联系电话:4008-888-888
澳门金沙网址-点击官网
联系我们

传真:010-88888888

联系电话:4008-888-888

地址:江苏省南京市玄武区玄武湖

澳门金沙网址-点击官网

当前位置:澳门金沙网址-点击官网 > 澳门金沙网址-点击官网 >

从发现发明上升到科学规律的条件和过程----新观点学术沙龙

作者:admin 来源:未知 发布时间:2019-05-15 17:10

雷二庆 1969年5月生,军事医学科学院科技部科技管理与政策研究室主任,博士,副研究员,硕士研究生导师,第八届全军医学图书情报专业委员会委员。探究宇宙的规律,是一件十分困难的事,因为大自然从不轻易泄露自己的秘密。古代哲人曾经提出实验是自然科学的基础,16世纪的科学家们使这一理念成为可以操作的科学方法,创建了近代科学的传统。从此,人们的科学探索活动开始循着这条轨迹前进。然而,事情远非如此简单。实验有可能帮助人们透过迷雾,看见大自然某处某时的真相,这些真相可能成为思考的起点。至于思索的轨迹能否延伸到宇宙的深处,则是另一个问题。实验只能发现自然界的个例,即使个例有无限多,也难以归纳出普遍的规律,因为有限的人类活动只能窥视浩瀚宇宙极其微小的部分。人类探究自然规律的努力,是对人类智慧的挑战,是人类活动中最浪漫的壮举之一。我们读一读爱因斯坦( 1879-1955)曾经讲过的自相矛盾的两段话。1933年6月,他在英国牛津大学演讲《关于理论物理学的方法》时说:纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识。一切实在的知识,都是从经验开始又终结于经验。1936年,他又在《物理学或实在》一文中说:我们现在特别清楚地领会到,那些相信理论是从经验归纳出来的理论家是多么错误啊。甚至伟大的牛顿也不能摆脱这种错误(牛顿说我不做假设)。科学研究可以分成四个阶段,第一阶段是观察,观察包括实验和观察,收集材料和积累数据;第二阶段是描述,通过整理材料和数据获得一些经验规律;第三阶段是解释,解释经验规律的原因和本质;第四个阶段是统一,将同一领域或不同领域的一些局部规律统一起来形成和谐的、自洽的理论,能解释已有实验事实并能预见新事物。从第一、第二阶段发展到第三、第四阶段需要有物质方面的条件(即所谓硬件)和非物质方面的条件(即所谓软件)。硬件就是一定的工业基础,西方一些资本主义国家在17一18世纪经过工业革命后具备了硬件,一方面可以为实验提供必要的设备,另一方面又能推动科学理论的创造和发展。软件是较完整的、系统的学校教育和良好的学术环境(学术自由、学术民主)。在具备硬件和软件的基础上,很自然地出现一些学术大师,如伽利略(1564-1642)和牛顿(1642一1727),从而推动了自然科学飞跃发展。再看我国,19世纪前一直处于封建社会,没有经历工业革命,缺乏工业基础,显然不具备硬件。至于软件,一方面没有较完整的、系统的科技教育,一直到19世纪末、20世纪初才有一些培养科技人才的大学。北京大学办学的历史到明年才110周年。另一方面,1905年以前实行的科举制度,只考文科方面知识,主要是《四书》、《五经》,广大知识分子为应试伏在书案上与砚池为伴,看《四书》、《五经》作道德文章。几乎将科技方面的知识完全排除在外。虽然在历史上不乏科技人才,有不少的发明和发现。例如墨子(前468一前376)发现针孔成像、杠杆重心和力的作用等;张衡(东汉,78一139)建造地动仪;祖冲之(南朝,429一500)计算圆周率;沈括(北宋,1031一1095)发现地磁偏角和凹面镜成像现象但是在不具备一定的工业基础条件下,加之科举制度的长期约束和引导,科学研究只能停留在前面两个阶段,当然也不会出现能发明科学规律建立科学理论的科学大师。现在我国情况也有了很大变化,已具备一定的工业基础,也有较完整的系统的学校教育,但在创造安定和谐的学术环境方面还需要与时俱进。文化大革命以前虽然培养了很多优秀人才,但各种政治运动伤害了很多人,遭到摧残的也不少。现在学术腐败比较严重,浮夸浮躁造假的事情屡见不鲜。有的单位为了想让某个人成为院士,竟然以他的名义在一年之内突击发表数十篇文章。鉴于此,我们应该坚持4个要:要大师不要学霸,要科学不要浮夸,要创新不要造假,要实干不要虚名。相信软件方面会不断改善,学术腐败会逐渐清除,我们有众多的优秀人才,前途是光明的。发展科学理论必须具备的条件戚康男科学理论本身的发展,需要以客观的生产力发展为基础。近代科学的重大成就,实际上出现在19世纪末,当时欧洲工业革命已经发展到一定成熟的阶段。马克思主义认为经济是社会发展的基础,这是没有问题的,科学在这个基础上才能够发展起来。第一,要有开放的思想。社会政治科学理论的发展,或多或少面临这样的困境:一定要符合已有的理论原则,不许突破。自然科学倒没有这方面的限制。新的理论突破可能被看作是对已有理论的一种背叛,这样的观点实际上是不对的。纵观牛顿力学到量子力学的历史可以发现,新的理论是不受限于原有理论的,实际上往往是颠覆性的。新理论能够冲破原来理论的束缚,而且也能够覆盖原有理论所能解决的问题,这样才称得上理论的突破。如果一味要求发展新理论不能跟原有的理论相抵触,最多也只是修修补补。第二,要有开放的组织工作。任何企业、单位,要求某人在规定有限的时间范围内、在封闭的环境中创立一个新的理论,是不切实际的,是异想天开,应该允许自由地选择探索理论的方向,有比较宽松的组织环境。第三,必须有人性化的生活环境。最近几年我有机会在美国硅谷生活。经过一段时间的观察,我发现作为高科技园区的居民,他们的工作和生活环境是很人性化的,但是还很不够。理论创新是人的艰苦脑力劳动的结果,探索理论的人需要对探讨的问题有浓厚的兴趣、强烈的好奇心和无限的激情。如果奉命来发展理论,就会十分被动而事倍功半。特别是必须要有充分的支配时间的自由。我们这一代人在相当长的时期以内,没有充裕的自由支配的时间,从起床到晚上睡觉,时间都被排死了,包括周末,根本没有空考虑什么发展新理论。需要强调的是允许个人有心仪的个性化生活方式,这并不等于要奢华,而是有合适的工作环境,有弹性的上班制度,不受任何权威学术思想的框框限制,等等。第四,需要有客观的需求和良好的社会环境。爱因斯坦在20世纪初能够创立相对论,正是由于当时欧洲工业革命发展到了比较成熟的阶段。杨振宁先生说:爱因斯坦出生于物理学危机重重的时代,他的创造力正处于巅峰。他对时空有更自由的眼光,又抓住了时代的机遇。也许是物理学界自牛顿以来独一无二的机遇。目前我们国家经济连年增长两位数,有了一个比较良好的社会政治经济环境以及紧迫的时代要求,客观上有利于科学理论的发展。