本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
我正在教我的儿子像科学家一样思考。他两岁了。我们经常一起在不列颠哥伦比亚省的树林和海岸线散步，在那里我让他自由地发挥好奇心。他目前的研究项目是向海里扔石头（这只是探索阶段，假设检验要等到他如厕训练之后才会进行）。他以极大的决心承担这项任务，并且似乎确信自己很快就能完成这个项目，也许再扔一次就行了。
他向后拉动他稚嫩的手臂，聚集了他能 muster 的所有势能，然后用我估计不超过半牛顿的力气扔出小石头。对于这只年轻的猿来说，这不是一个好的开始，考虑到我差点被一只不比他大多少的倭黑猩猩扔出的投射物击伤。但他睁大眼睛看着石头向上拉起对抗重力，然后变成一个柔和的弧线。
“抛物线，” 我告诉他，就在石头到达中点并向下坠落时。“重力赢了。” 这当然是一个不完美的描述。但正如理查德·费曼喜欢说的那样，“没有人知道东西为什么会掉落。这是一个深刻的谜，世界上最聪明的人也不知道其基本原因。” 我觉得我很安全。我的儿子已经习惯了我们的小文字游戏，如果我不说，他通常会期待地指着我。接下来是安静的“扑通”一声，石头的动能转化为声音，以及在水面辐射开来的几道小小的毛细波。
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“啪！” 我宣布并拍手，看着细小的涟漪荡漾开来。他知道抛物线是弧线，但“啪”声是回报，我为了效果而夸大了他微不足道的投射物的影响。他迅速环顾四周寻找另一块石头。
对我来说，科学写作和科学教育是密切相关的项目。最终目标是将有时高度复杂的现象转化为 common experience 的语言。天文学家和科学作家卡尔·萨根的工作在这方面启发了我，他将杰出的分析头脑与罕见的交流复杂思想的能力结合在一起。正如我所了解到的，享受乐趣是这个过程的重要组成部分；它支撑我们完成全面理解通常必要的技术工作。对于我的儿子来说，这是关于在特定词语和想法之间建立联系，同时使体验愉快，以便通过游戏的重复“偶然地”发生学习。对于你们，我的读者来说，这是关于讲故事；我的目标是操纵你们，让你们被某个叙事所吸引或被一个令人困惑的问题所吸引。如果我做得正确，你们会读到最后，这样你们就能知道发生了什么。科学将随之而来。
我有着多元化的背景，但共同的主线一直是发现的乐趣和对文字的热爱。我的科学背景可能是灵长类动物学，但我的兴趣始终向外扩展到遥远的海岸。在过去的四年里，无论是写关于压力过大的猴子、乐于助人的祖母的基因、避孕和女性性行为、海地环境政策、始祖地猿、关于珊瑚礁的达尔文争议、男性沙文主义黑猩猩、印度的殖民科学、斯大林的猿人超级战士、人类性行为的进化，还是核冬天，我都尽力提供跨学科的视角和引人入胜的叙事来引导读者阅读。尤其是在去年“流亡”期间，我遇到了每一篇写作的新受众，并且不得不学习如何为未知的读者创作故事。在每一篇新帖子中，我都想象着他们在安静的黑暗中期待地注视着我。同样，在我目前作为科学史学家的追求中，良好的讲故事能力对于提供科学发现发生的背景至关重要。
但讲故事一直是科学过程的重要组成部分，可以追溯到 17 世纪的现代起源。科学期刊文章是一个相对较新的发明，当伽利略·伽利莱在 1638 年写下他的《关于两门新科学的对话与数学证明》时，这本书提出了他的匀速加速度理论和抛射体的抛物线运动理论，它采用了三个角色之间对话的形式。主角萨尔维亚蒂显然是作者的另一个自我，他花费了本书的大部分篇幅来介绍伽利略花了三十年时间完善的证据和理论。他的主要对手辛普利丘，顾名思义，对萨尔维亚蒂的想法提出了挑战，必须通过一系列证据来引导他，直到他最终被说服。正是辛普利丘在伽利略之前关于“哥白尼假说”的书中所说的话几乎与教皇乌尔班八世所说的话相同，这在很大程度上导致他在六年前被带到宗教裁判所。
