鲍海飞
原始发现的困境与突破
2019-3-15 12:50
阅读:1176

原始发现的困境与突破

鲍海飞 2019-3-15

    为什么今天世界各国商贸业竞争如此激烈?为什么如今的科学研究难以有重大的原创和发现?看似不相干的两个问题却紧密地联系在一起。

    前一端时间,某些国家对我们国家进行贸易限制等,不久有文章披露和评论这种情况和态势的一个主要原因,相比较20世纪的原子时代、量子时代,就是近几十年在基础研究领域和技术等,某些国家没有什么重大原创、突破和发现,而对中国的崛起产生了震动和恐惧。

 

为什么如今的科学研究难以有重大的原创和发现?在有关科学和技术层面上的基本原理、定律等方面鲜有发现和突破? 这是一个值得思考的问题。

    首先,几百年来,甚至更早,各学科的基本原理和学科框架已构建起来。从阿基米德(公元前287年—公元前212年,伟大的古希腊哲学家、百科式科学家)到伽利略(1564-1642意大利科学家),从牛顿(1643年-1727年)到爱因斯坦(1879年-1955年),从达尔文(1809,物种起源)到孟德尔(1822年,豌豆),从摩尔根(1866年,研究果蝇)到沃森(1928年,DNA)…….人类对宇宙和自然的认识一直在向前飞奔。近几百年来,科学研究和认识突飞猛进,在许多领域有了重大发现、深刻认识和突破性进展。重大学科和问题基本都有了概括性甚至非常深入的认知程度。如量子力学、相对论、生物学、热力学等学科建立,对宏观、微观,对天体宇宙的认识,对原子分子的研究和认识,极大地拓宽了人类的视角和认知。近几十年来,虽然在科学技术应用领域上,不断在制造领域上有创新和发现,新玩意儿层出不穷,但这都是吃前人给我们留下的老本。这是一个从无到有的建立阶段和过程,是方法论和科学论建立的过程。所有这些离不开大师级的人物其天才的发现及洞察力。因此,学科发展越来越成熟,学科发展也越来越细和深入,那么有见地的东西就更不容易发现。

其次,有预见和引领性的研究还是十分缺乏。二战以后,以美国贝尔实验室为首,大批从战争中归来的科学家投身于实验室的科学研究。那么,哪些是要面临和待解决的问题呢?通信技术的可靠性成为当时的一个关键问题。一开始的目标似乎很简单,只是为了代替体积较大的起到机电延迟和开关作用的电子管,因为电话中所使用的电子管寿命较短、容易碎、个头大、而且不太可靠。因此,电子管的可靠性性是首要解决的问题。在贝尔实验室主任Mervin kelly的带领下,许多科学家开始从固体物理和半导体材料研究入手,看是否能够找到一种替代品。最后终于如愿以偿,他们研究出了一种固体器件具有开关和放大作用的晶体管,晶体管的响应非常快且不需要预热,经过数年的工艺不断改进和探索,晶体管的性能十分稳定。但其研究的必然性和随机性以及所导致的后果是人们根本没有想到过的。如今‘芯片’已经成为人类各门科学技术工程中所不可缺少的最为关键的元件,几个每个电器中都嵌入有芯片。今天人们回过头来看,这是人类历史上最卓越的一次科学和工程的成功探索之路,是一次赏心悦目和流芳千古的‘有心栽花。’因此,面对未来的发展,面对国家和人民的需要,哪些领域、哪些东西更值得人们的深入探索?哪些是制约发展的瓶颈等问题都需要深入研究。科学或学科研究的随机性、偶然性和必然性交织在一起,其衍生的发展态势、规模和程度是一个紧密相关的问题。原创的东西,有许多时候是可遇不可求,有许多时候是无心插柳柳成荫。

最后,涉及到个体的认识和领悟问题。在一个知识储备极为丰富的时代,在数字和电子网络迅速发展的技术时代,一门学科的学习、研究和认识理解需要太长的时间,这无疑要耗尽一个人很长的时间来学习和领悟。如果有好的导师指导和引领,那么这个过程会很短。导师会指出某一领域所存在的问题及解决途径,那么作为学生,就有可能在最短的时间内,深入到问题中,从而会有创见性的发现和收获,做出对人类有益的工作。比如,以汤姆孙和卢瑟福等人带领的科研团队,在原子结构的研究上取得了极大的成果。还有一个例子是英国科学家法拉第(1791—1867)。在众多的研究领域和发现中,他有两个最重要的发现,一个是电磁感应现象,也就是从磁场中得到电,另一个是他提出了场的概念,要知道,他是没有什么数学功底的,但凭实验,他就搞出来了。场的概念尤其重要,麦克斯韦的场的概念。成为近代物理学的基础。法拉弟小时候家境贫寒,受到的教育十分有限,但他是一个十分有心的人,而且是一个极具天赋的人。他在学徒时,卖报纸和装订书籍。但他是一个十分有心的人,在装订过程中,发现了《大英百科全书》一卷中有关电学的描述,他竟然痴迷地学习其中有关电学等方面的知识,并用那些瓶瓶罐罐做电学实验,而且参加了著名的化学家戴维所讲授的公开课。他详细做笔记,并将笔记转交给戴维先生阅读,后来得到了戴维先生的聘用和赏识,终成一代杰出人物。科学的发现,离不开个体的直觉、慧性和实践。科学的发现需要明心见性,需要拨云见日的能力。个体的洞察力、执著、热情和信仰也决定他们一种直奔主题的能力。有许多时候,个体的内在动力和兴趣是研究和发现的根本,然后他还会带动其他人,随之而来,带动了一个学科的发展。

