在科學研究活動中,人們進行觀察和實驗,事先都有明確的目的和詳細的計畫。儘管如此,
但在進行觀察與實驗的過程中,還往往會出現預料不到的偶然科學機遇。
涵義
所謂科學機遇,就是在進行觀察和實驗的過程中,由於某個偶然的機會,出乎意料地遇到新的自然現象,並由此而導致新的科學發現。這種意外的或偶然的發現,在科學上稱為科學機遇。
相關資料
科學史上許多重大發現都與科學機遇透露出的大自然的信息有關。例如,1856年年,英國化學家柏琴(1838年-1
907年)在合成藥物奎寧的過程中,卻偶然製造出了苯胺紫染料,是最早的合成。英國化學家雷姆賽(1897年)在空氣中尋找惰性氣體氦元素的實驗過程染料中,意外地先後相繼發現了氪、氖、氬和氙等新元素。第一次世界大戰中,著名冶金學家哈布瑞爾萊在一堆廢鐵中,偶然發現所有的鐵都生鏽了,只有高鉻合金鋼還閃閃發亮,從而一種抗腐蝕的不鏽鋼被發現了。德國物理學家倫琴(1845年-1923年)對射線的發現,等等,都與機遇有關。分類
按照意外性程度的不同,機遇基本上可分為兩種情況。
一種是部分意外的情況。即尋找的目標是明確的,但發現的場合或方式卻是意外的。如美國的古德意爾(1800年-1860年)為了改變橡膠冬天變硬,夏天變軟發粘等性質,堅持多年研究,進行無數次實驗,都失敗了。直到1839年,最後一次實驗中,不小心把橡膠和硫磺的混合物掉落在發燙的爐子上,當他很快拿起這塊很熱的橡膠時,卻發現橡膠沒有發粘現象,據此,再次實驗,終於發現了性能很好的橡膠。
另一種是完全意外的情況。即本來所要尋找的是某種預期的現象,但結果卻意外地發現了完全不同的另一種現象,甚至更重要的現象。例如,大約二十年以前,美國有個研究農業的科學小組,本想研究尋找促進植物生長的細菌群,結果,卻意外地發現這一物質竟會阻礙農作物和雜草的生長,於是便發現了一種具有選擇性的強效除草劑,從而奠定了現代農業中有最大價值的化學除草技術的基礎。
作用
科學機遇在自然科學發展中有著重要作用,自然科學上的許多新發現都是在出乎意外的情況下獲得的,或至少都帶有機遇的成分,特別是那些最重要的和最富於革命性的發現,更是機遇所導致的結果。一般地說,開闢新天地的發現,人們很難事先做出預見。因為,這種發現常常不符合當時所流行的看法,所以,由機遇誘發的可能性就更大。具體說,科學機遇在自然科學發展中的作用,可歸結為兩種情況:
(一)機遇為科學上的發現、技術上的發明提供線索
科學機遇能夠暴露大自然的信息,給人們提供探索自然的重要線索,科技工作者抓住這些線索,
繼續深入研究,就可導致科學技術上的重大發現和發明。例如,早在1780年,義大利的生物學家伽代尼(1737年-1789年)在解剖青蛙的實驗中,偶然從青蛙腿和金屬環接觸時的痙攣現象發現了電流,據此,伏特進一步研究,並發明了電池。再如,本世紀六十年代,美國的冶金學家比勒在研究一種合金的實驗中,曾意外地發現,在冷卻和加熱的過程中,鎳鈦合金的內部結構和物理性能會發生某種可逆的變化。他抓住這一線索,進行大量研究,導致“形狀記憶合金”的發現(即發現鎳鈦合金具有記憶自己形狀的特性)。近年來把兩種金屬結合起來的一種新方法,即“表層合金法”的發明等,都同機遇所提供的線索有極大關係。(二)機遇是自然科學理論發展的先導
有些偶然發現,正因為它不在預料之中,也不屬於舊的理論體系,所以往往可以成為科學研究的新起點,成為科學理論發展的先導。例如,現代射電天文學的發展,是以美國的工程師卡爾詹斯基的偶然發現為先導的。本世紀四年代,詹斯基在檢查越過大西洋電話通訊的靜電干擾時,發現有一種特殊的、穩定的弱噪聲十,便引起他的注意並研究其起源,結果探知此電噪聲來自太陽,來自距離地球二萬六千光年的銀河系中心。並且還發現不僅太陽能夠發射寬頻帶的電磁波,而且星雲間也能發射這種電磁波。經過進一步的研究,從而奠定了現代射電天文學的基礎。科學史上,這樣的事例更是不勝枚舉的。如,電磁理論的發展是以伽代尼和丹麥物理學家奧斯特(1777年-1851年)的偶然發現為先導。奧斯特在為學生做電學演示實驗時,偶然發現電流能使磁針偏離,然後,立刻抓住這一事實反覆實驗,終於發現電與磁之間的關係,並證實它的科學價值,致使法拉第得到啟發,發現了電磁感應定律。微觀物理的發展則是以倫琴和貝克勒爾(1852年-1905年)的偶然發現為先導,等等。
產生的根源
科學機遇是偶然的、意外的,然而並不是神秘的、虛幻的,它的產生有著深刻的客觀原因。
(一)偶然性和必然性的關係
