作者:贾文毓 来源:科学时报 发布时间:2009-11-26 23:10:29
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贾文毓:科学研究中的相“凿”正“枘”
 
成语“方枘圆凿”,亦作“圆凿方枘”,源自屈原的《楚辞·九辩》:“圆凿而方枘兮,吾固知其鉏铻而难入。”《现代汉语词典》的解释是:“方榫头和圆卯眼,两下合不起来。形容格格不入。”由“圆凿方枘”可衍生出“相凿正枘”一词;“相”义为观看、度量,“正”意为改变、使符合。也就是说,相凿正枘,乃根据卯眼(凿)来制作榫头(枘),以使二者能够合得起来。如果我们将科学中的已有“范式”视为“凿”,将“枘”视为观察到的科学事实或科学发现、科学发明,则科学研究中也不乏相“凿”正“枘”现象。
 
1785年,法国物理学家库仑(1736~1806)在当时人们还没有关于电荷的度量单位的情况下,通过实验测定了电荷之间的作用力,并最终得出了今天我们所知道的库仑定律:在真空中,两个静止点电荷之间的相互作用力,与二者距离的平方成反比,与二者电量的乘积成正比(作用力的方向在它们的连线上,同号电荷相斥,异号电荷相吸)。该定律是1784~1785年间库仑通过纽秤实验总结出来的。但杨振宁教授说:“我把库仑的文章拿来看了一看,发现他写出的那个公式(指库仑定律——引者注)同实验的误差达到30%以上。估计他所以写出这个公式,一部分是猜出来的,猜测的道理是因为他知道了牛顿的(万有引力)公式。”这一事件表明,库伦曾相“凿”——牛顿的万有引力公式而正“枘”——实验结果。
 
俄国化学家门捷列夫(1834~1907)根据元素周期表对部分元素原子量的修订,即是一种相“凿“正”枘”之举。他所修订的元素原子量至少有17种之多。例如,铟是德国化学家利赫杰尔和莱克斯在1863 年从锌矿里发现的新元素。据他们测定,铟的原子量是75.4。按照原子量排队,铟被排到砷(原子量为75)的后面、硒(原子量为79.4)的前面。而当铟排在砷和硒之间,则使整个元素队伍乱了套,因为按照化学性质,砷与磷相似,硫与硒相似。于是,门捷列夫根据元素周期表断定,一定是铟的原子量搞错了。他通过计算得出,铟的原子量应约为113.1,铟应该排在镉(原子量为112.4)、锡(原子量为118.7)之间。后来的事实证明,门捷列夫是对的,铟的原子量为114.82。其他如金、铍、钛、铈、铀和铂等元素的原子量,皆曾被门捷列夫所修订,此不细述。
 
古希腊的托勒密(90~168)于公元二世纪提出了自己的宇宙结构学说——“地心说”。他在亚里士多德地心说的基础上,利用前人积累和他自己长期观测得到的数据,把亚里士多德的9层天扩大为11层。托勒密设想,各行星都在一个较小的圆周上运动,而每个圆的圆心又在以地球为中心的大圆周上运动。他把绕地球的那个圆叫“均轮”,每个小圆叫“本轮”。该理论的前提假设是所谓的柏拉图假设,即天体运动的轨道是正圆,各天体在圆周上做匀速圆周运动。今天我们知道,不仅各天体不是以地球为中心运动,而且其运动的轨道亦非正圆形。为了使观察事实与理论相符合,托勒密采取的是相“凿”正“枘”策略:增加“本论”,以至达到79个之众。
 
科学研究中的相“凿”正“枘”,也有利于研究者作出科学发现和科学发明。例如根据元素周期律,科学家就制造出了许多人造元素:锝、钷、砹、钫、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹、钍……至于根据科学原理之“凿”而正出的“枘”——科技发明,就更是多得不可胜举,如电脑、手机等等。
 
孟子曰:“大匠诲人,必以规矩。”常言道,没有规矩,不成方圆。科学范式就是一种“规矩”,就是一种“凿”。《淮南子·人间训》说:“事有所至,而巧不若拙,故圣人量而正枘。”在科学发展的一定阶段或特定条件下,相凿而正枘,对于科学进步和技术发明来说,当不失为一种捷径和法门。虫迹通幽穴,苔痕连断棱。凿枘型相涉,互洽巨木撑。
 
(作者为山西师范大学城环学院副教授)
 
《科学时报》 (2009-11-27 A4 周末评论)
 
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