当前科学的定义范围比较宽,大科学的概念,不仅仅是指自然科学,还包括人文科学、社会科学。有的专家建议把数学、哲学、思维科学独立出来。当前,对我们国家来说,最最重要的就是探讨如何以科学发展观来构建和谐社会,如何深化执政党自身的改革,如何反腐倡廉等,这些都是很重要的理论问题。当然也要研究自然科学理论,例如传统中医理论的现代化、资源综合利用、环境可持续发展、水利建设、互联网建设理论等等。如果是一个被封闭的时间、空间束缚的环境,绝不利于理论的创新。理论的创新只能水到渠成,急也没用。第五,文化教育环境。中国传统的文化是强调天人合一,注重人际关系。长期以来,教育是独尊儒家,对权威唯命是从,教学方法以背诵临摹为基本功。这并不是说绝对不好,也有好的一面,但是看怎么继承。现在培养学生的本事,集中在应付考试,很少有独立思考的时间和习惯,完全不利于激发创新思维。最近几年,市场经济观念造成的急功近利、浮夸烦躁的心态,更加不利于科学理论的发展。第六,思想方法。在人文科学和社会科学范畴,作为观念和理论探讨的替代物,中国人习惯于通过故事讲道理,夹叙夹议,通过主观评价弘扬价值观,《史记》《左传》等传统著作无一例外。在叙述客观事物的过程中,富含直觉、体验、哲理,描绘一幅气势宏大、令人遐想、发人深省的场景,借此指导实践;而不善于用总结理论的办法来指导进一步的实践。表现在科学技术方面,也没有提升理论的习惯,国人在思想方法上有很大的局限性。发展科学理论,归根到底,目的是要大力提高全民的科学认知水平、提倡国民的科学精神,提高国民综合素质。狭义的科学精神源于自然科学,可以概括为求真、求实、求准。科学精神不同于具体的科学研究方法,它属于更高层次的方法论原则,是要探求真理的精神境界。应以开放的思想不断丰富科学发展观的内容,完善社会、文化、教育、科技环境,提高全民的科学精神和对科学理论的认知水平。这也要利用各种媒体、网络、学校教育和继续教育、公众活动等一切可以利用的渠道,教育公众尊重科学,提高公众更新科学知识的积极性,保持公众对主客观世界的好奇心,使其具备使用科学工具和仪器的能力,掌握基本的科学思维方式和工作方法,达到提高公众科学素养的目的。先说主观条件:首先,要有能有所发现或发明、然后将其提升到理论层面的科技人才。这种人才必须具有对一切事物充满关注与好奇的精神、有打破沙锅问到底、不到黄河心不死的韧劲。我上中学时,老师就鼓励学生提问、讨论,说从年轻时就得培养探究学问的精神;现在我们多数中学甚至大学上课满堂灌、不让学生发问、讨论。其次,科技人才应不怕苦而且能吃苦,不怕挫折,耐得住寂寞、不怕嘲讽。要能有所发现、发明再提升到理论,这种人才当然应受过正确的基础教育、具有必要的逻辑思维能力。我国人口众多,人才辈出,从古到今从来不乏优秀的探索者、发明家。例如,张衡发明地动仪、祖冲之计算涯、李时珍撰写《本草纲目》;现代中国有陈景润、华罗庚但是,从古到今一直没有形成相应的科学体系、确立若干个中国式科学理论,至今也还没有国产的诺贝尔奖获得者!几千年来.在中国.官本位体制顽固不化,民风缺乏尊重科学、推重创新的传统;几千年延续的封建社会遗风崇尚空谈(坐而论道而不起而行之),学术思维保守顽固,学术队伍论资排辈、贬斥创新,阻挡提携后进而今的市场经济又使社会中弥漫一切向钱看的风气,急功近利,目光短浅。大量、反复、枯燥的检测、实验、图形和数据处理是必不可少的积累和量变过程,是基础阶段;从实验、观测结果出发进行主动的科学抽象、逻辑推理、加上必要的想象,才能从繁杂的表象中找出规律、提出结论,再经过推理、逻辑思维和想象,才可能获得全新理论。这是最重要、也是最困难的理论创新阶段。如果只止步于简单、传统的归纳、总结,没有逻辑推理、抽象思维,是不可能创新、不可能形成新理论的。所以说,科学的创新过程实际上是挑战传统的过程,也是人的能动性挑战惰性思维的艰苦过程。很多伟大的科学创新或科学新理论的出现,往往是由伟大科学家不同常人的思维、想象、逻辑甚至其不落俗套、不受传统理论约束的畅想或者狂想的结果,产生没有预料的先导新理论。通常,这种先导新理论刚出现时不为大多数人(甚至德高望重者)理解,甚至被斥之为谬论,也可能长期得不到实验验证(例如哥白尼的地动说、爱因斯坦的广义相对论)。 对每一个有所发现或发明的人来说,要想升华到科学理论必然有一个尊重事实、但不囿于表象,善于逻辑分析、推理和科学想象,以至冲破旧思维、旧理论的艰苦思虑过程。 在很多时候,不同社会环境中,个人不但需要耐得住寂寞、坚持艰苦工作,往往还得不怕权威、不怕嘲讽甚至打击,是确确实实与自己、与旧理论旧传统艰斗争的过程。例如,在我国当前社会环境下,有发现、发明的个人(尤其是名不见经传的年轻人)生活在复杂的社会中,有家庭有子女、要钱生活、要立项找科研经费、要花大量时间和精力应付年度考核、论文发表以及提职称、涨工资等等,都不以自己的意志为转移、都要经受众人(尤其不巧遇到一位甚至几位位高权重、有投票权或拍板权但守旧度日的老专家时)的考验;如果他离经叛道、有异想天开的创新思维甚至创新理论,会经受何种斗争和考验。总之,我个人认为:我们中国人,不但人多而且人才辈出,能创新理论的主观条件是完全具备的。像陈景润这样会创新又能在艰苦条件下,坚持工作的人才在我国不是少数!我们要尽快创造的是能支持、鼓励、奖励创新人才的客观条件,这不只是钱的问题,更重要更困难的是建立、健全良好的社会环境、创新基础!我愿再次呼吁:让我们大家(上上下下、方方面面尤其政府和科技、学术领导部门)一起努力,切实行动,为聪明能干的中国科技人才打开创新大门;弘扬全民尊重科学,珍重知识,爱护人才的民风;建立、健全全新的国家科技体制以及必要的科技政策,营造全国全民创新环境;改革教育体制,保证必要数量、但更加重视学生质量;改革应试教育培养方式,增加实干并勇于创新的人才,尽可能少出些书呆子!我们国家现在有很多问题,有些问题是深层次的。如何培养人才,培养什么样的人才就是其中的问题之一。显然小孩的创新性应该从小抓起。现在我国教育是望子成龙的,结果对小孩管得太具体、太严,而且五六个家长管一个小孩,小孩们能够独立生活就不错了,更别说创新了。这样的孩子对社会的理解非常缺乏内别人的交往非常困难。现在的情况是:本来小学和中学阶段做的事情、获得的能力,却移到研究生阶段来做,给研究生培养增加了新的压力。这些问题的解决,涉及中国文化的深层次问题,不是哪一个人,也不是短时间内就能解决的。如果这些大环境不解决,中华民族在世界上的创造性,不会很好。其实小孩学习和创造性都来源于兴趣。但是望子成龙的原因,使得父母凭自己的兴趣,安排孩子学习很多东西,花了不少精力、钱,以名牌大学为目标,没有把孩子的兴趣挖掘出来,没有把对新鲜事物的好奇心培养出来。应试教育实际上扼杀了孩子们的创造性。