在討論科學方法之前，我們先考察一下科學——尤其是在活躍的科學爭論中，嚇唬學生們的三個主要問題：
1、科學與其它人類文化的分離
2、科學是艱難的
3、科學不能對所有問題給出絕對的答案
問題1：兩種文化？
文化一詞是個複雜的概念。
對於英語世界中的大多數人來說，意思是諾誒爾·安南所謂指的「優良文化」——也就是關於文明的一些偉大著作，如音樂、文學、藝術、建築等等。這種傳統文化稱謂上的英雄人物是，霍默、莎士比亞、貝多芬、雷母布蘭第特和其他一些人，他們大多是白種人、男士，而且已經過世。肯尼思·克拉克（KennethClark）的系列電視節目《文明》，就是這樣一個平臺。如果你是女士，不是白種人或科學家，你就沒有機會加入到這個俱樂部。特指的科學被看成是與這種優良文化相分離的。100多年前，馬修·阿羅德（Mathew Arnold） 和T.H.赫胥黎對此曾有一個著名的爭論，C.P. 斯諾 在《兩種文化》（TheTwoCultures）繼續了這種爭論，這意味著科學以其自己的方式構建了一種新的文化。斯諾聲稱，科學文化與藝術和人文學科這種高級文化之間存在很少的互動和對話。儘管這種觀念並不新奇，還遭到那些對文化進行不同的界定的人廣泛批評，但勿容置疑的是，他觸疼了一根神經。
可以確定的是，總體上兩個陣營的文化缺乏一般的交流。科學仍然是人類想像的一種表述，就像《李爾王》、《泰姬陵》、達市裡壁畫，而熱力學的邏輯框架，作為一個範例，與其它的藝術工作一樣，只是對那些理解它的人呈現出美麗的臉孔。因此，對於科學文化，只是做一點理解和欣賞它的工作就行了。
約翰·布魯克曼曾建議我們，需要「第三種文化」。這種文化中，科學以一種明晰、有趣和可接近的方式出現，不會被不精確和不理解所淹沒。——參閱《第三種文化》，凱文凱利（KevinKelly），《科學》總第5353期，1998年2月13日刊，992-993頁。對此，鳩第斯·斯通評價如下：「我們不可能都成為愛因斯坦（因為不是所有人都會演奏小提琴），但我們至少需要一種街頭科學：認識證據、獲得證據和利用證據的能力。作為一個選民，我們是科學的建議者。在隨後的年歲中，我們可以直接或間接地在溫室效應、酸雨、汙染食品的殺蟲劑、遺傳工程、如何修復臭氧層等問題上作出決策。如果我們不能正確地處理這些問題，事情將會很糟糕」。
「街頭科學」——聽起來是很不錯的概念
科學與許多有價值的活動一樣，都是很艱難的——例如，演奏音樂、理解一首難懂的詩、關於細節的爭論。這需要努力，而且這種努力是需要智慧的：我們需要思考。但我們又是懶惰的，不願意思考，或者想讓別人來替我們思考，他們思考起來比我們自己做起來容易。
喬治·肖伯納對此有這樣的評論，思考性的生活是不平常的，如果我們每天思考5分鐘，世界將發生革命性的變化。這是一種典型的肖式誇張，但卻說中要害。讓思考科學問題特別困難的事實是，需要大量涉及抽象。科學主要是一種抽象思維，這聽起來很驚訝，因為，所有科學是基於這樣一種信仰，在我們的頭腦外部有一個具體的客觀的真實世界。正如阿爾弗瑞德·諾思·瓦特海德（AlfredNorthWhitehead）很久前所指出的，發現我們向何處去的最好方法是抽象。
例如，理解和治理土壤、水、空氣汙染問題，涉及對化學反應的研究。這些研究涉及最基本的對一些叫做化學能的抽象概念的學習，這些概念從經典熱力學引伸而來，從最基本的對現實世界的抽象中來，如時間、長度和質量，你會發現你必須通過其它四個抽象概念的學習，才能理解化學能的概念。還需要有較強的地球化學包括生命化學的觀察能力。
在這種情況下涉及的抽象意味著，「常識」對於科學問題並不總是可靠的。一個最簡單的例子是，考慮地球和太陽之間的關係。從地球的角度看，常識告訴我們，太陽是圍繞地球轉的。哥白尼很精明，他從太陽遠處來看這個問題，因而得出了反常識的答案，即地球圍繞太陽轉。當他第一次提出這個結論時，還沒有證據，所有的證據都是後來才得到證實的。
