摘要：科学是一种思维方式。这句话，人们往往无需多想就能接受，似乎天经地义。我也是这样，只是顺理成章地接受了它。但仅仅接受它，并没有让我真正前进。
科学是一种思维方式。这句话，人们往往无需多想就能接受，似乎天经地义。我也是这样，只是顺理成章地接受了它。但仅仅接受它，并没有让我真正前进。
它并不能神奇地让你理解量子力学，也不能让你免于死记那22种生物源性氨基酸。事实上，我花了相当长的时间才意识到，这句话不仅仅是真的，更是关于世界与我们理解世界的一种最强大、最具启发性的洞见之一。
科学是一种思维方式。而以下，是科学家的思维方式。
这是一个碳原子。当然，它显然不是。但这是我们喜欢想象碳原子的方式。它是一个碳原子的模型。我想讲述一下这个模型是如何诞生的故事。
十九世纪时，两位教授从实验室里被“绑架”，被迫去教授一年级化学导论课程。他们对此非常不满，坦白说，他们对学生的化学水平也并不印象深刻。他们在讲一些令人惊叹的内容——键角、价态、埃单位的距离——而这些学生，这些学生就是一头雾水。他们根本不懂化学。
说真的，他们怎么可能懂呢？他们从未见过原子。他们不知道原子是如何结合形成分子的。你根本无法“看到”一个原子。
这就是为什么这两位教授不得不想出这样的东西。这就是碳的样子吗？并不完全是。他们提出这种模型，并不是因为他们真的认为碳长成这个样子。他们当然也没有任何实验数据表明如此。他们这样做，是为了向学生解释最基础的化学。他们创造了这个模型，是因为它能够把那些他们无法直观解释的东西变得直观。
事实上，我们甚至可以用这个极其简单的模型提出一些非常复杂的问题。例如其中一个问题是——六个碳原子相互连接六次时，其结构会是什么？那么，让我们取六个这样的碳模型，把它们连六次。我们得到了什么？是一个六边形。
我知道这看起来似乎有点随意，但相信我，这个确切的结构——这个六边形，在整个现代化学中随处可见。事实上，我不是夸张地说，正是这个问题，让化学家们困惑了两个多世纪。而我们的模型，仅仅用了不到两分钟就得出了结果。
我想此刻你会开始想，究竟什么是“模型”？
“模型”这个词的问题在于，它包含的意义太多，而这些解释往往并不太有用。不过，你其实早已熟悉模型——你每天都在使用它们。并非所有模型都是实体的。天气预报用模型，疫情传播的计算也用模型。
在科学中，模型几乎无处不在。我认为，世界上最美的一些模型，就来自科学。而我最喜欢的模型之一，是这个：
十九世纪时，化学家们面临一个巨大的难题。他们无法理解自己所收集到的那一堆混乱无序的元素。直到有一位勇敢的俄罗斯化学家——德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeléyev）——做出了一件极为大胆的事情。
门捷列夫只做了两个主要的假设，就此发明了现代的元素周期表。
首先，门捷列夫说，元素可以像这样，被排列成有规律的行。他称这些行为“周期”。
其次，他说，元素也可以被排列成有规律的列。如果你这样做，不仅会感到自然而然，而且确实可以把所有的元素排列成一个表格的形式，就像这样。
当你看着这张表的时候，你会发现它中间竟然有一些奇怪的空洞。而没有任何理由去相信，元素周期表的中间会随意地出现这些尴尬的空缺。事实上，如果你看过现代版本的元素周期表，你一定注意到，里面根本不存在这样的空白。
而事实证明，门捷列夫是对的。在每一个实例中，无一例外，门捷列夫全都预测正确。那些空白并不是“不存在的元素”，而是我们当时尚未发现的元素。
这就是为什么他的模型如此巨大地发挥了作用。不是因为它揭示了某种极其深刻的现实真理，而是因为它能做出极为出色的预测，而这些预测后来全都被证明是正确的。
这正是科学应有的模样——清晰、令人信服、几乎不言自明。
门捷列夫的模型，其实与“现实”关系并不大。事实上，在许多方面，它后来被证明是错误的。但它成功地做出了正确的预测，而且以一种人们容易理解的方式做到这一点。
模型天生就是“错误的”。是的——“错误”是一种设计。
我说过：科学是一种思维方式。我从未说过：科学是一种永远正确的方式。我们都会犯错。但某些错误，至少是有用的。
所以到此为止，我必须承认，这个小小的四面体碳模型的故事，其实还没有结束。
还记得那两位教授当初为何要设计出这个模型吗？因为那时从未有人真正“看见”过碳原子。而在一个多世纪之后，我们终于能够观察到六个碳原子所形成的结构。
看起来眼熟吗？确实如此——那正是一个六边形。
有时候，科学也是一种“看见”的方式。
而这正是我为何如此喜爱这个小小的四面体碳模型。因为我也曾是那个苦苦挣扎的大学生。而如今的我，即使没有任何先进的科技，也没有复杂的数学手段，仍能“看见”、并“感受到”一个碳原子。
这才是科学应有的样子。科学并不在于复杂，科学在于简单。问题不在于学生不懂化学，而在于教授们不懂科学。
模型是我们看待世界的方式，而好的模型，能让我们更清晰地看见世界。在它们最优秀的时刻，它们能将未知与已知相连，让不可见之物变得可见，让看似无法解答的问题变得可以解决。
所以下一次，当你觉得自己“不知道”时，请建立一个模型。当某件事看似不可能时，请建立一个模型。让它尽可能地简单，但又富有直觉性。不要担心它是否“错误”，只要它能完成任务，就够了。
知识的边界，不应限制我们，而应赋予我们力量。要知道——如果犹豫不决，就去建立一个模型吧。
来源：老胡科学一点号