为了竞争,建立合理竞争体系对激发大家的创造性思维,鼓励大家把观测的实验结果上升到理论,是一件好事。但是,现在做得有些过分了,合理的评价体系没有真正建立起来。例如,现在的各级领导,尤其像某些名牌大学的有关领导在内,主要是兼职的,真正放在管理上的时间不多,加上社会上的事情还非常多,没有精力针对不同学科建立具有不同特点的学科评价体系,但是每天都在做很多评价,使得评价的结果不合理,对学科的影响很大。就说文章的篇数,说影响因子,不同学科是完全不一样的。新学科就更难了,因为很多人还不知道有这个学科,根本谈不上影响因子。但是很多创造发明都是全新的思维,全新的领域,用成熟学科的眼光去看,往往扼杀创新。中国的科研环境还比较浮躁,并没有给新学科、给真正有新思想的人发展的宽松环境。在评价体系中也包括评奖的要求,过分强调经济效益,对真正原始创新是不利的,爱因斯坦的相对论的经济价值怎么衡量?现在,我国评奖和报奖里边的水分也较多,对真正的创新是一个打击。其具体表现为官本位思想,我国科举制度只考文科,不考理科。科技人员做出了一点成绩,最大的奖励就是封一个官,然后就脱离科学研究,这也是扼杀创新,使得大家都去争取当官。中国实行院士制度,一旦当上院士,人们把院士当做谋取利益的手段,学术上的一个做法是用院士去争取项目,成为某个方面的学霸。对普通科技人员的创新劳动没有足够重视,分到的资源当然也是最少的。像国内的名校,国家给的共同资源是很多的,如985,211项目就是共同资源。分配这些资源首先是各级领导,然后就是院士等名人,到普通教授就没有钱了。尽管从理论上说,要支持创新,实际上却没有这样做。从我国科技项目管理制度看,源头的项目资助常常是不够的,但是当官的有共同资源补贴,就有足够的钱来完成项目,而普通教员没有这些钱,完成项目的质量就没有那么高。中国改革开放到现在才30年,中国的科学发展至少还要一百年才能明显看出在世界上的地位来,现在还处于初级阶段。因此,绝大多数的创新都是引进改造创新和集成创新,原始创新很少。从现状看,目前的主要倾向是没有人安心做非常艰苦细致的观测和收集数据的工作,都想一下子拿出一个惊天动地的成果,这种倾向值得注意。我们要认清我国目前科研所处的状态,要组织一些以原始创新为目的的科研群体,让他们安心工作,不要他们过分地追求文章,单位应该允许他们多少年不出文章,但是必须做事。现在的主要倾向是对学生毕业的论文数要求太多,影响因子太高,太过分了。这个东西不是实际想要怎么弄就怎么弄的,要遵循客观规律。一方面要创新,一方面又没有这种环境,真正做业务的人又拿不到钱,拿到的钱又不够。那么刚才提到的SCI影响因子指数,它不是评价人的,是评价期刊的,指的是那本期刊的影响因子指数是3.0或6.8,并不代表科学家的水平,也不能代表这篇文章的真实水平。只能说在论文发表后的一两年内,在尚未被引用的情况下,借用这本期刊的水平来评价你这篇论文的水平。即使是用影响因子来评价论文,也并不合理,你的论文在影响因子计算里是分子还是分母,是不一样的。我们做过一个统计,军事医学科学院发表的SCI论文里面,有50%是从没被引用过的。所以说即使你的论文发表在影响因子3.0以上期刊上,但是你的论文从没被引用过,那么这篇论文的水平也不高。在论文发表两年以后,就不能用影响因子来评了,因为影响因子的有效期只有两年。所以,h指数是适于评价一个科学家的总体水平的评价指标,是评价人的评价指标,而不是评价论文或期刊的指标。我测了一下几个医学领域的院士,都是副院长或者副校长级别的院士,他们的h指数都是在巧以上,跟白春礼比较接近。这进一步证实,h指数评价的是科学家累计的成果,是十年、几十年的成果,h指数评价的是总体的水平,还是比较客观的。学术评价是很复杂的事情,而且问题很多。如果需要研讨的话,可以专门来谈。其实,在科学史上,系统的学术评价是随着学术科学过渡到后学术科学才出现的现象。现在专门的学术评价之所以受到重视,是因为要晋升、要奖励、要分配资源和资金。在学术圈子内,哪个人水平高,哪个人水平低,大家心里很清楚,不管你发表多少文章,写了多少书。有些人是胡吹、暴炒,他吹得很厉害,其实并没有多少货色。报纸也替他吹,实际上没有真才实学。哪些人是实至名归,哪些人是实至而名不归,哪些人名不副实,大家心里都有一本账。随着小科学变成了大科学,科学越来越集体化,学院科学变成了后学院科学,形成了十分复杂的局面。我们讨论的主题是发明与发现上升到科学理论的过程。就此,我想谈一个理论问题,把什么叫发明、什么叫发现讲一讲。在一般人的心目当中,好像技术创造叫发明,科学创造叫发现,比如说牛顿发现了运动定律,贝尔发明了电话。在汉语里面,发明和发现的意思也是这样理解的,在西文中也是如此。所谓发明就是自然界和社会原来没有的东西,你把这个东西做出来了,这就叫发明。所谓发现就是自然界和社会原来有这个东西,大家都不知道,你把它找出来就叫发现。严格地讲,科学上的重大发现也应当叫发明。发明和发现的概念在科学哲学上的区别在于,你创造的东西距离经验远还是近。你创造的理论或概念距离经验很远,这叫发明;距离经验比较近的,就叫发现。比如,居里夫人发现了放射性元素,波义耳发现气体定律。镭在自然界本来存在着,居里夫人通过实验发现了它。波义耳做了好多实验,寻找温度不变,压力、体积变化的关系。他做了实验记录,又根据记录的数据在坐标纸上点出点子,连成线条,从中看出某种比例关系。波义耳定律离经验比较近,是以经验归纳为基础的当然也有理想化的抽象和概括以及必要的想象力所以叫发现。但是有些理论,有些科学概念,它离现实或实在很远,离经验很远,比如说空间和时间的概念,相对论和量子论等等。实际上,用爱因斯坦的话来讲,它们是思维的自由创造或理智的自由发明。与其说它们是科学家的科学发现,还不如说它们是科学家的科学发明。如果自然界原先就有时间和空间的概念,古代就不可能有那么多的与空间和时间有关的神话,其中的时空概念是不一样的。中国古人是天圆地方的概念,牛顿拥有绝对时间和绝对空间的概念,马赫的时空间概念是相对的,爱因斯坦的狭义相对论是四维空时的概念,而广义相对论的空时则是弯曲的。未来的空时概念还不知发展成什么样子,爱因斯坦的空时理论绝不会是最终的或一劳永逸的,连爱因斯坦本人也不承认自己的理论是绝对不变的,将来可能会有更好的理论代替它。严格地讲,离经验很远的科学概念或者科学原理,都可以说是科学发明。它们距离经验很远,从经验材料达到它们是没有逻辑通道的它们是在经验事实的启示下,借助直觉的洞察力和丰富的想象力获取的。先从伦琴发现X射线谈起。1895年11月8日晚,伦琴为了解决在研究阴极射线时出现的黑纸包好的照相底片被感光的怪事,他用厚的黑纸把阴极射线管包严,接通电源后检查,效果不错,就关灯离开实验室。