托福阅读的文章是与美国大学教材水平相当的入门级科普类文章的摘录。科普，顾名思义，就是科学普及的意思。而科学，按研究对象是否涉及人的行为与思想，可粗略地分为两大类：自然科学与社会(人文)科学。其中，自然科学是研究具体的自然现象与其背后抽象规律的科学，包括数学、物理学、化学和生物学等基础学科及其相应的子学科和交叉学科(天体物理学、地质学和生态学等)。
同学在读自然科学的文章时，会频繁遇到一些与科学方法论相关的术语。在我国，特别在文科生的教育中，对科学方法论提及甚少。我是在读新制度经济学大师张五常的文章时，才开始对科学方法论有一些基本的认知。下文将简要介绍在托福阅读中频繁出现的科学理论术语，希望能帮助同学更容易地懂读自然科学的文章。
1.科学研究的起点---事实(fact)
科学研究的本质是寻找具体事实背后的抽象因果关系(causal relationship)。有些抽象因果是可以直接靠直接感知的，比如“脚踢球→球飞起”。However，还有一些抽象因果是必须经过一系列的科学猜想与事实检验方可得到，比如“地球的公转自转→昼夜更替”。
无论如何，科学研究应该是可观察的事实出发。科学研究的起点，是先有一些人(如哲学家)对某些可观察的事实(如昼夜更替)的背后规律产生好奇，并提出相应问题(如“什么导致了昼夜更替?”)，才会引发后续相关的科学猜想与研究。
在托福阅读里，以问题的形式来引出一个科学命题是非常常见的现象。比如，TPO21的The Origins of Agriculture，就是以一个可观察的现象及其问题作为理论起点的。
“How did it come about that farming developed independently in a number of world centers (the southeast Asian mainland, Southwest Asia, Central America, lowland and highland South America, and equatorial Africa) at more or less the same time?”
2.科学研究的尝试---解释事实的假说(hypotheses)
如前所述，有人从一个可观察的事实(farming developed independently in a number of world centersat more or less the same time)中提出一个问题(How did it come about?)，这是科学研究的第一步。
科学研究的第二步，是有人试图对这未知现象进行解释。
下面，我们来做一个思想游戏。在一个假想世界里，A和B分别给出了两种解释。
A的解释是：“因为上帝说要有农业，所以农业就出现了。”On the other hand,
B的解释是：“因为当时在全球范围内出现大幅度的气候剧变，气候的剧变导致了自然资源的剧变，这又导致了原来采取‘狩猎-收集’的生活方式的原始部落被逼放弃迁徙而定居下来，同时采取农耕的方式来保证有充足的食物。”
以上，A和B分别对问题给出了一种可能的解释，这些对于未知问题的未经检验的猜测(speculation)，被称为假说(hypotheses)。
3.科学研究的筛选---事实的检验(test)
一个问题被提出以后，会有各种千奇百怪的假说被提出来试图解释问题。那么，该用什么标准来判断这些假说的好坏，以保证最终得出的假说最能解释现实呢?
第一步是用一把“科学的筛子”把一些非科学的假说统统筛掉。这把“科学的筛子”指的是某假说是否拥有被事实推翻(证伪)的可能性。如果一个解说没有被事实推翻的可能性，我们说这个假说是没有任何解释力的，也就是非科学的。
比如，A假说就是这样一个没有任何解释力的非科学假说。因为这个假说并不存在任何被现实推翻的可能性。毕竟，在现实中，还没有人能用事实证明上帝存在。
也就是说，凡是不可被现实推翻的假说，都是“非科学”的。同学们，这就是科学与宗教作为两种人类理解世界的不同体系之间的最本质区别了。
筛走了非科学的假说以后，第二步是用事实来检验余下的可能被其推翻的假说。
比如，B假说的解释力比A强，因为它是一个有可能被事实推翻可能性的假说。事实上，它的确被就被可观察的事实所推翻了。具体请看原文：
“It would appear that the instability of the climatic conditions led populations that had originally been nomadic to settle down and develop a sedentary style of life, which led in turn to population growth and to the need to increase the amount of food available. Farming originated in these conditions.It could be argued, however, that these conditions are not sufficient to explain the origins of agriculture. Earth had experienced previous periods of climatic change, and yet agriculture had not been developed.”
黑体字部分是推翻B的事实：过去在地球历史上也曾经出现多次类似的气候剧变，但并没有相应地出现农业社会。这就说明气候剧变的出现不一定能导致农业社会的出现。气候剧变和农业社会的出现之间只存在相关性，并不存在因果关系。
4.科学研究的成果---暂时未被事实推翻的理论(theory)
如前所述，那些试图解释未知现象的种种人类尝试，被称为假说。但是，在茫茫假说海之中，只会有极少数能够经受起事实的层层检验，而没有被推翻的假说。那些暂时没有被事实推翻的假说，在科学上，被称作是被事实证实了(confirmed)的假说。科学是在求错，而不是求对。没有永远的对，只有暂时的不错。那些暂时被事实证实了的假说，就成为对某类现象具有最强解释力的理论(theory)。
一个理论的解释力的强弱，取决于其适用范围。适用范围越大，解释力就越强。
比如，在The Origins of Agriculture一文中，先后为解释农业社会的出现提出三个假说：人口危机(population crisis)，气候剧变(climatic change)和认知流动性(cognitive fluidity)。
在文中，这三个假说均被事实所反驳。人口危机假说无法解释那些对人口总量进行控制的原始社会向农业的转化的事实;气候剧化假说无法解释此前历史上出现的多次气候剧变然而却并未出现农业社会的事实;认知流动性假说的解释力最强，因为它能分别解释艺术、宗教与复杂演讲的出现(“Cognitive fluidity explains the appearance of art, religion, and sophisticated speech”)。However，这个假说没有发展成理论的原因是它无法解释某些人类社会进入了农业社会，而其他人类社会却停留在原始社会的事实。
一个理论从被作为假说提出，到接受层层考验而不被推翻，需要经过很长的时间与大量的事实检验。这也是为什么有人说，要得诺贝尔的自然科学奖，除了要提出过人的理论以外，活得足够的长久也是一个必要条件了。
作者简介：
张俊聪：
毕业于北京大学国家发展研究院经济系。教学过程中重视学生阅读能力的提高以及良好阅读习惯的培养。讲课风格风趣幽默，逻辑严谨，有多年冲分班一线教学经验，高分学员层出不穷，遍布于美国各大著名高校。
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(编辑：Joe)