伽利略关于抛射运动的主要问题是自公元前 4 世纪亚里士多德对该主题进行处理以来一直困扰着自然哲学家的问题。是什么使石头在被你扔出去后继续运动？这个问题并不像听起来那么简单。我们知道为什么当我们推动石头时它会向前移动：我们肌肉施加的力克服了它的质量和它所处地面的摩擦力。但是，当我们不再触摸石头时，我们施加的力如何继续起作用？我们最终讨论的是超距作用。对于亚里士多德以及随后两千年的自然哲学家来说，这是一个深刻的宗教问题，直接关系到人们认为上帝如何在地球上运作。大多数人追随亚里士多德，认为是抛出的石头周围的空气继续推动它前进。超距作用是为“第一推动者”保留的。
但是，一颗瞄准好的石头可以把上帝从他的天堂中击落，并揭示宇宙的奥秘。因此，在 1320 年代，一对在逃的国际罪犯最终对上帝的垮台负有责任（就其在地球上的代表可以声称在物质世界中拥有神圣之手而言）。威廉·奥卡姆和弗朗西斯库斯·马尔西亚是方济各会修士，也是当时欧洲最杰出的学习中心巴黎大学备受尊敬的自然哲学家。他们也是教皇约翰二十二世的过度行为的直言不讳的批评者，并坚持谴责他是异端。就教皇而言，他下令宗教裁判所逮捕他们，并宣布他们的整个方济各会修道会犯有异端罪。
教皇约翰是阿维尼翁教廷最早的教皇之一，在这个时期，教会为了集中其运作并对宗教和世俗领域施加权力而做出了巨大努力。要做到这一点需要大量的金钱。出售赎罪券，即为被困在炼狱中的灵魂提供的宗教赦免，带来了丰厚的回报，税收的增加也是如此。神职任命的繁荣市场，贵族家庭可以为他们的孩子购买教会中的显赫职位。正是在 1320 年，教皇约翰二十二世签署了命令，启动了全欧洲的女巫审判，没收的任何财产都被圣教会吸收。而且，即使他以对金布和毛皮的品味而闻名，教皇 1324 年的Quia quorundam也声明方济各会的贫困誓言是“荒谬和错误的”，因为它需要他们靠“自然界的 sustenance”为生。由于这些是修士们不拥有的物品，因此这种行为是“不公正的”，与小偷的行为相差无几。
但是，尽管奥卡姆和马尔西亚被迫放弃他们的工作并逃往巴伐利亚（后来成为新教起义温床的地区），但他们在巴黎留下的影响力比任何教皇的法令都大。对亚里士多德传统的两个重要突破启动了一个想法，这个想法的惯性最终将通过使他们所服务的神灵完全无能为力来挑战教会的权威。首先，奥卡姆拒绝了亚里士多德的论点，即数学必须是一个单独的类别，不应应用于其他知识领域（例如物理学）。其次，马尔西亚拒绝了亚里士多德关于抛射运动的观点，并提出了一个与伽利略三百年后提出的理论非常相似的理论。
马尔西亚的方法纯粹是理论性的，但他的论点是，抛射体保留了一种“剩余力”（virtus derelicta），这种力提供了暂时抵抗其坠落到地球所需的动力。这种力由抛射体保留，不需要像亚里士多德所设想的那样来自周围空气的力量。但马尔西亚也是一位虔诚的基督徒，他认为这种 virtus derelicta 可以解释圣餐期间圣礼的圣餐变体论（其中面包和葡萄酒转化为基督的字面意义上的身体和血液）。因此，他不愿接受 terrestrial 和 celestial 领域之间存在匀速运动的想法。上帝仍然统治着天球，即使自然力支配着地面上的运动。