后来突然想起阴极射线管的电源没关,于是又回到实验室。打开门后,发现漆黑的实验室有一处在闪闪发光,开灯后才知道发光处原来是一块涂有铂氰酸钡的荧光屏。为探其究竟、揭开谜团,他进一步做各种条件试验,最后认定,是从阴极射线管发出的一种穿透力很强的射线使荧光屏发光,因为当时对这种新射线的性质还不清楚,故取名为X射线。X射线的发现,很快又引发了放射性的发现。18%年1月,物理学家贝克勒尔在听X射线发现报告时,就提出X射线是怎样产生的?受彭加勒可能是从阴极对面发荧光的那部分管壁发出的回答的启发,他猜想,荧光物质在发荧光的同时,也发出X射线。于是他就选用一种荧光最强的物质硫酸钾铀复盐做实验。他用厚黑纸把感光底片包严,在黑纸上放一层荧光物质,然后拿到太阳光下晒(因为只有在强光照射下,荧光物质才能发出荧光),冲洗后底片上出现了荧光物质的轮廓。这似乎证明了他的猜想:荧光物质在发荧光的同时也会发出X射线。但贝克勒尔没有就此轻易下定论,仍继续深人进行实验,他剪了一个有花样的金属片,放在黑纸包好的底片上,再在上面撒满硫酸钾铀复盐,准备拿到太阳光下晒,不巧连续几天都是阴天,只好把准备做实验的东西放在抽屉里。几天后,他把放在抽屉里的底片取出来,出于好奇或是灵感,他想在阴天条件下、又是放在抽屉里,荧光很弱,如果X射线是和荧光同时产生的话,一定也很弱,冲洗后底片肯定是不很清楚的。结果却出乎意料,他冲洗了底片,底片上显现出非常清晰的金属片花样,这否定了他原先的猜想,说明荧光现象与X射线没有关系。他又进一步实验探求,最后证明,只要含有铀的,都不停地发出这种看不见的射线。18%年5月18日,贝克勒尔在科学院例会上宣布了铀会自发产生贯穿辐射,这就是铀放射性的发现。由此人类第一次接触到核现象,打开了核科学大门,为今后核科学的发展开辟了道路。X射线和放射性的发现都带有一定的偶然性。伦琴因为忘了关阴极射线管的电源,又返回实验室,才偶然发现荧光屏闪闪发光,导致X射线发现。贝克勒尔用硫酸钾铀复盐想证明荧光物质在发荧光的同时也发出X射线,结果连遇阴天,把铀盐与底片一起放在抽屉里多日,而后才出现底片异常感光的新现象,导致放射性的发现。在伦琴发现X射线之前,也有许多研究阴极射线的实验室遇到照相底片感光现象,但他们都不去深究,错过了机会。如1887年克鲁克斯发现底片偶然感光现象,以为是质量问题,叫助手到工厂退换。1890年2月22日美国的古德斯培德曾偶然地得到一张线圈的感光片,当时他也没介意,随手扔到废片堆里,6年后得知伦琴的发现,才去查找,后悔莫及。伦琴没有轻易放过实验过程中发生的似乎是偶然的现象(实际上是必然的),他继续实验、深人研究感光原因,终于发现了X射线。贝克勒尔也是一个偶然机会,发现放在抽屉里的底片奇异地被感光,但由于他出生在祖孙三代都是研究铀盐磷光的世家,从小培养成一丝不苟、认真研究、好奇探索的精神。尽管开始时是在一个假定下进行实验的,但他有正确的科学态度,能够反复实验、尊重事实,并能通过科学分析、不断修正假定,最终得到伟大发现。以上事例说明,偶然与必然的关系,偶然里含有必然,必然寓于偶然之中。许多科学上的重大发现是有其偶然性,但要真正成功还应善于把偶然变成必然。偶然性就是机遇,机遇是客观存在的,关键是如何把握住机遇。对待科学实验中出现的新现象、怪现象,必须具有高度的科学敏感性,不要轻易放过实验过程中发生的偶然的现象,尊重事实、反复实验、坚忍不拔、不懈追问,充分发挥主观能动性,抓住机遇,才能获得最后成功。当然,对新发现的射线本质还要有进一步了解,这就需要上升到理论,这也是相当艰巨复杂的过程。经过多年研究,才认识了X射线的本质,它实际上是由高速运动的电子轰击金属靶产生的波长很短的电磁辐射(韧致辐射和内壳层电子间跃迁辐射)。因此X射线的发现与研究,上升到科学理论,引发了辐射物理学的兴起和对原子内部结构的研究。今天这个课题跟激光和激光超短脉冲的形成有很大的类似,常言道:有一分热,发一分光。使我想到光的形成过程和激光的形成过程,以至超短脉冲激光的形成过程,与人的热情激发出智慧的光辉有极大的相似之处。中国有这么悠久的历史,有很多发明创造,有没有总结出规律?我觉得是有的。有一位著名的文学家,叫王国维,他总结了学习的三个阶段,我认为也是研究工作的三个阶段,也是激光形成的三阶段。一位科学家在年轻时胸怀壮志,博览群书,想登高望远,想干一番事业,这是第一个境界;到历尽艰辛,百般磨难,虽然小有成就,尚未有大的突破,虽已憔悴消瘦,还在艰苦奋斗,这是第二个境界;在你经历千百次试验、钻研、思考、不得其门而入,突然灵光一闪,茅塞顿开,原来是这么一回事,在这样的基础上的灵感,才有发明、发现和上升到科学理论的条件,这是第三个境界。我为什么想跟激光的形成来做一个比较?因为这样一个过程是符合自然科学的客观规律的:激光形成的第一阶段是受外界能量(光能、电能、化学能)的激发,使基态能级的电子跃迁到高能态。这可与独上高楼,望尽天涯路相对应。第二阶段是大量的基态能级的电子被激发跃迁到高能态并转移到亚稳态能级,造成粒子数反转,即低能态电子数越来越少,最后少于高能态电子数。这可与衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴相对应。第三阶段是要受到一个与谐振腔同方向、同频率、同相位的外来光子的激发,通过增益介质的光放大,像雪崩一样产生大量同方向、同频率、同相位的强光脱颖而出形成激光。这可与众里寻她千百度,蓦然回首,伊人却在灯火阑珊处相比拟。我认为国家发现人才、培养人才,特别是寻找创新型人才,为他们提供必要的环境和条件,也需要经历这三个过程,才能让这些人才将发明与发现上升到科学理论的境界。我们国家的政策缺乏连贯性,经常变动,这使科学研究中断。这些政策的变动不适合科学技术的持续发展,也是不利于理论的提高和完善的,因而也很难将发现、发明上升到理论。古圣先贤、老一辈知识分子为我们作出了许多刻苦学习、潜心研究的榜样:他们像海绵吸水一样吸取知识;他们像海绵挤水那样一点一滴挤出时间;他们睡觉时在枕上思考;他们上洗手间时在厕上思考;他们出行时骑在马上思考;跌倒了别人来扶他不让扶,怕把他的思路打乱了,趴在地上继续想;白天冥思苦想未得佳句,睡觉时还在想,竟在梦中得到了佳句。这些人在古代称之为士。士为知己者死,士能出淤泥而不染,士洁身自好、不同流合污。做科研工作要一心一意、要心无旁顾、要排除杂念、要专心致志。我从激光超短脉冲的形成过程也有所体会:要将杂乱无章的小尖峰毛刺去掉,只让最大的尖子成长起来。要在谐振腔内沿着光轴方向反复振荡,并通过增益介质不断增长能量,再脱颖而出。对调Q激光器,要通过饱和吸收介质的不断吸收脉冲的前、后沿而对脉冲进行压缩并通过增益介质不断增长能量而得到纳秒级的光脉冲。