推薦序
閱讀、思考與發問∕簡麗賢（北一女物理教師）
有句話說得好：「書就像降落傘，打開才有用。」閱讀一本好書，讓人沉浸在思考與反芻中，令人愉悅。
謝謝圓神出版社，讓我有緣先睹為快，閱讀李家同教授的新書文稿。多年來，李教授透過寫作與演講，關切國內教育政策與人才培育的議題，字字珠璣，句句剴切，令人敬佩。本書分成兩部分，其一，李教授為中學生導讀科學；其二介紹牛頓、法拉第、巴斯德等知名科學家的故事。內容相當豐富，非常適合中學生閱讀，也可提供中學教師上課中融入科學家故事的參考。李教授的新書傳達幾個概念。
其一，「一切從基本做起」的學習態度。魏徵的名言：「求木之長者，必固其根本；欲流之遠者，必浚其泉源。」學習科學不可炒短線，不能「知其然而不知其所以然」，不要只為考試和分數，「盈科後進」「學不躐等」才是正確的學習態度。
其二，「學習與養成發問」的習慣。學習科學就是要發問，發問前要思考，思考後要勇於發問，發問才能澄清概念。韓愈告訴我們：「人非生而知之者，孰能無惑？惑而不從師，其為惑也，終不解矣。」研讀科學亦然。「鍥而不捨」「不恥下問」是學習科學的基本態度，「善問者如攻堅木，先其易者，後其節目」，當我們提問前，先思考清楚疑問的關鍵點，只有解開疑惑，才能體悟學習的愉快。
其三，「哲人日已遠，典型在夙昔」。李教授精心蒐集與撰寫科學家的故事，雋永的文辭描述科學家的奮鬥歷程，期勉學子閱讀科學家的故事後，能感懷「哲人日已遠，典型在夙昔」，殷切期許學子「有為者亦若是」，立定目標，專心學習，以科學成就造福人類。
有一回，諾貝爾物理獎得主李政道教授在追念恩師吳大猷先生的專題演講中，引用杜甫的詩句：「細推物理須行樂，何用浮名絆此身。」他解釋說：「世界上除了真空外，都是由物質構成，物理就是萬物之理，研究物理最基本的精神就是細推，細就是細微的觀察和實驗，推就是數學的邏輯演繹和推理，仔細地推敲萬物的道理就是物理學的內容。」誠哉斯言，他把「細推物理須行樂，何用浮名絆此身」視為做人做事的準則，仔細推敲萬事萬物的道理，從事快樂的事，絕不為世間浮名所牽絆。
「房子再小，也要藏書；時間再少，也要讀書；薪水再薄，也要買書；交情再淺，也要送書。」我鼓勵學生多閱讀，如劉勰《文心雕龍》所說：「操千曲而後曉聲，觀千劍而後識器。故圓照之象，務先博觀。」廣泛閱讀才能積學儲寶，系統地建構知識，增進理解分析的能力。
閱讀是一件令人愉快的事，閱讀李教授的書，更能體悟科學的理性與感性，引導我們思考與發問。
自序
為何我們的學生很會應付考試，但是在科學上的成就不夠好？
我們的中學生在各種國際數理方面的考試中都表現得相當不錯，但是在科學的研究成果上，卻沒有很多非常傑出的人。也許我們該問，這到底是什麼原因？這當然不是一個簡單的問題，可是如果我們仔細分析的話，會發現同學有一個特色，那就是他們很會解難題，也有考試技巧，但很少同學會問非常有趣味而有深度的問題。
這種不發問的現象的確很嚴重，也不僅限於課堂，我們整個社會就是不太喜歡問問題。舉一個簡單的例子來說，我們大家都看電影，也會看到很多的電影中有相當難拍攝的鏡頭，大家只會欣賞這種電影，而不會問究竟這種電影是如何拍出來的？比方說，很多從前拍的電影中就有獅子和人搏鬥的鏡頭，在當時，電腦技術尚未成熟，獅子絕對不是用動畫合成的，但是我們很少人對於這類問題有興趣。
我們常常看到報紙上說某某跑車可以在三秒鐘之內，從零加速到一小時一百公里。我們只會報導這件事，而不去解釋這究竟是如何達到的。好像這不是一個有趣的事，社會上沒有人會對這件事感到好奇。
【學問，學習發問】
在美國念過書的人都有過一種經驗，那就是美國學生常常會發問，但是考試往往考得不好。我們的同學很少在上課時舉手發問，可是考試的時候卻又表現得非常好。這種不發問的現象會有什麼問題呢？
