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不过,科学是一柄双刃剑。在过去的40年里,发生过三哩岛核电事故(1979年,美国)、切尔诺贝利核电事故(1986年,前苏联,如图1-22所示)及福岛核电事故(2011年,日本),这些重大的事故曾多次引起人们的核恐慌。尽管如此,从人类发展的总趋势上仍旧不能阻止核电作为新型清洁能源逐步取代火电和水电的历史走向。
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图1-22 切尔诺贝利核电站周边被荒废的游乐场
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核能在刚刚被人们发现的时候可不是用来发电和支持工业生产的,而是被用来制造杀人的武器。1945年,也就是第二次世界大战的最后一年,美国制造了3枚原子弹,还给它们起了外号——“小男孩”、“瘦子”和“胖子”。1945年7月16日,美军在新泽西州阿拉摩哥多进行了代号为“瘦子”的原子弹试验并获得了成功,旋即将其投入军事用途。
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1945年8月6日,美军在日本广岛投下了“小男孩”——一枚只有4吨重但设计当量高达2万吨TNT的原子弹,当天造成8.8万人死亡,5.1万人受伤或失踪,其中包括一定比例的日本军人(如图1-23所示)。同年8月9日,“胖子”降临日本长崎。2.2万吨设计当量的“胖子”当天造成10万多人的伤亡和失踪。
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图1-23 核爆后的广岛一片焦土
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原子弹爆炸在世界上产生了巨大的反响,同时也产生了两方面声音的对话。一方面,饱受战争迫害的人们对原子弹爆炸造成的破坏,在解了心头恨之余,更多的是惊骇,尤其是在战争过后,冷静下来,也觉得这样一种拥有极高杀伤力的武器可能会给人类的安全造成隐患,这种顾虑在“冷战”(17)期间尤甚;另一方面,从一开始就关注核能科学的科学家们纷纷表示,使用这种技术来做杀人的武器,有悖于研究此项技术的初衷。爱因斯坦在晚年对自己当初提议建造原子弹的想法颇感后悔,他曾坦言:“早知如此,我宁可当个修表匠。”(18)这也许就是爱因斯坦在最终从“潘多拉宝盒”中放出核能这只巨兽时仅能表示的感叹了。
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爱因斯坦的理论有着划时代的意义。从此,人们从原子的外部“进入”原子的内部,这在以前是不可想象的。而且,由于爱因斯坦的理论太过超前,以至于当时世界上最顶尖的科学家对他的研究也是不知所云,这直接导致1905年提出的光电效应理论直到1921年才被科学界普遍接受并获得诺贝尔物理学奖。
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数据科学家养成手册 1.7 本章小结
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“科学家”的称谓或者说评价其实是比较苛刻的,需要在相关领域有超人的建树才能够被大家公认为是科学家(尤其是大科学家)。那么,具备什么性质的人才能称为科学家呢?通过几位科学家的事迹,我们可以做一个总结。
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(1)突破性
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对加、减、乘、除这些运算,即使一个人通过学习可以熟练掌握,但充其量也就是“熟练工”——不能称为“科学家”。而从加、减、乘、除运算生发出来的微积分理论则是一种全新的概念,它虽然基于加、减、乘、除的运算基础,但是具有自己非常独特的应用优势与技法,并因此完成了对众多复杂领域的描述和计算——这种突破性可以成就伟大的科学家。
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(2)精确性
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太阳东升西落,四季夏热冬冷,这种事情不足为奇。通过观察星辰运动,得出这些天体都在围绕地球转动(至少看上去是这样),也不值得称道。而能够把这一切通过量化的(尤其是精确量化的)描述进行阐释和计算的人,确实比常人的观察层面更广、更深。这种精确描述的过程与状态的现实指导意义远比从大方向上指出一个性质要大。
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(3)体系性
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体系性就是指“自圆其说”的框架。所谓“自圆其说”的概念是指一种科学理论要有完整的对象定义,以及对象之间的换算与转化的条件和量化值的确切关系,通常表现为各种各样的计算公式或者统计概率的确切描述。而且,这一切有一个前提——需要“可应验”,或者严格地说是“高度应验”才行。
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这种体系性应该是所有性质里最为重要的一点,因为体系框架的成立会形成一个封闭的讨论边界。在讨论边界内部的所有观察对象都会以各种量化结果呈现在换算公式的因子里,它的完整性会直接支持体系本身的存在,并支持所有在该体系下的性状判断与预测。
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我认为,在理论上具备突破性、精确性、体系性这3点才能被称为“大科学家”。再看看其他科学家的事迹,大部分也都符合这3点。一个科学家或者有素养的学者,其研究最起码要具备精确性和体系性。从重要度上来说,体系性大于精确性,精确性大于突破性。为什么呢?
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首先,体系性是一种对完整的、彼此印证的关系描述,而不是一个孤立的观点。孤立的观点或者事件是个案性的,难以总结出规律,也缺乏泛化性。换句话说,偶然性的东西在我们将其研究并整理成系统的理论之前是不能被轻易称为“科学”的。
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“初,至和元年五月,晨出东方,守天关,昼见如太白,芒。”(19)这是北宋钦天监对公元1054年7月4日天宫星附近超新星爆发事件的记录。后来据天文学家推断,金牛座蟹状星云形成的起源就是这次超新星爆炸(如图1-24所示)。虽然这次记录时间准确,内容也比较翔实,但要说这个记录是一种科学成果,我觉得太过牵强。它只是一个以内容描述为主的客观的观测记录,而关于超新星的成因、变化条件,以及是否存在其他超新星、这些超新星的变化是否对周边天体有影响、影响是什么这一系列的论述,都没能提出。如果把这种仅仅停留在纯粹的观察结果层面的描述记录算作科学成果,就有些不严肃了。在这里,我并不是全盘否认中国古代天文学的成就,只是说把一次孤立的天文现象观测记录算作天文学发现有失严谨。
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