一些科學家聲稱，從收集簡單的資料開始，當你收集足夠的資料以後，就會在腦海中產生靈感，就產生一些明智的假設。事實是，像哥白尼一樣，應該從一個想法開始。否則，什麼樣的數據資料是需要收集的呢？
在《非本質的科學性質》中，劉易斯·沃爾泊特（LewisWolpert）對於科學中的非常識東西給予高度重視，他聲稱，在一定程度上科學是屬於自然的、反常識的。我認為這有點過分，事實上，許多科學，尤其是應用科學（沃爾泊特僅把它看成技術），是完全屬於常識的。也因為這個理由，科學對於那些自認為是科學盲的人來說，也是可以接近的，雖然他們一直按常識來行事。
以用一種安全的方式處理核廢料為例，第一反應可能是：把它釋放到空中。許多人可能因為處理成本昂貴、能源的本質而考慮採用這種方式，但是反對的意見告訴我們，火箭可能在大氣層中失火或爆炸，而這樣就會使汙染在更大的範圍內擴散。
那麼，解決這種問題的常識是什麼？
第一個問題的答案是，我們能把廢料包起來嗎？記住，這些東西會產生有害的放射，達幾千年甚至幾百萬年。我們需要一個巨大的容器，而且能夠在這麼長時期內保持穩定，這意味著我們需要知道，什麼東西可以穩定這麼長時間，特別是我們需要從金、銀、銅等貴金屬中來尋找，這樣說是因為他們像貴族，可以在自然界中找到純質物，而不被少數物質「汙染」。事實上，在性質上它們相對地有惰性，能夠數百萬年不變。例如，在蘇必利爾湖（LakeSuperior，位於美加邊境，是世界上最大的淡水湖）的北岸，銅已經在水底下存在25億年而沒有發生變化。因此，常識告訴我們，銅可以製成一種長期穩定的容器來裝這些廢物。熱力學家可以給出我們關於這種基於化學能關係的理由。
第二個問題是：存放廢物容器的安全地在哪裡？同樣，我們要尋找一個能夠穩定百萬年的環境，關於這方面，地質學告訴我們些什麼？首先，世界地圖會顯示一些地震帶，活躍的火山會顯示哪些地區是不穩定的，是需要避開的。相反，地圖也會表明一些很穩定的地區，叫做匣，這些地區已經穩定了5億年。
事實上，「原子能加拿大」曾經有項研究計劃，該計劃在加拿大的馬尼託巴省（Manitoba，在這個地方有一個地球上最大的露天匣）用花崗巖建造了一個400米深的核廢物坑。結果證明，即使是這個地方也有一些問題，花崗巖有一條大裂縫，裂縫處比較熱，有腐蝕的水份。一個可能的選擇是海洋底的深坑，海底的這部分，從形成時期的海洋邊緣延伸，形成一個猶如鬥篷的次生帶。這個過程需要花費大約2億年，所以能夠作為長期的存儲室。此外，這個容器可以被定期檢查。
換句話說，不要相信劉易斯.沃爾泊特告訴你的每一句話,即使他曾獲得諾貝爾獎金。事實上,應該對你所閱讀的任何東西都保留一點懷疑。常識是一個通向錯綜複雜的科學的不壞的途徑,可以克服對「科學艱難」的恐懼症。但要記住，人類的行為不必被常識所束縛，美國人準備把他們的核廢料放在優卡山，一座死火山，位於美國西南的活躍地震帶上。
問題3：絕對真理是不存在的
不幸的是，對於那些喜歡類似宗教或武斷的政治教條領域的「絕對真理」的人來說，科學只能提供一種可能的答案——可能發生，是指未來知識產生於自己腳下的可能性，而且，我們會因一些新的發現被迫拒絕那些我們曾經十分確定的事物。
卡爾·波譜為我們提供了一個科學方法的本質概念，在現有的科學體系中，最重要的一點是，信仰問題不能作為科學命題來加以證明。我們可以否證，毫無疑問地——相反的否定證據可以迫使我們放棄任何已有的觀念。但是正面的證據也只能加強而不能證明我們的觀念，未來總有不能完全預測的東西，這些也許就是否定我們的假設的事實依據。這就是「科學觀念是易錯」的真正含義。當我們被新的證據、或者圍繞舊假設所產生的相反的聲音，迫使我們完全改變科學觀念的時候，我們叫做範式變化（遵照哲學史專家庫恩的稱謂）。
達爾文在生物學領域、愛因斯坦在物理學，赫斯、達茨和威爾孫在地質學領域，都是這樣的變革。我們應該把它看成是一種令人高興的、賦予挑戰性的生活，而不是一種擋在面前的困難。