第一個問題就是我們的學生雖然沒有搞懂學問，可是因為他沒有發問的習慣，他會似懂非懂地將所學的東西背起來，久而久之成了一個習慣，認為所謂念書就是將老師說的背將下來。很多同學養成了這個習慣，也就不知道自己其實沒有搞懂。舉例來說，在國中一年級的時候，才從小學畢業的同學，就要學關於DNA的知識。DNA與遺傳學相關，但是要搞懂DNA又要懂化學，而且是還是很複雜的化學。小學才畢業，根本不知道化學為何物，也就不懂為何DNA有遺傳的功能。可是我們的孩子並不知道自己不懂，只是以為背了一些名詞，而且在考試中拿到高分，就表示懂了，這是一個多麼嚴重的問題。
再舉一個例子，我們的高一學生要學大霹靂，也就是宇宙的起源，這當然又不容易了解，而且高中一年級的學生是無法透徹了解如此深奧的學問。但是，兵來將擋，同學們不會舉手發問，大霹靂的理論是如何演而來，他們會將書上講的東西全部背下來。糟糕的是，有的學生就自以為了解大霹靂。
第二，不發問的結果是根本搞不懂很多最基本的學問。以電學來講，高中生會學到庫侖定律，這個定律中有一個物理量，就是所謂的電量，電量的單位是以庫侖來計算。庫侖定律提到了這個電量，可是在庫侖的時代，科學家也許知道一個物體含有電荷，但絕對沒有能力測量電荷量。能夠精確地測量電荷量，乃是近代的事，所以同學們其實對於最基本的問題都沒有搞清楚。同學也許會背庫侖定律的公式，但並沒有弄清楚庫侖定律的真正含義。電磁學中的電場是根據庫侖定律而來，我們如果搞不清楚庫侖定律，對於電場的觀念也只是一知半解。
我念大學的時候，念的是電機系，一直對一個問題非常困擾，那就是在電路分析的時候牽涉到一個虛數，在念傅立葉轉換的時候，又牽涉到一個虛數，可是我當時有一個感覺，自然界並沒有這個虛數，所以我就搞不懂這到底是怎麼一回事。當時也沒有問老師，我曾經和其他同學談起我的困擾，很多同學都有同樣的困擾，也都沒有問，我一直到後來才搞懂這是怎麼一回事。也就是說，有很長的時間，我其實連電機裡一個最基本的觀念都沒有搞清楚。
第三個問題是，我們不問問題，也就不會創造新局。這是必然的現象，要創新局一定是對於一個問題感到非常困擾。我們大家都不問問題，多多少少也表示我們對於很多問題沒有感到困擾，可是一些觀察敏銳的人，當他看到一種現象以後，他會立刻對這種現象產生興趣，最後發展出一套理論來解釋這種現象。比方說，有人發現在牧場中成天和牛在一起的人不會得天花，如果是我們這些人看到這種現象，絕對不會問為什麼他們不得天花？會問問題的人就會去研究這種現象，最後當然會有很大的突破，牛痘就是如此被發現的。
【會問問題，就會思考】
既然知道問問題很重要，為什麼我們整個社會不太會問問題？
（一）我們往往教得太難。在國中一年級就教DNA，學生當然不懂，也無從問起。我要是小孩子，也不會問，因為我知道問了以後，老師所講的，我仍然聽不懂。高中要念的理化，中間包含一大堆艱難的學問，大霹靂只是其中之一，量子力學又是另一個不可能懂的學問。同學們根本不把這些學問當作一回事，他們除了背以外，沒有任何辦法。而且他們發現自己不懂是沒關係的，只要會背就可以了。那些很認真念書的同學，反而會考不好，因為他們想把事情搞清楚而沒有背，他們不知道我們國家「背多分」乃是最佳策略。
（二）我們社會的文化，從來不鼓勵發問。在家裡，我們總是習慣大人講話小孩要乖乖地在旁邊聽，不可插嘴。這種想法使得我們的孩子從小就不會發問，主要是不敢發問，因為大人覺得孩子話太多乃是令人厭煩的事，甚至會覺得乖小孩是只聽不問的。因為問問題多多少少有一種挑戰大人的意味，比方說，小孩子問爸爸，你剛才講的那個論點，在某某情況之下可能是有問題的，這個爸爸並不能欣賞這個孩子的聰明，反而認為這個小孩子有點叛逆。