对锁模激光器就要将所有光脉冲的光频及相位锁定,这就使脉冲宽度压缩N倍、脉冲强度增加N倍、其脉冲功率就增大了N的平方倍。我想脑电波也是杂乱无章的。若将无序的脑电波变为有序、变得更敏锐、变得更精细,并将其锁定在一个方向,那一定能发明和发现更多更好的科研新成果并将其上升到科学理论的高度。5.外界条件和主观的努力相结合,灵机一动和灵感再现的创造,以天地之灵气养自身的浩然正气,心灵感应和天人合一的极致人生活在社会里,社会风气、社会关系、社会分配、社会环境、社会秩序都会影响到人。所以孟母要三迁!但现在住房这么困难,要三迁也不容易啊!古人云:小隐隐于野,大隐隐于市。要住在闹市中,却能心静神闲,明心见性,是很不容易的。那就要排除一切杂念,潜心钻研。不能心猿意马而要锁住心性。我觉得这就和锁相环路频率合成器的原理一样。一定要有一个石英振荡器做标准,再用鉴频鉴相器将压控振荡器产生的频率与之比较,将比较出的差频电压加到压控振荡器上,使其输出的频率追踪石英晶体标准振荡器的频率,并具有和它同样的精度。这就是心里要有一个高精度的标准,遇到什么事都与心中的标准比较,看有多少差距,然后拿这差距去调整自己对待这些事的看法和行为准则。这样就不会受外界不良因素的影响。这样才能发明、发现并上升到科学理论的高度。国家领导和政府职能部门应该像锁模原理和锁相环路原理那样,以人为本、为核心,将科研环境和科研条件锁定,让科学家和科研工作者安心地、按照科学自身发展的规律、按部就班地去进行研究工作。多一点宽容、少一点催促;多一些鼓励,少一些批评;多一些理解、少一些埋怨。如同柳宗元在《种树郭囊驼传》中说的那样:能顺木之天,以致其性焉尔。只要风调雨顺,有土有肥有种子,听其自然发展,就能生根、发芽、开花、结果。正如老子在《道德经》中说的:人法地,地法天,天法道,道法自然。这就是天人感应、天人合一了。这样,树木和人类就能致其性、顺其道,自然、科学地发展。这样,就能造就一个和谐的社会、协调的人类、科学的世界、发展的时代。何愁科学发明、发现不能上升到科学理论呢?刚才各位讲了很多的宏观规律是很重要的。原来准备的题目主要谈科学研究中的重大发明和发现能不能上升到科学理论的问题。从理论上答案是肯定的,但正如本期沙龙立题中描述的,要一定的条件和过程。当然不是所有的发明和发现都能上升到科学理论的高度的。重要的是,如何让我国工作在科学技术第一线的人,认识科学理论上升的规律和方法,取得更好的成果。要鼓励研究人员愿意尝试把发明和发现上升到科学理论,大的小的都可以,需要形成一种良好的学术环境。在这环境中能够成长和发现卓越的理论家,应当有中国人发现的重大理论和规律。不少重大的发明、发现和科学理论的价值在开始发表时往往并不被认同,其过程也许并不带有神话般的色彩,不少甚至被扼杀和耽误。我们的时代,要不让这样的损失重演,就需要有更多的伯乐。即使他们自己没有成功,但他们选拔和培养出的人能在科学理论上做出重大成果,也是功不可没的。一般说,科学理论是客观规律,客观规律是可以被认识的。今天没有发现,未来人会发现;中国人不发现,外国人会发现。中华儿女是勤劳和智慧的。古代有造纸术、印刷术、火药和指南针四大发明,描述勾股定理也比国外早了五百多年。当然长期的封建制度造成的束缚也是巨大的。近代的中国人在科学技术上也有重大的贡献,有的暂时没有被世界承认,但我们自己要尊重科学。再就是特殊性与一般性的问题。特殊性规律中有一般性规律的影子,但特殊的不等于一般的。一般的规律包含满足一定条件的特殊性规律,但通常不能直接用来解决特殊性问题。从工程中得到重要成果,上升到科学理论并不是一nt而就的。理解的深人有一个过程,规律的揭示也有层次。从特殊到一般还要付出更大努力,论证工作比较艰苦,需要较好的数学、物理基础。有些结果作为中间工具或方法,为后继研究铺垫。解决一两个问题不太难,但总结的科学规律有重要的应用和重大影响,甚至形成一个理论体系,需要有相当的积累,需要有一定的基础。中国传统故事瞎子摸象讽刺的是用片面代替全面,但也各自探索到了局部特点。我们今天的研究探索中,也有这样的状况,大到天体物理,小到纳米科技的发现和认识,也经过无数个摸象过程,这样才能接近真理。但我们对局部的和整体的规律都不应该放过。科学实验和科学仪器是发明、发现以及验证理论的重要手段。王大晰院士有一段精辟的论述:仪器是认识未知世界的科学工具,也是控制生产过程的工具。从国际上看,约有四分之一的诺贝尔物理学奖获得者的工作与仪器研制有关。当前,高端科学仪器不仅用来探索自然规律、积累科学知识,而且在科学技术的重大成就和科学研究新领域的开辟方面发挥了重要作用。理论和实践的结合是正确的途径,即使有特例也不足以否定的。从学校的教育开始,热爱科学研究,培养创新意识,重视学习和运用基本规律。有些课程,信息量大、活跃,但理论素养提高还有很大潜力。还有人文教育,如果学生和研究者思维和逻辑很差,怎么能上升理论规律呢?坚强的意志和求实精神的培养也要从青少年时代开始。实际上现在科学院创新工程是搞规划的,创新要搞规划,它是作为工程来搞,叫创新工程,如新中国成立初期叫创新战役,现在叫工程。历史上有失败的例子,尼克松在就任美国总统的时候,宣布20年之内要攻克癌症,这是一种用计划来代替科学,事实证明是失败的,攻克是一个借鉴的过程,并不是能解决的。刚才钱老师讲自由学术的困惑,科学家自己爱干什么,自己有兴趣,就会尽力去做,这点是非常重要的。大家可以看过程,当你不能上升为定理和原理,要做大的原理很难,国家几年、几十年才能出一个,非常了不起,大家可以继续再谈。也可以从科学的规律上看,怎么样能够使发展成为理论。我们国家制定的科学政策,有时实际上是技术政策;对科学的管理,实际采取的是技术管理的办法。科学和技术在概念上不一样,在实践中也应该分别对待。比如说交通工具技术,一要跑得快,二要省油省钱,目的很明确,顺着那条路走到底就能达到目标。相形之下,在科学探索的过程中,目标不甚清楚,只有一个大概的范围或模糊的方向,很难在一开始就知道你的真正靶子在哪里。你探索中一看此路不通,马上就会另辟蹊径。当你发现新的启示,立即会掉转方向。当你碰到幸运的机遇,自然而然是会抛开原先的一切而牢牢抓住它不放的。但是,从事技术课题,是按照计划一条路走到底的,中间不能乱转向。科学却不是这样,你本来要进这个房间,却又走到另外一个房间,这是常有的事。如果按照计划和管理技术那样计划科学、管理科学,就易于错失良机。这是有经验教训的。像美国造原子弹的曼哈顿计划,按照严格制定的计划实施和管理,结果大功告成。美国的载人登月计划也是这样:眼看落后苏联了,马上制定严密的计划,投人足够的人力、物力、财力,结果目的达到了。可是,美国的攻癌计划则以失败而告终。