上面所提的三个方面,实际上分别是大的历史背景下几百年来各学科澎湃发展和积累的结果,也是许多国家有目标有计划的团队研究下取得的丰硕成果,当然最重要的是个体在原始创新中突出的地位和无法估量的贡献。其中,涉及到时代背景下人类对自然的认识和向往孜孜以求的干劲,也涉及到个体与团体之间的密不可分的关系。

为了能够获得原始性发现,必须从根本上做起,即要仰望星空,又要脚踏实地,解决真正的问题。

解决这一困境的一个思路是:对于一个想要有所发展、想要有所作为的集体来说,第一,要有一个大致的目标,针对某些潜在的问题,发现问题和症结,这关系到研究方向的选择和有所发现、能否发现的问题。第二,要团结和凝聚一批人,所谓海纳百川,需要人才的积累、磨练和智慧,需要多学科和牢固的学科知识,即需要个人的智慧和干劲,又需要二体、三体的合作与智慧。没有个体的主观能动性和创造性,万事都是空谈。第三是,需要时间的积累,也就是可持续性发展的问题,浮躁和操之过急都会带来风险。否则,即使取得成功,也是暂时的,如昙花一现,而没有带来集群效应和辐射效应。

为了生活的科研,为了应付项目的科研,内心中没有热情和专注的科研,是没有出路的。小课题组研究方式的问题是,一旦发生重要的人事变动,就会导致一个部门研究方向的变化和发展。项目式的科研问题是,项目一旦结束,必须得重打旗鼓另开张,还得‘巧立名目’,项目书的书写、论证等,其时间和方向的浪费无疑是巨大的。曾经的‘系’制,虽然是传统性的,但具有一定优势,它可以把持一个大的方向不变动,但可以有小的研究方向变化。而今天,许多单位,项目看似丰满,经营种类繁多,包子、馅饼、馄饨、生煎什么都有,但多是皮大馅少,多是华而不实。因此,如何维持小课题组的发展模式,而又要保持‘学科’或‘系’属性的发展,使之有连续性值得考虑。

  为了文章和专利的科研,同样是没有出路的。科研人员如果一味为了追求文章、专利、经费,甚至于名利,科研人员成天为这为那担心,为项目忧愁,那么,究竟会有多少时间沉浸在科研上!若一个单位在某一个大的方向占据研究乃至生产的优势,带动一个所的人,那么科研人员就能够一门心思做科研,而无需朝三暮四。投机取巧无法得到真正的原始创新。

  还有,少一点帽子和名头,缩短科研人员待遇差别、身份差别等,则会极大地有利于科研的发展。

  从根本上说,做科学研究,需要具有引领性预见未来的思想牵引。为了能够有基础性、原理性东西的发现,必须要有自由的思想和探讨,让人畅所欲言,真正的解放思想。协调封闭的小课题组制和学科制,及适当的人才流动,实现多学科领域交叉共享。虽说美国的贝尔实验室已今不如昔,但其曾经的发明、发现和引领作用,是何等的辉煌,那些搞冶金的、材料的、力学的、物理和电学的人巧妙地融合在一起,即有自己的专长和分工,又能整体协调工作,实是不可多得的样板和楷模。

在科学探索的道路上,哪里有天上掉馅饼的事儿,哪里有捷径可走,哪里有弯道超车,哪里又可能有一步登天。古人云:不积跬步,无以至千里。故而,切忌好高骛远、操之过急、投机取巧和不求甚解,也忌沾沾自喜,好大喜功,许多事情都需要一步一个脚印。只有有心人、用心的人,才能有所发现和创造。从个体的角度来说,心中对所钻研的充满了热爱,才能全身心地投身于实践中来,才会有所发现,也才会有兴趣和乐趣。

转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自鲍海飞科学网博客。

链接地址:http://wap.sciencenet.cn/blog-278905-1167719.html?mobile=1

收藏

分享到:

当前推荐数:15
推荐到博客首页
网友评论7 条评论
确定删除指定的回复吗?
确定删除本博文吗?