如同我试图强调的，科学的核心是平衡两种看起来互相矛盾的态度——对新想法的开放，不管它是多么古怪，多么与直觉相反；以及对所有想法，新的或旧的，进行最无情的怀疑性的调查。这是从极端的谬误中分离出深刻真理的方法。创造性的思考和怀疑性的思考组合起来协同作用，使研究领域处于正轨，尽管这两种看似矛盾的态度处于某种紧张状态。
考虑一下这个命题：当我一直向前走的时候，时间——以我的手表或我的老化过程来衡量——减慢了；而且，在运动的方向上我缩小了；而且，我变得更重了。谁见过这种情况？你很容易立刻对其不屑一顾。另一个命题：在整个宇宙，所有时间内，物质和反物质产生于无。第三个：在一个极为特殊的时刻，你的车会自动穿过你车库的砖墙，第二天早上你会发现它在大街上。它们都是荒谬的！但是第一条是狭义相对论的命题，另外两条则是量子力学的推论（它们叫做真空脉动和势垒隧道效应）。不论你是否喜欢，这就是世界的本来面目。如果你坚持它是荒谬的，你将永远被关闭于某些对于主宰宇宙的规律的重大发现之外。
如果你只是怀疑，那么任何新的想法都无法使你接受，你将永远什么也学不到。你会变成一个古怪的厌世者，认为荒唐统治着世界。（当然，会有很多资料支持你的看法。）因为在科学边缘的重要发现非常之少，经验倾向于证实你的牢骚。但是不时会有新想法被证明是切中要害的、有效的和精彩的。如果你过于坚定，不妥协地怀疑，你就会错过（或不满）正在转变中的科学发现，两种情况下你都在阻碍理解和进步。仅仅有怀疑主义是不够的。
同时，科学要求最强有力和最不妥协的怀疑主义，因为大多数的想法完全是错的，唯一把麦子从谷壳中筛出来的方法是批判性的实验和分析。如果你头脑开放到了盲信的程度而没有一点怀疑的想法，那么你就不能区分有前途的想法和毫无价值的想法。不加批判地接受别人提出的每一个概念、想法和假设就等于是一无所知。许多想法是彼此冲突的；只有通过怀疑性的调查才能辨别，某些想法确实好于别的想法。
这两种思维方式的明智混合是科学成功的关键。好的科学家两种思维方式都具备。在独处中，在自言自语中，他们产生了许多新想法并系统地加以批判。其中大多数想法永远不会向外面的世界公布。只有那些通过了严格的自我过滤的想法才被公开出来接受科学界其他人士的评判。
由于将这种固执的批评和自我批评，以及适当地依靠实验，作为各种假设之间争论的仲裁人，许多科学家在大胆的设想即将来临时仍然缺乏自信，不愿讲述对奇迹的亲身感受。这很遗憾，因为恰恰是这个少有的狂喜时刻使得科学工作揭开了神秘的面纱而显得更人性化。
没有人可以完全头脑开放或怀疑一切，我们都必须在某处确立一条界限。一条中国古代谚语建议，“宁可信其有，不可信其无”，但是这来自一个极度保守的社会，在那里稳定比自由更受重视，而且统治者拥有巨大的既得利益不想受到挑战。我相信，大多数科学家会说，“宁可信其无，不可信其有”。但是做到哪一点都不容易。负责的、全面的、严格的怀疑主义要求一种需通过实践和训练才能掌握的坚固的思维习惯。轻信——我想这里一个更好的词是“开放”或好奇——同样不容易做到。如果我们真的对物理学的。社会的或任何别的什么组织的反直觉的想法开放我们的头脑，我们就必须领会那些想法。接受我们不理解的主张毫无意义。
怀疑主义和好奇都需要磨练和实践的技巧。在学生们的头脑中使它们和谐联姻应该作为公共教育的基本目标。我将很乐意在媒体，特别是在电视上看到这样一种家庭式的幸福：人们真的在创造融合——充满好奇，宽容地对待每一个见解，除非有好的理由，否则不拒绝任何想法。而同时，作为第二个特性，要求证据符合严格的标准——而且这些标准在应用于他们珍视的观点时的严格程度至少应与评判他们企图不受惩罚地拒绝观点时的程度相当。