它以为只要有钱有人,就可以解决问题。但是,钱没有少花,人没有少用,问题还是解决不了。因为制造原子弹和登月是技术问题,而治疗癌症不仅仅是一个技术问题、医术问题,而且更是一个科学问题。你没有弄明白癌症发病的机理和过程,怎么能有的放矢地去寻找医治的药物和办法呢?基础的科学问题上没有突破,是无法顺利地解决具体的应用问题的。科学的突破不光是一门学科的突破,也有赖于其他学科的突破,这是一个综合性的问题。化学元素周期律和周期表出现了,人们并不知道元素化学性质周期变化的原因。后来原子物理学有所突破,才解决了这个问题,原来这是原子核外电子的周期变化引起的。没有量子力学的突破,怎么会有生物学的突飞猛进,怎么能建立其分子生物学和量子生物学?物理学不仅有高深的物质深层结构的理论,也有特别强大的实验手段,而且有些物理学家直接转向生物学领域了。如果没有物理学强大的实验手段和高度理论化的量子力学的支撑,就不会有遗传物质的分子衍射图样,就不会有随之而来的双螺旋结构的猜想。可见,物理学理论没有突破,生物学理论也很难突破。爱因斯坦是在瑞士伯尔尼专利局这个世俗修道院完成狭义相对论的。他的生活有保障了,他的工资够一家子用了,所以利用业余时间,愿意想什么问题就想什么,能做出什么事情就做什么事情,成功了当然好,做不出成果来也没有关系,失败了也没有什么了不起。他是完全自由自在的,没有外界的干扰、内心的焦躁,所以他说专利局是他的世俗修道院。在学院里就不能这样随意了,人家把你当只老母鸡一样看待,不下蛋不行,下的蛋太少、太小也不行,必须下大蛋,所以压力相当大,怎么能想干什么就干什么呢?爱因斯坦认为,物理学研究是很神圣的事情,不能用它来换饭吃。我们现在一些研究人都变成了市场人,一天到晚只知道弄钱,弄来纳税人几十万块钱,吃吃喝喝,游游逛逛,完全异化了。这哪里是从事研究?研究已经不再以获取知识和真理为目的了,而成为捞外快的手段。科学发明或发现是思想领域里最高的音乐神韵,这是爱因斯坦说的。我们应该乐在其中,不应该眼睛只盯着实惠。我建议在科学研究的项目经费发放的源头上设立一个自由研究的基金,让一些真正有创新能力的人去安心工作。但是,对大部分科研人员,还主要是跟踪世界先进水平。因为整体差距很大,要设立分阶段的目标。绝大部分科研还只是跟踪世界先进国家的成果,集成之后形成可用的结果,对我们国家,尤其是经济建设有意义的成果就很好了,这跟我们国家当前的发展水平相适应。因此,大部分是二次开发。我这里还想提一个问题,就是国家最近提出以企业为创新源头的问题,我不知道是谁提出来的,因为实际上中国企业不具备原始创新的能力。给企业的资金,大部分都再生产了,有多少真正在创新?因为中国企业还没有到这个发展阶段。市场导向问题,不是只有企业才知道开发什么。有创新能力,不管什么性质的单位都可以做,不能人为地扼杀创造性。我认为,不符合实际的国家决策迟早会被社会否定的。除了完全抽象的科学研究和发明以外,现在绝大部分的科研针对实际需求进行研究,这些研究目前缺少的是仔细观测,有了广泛的观测数据,上升到理论还是相对容易的。发达国家的科学研究因为没有多少前人可借鉴的成果,必须从现实里面提出课题,加以解决,我们现在至少也要养成从实际需要寻找课题的技术路线,要有这样的思路。强调从实际需要出发选择课题是应该大力提倡的。至于像爱因斯坦那样的大科学家,是可望而不可及,不是靠哪个人设计出来的,而是在广大人群的基础上自然成长出来的。即使这样的大科学家,也是以当时的科学成果为基础发展起来的。另外一个问题就是,要支持和管理新的交叉学科。创新往往在新的交叉学科容易出成果,新的交叉学科的生长和生存比相对成熟学科更困难。这一点我在建立和发展医学物理学科的过程中深有体会。新的学科刚出现,常常被人瞧不起,认为是异类,不是主流,不应该支持。而我因为刚进入这个领域,研究方面还没有积累,申请经费很难得到批准。生存都很困难,根本谈不上发展。新中国成立初期政府要搞大项目,例如原子弹项目,国家出面,要人有人,要钱给钱,北京大学核物理专业1955年开办,一年就出了一大批人才。但是,像我们这样的专业,靠一个教授自由去做,即使国家如此需要,社会如此需要,也很难得到支持。在准备这次学术沙龙的时候,主题变过很多次,最后确定了一个非常长的名字,发现与发明上升到科学理论的条件和过程。曾经想用上升到科学规律,现在用上升到科学理论,这里所说的科学理论,是指那些具有普遍性和基础性的科学规律。这个话题对我们国家的科学事业和人们的探索活动有非常大的意义。第一个阶段,是从古希腊自然哲学开始的,这个阶段从公元前6世纪希腊古典时期,一直延伸到欧洲文艺复兴时期。这一段时间的特点,是人们通过经验、常识和直觉,用逻辑演绎知识。这个阶段大约持续了两千年,相对于用神话诊释宇宙,确实是人类探寻自然奥秘的一次飞跃。但是在这个阶段中人类给自己探索的道路埋下了许多陷阱,因为人们过于依赖常识、直觉和经验,而在人类源于日常生活的经验中,关于宇宙的信息往往是靠不住的。比方说在公元2世纪确立的托勒密体系,认为地球是宇宙的中心,这种理念迎合了生活在地球上的人们心中的优越感,同人们的生活体验一致,这种理论延续了一千多年。人们的探索活动长期在经验和直觉中徘徊,很难发现宇宙中的自然奥秘。在将近两千年的时间里,自然科学基本上没有什么像样的进步。这一时期,人类在自然科学领域的探索与创造活动,基本上停留在阿基米得时代的水平。第二个阶段,是近代科学出现之后人们确立了一种信念,笃信实验是自然科学的基础,通过实验能发现自然的奥秘。这个时候才使得自然科学的研究建立了自己的传统。但是通过实验确立理论,在哲学上是有问题的,因为通过实验固然会发现新的现象,发现自然的奥秘,但是要发现具有普遍性的、预测性的理论需要无限多个新的事实才行,而任何人所做的实验,所涉及的自然对象都是有限的,从哲学意义上说,不可能通过实验发现新的理论。牛顿和爱因斯坦都分别说过很多自相矛盾的话,我的科学探索从来不作假定,经验和实验是一切真知的基础。到后来他们又分别说,只靠经验和实验要获得理论,是不可思议的。实际上人们在获得重要的实验现象的启示之后,产生理论必然要做很多大胆的预测,最早从牛顿定律的发现开始,特别是牛顿发现万有引力定律。牛顿继承了伽利略的研究成果,同时他发明了自己特有的数学工具微积分。在探究万有引力定律的时候,他做了一个非常重要的假定,这个假定当时是没有实验基础的。在公元前3世纪,一位古希腊天文学家通过几何学的方式,测出月球到地球的距离大约是地球半径的60倍,用了这个数据以后,再对照惠更斯提出的测量月球向心加速度的办法,算出来地球的引力使月球产生的向心加速度,正好是地球表面重力加速度的1/3600,正好是1/60的平方,从而假定万有引力与距离平方成反正。