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从发现发明上升到科学规律的条件和过程

2019-04-12 18:11

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。

人们努力寻觅自然规律,企盼找到具有普遍性、预测性的科学理论。希望这种理论不仅帮助人们理解自然现象,而且有可能预见自然界将会发生的事情,并赋予人们前所未有的能力解决实际问题。

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)。”

这位科学巨匠的困惑,以一种特别的方式,表明了研讨“从发现发明上升到科学规律的条件与过程”这一话题的意义。

张开逊
2007年12月12日

沙龙发言和讨论

科学理伦建立所需的软硬件
钱尚武
 

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。

主持人: 钱教授讲了学术创造,提升到了理论的几个阶段。也讲到物质基础和社会基础,硬件、软件,特别强调学术自由。我们可以围绕这个话题发表一些看法。

发展科学理论必须具备的条件

戚康男

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。

关于刚才钱老师讲的“软件”方面的事情,我想补充一些看法。当前我们国家发展科学理论还是比较滞后,不太令人满意。今后我们要进一步发展科学理论,我想至少必须具备以下几个条件。

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。