第十八章 风扬起尘土
风扬起尘土是因为风想要吹拂大地，带走我们的足迹。
《澳洲丛林民间传说》
收藏家W·H·I·布里克和L·C·劳埃德
编辑L·C·劳埃德（1911）
当一个原始人追踪他的猎物，每时每刻他都在使用细致的观察，准确的归纳和演绎推理，如果将这些应用于其它事物，将使他获得懂科学的人的声望…一个“好的猎手或战士”的脑力劳动大大超过了一个普通的英国人。
托马斯·H·赫胥黎
《散文精选，第二卷，达尔文：散文》
（伦敦：麦克米兰，1907）
选自《达尔文先生的评论》175－176页（1871）
为什么这么多的人发现科学既难学又难教？我尝试提出几个原因——它的精确，它的非直观的和令人不安的外表，它的被误用的前景，它的独立于权威的特性，等等诸如此类。但是，是否还有更深刻的原因呢？阿兰·克鲁默是一位波士顿东北大学的物理学教授。在课堂上，他惊讶地发现如此之多的学生不能掌握最基本的概念。在《不平常的观念：科学的异端性》（1993）中，克鲁默提出科学之所以难是因为它不断推陈出新。他写道：我们，一个具有几十万年历史的物种，仅仅在几百年前才发现了科学方法。例如书写，只有几千年的历史，而我们至今还没有掌握它的诀窍——或至少是因为没有进行非常严肃和积极的研究而未能做到。
他认为，如果排除历史事件的巧合，我们可能永远不会发现科学：
面对科学的诸多显而易见的成就和益处，我们仍然敌视它，…仅此即可证明它是处于人类发展的主流之外的一个事物，也许只是一个意外和侥幸。
中华文明发明了活字印刷、火药、火箭、指南针，地动仪，还系统地对太空进行观测并将其载入史册。印度数学家发明了零，使算术得以顺利发展因而推动了关于量的科学的进步。阿兹台克文明建立了比欧洲文明还要先进的历法，他们能更为准确地长期预测星球的位置，而他们自身却被欧洲文明淹没和毁灭了。但是这些文明中没有一个，克鲁默说，建立了怀疑的、提问式的和采用实验方法的科学。所有这些全都来自古希腊：
希腊人客观性思考的发展需要一些特定的文化因素，首先是议会制。在那里，人首先学会通过理性的辩论来说服别人；其次是一种海洋经济，防止了孤立和狭隘主义；第三是周围一个广大的希腊语世界的存在，旅行者和学者可以周游四方；第四是独立的商人阶层的存在，他们可以雇佣自己的教师；第五是《伊里亚特》和《奥德赛》，文学杰作本身就是自由的理性思维的缩影；第六是宗教文学并未控制在教士手中；第七是将这些因素坚持了1000年。
所有这些因素合在一起构成一个伟大的文明是非常幸运的；它没有发生第二次。
我赞成其中的部分论点。古代爱奥尼亚人，就我们所知，最早系统阐述了是自然律和自然力，而不是神，决定了世界的秩序甚至世界的存在。就像卢克莱修所总结的他们的观点：“自然生而自由，摆脱了她高傲的主人，可以认为，所有的事情都是自发产生的，没有神的干预。”然而除了在第一周的哲学引论课之外，早期爱奥尼亚人的名字和观点几乎永远不会在我们的社会中被提到。那些不相信神的人似乎易于被人们遗忘。我们并不渴望保留对这些怀疑论者的记忆，更不要说他们的想法。试图以物质和能量的方法解释世界的英雄们在许多文化中出现许多次，只是被教士和垄断传统智慧的哲学家从历史中抹掉了——在柏拉图和亚里士多德时期之后爱奥尼亚人的观点几乎完全失传了。许多种文化，经历了许多次这样的尝试，但只有在很少的机会下这种思想能生根发芽。
