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量变质变 处处可见

发布时间:2024-02-06 06:12:35 来源:科普时报 字号: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

开栏的话 推广科普数十年,我发觉最难深入浅出的主题,几乎都牵涉到科学的本质,偏偏它们又是那么重要,令我不禁感到两难。如今我终于想通了,即使是浅尝辄止,只要能吃出几分滋味,便是有着无限可能的第一步……


作为教师,我一向坚信,在学习过程中,亲切感能助人事半功倍,陌生感则恰恰相反。因此,无论研究生的高等课程,或是大学里的通识课,我都会适时介绍一个科普式的比喻:只要仔细观察,不难发现造物者经常自我抄袭,让许多事物一再换汤不换药地重复出现。

建立这个共识后,下回我只消告诉同学“这又是自我抄袭”,亲切感便油然而生,屡试不爽。

在我的课堂中,最常出现的自我抄袭当数“从量变到质变”这个规律。凡是涉及量变质变律的课程,我总是在第一节课优先介绍,强调无论是自然界或人类社会,服从此一规律的现象比比皆是,因而从物质科学到生命科学,从自然科学到社会科学,几乎处处可见它的踪迹。

不过为了善用时间,我并未从自然辩证法讲起,而是直接公布量变质变律的常用定义(虽然既不严格也不唯一):当某个关键参数或因素累积到一定程度,便会导致系统产生跳跃式或本质上的改变。最常见的例子,就是随着温度上升,水会经历两次质变,一次在0摄氏度、另一次在100摄氏度。

然后,为了阐释量变质变律的普遍性,我会尽可能分享多元化的实例:分子云的聚集是量变,恒星诞生是质变;铀原料的堆积是量变,连锁反应是质变;水分子逐一增加是量变,形成流体是质变;神经元的增长是量变,意识的涌现是质变;商品短缺是量变,价格上涨是质变……

某些例子纵有牵强附会之嫌,我认为也无伤大雅,毕竟见仁见智。像是徐志摩主张的“数大即是美”:数大了似乎按照着一种自然律……激动我们审美的本能,激发我们审美的情绪。

此外,阐述科学发展的范式转移理论,亦不妨视为量变质变律的活学活用,以大陆漂移说为例,它之所以从异端变为地球科学的中坚,正是因为证据越来越丰富,越来越扎实。

话说回来,量变质变律终究是源自哲学的抽象规律,不算正统的科学定律,因此虽有助于教与学,也很容易衍生误解。

为了强调这点,我总是先进行一番铺陈:这个规律是我们一窥科学殿堂的有力工具。举例而言,纵使科学家无法准确回答“生命如何出现”这个宏大的命题,但起码已经确定生物皆由原子构成,没有任何神秘成分,然而,几十个原子绝不会引发生命现象,必须多得多的原子才有机会让生命无中生有,这就是典型的从量变到质变。

接着,我赶紧借题发挥,强调所有的工具都有先天限制,量变质变律当然不例外。尽管它能描述许多现象,却一律既粗略又浮浅,而且丝毫不具解释力,前述的“生命诞生理论”便是鲜活的示范。所以,我们必须牢记,那些现象背后应该还有更基本、更正确的原理或原因。

以水的两次质变为例,水温其实只是台面上的因素,而且严格说来,升温过程根本不能算是“累积”,因为温度并非可相加的物理量。真正引发质变的因素是逐渐注入水中的能量,由于这些能量的作用,才导致冰融化为水,水沸腾为蒸气。

最后,在下课前几分钟,我通常会再打个比方:若说科学定律是精确的卫星导航系统,量变质变律顶多是简易指南针,只能指出一个大略的方向。它固然有机会在关键时刻发挥关键作用,但我们必须牢记“尽信不如无”的铁律,方能正确使用这个虽简陋却永不落伍的工具。

循循善诱至此,相信同学皆已产生质变,我心满意足地踱出了教室。 

(作者系科普科幻作家,译者)

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