这个假定非常完美地解释了开普勒定律,同时解释了很多天文观测结果。由于牛顿的假定过于大胆,人们一直不承认他发现的定律,直到法国科学院派出了两个测量队去测量地球子午线上纬度1度的长短在赤道附近和北极附近的差别,证实符合牛顿的万有引力定律的预测,才开始消除人们对牛顿万有引力定律的怀疑。这时候许多人还是不相信万有引力定律。牛顿去世一百多年之后,人们按照牛顿万有引力定律推算,天上有一颗还没有被发现的行星。后来在理论预测的天空位置观察到了这颗星,就是海王星,人们发现海王星之后才不再怀疑牛顿的理论。从实验上升到科学理论是需要假定的,提出假定需要更高层次的智慧。第三个阶段,在哲学的参与下对实验现象做出新的14t释,爱因斯坦的思想实验,包括爱因斯坦最早的分子理论,以及普朗克提出的量子理论等等。古代中国没有成为近代科学的故乡,古代中国学者探索知识的价值取向是在社会、人文领域,没有把宇宙、自然作为一个独立的、真实的客观实体认真研究,今天很多人对自然科学的基本概念,以及正确探究自然的方法仍然是陌生的。第一,科学探索的目标应该是宇宙,不是那些用于交流的工具,现在人们有一个大的价值观的错位,衡量探索活动的科学价值、衡量一个人的科学成果、一个科研群体对社会的贡献,是看发表了多少文章。我觉得这是搞错了,文章只是交流的工具,科学探索的目的是揭示自然的奥秘,应该看你对诊释宇宙提出了什么重要的观念,你发现了什么新的事实和规律。第二,从追寻科学理论历程的转折来说,实验使自然科学得到了长足的进步,这个规律今天对我们依然有效。我们在探索自然的时候,应该格外关注获取新的自然信息,如果仅仅靠买国外的仪器去重复别人的实验,很难获得比别人更多的自然信息。科学史上,在自然科学前沿探索的学者,往往又是获取自然信息的新科学仪器的发明者,他们发明了很多别人不知道的获取自然信息的办法,能够获得无法知晓的信息,从而能够发现别人无法揭示的奥秘。人们现在非常轻视科学仪器的研制,中国仪器仪表学会主办这次沙龙,在这方面具有重要的意义,因为获取自然信息是人类科学探索与技术活动共同的基础。王大w先生早年谈到中国机械工业的时候非常忧虑,曾经做过一个形象的比喻,说中国机械工业加工能力特别强,每年的产值产量都非常大,但是这些产品缺少信息科学的引导,缺少仪器仪表的支持,它们就像恐龙,身体巨大,脑子不好使,动作不灵活,恐龙最后灭绝了。他又说,我们做龙的传人应该像一条蛟龙,蛟龙的头就是科学技术,蛟龙的眼睛就是获取自然信息的传感器,要画龙点睛,我们不要做恐龙的传人。今天我们在这里探讨科学探索的共同规律,要格外关注获取自然信息的重要性。重新思考和关注获取自然信息的重要性,也许是我们能够在基础研究和部分尖端科学技术领域,超过别人的一条捷径。第三,既然实验不能够直接导致科学理论,需要有假定的参与,这种假定需要有很高的智慧,除了有本身的科学修养之外,还应该有哲学的指导。历史上不乏哲学家对科学做出具体贡献的例子,这些对我们都是珍贵的启示。比如大家都熟悉的笛卡儿坐标,笛卡儿提出了直角坐标的概念,是在哲学层次上深刻理解了数和形的联系。纯粹研究数学,或者纯粹研究自然科学的人是很难产生这种理念的,哲学家却容易产生这样的联想。世界上最早的计算机发明者是哲学家帕斯卡,他从哲学的观念思考,发现了大脑的计算过程与机器动作之间的似之处。还有一件有趣的事情。在伽利略去世后第二年,就是1643年,伽利略的学生托里拆利在一个实验中发现了大气压力的存在和它的数值。这个消息很快传到了巴黎,引起了一位哲人科学家的联想,他认为既然大气压力是一个有限的数值,那么大气肯定是有限的。有限的大气随着高度的增加,气压一定减小。他马上让仆人带着气压计到巴黎郊外的一座山上测量,果然发现了气压随着高度的变化。这位哲学家正是帕斯卡。哲学家思考自然的时候,以一种特有的思维方式探索自然的奥秘,我们在寻求发现发明上升到科学理论的条件和过程的时候,应该格外关注以哲学家的方式,在更高的层次上思考宇宙间事物的联系。由一个发现发明上升到理论的条件,最重要的是实验数据的支持。首先实验要做准了,要有大量准确、重复的实验数据,要为这件事情而奋斗。半个世纪以前,实验的准确性到10-4或10-1就算不错了,现在最高到10一或10一2,提高了很多倍。把实验做准,这是一个非常重要的条件。有几件事情给我很深的印象。20世纪70年代有人说用实验测出了引力波,但是后来再也没有人能够重复他的实验。广义相对论预言有引力波,但是在实验中没有发现。前几天有几个研究者跟国家天文台的专家一起商量,要把这个实验做出来,现在实验准确性已经提高很多倍了,但能不能做出来还是没有把握,只是希望这一次能得到较好的结果。这也说明实验的准确度提高对科学的发现、发明上升到理论是非常重要的。爱因斯坦广义相对论提出来以后,很多人提出类似的理论,但是按他们的理论推论出来的结果和实验是不符合的,所以最后广义相对论站住了脚。现在只有这一个理论可以解释我们现在看到的现象,但是引力波还没有被观察到,有些研究者要搞这个工作,我很支持他们,如果真的能发现引力波的信号,对爱因斯坦广义相对论的准确性是非常要紧的。前几天开王大琦科学思想研讨会时我提到,国际上现在有一个热点,要把质量的标准量子化。陈佳洱先生提出问题说,质量的来源还没搞清楚。按照目前的基本粒子理论,质量是希格斯粒子引起的。大爆炸刚开始的时候并没有质量,出现了希格斯粒子以后才开始有质量,那么要搞清楚质量的来源,就必须在实验上发现希格斯粒子。欧洲现在做了一个大的加速器,提供的能量处于希格斯粒子所需的范围。如果能发现希格斯粒子,现在的基本粒子理论就是对的。如果发现不了,那问题又大了。我觉得大爆炸其实还是一种假设,还不能真正成为一个理论。它要成为一个理论,还要经得起实践的检验。研究希格斯粒子的实验最后的结果如何,这也是一个判据。要经得起实验的检验,还要能重复。我想给大家介绍一些计量方面的工作,为了提高计量标准的准确性,国际上作了很大的努力。计量标准经过很多变迁。例如质量标准,一百多年以前把一个铂铱合金祛码放到国际计量局,定义这个祛码的质量就是一千克,现在还是这样。这个祛码放在真空罩里保存,但还有很多问题。实验说明这个祛码的质量会变。查了很多原因,已经细到每次拿出来把上面的划痕都要做记录,但是还是不行,看起来是祛码的质量本身不稳定。王大琦先生说,铂铱合金是吸氢气的。当时的物理知识不够,现在看来,铂铱合金祛码做计量标准准确性不行。当前国际上在议论要用基本物理常数来做计量标准。从目前物理学的认识,光速好像是稳定的。还有普朗克常数是普遍的,基本电荷数是普遍的。拿这些基本物理常数来做标准,大概就不会变了。当前国际上都在做这样的一些努力。