亮出质疑的“利剑”

  • 来源:发明与创新·中学生
  • 关键字:费尔马,亚里士多德定论,华罗庚,鲶鱼效应
  • 发布时间:2015-09-10 08:33

  在强调开拓创新的今天,人们逐渐意识到培养批判性思维的重要性。所谓批判性思维,是指能抓住要领、善于反思质疑、基于严格推断、富于机智的思维模式。

  批判性思维对于人们辨析习惯性和直觉性判断中的漏洞很有帮助,而质疑就是其鲜明特征之一。下面几则典型事例就充分说明了质疑的必要性。

  对“质数公式”的质疑

  7世纪,法国律师费尔马非常喜欢数学,常利用业余时间研究高深的数学问题,被称为“业余数学家之王”。

  费尔马研究数学时,不喜欢搞证明,而喜欢提问题。他凭借丰富的想象力和深刻的洞察力,提出了一系列重要的数学猜想,影响了数学的发展。他提出的著名“费尔马大定理”,几百年来吸引了无数的数学家进行探索和研究。

  费尔马最喜欢的数学分支是数论,他曾深入地研究过质数的性质。1640年,他发现了一个有趣的现象:

  当n=1时,P=22n+1=22+1=5为质数;

  当n=2时,P=22n+1=24+1=17为质数;

  当n=3时,P=22n+1=28+1=257为质数;

  当n=4时,P=22n+1=216+1=65537为质数……

  由于得出的结果越来越大,或是厌倦了繁琐的计算,费尔马没有继续验算下去,他颇为自信地得出结论:只要n是自然数,由这个公式算出的数一定都是质数。

  这是数学史上一个很有名的猜想,或许是因为演算起来很麻烦,或许是出于对费尔马的信任,总之一直没人验证它的正确性。直到1732年,年仅25岁的数学家欧拉认真研究这个问题后,人们才发现费尔马的粗心。欧拉只针对n=5进行计算,就发现了其中的破绽:当n=5时,P=4294967297=641×6700417,显然它不是质数,由此用反例推翻了费尔马的猜想。

  从表面上看,欧拉的推导好像很简单,而事实上要把一个大数进行分解谈何容易,不仅要具备敏锐的数学直觉、洞察力和非凡的计算能力,而且要付出大量的时间、精力。更重要的是,对已成定论的数学规律敢于质疑和挑战,才是导致“费尔马猜想”被否定的真正原因。

  对亚里士多德定论的质疑

  作为近代科学的奠基人,伽利略对科学实验情有独钟,他坚信科学实验能帮助人们了解各种现象的内在规律。1589年,年仅25岁的伽利略在众目睽睽之下登上比萨斜塔,亲自演示了科学史上著名的“比萨斜塔实验”。而这个实验源自他对人们长期以来一直认可的亚里士多德定论——物体下落速度与其重量成正比的质疑。

  他用“两个重量不同的铁球同时自由下落,同时落地”的事实,不仅验证了物理学上极为重要的“自由落体定律”,同时也推翻了古希腊哲学家亚里士多德提出的权威定论,一举扭转了人们的思维定势。

  对《塞下曲》的质疑

  诗人卢纶的《塞下曲》“月黑雁飞高,单于夜遁逃。欲将轻骑逐,大雪满弓刀”是唐诗里的名篇。意思是说:月亮被云遮掩,到处一片漆黑,敌酋单于趁机逃跑,极度慌乱中将栖雁惊得纷纷而起。将军发现敌军潜逃,立刻率领轻装骑兵追击,可大雪纷纷,不一会儿连弓刀上都落满了雪花。

  这首《塞下曲》描写传神,琅琅上口,意境深邃,令人警醒,从唐代流传至今已有千年。绝大多数读者都会沉浸于诗中描绘的边塞紧张军情的场景中,但我国著名数学家华罗庚于1982年读到该作品时,却提出质疑:既然北方已是下大雪的冬天,那么作为候鸟的大雁早就应该飞往南方了,又怎么会出现在雪夜?

  于是他按《塞下曲》的格律写了一首质疑诗:“北方大雪时,群雁早南归。月黑风高夜,怎得见鸟飞?”以此对《塞下曲》违背自然规律和生活常识的描述进行反驳,在文学和诗歌界引起反响和争议。

  华罗庚先生作为蜚声中外的大数学家,专业学识可谓炉火纯青。凡事审慎质疑,习惯于用严谨的逻辑思维细究原委,也是大多数数学家的特点。不过也有人认为,数学与文学毕竟“隔行如隔山”,文学中的艺术想象和欣赏,并不能用常规的科学尺度来评判衡量。但无论如何,培养批判质疑、考证探究的可贵品质,对于创新思维的建立大有裨益。

  对“鲶鱼效应”的质疑

  挪威人喜欢吃鲜活的沙丁鱼,可被捕获的沙丁鱼绝大部分都在运输途中窒息而亡,所以市场上活鱼价格极高。这促使渔民们想方设法让沙丁鱼存活到渔港,但种种努力和尝试都徒劳无功。唯有一个老船长解决了这个问题。

  老船长在鱼箱中放入一条以鱼为主食的凶猛鲶鱼,沙丁鱼吓得左冲右突、四处躲避。它们快速游动搅动了箱中的水,缺氧问题迎刃而解,于是绝大多数沙丁鱼都能活蹦乱跳地抵达渔港。

  这个受到各行业管理层追捧的“鲶鱼效应”,一旦细究便会发现漏洞:鲶鱼是一种淡水鱼,生活在内陆的湖泊河流之中,而沙丁鱼生活在大海,两者混合后无论在水箱中放淡水还是海水,都改变不了“不是你死就是我亡”的结局。也就是说,所谓“鲶鱼效应”根本不可能发生。

  从以上几则事例可以看出:对任何判断或结论切忌人云亦云,善于思辨、勇于质疑,理性分析、考证探究,不唯书本、不唯权威,才是开拓创新的基础。尤其在来不得半点虚假的科学领域,这种品质更为重要。

  文/江苏省扬州职业大学师范学院 林革

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