從偶然性和必然性的關係看,機遇是一種偶然性,而偶然性是必然性的“補充和表現形式”,即必然性是通過偶然性表現出來的。但偶然性的發生又是有條件的。這種條件可在自然狀態下出現,也可在人為的干預下出現。同時既可在有意識的干預下出現,也可在無意識的干預下出現。在觀察和實驗中,由於具備了某種有利條件,未知的現象就會以偶然的形式突然出現,所以,機遇帶有偶然性。
(二)主觀和客觀的關係
從主觀和客觀的關係看,機遇是一種意外性。觀察和實驗都是在一定假說、理論、觀點的指導下進行的,是有目的、有計畫地認識未知自然現象的實踐活動。可是,假說、理論、目的、計畫都是帶有主觀性的東西,而人識過程中,主、客觀之間的矛盾又始終存在。即使人們通過實踐,能夠認識事物的屬性,掌握其發展的規律,但卻又永遠也不能窮盡事物的全部屬性和規律。這樣在觀察和實驗中對事先沒有考慮的未知現象,由於具備了某種條件而突然出現了,就必然是意外的新現象。所以,機遇又具有意外性。
具備的條件
對於捉摸不定的、偶然、意外的科學機遇,人們是無法事先有意地發現它。如果主客觀條件具備了,一旦機遇出現就能及時捕捉住,而成為科學發現和發明的生長點。
(一)捕捉機遇的客觀條件
所謂客觀條件,是指社會給人們提供捕捉機遇所必需的各種外部因素或條件,其中包括社會生產、科學發展、物質文化生活的需要等等。例如,電磁效應的偶然發現,是在人類發現了電和磁之後,特別是電池發明之後,才發現的。假若沒有前兩項發明的客觀條件,後來的機遇是不可能發現和捕捉的。又如,二十世紀初,美國墨西哥灣海底儲藏豐富石油的偶然發現,就是由於當時社會迫切需要能源,才對海面偶然出現的油花現象引起注意很快抓住,及時探測、開採。否則,就很難有人問津。因此,社會的需要,是科學發現的源泉,而科學發展水平、技術條件,則是科學發現的理論前提和物質基礎。
(二)捕捉機遇的主觀條件
所謂主觀條件,就是科學工作者捕捉機遇必須具有的科學素養和思維能力。法國生物學家巴斯德(1822年-1895年)說得好;“在觀察的領域中,機遇只偏愛那種有準備的頭腦。”科技工作者要想捕捉機遇,必須具備以下兩個條件。
第一,要有敏銳的觀察能力。在進行觀察、實驗的過程中,要求注意觀察預期事物的同時,特別要保持對意外事物的警覺性和敏感性。科技史上,凡屬成功者,他必然是
敏於觀察和思考,善於捕捉機遇的人。因為任何機遇現象本身,都僅僅是提供線索和機會,就是說它只為成功披露信息,能否摘取成功之果,全在於觀察者是否具有敏銳的觀察能力和留心意外之事的科學素養。為此,當主觀構想同客觀現象發生矛盾時,要能夠擺脫原有的主觀構想,毫不猶豫地去捕捉新的偶然事件。只有這樣,才能從那些不易被人注意的“小事”中發現真理。第二,要有淵博的科學知識,敏捷的判斷力。捕捉機遇,除了注意新現象的線索之外,更重要的是解釋線索,並及時抓住其潛在的有意義的線索,這也是能否獲得成功的關鍵。而這些又都以知識的積累為前提,只有在實踐中長期苦心鑽研、具有廣博知識、造詣較深的人,才有判斷能力。才能在錯綜紛紜的事物中具有敏捷的判斷能力,即使有千萬次機遇,也會由於未能認識其潛在的重要意義,而錯過良機,讓機遇所提供的線索從眼前白白溜掉。科學史上,這樣的事實不乏其例。僅就射線這一事例看。1870年,英國科學家克魯克斯(1832年-1919年)在做高真空放電管實驗時,發現管子附近的照相底片有模糊陰影,但他只埋怨自己不小心。1890年,美國科學家古茲比德和詹寧斯也看到在演示克魯克斯管以後,照相底片特別發黑,可他們也毫不在意。到了1892年,德國有些物理學家也觀察到了克魯克斯管附近的螢光現象,但也因他們的注意力都集中在研究陰極射線的性質上,而對這種現象,沒有引起警覺。就這樣,良機接二連三地被錯過。直到1895年倫琴發現了同樣的現象,他及時抓住這一奇特現象,繼續研究,反覆實驗,最終發現了射線。這一重大發現,成為十九世紀物理學革命的開端。
重要性
由此可見,機遇在科學研究的發現中有著十分重要的意義。自然科學上有許多重要發現幾乎都是由意外
發端的。所以,在觀察、實驗中,不能片面地只看到目的性,而忽視意外性,但也不能片面地去注意意外性,而陷入盲目性。因為,即使在那些因機遇而成功的科學發現中,機遇也只是起到了一部分的作用,它只提供了線索,並沒有解決問題。只有善於識別,並能抓住有希望的線索,跟蹤追擊,追根究底,才能獲得新發現。正如學家查理。尼科爾所指出的,機遇只垂青那些懂得怎樣追求她的人。因此,那種在科學研究中採取“守株待兔”的態度,把精力完全放在僥倖之上,那是永遠不會取得成就的。相反,只有那些勤奮終身,具有精湛的專業知識又遠見卓識、勤于思索的人,才有可能發現和捕捉有重大意義的機遇,導致科學上重大的發現。相關詞條
科學抽象、實驗方法、科學、機遇、知識