仅仅在1万或1．2万年之前，植物和动物被种植、驯化，文明才开始。爱奥尼亚人的尝试距今有2500年了，而它几乎完全被抹去了。我们可以看到古代中国、印度和别的地方通向科学的足迹，尽管是蹒跚的、不完全的和少有成果的。但是，假设爱奥尼亚人从未存在过，希腊科学和数学从未兴盛过，是否可能科学便再也不会在人类历史中产生？或者，考虑到许多文化和许多其他的历史进程，在某个地方，或早或晚——比方在印度尼西亚的岛屿，或在未被征服者干扰的中美洲文明边沿的加勒比，或在黑海岸边的挪威殖民地——难道不会出现各种因素恰好汇集使科学登上舞台的情况吗？
我认为，科学思考的主要障碍不在于问题本身的困难，即使是受压抑的文化也要依赖复杂的智力成果。萨满教巫师、术士和神学家在他们复杂而神秘的技艺中也有高超的技巧。不，阻碍来自政治或僧侣的统治。在那些缺乏新的挑战，不管外部的还是内部的文化中，也就不需要根本的变化，因而不需要鼓励新颖的想法。实际上，在这种情况下，异端可以被宣布是危险的；思想可以变得僵化；对不允许有的想法的制裁可以强化－－都不会有太大损害。但是，在各种各样的不断变化的环境、生态或政治条件下，只是照搬老一套再也起不了什么作用。那么，那些不盲目遵循传统，也不试图把自己的好恶强加给自然的或社会中的一切，而是乐于接受宇宙教给人们的东西的人将得到奖赏。每个社会必须决定，在开放和僵化的连续统一体之间，安全点存在于何处。
希腊数学向前迈出了光辉的一步，而另一方面，希腊科学——它最初的发展是很幼稚的并且通常对实验蒙昧无知——充满了错误。他们相信视觉依赖于像雷达一样从我们眼里发出的一种波，在我们看到的物体上反射回眼中，却无视我们在夜里看不见东西这一事实。（然而他们在光学方面有了重要的进步。）不考虑孩子和母亲明显的相像，他们相信遗传特征只由精子携带，女性只是被动的贮藏所。他们相信一块水平抛出的石块会得到某种浮力，因而比同时同高度垂直下落的石块在空中停留时间长。对于简单几何图形的迷恋使他们认为圆是“完美的”；不考虑“月中人”（月亮中的暗影）和太阳黑子（偶尔在太阳落山的时候可以用肉眼看到），他们坚持天空也是“完美的”；所以，行星轨道一定是圆的。
仅仅是脱离迷信还不足以使科学成长。人们还必须想到向自然提问，并通过实验验证。这方面有一些出色的例子——如厄拉多塞对地球直径的测量，或恩培多克勒阐释空气物质性的漏壶实验。但是在一个手工劳动被认为是低下的，是只适合奴隶干的社会中，比如传统的希腊－罗马世界，实验方法是不会兴盛起来的。科学要求我们既摆脱严重的迷信又摆脱严重的偏见，教会和世俗政权强加的迷信和偏见常常是狼狈为奸。毫不奇怪，政治革命，对宗教的怀疑主义和科学的兴起会同时发生。从迷信中获得自由是科学的必要而非充分的条件。
同时，不可否认，从中世纪的迷信转变到现代科学的过程中，像受到了一种最重要观念的深刻影响，那就是，一个创造了宇宙的至高无上的上帝不只创建了人们赖以过活的戒律还建立了自然本身必须遵循的法则。17世纪德国天文学家约翰尼斯·开普勒——没有他牛顿物理学也许就不会产生——描述他对科学的追求就是希望了解上帝的想法。在我们的时代，顶尖科学家，包括阿尔伯特·爱因斯坦和斯蒂芬·霍金，也用相似的语言描述了他们的追求。哲学家阿尔弗雷德·诺斯·怀特海和中国技术史专家李约瑟也提出非西方文化中科学发展所欠缺的是一神论。