2005年有几位大科学家提出,在2007年把这个标准定出来,用电子基本电荷来定义电流单位,用普朗克常数来定义质量单位。在温度测量方面,目前温度单位是用水的三相点定义的。水是从海洋里蒸发出来的,降到地上成为河流、湖泊和地下水。各地的水同位素含量不一样,三相点所复现的温度单位也不一样,所以用水的三相点定义的温度单位是靠不住的,现在准备改用基本物理常数之一波尔兹曼常数来复现温度单位。现在比较成功的是量子电学标准。量子电压标准和量子电阻标准两个发现都是得了诺贝尔奖的。现在量子电压标准已经准确到10一或10一2了,量子电阻标准到10一0。上次参加国际会议,法国科学院的副院长说,实验的结果还不是普适的,因为量子电压标准和量子电阻标准都是在凝聚态下实现的。凝聚态里的电子、电荷是否跟真空里头的一样,普朗克常数在这里表现又如何,都还是不清楚的问题。最近几天我刚刚收到爆炸性的消息,精细结构常数的数值又发生问题了。精细结构常数是非常重要的基本粒子物理数据。现在有几个人重新算了,发现第八届的修正是错误的,要移动6x10一,去年哈佛大学说已经测到了10一0了,就是一百亿分之一了,现在又说那个数不对,算错了。所以基本物理常数怎么样,很难说。一直认为掌握得很好,结果又出了问题。基本物理常数也不那么基本,明天又可能发现有别的问题。那最最基本的几个现在到底怎么样,也不好说。我不是这方面专家。以前美国和德国的专家说过,证据已经充分了,普朗克常数的e和h跟真空里的一样。现在精细结构常数都可以变得那么多,怎么又可以说在固体里e和h跟真空里是一样的呢?现在国际上有一个基本物理常数工作组,我们国家也派人到那里去工作。这个小组每年要观察世界上各个地方做的实验,对这些实验的准确性进行评估,用最小二乘法搞出一组最可信的常数值。大家现在用的基本物理常数值都是由这个工作组推荐的。本来的想法是,如果用基本物理常数来定义国际单位制的基本单位,不确定度会小很多。现在精细结构常数要动那么多,那怎么办?关于这个问题,两个小组做了相似的计算,结论是一致的,不是空穴来风。历史上也曾有过一个相似的例子.当初大家公认的光速数值是由迈克尔森测出的。大家认为迈克尔森太权威了,绝对不会错。后来有不少人也测了光速,结果和迈克尔森一样。但是1952年两个年轻人作了新的实验,发现迈克尔森测错了。经过一系列的检查,证实那两个年轻人是对的。有人去追问测量结果和迈克尔森一样的人,问他们为什么也测错了?那些人只好招认,当时也发现自己的实验结果和迈克尔森不一样,但总是觉得迈克尔森对,就去寻找修正项。如果修正了向迈克尔森的数靠拢的就取,不靠拢的就不要了。所以大家长期不能发现迈克尔森的错误。刚才说的精细结构常数的问题也不是定论,是刚刚传出来的消息,对它们的认识也不是那么透彻。发现、发明上升到理论的关键条件是得到实验数据的支持,要有准确的实验、重复的实验。当然,不管我们如何努力,还是会受到时代各种条件的局限。现在都在说大爆炸,但是大爆炸什么时候出现,爆炸后什么时候出现什么,都不是很清楚。将来不管是谁,都要有实验数据才会推动理论进一步前进。当然,实验的设置,都是在理论的指导下,是一个互相促进的问题。我总的观点是要靠实验,要做更精密的实验,在理论的推动下再设计新的实验,如果做不出来不是坏事,推动理论再进步。我个人是这样看的。政治上的干预确实不好。我看到一篇文章中说,苏联有四个科学家质疑相对论,有三个被关起来了,后来都死掉了,还有流放的。我们也质疑过相对论,但是没有深人,没有什么说服力强的成果。大家都知道,被世界公认为航天之父苏联的齐奥尔科夫斯基说过:地球是人类的摇篮,但是,人类不会永远生活在摇篮里。他们不断争取着生存世界和空间。起初小心翼翼地穿出大气层,然后就是征服整个太阳系。齐奥尔科夫斯基1857年诞生于沙皇时代,父亲是个护林员,母亲是农村家庭妇女。9岁因病辍学,16岁去莫斯科考大学被拒之门外,在莫斯科大学图书馆当了两年管理员,18岁在家乡当上了中学教师,靠微薄的收人一边教书,一边自学航天,获得了渊博的数学、物理学知识。他从18%年(36岁)起对喷气飞行器进行系统的原理性研究,绘制了宇宙飞船示意图,并于1903年(46岁)发表了((利用喷气装置探索宇宙空间》。这一论文和以后的其他著作,论证了有关宇宙航行的若干理论和工程实现问题。这些问题包括:靠空气提供的升力是不能进人太空的,要在宇宙空间飞行,必须使用自带推进剂、不依赖空气的火箭发动机;宇宙航行应使用如液氧一煤油那样的高能液体推进剂,可以用液体热燃料泵调节流量,控制火箭推力;单级火箭还做不到,必须用多级火箭接力,等等。这些理论以及他推导出的计算火箭在发动机工作时间获得速度增量的齐奥尔科夫斯基公式,奠定了宇宙航行学的重要理论基础。齐奥尔科夫斯基绘制的宇宙飞船外形像一滴横卧的泪珠,前部为宇航员座舱,后部为燃料贮箱。液体推进剂在锥形喷管中燃烧膨胀,然后喷射出去。齐奥尔科夫斯基自学成才,一生从未制造过他所构思的火箭,却被全世界公认为现代宇宙航行之父。德国火箭工程的创始人奥伯特1894年生于罗马尼亚,是一名数学和物理学教授,后来参加V一火箭的研制。他于1923年发表了《飞向星际空间的火箭》,确立了火箭在宇宙空间推进剂的基本原理并对液体燃料火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、空间站进行了研究和探讨。1929年,他开始设计名为锥形喷管的小型液体推进剂火箭。这种火箭的制造成功是德国火箭技术史上的一个里程碑。布劳恩(1912一1977)曾是奥伯特的助手,参与了锥形喷管的研制工作。1937年到德国佩纳明德火星研究中心担任技术部主任。到1942年(44岁),布劳恩主持研制A-4液体火箭升高已达到85千米,射程达190千米,速度是声速的5倍以上。第二次世界大战结束时,苏联得到了纳粹德国的火箭研制设备和资料,美国则得到了布劳恩为首的一批德国火箭专家。布劳恩立即成为美国火箭研制的核心科学家,主持了美国第一颗人造卫星的研制和阿波罗登月计划。和谐工艺生态是制造业建设的重要组成部分。当前从制度、机制、管理和文化人手,着力构建和谐有序、竞争向上、创新友好的发展环境,形成理念引导、制度保障、严格自律、社会监督的格局,促进我国制造业和谐健康可持续发展,为建设创新型国家和构建社会主义和谐社会作出贡献。正确的科学价值观是和谐工艺生态建设的思想基础。20世纪以来,随着科学技术特别是信息技术、生物技术等的飞速发展,科学技术本身及其与自然界和人类社会的相互关系更加紧密、更加复杂,我国制造业得到了飞速发展并取得巨大成就,但是我国制造业确实也存在着急功近利、浮躁浮夸、严重破坏生态的情况。在安全、环境保护、节约原材料、节约能源方面与国外差距越来越大,构建和谐工艺生态是当务之急。完善的规章制度是