任何有关大自然的科学陈述都以观察为基础.即使是在溶解这类日常现象中,也可以观察到许多有趣的事.高锰酸钾是紫色的,糖是白色的,水是透明的,在高锰酸钾溶解之初你会看到奇形怪状的紫色枝状物,糖在溶解时会沉到玻璃杯底,溶解后杯里的水是甜的,如此等等.在许多经验中应当集中注意该首先解释的那一个.一次只问一个问题,要比企图一次就了解一切东西让你更有机会得到一个比较简单的答案.通过一步一步循序渐进,你将会懂得越来越多.对客观实在的循序渐进的探索是无止境的.
在方糖溶解时你曾假设糖有一种粗疏的结构.在溶解时糖瓦解为越来越小的部分,最后变成如此之小的小片,你根本就看不见它们.你可以把这些小片想象成许多种不同的样子.但是你不会把它们想象成你从未见过的样子.人们只能想象他（她）通过感官已经看到或感觉到的那些特征,或者至多把这些特征在脑海中重新组合.在对还不理解的现象建立模型时,只能把它同已知现象加以比较.
每个人都知道短尾巴的、三角耳朵的卷毛狗.但是却没有人把看不见的高锰酸钾小片想象像一条卷毛狗那样.这样的模型使图像不必要地复杂化.复杂的模型使思索更困难.它的不必要的细节会把我们导入死胡同.为了更容易理解,应当建立能够解释这种现象的尽可能简单的模型.
对于你可以通过观看、抚摩、尝味道而认识的东西,没有必要建立模型.如果你只想用颜色、形状、味道描写方糖块,你不需要为它建立模型.研究糖溶解时观察到的现象时,如果你建立一个模型,想象水和糖的这种用肉眼--甚至用放大镜也看不见的小片是什么样子,就会使我们得到更多的理解.
如果你看不见某种东西,你就必须想象它.具有未知结构并且不能直接接近的东西通常叫做一个黑箱.你必须只从外部观察它的行为来推测它的内部结构和它的运转机制.在这个意义上,一只活小猫、一台计算机或者一个人的大脑都同样可以看成是一个黑箱.我们对它们怎样运转感兴趣,虽然我劝你们不要打开它们.但是你可以观察它们对外界刺激怎样起反应,从而得到有关它们的内部结构和运转机制的有用结论.研究工作者、工程师和医生都使用这个方法.
实验2-1:电路黑箱?
积累经验!试试看你能不能经过黑箱上的A,C两个金属接线柱把电路接成一条闭合回路.如果灯泡亮了,那么你可以想象在黑箱内部A,C两个接线柱是用金属连起来的.这个想法是对的,虽然它还不足以预告进一步的实验结果.还需要更多的观察.
如果你把电路接到接线柱A和B上会发生什么情况?如果这时灯泡又亮了,那么你可以正确地想象黑箱内A,B两点之间也有金属联结.现在建立一个模型从电流的观点解释以上两个实验.根据你的模型,试着预言如果联结B,C两个接线柱会发生什么情况.然后检验你的预言：把电路接到B,C两个接线柱上,看灯泡亮不亮.
借助于模型你可以对从未观察过的现象得出结论.建立模型的目的并不只是对未知现象给出相应的形象化的解释,而且还要能够对后续的实验结果作出预言,能够有目的地生成有用的过程.模型是一种思维工具,它的价值在于它可以应用到各个方面.不提供任何预告性结论的模型是无用的.
问题
1.在实验2-1的基础上,从观察开始,描述按顺序一步一步建立模型的过程.模型的好处是什么?
2.下面每一组的两个成员之间在哪些方面相似?蜻蜓-直升飞机；照相机-眼睛；婴儿-洋娃娃；小男孩-锡兵；水-沙子；游戏-学习.
3.上题每组的两个成员中,哪一个更复杂些?你对哪一个了解更多?哪一个可以作为另一个的有用的模型?
4.古时欧几里得和其他人以为视觉是这样发生的：从眼睛向物体发出一束视线对物体扫描.今天这种看法还保存在某些说法里：对某物投以恶毒的眼光；用目光挑战等等.用一下欧几里得的视觉模型!说说有哪些实验或者经验可以用这个模型解释.你曾遇到过什么现象不能用这个模型解释?