然而，我想，在这1000年中对这一论点的有力反证正在向我们呼喊。
狩猎小组跟踪蹄印和其它踪迹。他们在一片树林旁暂停了一会儿。他们蹲下来仔细地检查踪迹。他们所一直追寻的踪迹被另一条穿过了。很快，他们统一了意见，确定了是哪一种动物，有多少，岁数和性别，有没有受伤的，跑得多快，跑过去多长时间了，有没有别的猎人也在追踪，小组能不能追上猎物，如果能追上要花多少时间。决定作出后，他们轻拂他们将追寻的踪迹，牙齿间发出像风一样轻微的声响，然后大步慢跑。尽管背着弓和毒箭，他们继续已经开始了几小时的马拉松锦标赛。他们几乎总是在地上准确地读出讯息。野牛或羚羊或霍加披（像长颈鹿的动物）就在他们想到的地方，数量和情况正像他们所估计的一样。狩猎很成功。猎物被带回了临时的营地。每个人饱餐了一顿。
这段多少有些典型的关于狩猎的短文是对坤桑人的描述，他们居住在博茨瓦那和纳米比亚共和国的卡拉哈里沙漠。不幸的是，他们正处于灭绝的边缘。但是数十年来，人类学家对他们和他们的生活方式进行了研究。坤桑人过着一种典型的采猎生活方式，我们人类也许就是在这种方式下度过了大部分的时间——直到1万年前，植物和动物被种植驯化，人类的状况发生了改变，也许是永远的改变。由于他们具有这种传奇式的本领，在南非与“前线国家”的战争中，他们被实行种族隔离的南非军队招募来搜寻人。与南非白人军队的各种不同方式的接触加速了坤桑人生活方式的毁灭——实际上，这种生活方式随着几个世纪以来与欧洲文明的每一次接触而一点一点地消亡。
他们是怎么做的？他们如何能够仅凭一瞥就说出这么多东西？仅仅说他们仔细观察是不够的。他们实际上做了些什么？按照人类学家理查德·李的说法：
他们仔细检查凹坑的形状。一只快速移动的动物留下的足迹显示出一种拉长的对称性；一只微跛的动物由于照顾疼痛的腿就会让它少承担些身体的重量，留下浅些的印记；一只较重的动物留下更大更深的空穴。相关公式就在猎手的脑子里。
在一天中，足印会被侵蚀掉一点。其凹坑的四壁会逐渐崩塌。风吹起的沙子会积累在空穴的里面。也许一点叶片、细枝或草叶会被吹进去。时间越长，侵蚀越大。
行星天文学家在分析陨石撞击产生的陨石坑的过程中采用了几乎同样的方法：陨石坑越浅，年代就越久远。陨石坑如果边缘已破败，深度与直径的比率较小，内部积累了细沙子则说明更为古老——因为必须有足够长的时间，侵蚀过程才会达到这种效果。
不同的区域、不同的沙漠，或不同的年代，侵蚀的来源都不相同。但是如果你知道它们是什么，你就能够通过陨石坑的新鲜或模糊程度断定很多东西。如果昆虫或别的动物的踪迹叠加在廊迹上面，这将表明这个脚印不会很新。表面下的土壤湿度和在其因被踩过而暴露之后的干燥速度决定了坑四壁的瓦解程度。所有这些因素都被坤桑人仔细地研究过了。
飞奔的兽群不喜欢炎热的太阳。动物会利用它们能找到的任何能遮阳的东西，它们会改变路线以利用一片树林的荫凉。但是树荫的位置是由一天中的时间决定的，因为太阳在天空移动。在早晨，太阳从东方升起，影子就在树林的西边。下午，当太阳西移，影子就投向了东边。通过踪迹转弯方向的改变，就可能说出动物是多长时间以前经过的。在一年中的不同季节，这种计算是不同的。所以猪手脑子里必须装有一部天文历法以预测太阳的运动。
对我来说，所有这些令人生畏的法医式的寻踪技巧就是正在发挥作用的科学。
采猎者不仅在研究其它动物的踪迹方面是专家，对人的踪迹也很擅长。在一个小组中每个人都可以通过他或她的足迹被辨认出来；彼此之间就像对他们的面孔一样熟悉。劳伦斯·冯·帕斯特这样描述：
