科哲筆記(7)_從危機意識到科學學習

1. 從托勒密地心說體系轉向哥白尼的日心說體系。
2. 從燃素說到氧化還原。
3. 從牛頓力學到馬克士威的電磁理論。

案例一：從天文體系的轉變談危機的覺察與應對

從現今的觀點來看，我們很容易能夠接受「太陽為太陽系的核心」的概念，這源自哥白尼一五四三年發表的著作《天體運行論》，也就是現在所說的「日心說」。地球自轉並且繞太陽公轉而產生日與四季變化，這我們很好理解。然而在日心說成為主流之前，「以地球為宇宙中心」的托勒密系統（也就所謂的「地心說」）才是人們覺得理所當然的概念。

地心說並不會被認為無理有幾個簡單的因素：第一是它符合人類最直觀的觀察（天體就是繞著我們東升西落），第二是它合理解釋了人類的崇高地位。

也因此，當哥白尼提出「日心說」的完整架構時，並沒有馬上讓大家馬上發覺「對誒，應該要這樣解釋才對」，甚至當時哥白尼日心說的地位還略遜於托勒密地心說，因為以預測星體運動行為來說，托勒密的系統更勝一籌。一直到後來第谷、克卜勒、伽利略等人不斷觀察到「異象」，且這些異象不斷顯示托勒密系統不再有能力解釋，日心說的地位才終於往上攀升（然而托勒密的地心說系統，其實至今仍有其使用價值）。

從這個歷史過程，我要點出兩件事：

首先我們可以發現到從Ａ典範轉變成Ｂ典範的過程，並沒有一個明確的時間點，兩者是會有重疊的，並且漸進式的轉變。在這之間，會有越來越多的新發現不斷挑戰著舊典範，甚至會讓原本以舊典範能解釋的「已知」受新現象衝擊又成為「未知」（當然嚴格來說，新典範一定能解釋這些）。

在這個典範轉移的過渡期，會出現類似典範出現以前「百家爭鳴」的狀態。就作者的話來說「典範理論的崩潰及百家爭鳴之現象（都是危機的徵兆），於新典範理論崛起前十或二十年就出現了。這樣看來，新理論似乎是對危機的直接反應。」

第二，在哥白尼以前，其實就已經有「日心說」的雛型了，歷史上可追溯到西元前三世紀、亞里斯塔克時期，當時有一派學者針對宇宙模型提出「中心火」的概念，而亞里斯塔克認為中心火就是太陽。這個概念比托勒密模型更早，但因為托勒密以前就有地心說的概念，理論比日心說更直觀，而且概念的形塑期比日心說更長久且完善，當時的人們並不覺得地心說需要「打掉重練」。

從這兩件事來談「危機」，似乎就算有人有「先見之明」仍然不夠，必須要等到「死到臨頭」的狀況，才有可能將某些觀念翻轉。而在轉變成功以前，觀點紛紛擾擾的狀況肯定會是常態，直到有個新現象成為轉變的關鍵，促使大規模的思維轉變。

我在想若將議題拉出科學之外，檢視現代社會的「亂象」，道理似乎也是相通的。我們針對教育、針對環境議題有各式各樣的觀點，並透過網路的自由性快速而廣泛的傳遞、甚至相互攻防，是因為我們對於這些議題還未能找到某種「大一統」的論述可以追隨。至少可以確定的是，有那麼多的聲音，代表大眾對於這些議題是有危機感的。

如果這種混亂是應該被解決的，那麼我們就必須找到一個足以說服大眾的關鍵案例，使得某一種論述凸顯出來，讓大家追隨。從心理的角度看，正向來說，我們的確能努力找出關鍵案例來凸顯論述；反過來說，應該也會有刻意凸顯某個案例，以形塑自己的論述的狀況出現？

我自己也不太確定這是否有好壞之分，但目前的想法是，後者這樣人為操弄的狀況正向來說有可能是「必要之惡」，負面來說好像類似「洗腦教育」？（這或許大家可以給點想法？）

案例二：從燃燒理論的演進談科學史的教學

在過去一年中，我剛好有機會將燃素說到氧化還原的科學史帶入教學中，所以對科學史融入教學有些感觸。

燃素說雖然是針對物質燃燒現象提出的論述，但這個理論的發展與後續的精練都與氣體化學研究相互交纏。在研究過程中，哪些是燃素造成，哪些反映出氣體的多樣性質，常常會有爭論。也就是說從歷史脈絡來看，燃素理論從逐漸崩解、到被新理論正式取代的危機階段，牽涉了不只一種領域的研究，這在我自己熟知的地質學歷史發展中也有一樣的現象。

促成轉變的關鍵事件不一定出現在原來的研究領域中，然而，教學的時候礙於理解的能力、教學的時數等複雜因素，我們必須將這個歷史脈絡拆解得非常細。原本是密不可分的事件因我們的需求被拆解時，首先就是考驗我們對這段歷史的理解、以及對學科本質認識的深度；再來考量教學時數與學習目標，我們能否在拆解教學的最後，還有辦法將這些零碎的片段重新組裝成原來的歷史脈絡，就會是很需要研究的地方。否則，我總覺得片段的學習學得的仍只是學科知識，而非學到科學史，這樣會變得有點可惜。

就現實層面來說，要能完整的在腦中建構出科學史的大架構，除了老師的引導，學生自己的組織、後設能力也很重要。像我自己一直到現在這個年紀，在地科領域讀到碩士以上，重新閱讀地科的發展史時才有深刻的感受。我不確定正在學習階段的中學生，能否在以「先見之明」的狀況下從歷史中學習，也可建構出與我感受到相同的科學史的震撼？

這本書《科學革命的結構》，讀到現在已超過一半，似乎腦中迸出的問題越來越多、越來越複雜了（暈）。