科學方法
卡爾·薩跟（在他的《魔鬼出沒的世界》中）把科學方法叫做發明創造的最有效的「探測器」，是人類生存最重要的工具，是智慧上的瑞士軍刀。這仍然是現實世界中探索問題答案的最好方法。其它回答問題的方法，都不涉及可證實的過程，而只是依賴於「詞語、概念、道德價值、美學和宗教信仰」等的空洞爭論，對於引導我們理解我們的環境和在生物圈中的行為，都是較差的方法，是可以拋棄的。
因此，我們現在可以考慮，科學家是如何工作的（或至少他們是如何處理這些事物的）。莫裡斯·克萊恩（MorrisKline）在他的1985年寫的《數學和求知》中，曾用下面的話來敘述科學的地位：「不管是伯克勒的完全不信、休默的有條件相信，和西拉克裡特、柏拉圖、康德、米爾所涉及的我們所知的外部世界，物理學家和數學家相信，存在一個外部世界。他們認為，即使所有人類突然消失，外部的或物質的世界仍然存在。當一棵樹在森林中倒地的時候，無論是否有人在那兒聽到，都會產生撞擊的聲音」。
換句話說，科學是基於這樣的信念，在我們的大腦以外存在一個真實的世界，自從亞里斯多德以來，無論是普通的市民還是哲學家都持同樣的信念。人的五官，看、聽、觸、味、嗅，把外部世界的信息傳給我們的大腦。如果我們用一種正確的過濾器來進行我們的觀察過程，我們的大腦可能在某種程度上會阻礙、放大我們的感覺，就像一個複雜的儀器，但我們仍然能夠發現我們身邊世界的物質性。
科學家們相信，最好的過濾方法就是科學方法；在對於什麼是科學方法沒有共識的情況下，最好的辦法是亮出所有觀點。
許多科學家相信，科學方法包括如下步驟：認知和架構問題收集相關數據歸納出一種假設從假設推理通過觀察和實驗來檢驗推理如果結果與推理是一致的，那麼假設就得到加強。注意「假設被加強」這個短語，假設是不能被證實的。你不可能排除某種可能性，即將來的觀察與假設不一致，假設不得不被修正或放棄。結果，雖然假設不能被證實，但它可以被證偽。這個事實被結合進波譜先生關於科學方法的觀點。他把這個過程定義為如下步驟：從假設開始，找到某種結果或推論的原因，設計一些否證推理的實驗，如果不能否證，那麼，假設就得到加強。
易錯性是科學假設的主要特徵，是波譜主義的中心詞。現代科學的另一個重要主題是使用論，按照物理學家P.W.布裡奇曼（Bridgeman）的觀點，概念和問題在唯物和科學的意義上是含義深遠的，可以在操作或過程中被定義。例如，長度的概念，可以在測量它時，用一種標準比如尺子來度量。許多概念和問題通過操作的方式是不能定義的，這使科學家忽視甚至像驅趕熱空氣一樣對待這些問題，這些問題諸如：什麼是真理，靈魂比肉體重要嗎？死後還有生命嗎？科學比藝術重要嗎？對於此類問題，還沒有設計出任何的程序加以測試，儘管這些問題花費了許多哲學家的時間和精力，但在科學的意義上是沒有價值的。自己嘗試操作的路徑，問自己一些重要的問題，比如「死後有生命嗎」。
正如斯圖爾特·蔡斯（Stuart Chase1938）年在《話語無情》（The TyrannyofWords）所寫到的，「試圖尋找回答問題的路徑，就要不斷地看，看床底下、車庫外、以及除了自己的大腦以外的任何地方。最後，你將會發現，不可能有什麼程序，而問題也是沒有意思的。如果樂意，你可以爭論，但不管是你還是你的對手，都不可能知道一切，至少還不能知道一切。」這個「至少還沒有」是一個非常重要的遁詞。
在科學上抽象的重要性儘管如此，科學還是基於一種堅固的信仰，即在我們的大腦之外有一個真實的世界，科學家用抽象來處理這個世界。四種基本的抽象是時間、空間、質量和溫度。從這些基本的抽象概念出發，進一步得到速度、加速度、力、動能、勢能等。每一種抽象都帶領我們離開真實的物質世界越來越遠。