离家数英里并与其他人分开，恩格索和我，在一只受伤的雄鹿的踪迹上，忽然发现另一组印记和我们的交汇到一起。他满意地咕哝了一声并说这是几分钟前鲍克斯豪的足印。他断定鲍克斯豪跑得很快，而且我们很快就会看到他和那只动物。我们爬上前面的沙丘，鲍克斯豪就在那里，正在给动物剥皮。
理查德·李也叙述了一个坤桑人的故事，猪人在简单地检查了一些踪迹之后说，“哦，看，图努和他的小舅子在这。可是他的儿子哪去了？”
这真是科学吗？在训练课上，每一个追踪者都在地上蹲几个小时，观察羚羊蹄印的缓慢侵蚀吗？人类学家提出这个问题，答案是猎人们一直使用这样的方法：他们在学徒时期观察他们的父亲和有经验的猎手，他们通过模仿学会。普遍的原则代代相传。局部的变化因素——风速，土壤湿度——每代人，一天一天，一季一季按照需要加以更新。
而现代科学家恰恰在做同样的事情。每次我们试图通过侵蚀程度判断月球、水星、海王星的卫星上陨石坑的年龄，我们并不是从零开始计算。我们掸掉某篇科学论文上的灰尘，读上面也许是一代人以前就确定下来的试过且真实的数值。物理学家并不从零开始推导麦克斯韦方程或量子力学，他们理解它的数学和原理，观察它的效用。他们注意自然是如何遵循这些法则的，他们将这些科学成果记在心里，使它们成为自己的东西。
然而必须有人首次确定寻踪原则，也许是某个旧石器时代的天才，或更可能是在彼此广泛分离的时间和地点的一代代的许多天才。在坤桑的寻踪原则中没有巫术的痕迹——事先检查夜晚的星星或动物的内脏，掷骰子或解梦，或念咒召鬼，或别的什么人类偶尔尝试过的这样那样的对知识的伎俩，而只有具体的可明确界定的问题：猎物向哪个方向跑了，它有什么特征？你需要一个单凭巫术和占卜不能给出的——或至少是不能经常给出的足以使人免除饥饿的——精确答案。相反，采猪者——除了围着火堆跳阴魂附身的舞蹈或受柔和的欣快剂的影响，日常生活中他们并不十分迷信——很实际，他们努力工作、目的明确，过群居的生活，并常常是快乐的。他们使用的技巧来源于对过去成功和失败的去伪存真。
科学的思考几乎从一开始就与我们相随。你甚至可以从正在领地边界上巡逻或正在准备芦杆以插入白蚁窝以获取少量但必须的蛋白质来源的大猩猩身上看到这一点。寻踪技巧的发展带来了强大的进化选择优势，那些不能想到这一点的群体只能得到较少的蛋白质并留下较少的后代。那些具有科学倾向的，那些能够细致观察的，那些爱好解决问题的生物，会获得更多的食物，特别是较多的蛋白质，并生活在更为多种多样的栖息地中；它们和它们的遗传特性将繁荣昌盛。对人来说也是一样，比如，波利尼西亚人的航海技巧。这种科学倾向带来了实质性的回报。
在农耕时代之前的另一种获得食物的主要方法是采集。要采集食物，你必须了解许多植物的性质，而且你必须能明确地把一种植物和另一种区分开来。植物学家和人类学家常常发现全世界的以采猎为生的种族辨别各种植物物种可以达到西方分类学家的准确程度。他们以地图绘制员的技巧在心中绘制他们领地的地图。这一切都是生存的前提。
有人认为，就像儿童尚未成熟到接受某种数学和逻辑的概念一样，原始人在智力上也不可能掌握科学和技术。这种观点是极为荒谬的。那些居无定所、身无分文的残存的采猎者——他们是我们遥远过去的活标本——的日常活动证明殖民主义和种族主义的残余观念是错误的。