这两个领域之间的联系最终将落到一位年轻的研究生尼科尔·奥雷斯姆身上，他在巴黎大学期间亲身经历了关于他的教授被指控为异端的争议。这位年轻人后来成为 14 世纪最有影响力的学者之一，他的政治安全得到了查理五世国王的个人支持。1320 年代的事件显然给这位年轻人留下了深刻的印象，因为他运用和扩展了奥卡姆和马尔西亚在他们与亚里士多德决裂时的思想，提出了一个真正革命性的概念
毕达哥拉斯说，地球日夜围绕赤道圆圈的两极旋转 . . . 其他人反驳这种观点，说如果地球旋转，空气中的东西以及鸟类和云彩将被地球的运动抛在后面。但毕达哥拉斯认为，不仅地球旋转，而且空气和其中的任何东西也旋转。因此，无论是毕达哥拉斯学派的观点更真实，还是其他认为地球是静止不动的人的观点更真实，都无法通过论证来判断。
他继续驳斥了反对这一假设的标准论点，即向上射出的箭会返回到原来的位置，因为他说箭会随着地球继续运动，因为它已经分享了地球的运动。这就像在移动的船上掉落一枚硬币，它会相对于船垂直落下，但不会相对于大海。
但是，简单的抛射运动和行星运动之间的这种联系将成为伽利略实证检验的基础。通过简单地测量物体（在他的案例中，是一个大的黄铜球）在以不同角度沿斜面滚动后行进的距离，他证明了匀速加速度的概念。这一见解直接导致了他对匀速运动的讨论，其中地球上和天上的所有物质都按照物理定律运行。先前推动行星围绕固定地球轨道运行的神灵最终将沦为旁观者（或完全消失）。今天，直接源于伽利略实验的物理定律，正如它们站在奥卡姆、马尔西亚和奥雷斯姆的肩膀上一样，使得这种神圣的假设完全没有必要。“因为存在像重力这样的定律，宇宙可以并将从虚无中创造自身，” 斯蒂芬·霍金在他的最新著作中写道。“没有必要祈求上帝。”
从石头向外抛出的简单抛物线到天球的运动：这就是当小想法与富有创造力的头脑和仔细的实证检验相结合时可能产生的影响。科学是对我们关于自然世界的想法的创造性检验。它是迄今为止设计的最好的一种手段，可以事实核查我们的集体现实，并且是人类精神的顶峰。
卡尔·萨根在他的书和 PBS 系列节目《宇宙》中最好地总结了科学过程的奇妙和力量，该节目在我刚比我的儿子大一点的时候发布。
我们开始了我们的星际之旅，提出的问题最初是在我们物种的童年时代提出的，并且每一代人都以毫不减弱的惊奇感重新提出：星星是什么？探索是我们的本性。我们最初是流浪者，现在仍然是流浪者。我们在宇宙海洋的岸边徘徊得够久了。我们终于准备好扬帆起航，驶向星空。
最近，我带着我的儿子去了温哥华的公共游泳池，我发现他迷上了向上喷射的水柱，孩子们可以在其中玩耍。它们的弧线勾勒出五个完美成形的抛物线。我抱着他走到其中一个喷射口正下方的中点，然后向上指。“这就是重力获胜的地方，” 我告诉他。我不认为他现在完全理解我的意思，但是还有很多石头要扔进他想象的宇宙海洋中，随着时间的推移，我希望这个想法会被接受。还有更多的概念即将到来，然后真正的乐趣就开始了，我们开始我们的航程，并根据我们周围的世界检验我们的想法。
在接下来的这些页面中，我的目标是在我的能力范围内，处理对科学中创造性发现的考察，但也考察过程本身。在这样做时，我将把自己的石头扔进海洋，并且永远不会真正完成。我希望有一天能把这些页面展示给我的儿子。也许他会像我第一次被邀请进入宇宙海洋之旅时那样受到启发。也许他会明白我们为什么选择给他取名萨根。
参考文献
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