提倡“低碳饮食”“生酮饮食”的人也在向人们宣传“主食吃多了死得快，吃脂肪才更健康”的理念。吃主食真的有害？我们应该用脂肪替代主食吗？膳食指南还能不能信？同样，进行这样一项科学调查研究也需要严谨的态度。

既然要做一项符合大众的研究，则在选取研究对象方面应该严谨。换句话说，如果这项研究是在低收入，除了粮食之外其他食材很少、营养不良、中高体力活动的人群中进行的，则这项研究的分析结果适合作为大众的饮食参考吗？

研究过程和研究数据的获取也需要严谨的科学态度。研究对象每天的饮食结构是不同的，碳水化合物、蛋白质、脂肪这三大营养素供能比数据应该详细地记录和跟踪，且随访的时间也应足够长。同时，对详实的实验数据应该进行严谨的统计与分析。

此外，逻辑推理也应严谨。相关研究数据显示，碳水最多、死亡率最高的一组人，碳水化合物供能比高达 77.2%。而绝大多数的中国人，碳水化合物供能比都在60%以下。在此情况下，能否就能由此推断“多吃碳水化合物死得早”这一结论呢？

4 结束语

科研工作者进行每一项具体的科学研究过程中，实验取样要严谨，实验数据要严谨，逻辑推理也要严谨。因此，“严谨”也是科研工作者必须遵守的最基本原则，更是科研工作者必须具备的素质。探索自然的奥秘是一件有趣的事，要接近真理，科学研究就必须一丝不苟，科学需要严谨的态度。