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数据科学家养成手册 [:1700503495]
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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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图1-24 金牛座蟹状星云
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其次，我们来说精确性。精确性会给人准确的数字依据，从而进行精确的判断或预测。这种判断是一个从性质到数量的变化，同样也是精确度的变化。有些内容是个案性的，可能在短时间内不能成就一个完整的体系，但是由于精度的提升，同样能够成就一位科学家或者至少帮他实现一个方面的成就。水上可以行船，这不是什么高深的知识，但是要得出水上的船承载多少货物而不会倾覆，就需要超出当时常人认知水平的研究能力了。同样，杠杆的使用也许早就存在，但是杠杆两侧受力对比的具体数值，也是当时常人不曾了解的知识。而这些阿基米德都做到了，这也是他众多成就中的一部分。
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最后，我们来说说突破性。其实突破性可以说是蕴含在精确性和体系性之中的，理论体系的形成之于零散的知识点和实验结果就是一种突破，精确数值描述之于性质样态的描述在精度层面也是一种突破。除此之外，某些假说的提出，某些新观点的阐释，某些新领域的尝试，也是科学家做出成就的地方。有不少科学家只是提出了某种假说或者理论，但是由于种种原因——不论是观测能力的原因，还是其他客观条件的限制等——没有成型的理论体系产生，即使当时不被世人所理解或赞同，但仍然瑕不掩瑜，为后世所赞许。
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在德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫(20)（如图1-25所示）整理出相对完整的元素周期表（如图1-26所示）之前，英国的分析化学家和工业化学家约翰·亚历山大·雷纳·纽兰兹（John Alexander Reina Newlands，1837年～1898年）已经发现了化学元素的性状具备周期性。1865年，纽兰兹把当时已知的61种元素按原子量递增的顺序排列，发现每隔7种元素便出现性质相似的元素，如同音乐中的音阶一样，因此称为“元素八音律”（如图1-27所示）。
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图1-25 德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫
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图1-26 门捷列夫的元素周期表
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图1-27 纽兰兹的元素八音律