（三）我們社會的確沒有什麼好奇心。對很多事情，我們不會發現其中的蹊蹺。舉例來說，在911事件中，為什麼恐怖分子在同一個時間內可以通過好幾個機場的安全檢查？為什麼飛行員不立刻以無線電通知地面有人劫機？更奇怪的是，飛行員為什麼會駕機撞樓？因為撞大樓也一定會機毀人亡，如果說恐怖分子自己駕機，這又更加奇怪了，他們頂多學了幾個月的飛行技術，不可能如此準確撞到大樓，而且他們如何能夠使得飛行員將飛機的控制權全部讓給了恐怖分子？駕駛員的機艙幾乎不可能進得去，恐怖分子如何進去？針對許多社會事件，我們應該要有好奇心，才能抽絲剝繭地找出原因。
（四）我們不大知道發問的重要性。我們做老師的，只會要求學生解題目，這就夠了，他究竟有沒有困擾，老師
並不會過問。可是我們應該知道，伏爾泰曾經說過，要評論一個人，不能從他的答案，而是要看他所問的問題。我們的老師與整個社會是完全忽略了這一點，難怪我們的學生最多就是會解題，而不會發現新的研究題目，這是很可惜的事。
（五）我們同學之所以不問，還有一個文化上的問題，那就是同學們其實不敢挑戰。假如我們覺得某一個機器不太順手，或者某一個軟體不太好，我們通常就逆來順受，而不問一個最基本的問題：難道沒有改進的空間嗎？我們常常發現這些硬體也好，軟體也好，都是外國有名的公司出產的，因此我們從小就養成崇拜洋人的習慣。再加上老師常常告訴學生這些發明者有多麼偉大，以至於我們不敢說自己有新的想法，看到一個系統明明有問題，也不敢問是否能改善。
（六）我們常常認為問問題表示自己沒學問，所以就不敢問。小孩子沒有這種想法，所以會東問西問，從不覺得問問題是一件難為情的事。可是大了以後，反而覺得問問題表示自己不懂，乃是自曝其短，也就不問了。這種現象在教授中最為嚴重，教授常常很重面子，不懂的東西其實也不少，但就是不肯問人家，尤其不肯問比他年輕的人。我們有一句話叫做不恥下問，其實這句話本身就是有問題的，因為「下問」就是看不起人的說法，可見這一句話充分顯示我們國人愛面子的現象。
不問問題，嚴格說起來乃是不思考的現象。我們常常看到電影上有科學家在走廊中走來走去，其實是因為他發現了一個令他非常困擾的問題。如果一個人根本沒有令他困擾的問題，試問，他怎麼可能在科學上有很大的成就呢？
【科學，從好奇開始】
我寫這本書是希望同學們看了以後，好好地養成一個有好奇心的習慣，對於很多的事物，都要問問究竟怎麼一回事。比方說，我們從小就知道萬里長城在兩千年前就已建造，至今長城依然健在。一個充滿好奇心的學生應該會問，究竟萬里長城所用的材料是什麼？兩千年前是沒有水泥的，可是顯然不需要水泥也可以建造非常堅固的建築。像這一類的問題，我們同學卻沒有問，這不是一個好的現象。如果我們要成為好的科學家，就必須有強烈的好奇心。看了這本書以後，我們多多少少會知道，過去偉大的科學家都是從好奇心開始的。
我也寫了一篇文章，算是我的導讀，這篇文章對於非理工科的學生來說，可能難了一些。裡面有一些數學式子與科學上的知識，對於了解這些偉大的理論有相當大的幫助，但是非理工科同學可能比較難以消化，但我們也不可能再簡化這篇導讀了。所以我建議理工科同學可以細細研究，非理工科的同學就當作一項挑戰吧。
共 
科學是一種系統性的知識體系，它積累和組織並可檢驗有關於宇宙的解釋和預測。科學強調預測結果的具體性和可證偽性，這有別於空泛的哲學。科學也不等同於尋求絕對無誤的真理，而是在現有基礎上，摸索式地不斷接近真理。故科學的發展史就是一部人類對宇宙的認識偏差的糾正史。 
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