科学发现的偶然与必然

科学发现的偶然与必然

科学发现的偶然与必然

以上发现与发明无疑都是得自偶然机遇，类似的例子数不胜数。但审慎地分析以上“偶然发现”的获得过程，我们可以得出结论：对于任何学问，尤其是以实验事实为基础的化学来说，要想偶有所得，必须有深厚的知识功底和大量实验事实作后盾。如果我们只强调偶然所得，那就是只看到现象看不到本质。就拿诺贝尔发明黄色炸药来说，很多人只看到他因偶然所得一举成名，而看不到他为了发明炸药反复试验和他对所见问题深入思考的品质。你可曾知道，诺贝尔全家几乎死于炸药试验之中，人们把他的试验看作灾难和瘟疫，他的全家曾被迫到船上过游居生活。

偶然的背后有必然的因素，没有必然的基础不会出现偶然。到底那些科学发现是偶然还是必然呢？

很多例子说明，偶然性在科学研究中起着提供机遇的重要作用。对于否定科学研究中偶然性的观点，恩格斯曾经批判道：“必然的东西被说成是唯一在科学上值得注意的东西，而偶然的东西被说成是对科学无足轻重的东西……这样一来，一切科学都完结了，因为科学正是要研究我们所不知道的东西。”在科学史上，由偶然发现导致科学技术重大进步的例子不胜枚举。意大利医生和动物学家伽伐尼（1737～1798）从仪器导线偶然碰到青蛙腿而使之颤动中发现了生物电，揭开了电化学的序幕。

德国化学家维勒在制备氰酸铵时偶然得到了一种白色结晶，经过几年艰苦努力，终于证实这种完全由无机物合成的白色晶体就是尿素。这一发现动摇了当时盛行的有机物只能由生命体合成的“生命力论”的基础，开辟了有机合成化学的新领域。此外，酚醛树脂和聚四氟乙烯的合成，橡胶加工中硫化技术的发明等无不是始于偶然。

为什么科学实验有着很强的目的性和计划性，而实验的结果却常常出现意外和偶然？科学研究是人类对未知世界和未知规律的探索，虽然每一次科学探索都是基于已经掌握的知识和规律，并且有着既定的目标和周密的研究计划，但是，科学研究中主体的认识水平和客体的未知因素决定了实验结果往往会出乎研究者的意料之外。科学发现的偶然性正是上述两种因素综合作用的结果，它给我们以启示：把握住契机，把无意识的干预变为有意识的干预，即发现或找到过去的科学经验中未曾施加过的人为或自然干预因素，很可能会导致科学技术的突破。

任何科学发现的偶然性背后，都隐藏着必然性。偶然性是事物发展过程中可以出现、也可以不出现，可以这样出现、也可以那样出现的趋势，它是由事物外部的或事物内部次要的、非本质的原因即非根本矛盾引起的。但是当条件或研究对象、研究要求发生改变时，原来看上去是次要的、潜在的因素可能变得重要和明显起来。必然性是事物发展过程中一定要发生的不可避免的趋势，它是由事物内在的、本质的原因即根本矛盾引起的。

必然性要通过大量的偶然性表现出来，而偶然性又以必然性为基础，它的背后隐藏着必然性。化学史上通过研究偶然现象，找到引发它的客观条件，并自觉地将偶然现象转化为必然现象，从而揭示客观规律的例子很多。微生物学家弗莱明（1881～1955，见图7－8）在研究葡萄球菌时发现，意外掉入葡萄球菌培养基的灰尘引入了真菌，而真菌对葡萄球菌有很强的抑制作用。经过多次重复实验和深入研究，弗莱明终于找到了隐藏在这一偶然现象背后的必然性，即青霉素有极强的抗菌作用，从而使人类在与病菌的斗争中前进了一大步。

图7－8　弗莱明

科学发现过程给我们以深刻的启示。一方面，科学研究中总要伴随着偶然现象，科学工作者要重视研究中出现的意外情况，要有分析判断造成偶然现象原因的能力。法国生物学家巴斯德（1822～1895，见图7－9）曾说：“在观察的领域中，机遇只偏爱那些有准备的头脑。”偶然现象为科学发现提供了机遇，能否把握住机遇则要看研究者的素质和能力。这些素质和能力包括：在不倦的探索中积累起的丰富的科学经验；在科学研究中培养出的能敏锐地分辨未曾在经验中出现过的新事物、新现象的能力；对随时可能出现（并且在一定条件下又必然出现）的新事物、新现象有充分的心理准备和理论准备。

图7－9　巴斯德

另一方面，一旦把握住科学上的新现象，就要敢于从实际出发去怀疑和批判传统观念，敢于发挥创造性思维，敢于突破现有的理论和经验。科学史上许多重要发现和理论，如道尔顿原子论、阿弗加德罗分子论、门捷列夫元素周期律、卢瑟福原子模型、玻尔原子轨道模型等都是大胆想像的结果。

通常，在科研探索过程中要出现多次的失败，但在失败中可能发生偶然出现的现象，其中可能包含有启发新思想的萌芽。只有不怕失败、观察敏锐的人才能在单调重复的试验和探索中注意到新的现象或思想的萌芽，并将其发展下去。而科学发现的时机一旦成熟，发现就成为必然，而由哪一位科学家发现则是偶然。

只有那些及时抓住机遇的科学家才能成为最初的发现人。一个伟大的科学家，肯定拥有淡泊名利、热爱科学的平实的心态，唯有如此，偶然的、在不经意的一瞬间出现的现象才会被他们视为重要的问题而作为研究、探索的对象，一些伟大的科学发现常常因此而属于他们。