根据克鲁默的“客观思考”的标准，我们肯定可以从采猎者那里找到积极而充分的论据，直接参与式的民主，大范围的旅行，没有僧侣，并且将这些因素坚持了不是1000年而是30万年或更长时间。以克鲁默的标准来看，采猎者应该是有了科学。我认为他们确实如此，或曾经如此。
爱奥尼亚和古希腊提供的不是许多的发明、技术或工程，而是系统调查的方法和一种观念，即是自然的法则而不是变幻莫测的神统治着世界。水、空气、土和火被轮流作为对这个世界的本质和起源的候选的“解释”。每一个这样的解释——由苏格拉底之前的不同哲学家所认定——在细节上有很大的缺陷。但是这种解释的方式，作为神的干预的替代物，是富有成果的、新颖的。同样，在古希腊的历史中，我们可以看到，几乎所有由反复无常的神促成的重大事件都记载于《荷马史诗》中，只有几件事记载于《亥罗道忒斯》中，而在《苏西蒂德斯》中则完全没有。在几百年中，历史从由神推动转移到由人推动。
一些相似的自然法则也曾在坚定的多神论社会中出现。在这种社会中某些学者热衷于无神论的观点。约开始于公元前4世纪的，前苏格拉底的这些研究，被柏拉图、亚里士多德，然后是基督教神学家扑灭了。如果历史的偶然性有所不同——如果原子论者对物质本质、世界多元化、对时间和空间的广袤性的伟大猜想能够被珍视并作为科学发展的基础，如果阿基米德的技术革新被传授和仿效，如果那种认为人类必须探求、理解自然的不变法则的观点被广泛地宣传——我想今天的世界会是另一种样子。
我不认为科学难于讲授的原因是人们对接受科学没有准备，或是由于科学仅仅产生于侥幸，或总的来说，我们的脑力还不足以掌握它。相反，我所看到的一年级学生对科学的巨大热情以及来自残存的采猎部落的证据都雄辩地证明：科学倾向深深地埋藏在我们之中，不论是在任何时间、任何地点，还是任何文化中。它已经成为我们生存的手段。它是我们与生俱来的权处。当我们由于漠不关心、漫不经心、无能为力或对怀疑主义的恐惧而使孩子们对科学失去信心，我们就是剥夺了他们的权利，拿走了他们用以管理未来的工具。
第十九章 世上没有傻问题
所以我们不停地提问，一次又一次，直到一捧土堵住了我们的嘴——难道这就是答案吗？
海恩里希·海涅《拉撒路》（1854）
在东非200万年前的岩石记录中，你能发现我们祖先所设计和使用过的一系列劳动工具。他们的生活依赖制造和使用这些工具，当然这是石器时代早期的技术。曾几何时，专门制作的石头被用来戳刺、切削、剥离、切割、雕刻。尽管制造石制工具有很多种方法，值得一提的是，在一个特定的地点，在漫长的时期内，工具都是以同样的方法制造的——这意味着数十万年前一定存在教育体制，即使主要是学徒制度。尽管相似性容易被夸大，但很容易设想有相应的围着缠腰布的教授和学生、实验课程、测验、不及格、毕业典礼和研究生教育。
如果在很长的历史时期内，这种培训没有发生改变，传统就被完整地传递给下一代。但是如果需要学习的东西变化得很快，特别是在一代人的时间内发生，这就很难搞清楚教什么和怎样教。于是，学生就会抱怨内容不恰当；对年长者的尊敬就会减少。教师们对教育标准的降低和学生们变得无精打采感到绝望。在一个处于转变中的世界，学生和教师都需要教给自己一门重要的技巧——学会如何学习。
除了儿童之外（他们还不懂得是不是该问一些重要的问题），我们没有谁会花费很多时间去想：为什么自然是这个样子？宇宙是怎么来的，或它是否一直那样存在？如果时间某一天会倒流，结果将会出现在原因之前吗？是否存在人们认识的极限。甚至有些儿童，我遇到了那么几个，想知道黑洞是什么样子？物质的最小部分是什么？为什么我们记得过去而不是将来？为什么有宇宙？