有趣的是，我們的這些抽象使我們對宇宙的作用方式有了更好的理解。在這方面，A.N.懷特黑德（Whitehead）寫到：「悖論已完全建立，極度的抽象是控制我們的具體事實的真實的思想武器」。科學家希望他們的思想與真實的世界相符合，而且希望建立一種不是絕對肯定的概率思想。某些抽象的系統可以是絕對肯定的（比如純邏輯和純數學），但為這種真理，我們要付出極大的代價。
這種代價就像馬丁·加德納（Martin Gardner）在《哲學代言人的為什麼》（The Whys ofaPhilosophicalScrivener）所指出的，這種描述等於什麼都沒有說。這種抽象的程度已經完全脫離了具體的現實世界。
某個政黨和宗教的成員聲稱，那些對於他們來說很重要的事物是絕對肯定的，這種說法就與理性和推理無關，而純粹是一種教義。真正的科學家當發現自己錯誤的時候會努力修正自己的觀點，教條主義則總是緊貼著絕對真理，並經常導致悲慘的結果。
雅各布·布朗諾斯基（Jacob Bronowski）在他的電影《KnowledgeandCertainty》中生動地說明了這點。科學態度和科學思維具有這樣一種能力，可以接受變化、積極地適應變化，對於非科學信仰系統提出質疑。
為此，阿羅德·託恩比（ArnoldToynbee），一位極其保守的歷史學者，把物質科學描述成一系列的社會和道德的顛覆，異常現象和超自然現象在哪些地方容身？「異常的」是個形容詞，用於描述假想的心理（精神）事件和現象，譬如那些超出已知的自然規律範圍之外，或超出正常科學理解範圍的天眼通或心理感應以及與此相關的現象。「超自然」一詞，在提到超常能力或超出一般自然過程的領域或體系時，意思上是相似的。
馬丁·加德納把這種觀念定義為，「整個科學共同體視之為零可信度的原始信仰」。你可以在超級市場上一些小報的標題中發現許多很好的例子，例如「太空人喝了我的洗腳水，吐了整個院子」。
對於超自然現象、神秘事物和丹·阿克羅伊德（Dan Akroyd）在電視上主持的諸如此類的信仰，可以概括為如下幾類。
超自然的信仰似乎總是成為人類社會的一部分。在古代世界中很明顯，但希臘時代停止了一段時間。在大約2500年前的希臘啟蒙時代，他們開始嘗試用自然的原因解釋世界上的一些現象，而不是總是把原因歸為全副盔甲的神或類似的神秘事物。莫西芬勒在《古代的表現》中對此進行了勾畫，他指出休西得底斯（Thucydides）認為「人類的歷史，是很嚴肅的人類自己的事物，是可以分析，並在熟悉人類行為方式的情況下完全可以理解的，沒有任何超自然的因素在裡面」。雖然希臘的啟蒙沒有延續下去，但從那時起，西方的思想傳統開始拒絕超自然的對社會現象的虛假解釋。
然而，科學的觀念並不容易駕馭，伯納德·羅素（BertrandRussell）在《不受歡迎的散文》（1950）中，用以下的一段話來表述了這種衝突：「400多年來，科學的成長已經逐漸表明，人類是如何獲得自然的知識，如何駕馭自然的力量，神職人員在與科學的戰鬥中已經敗北，在天文學、地質學、生理學和解剖學、生物學、心理學和社會學等都失敗了。在一個領域被驅逐以後，他們就想佔領另一個領域。在天文學上殘敗以後，他們企圖阻止地質學的興起，在生物學方面，他們抵制達爾文，現而今，他們又抵制心理學的科學理論和教育。在每一個階段，他們都企圖使公眾忘記他們的先前的愚民做法，以掩蓋他們現在的愚民政策，使公眾不能發現他們的真實意圖。」
懷疑是科學家特有的一種態度。當面對一個新的思想時，不管是什麼領域的，先質疑，再找證據，然後反對。把你的決定建立在自己的以證據為基礎的評價上，如果你最初的評價是錯的，就要敢於承認，要樂於改正自己的觀點。雖然說起來比做起來容易，但只要保持開放的思想，就一定能有成效。
有一個很好的關於英國著名的經濟學家梅納爾德.凱恩斯的故事，凱恩斯在一些問題上已經改變了自己的觀點，而一個對手嘲笑他的這種做法，凱恩斯說「好了，當我面對新的事實時，我改變自己的思想。那麼你怎麼做？」
(責任編輯：趙健)