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原始创新的三条道路

已有 1710 次阅读 2021-8-10 13:06 |个人分类:我爱我师|系统分类:观点评述

        科学技术进步的根本在于原始创新。在过去的20年,虽然科技领域的相关文章的数量飞速增长,但是让我们感觉到根本性进步的成果却是不多。在基础研究领域,这一点尤其明显。这说明,虽然一些技术方面的进步使得科学研究变得方便多了,但是同时所产生的负面效应也正在变得越来越明显。一些学术机构的逐利性也起到了阻碍作用。一些人认为,科学技术进步的减缓,是因为基础研究领域已经被研究的差不多了,我只能说这是一个极其荒谬的想法。

        比如当下的粒子物理学研究,整个概念体系在过去20年几乎没有新的发展。不仅是中国的粒子物理学家,整个世界的粒子物理学家都在寻求新的突破。一个领域如果没有值得研究的重大意义的科学问题,实在无法理解凭什么让这么多的人花这么多钱做这个事情。粒子物理学家有义务告诉这个世界他们的工作的意义究竟在哪里,尤其是中国的粒子物理学家。

         粒子物理学的理论基础真的已经建立好了么?很显然不是。实际上,从量子电动力学的重正化开始,最聪明的物理学家对于这个理论都是不满意的。但是多年来的发展,这个理论的确给出了许多精妙的结果。所以粒子物理学的理论基础在满意和不满意中不断的挣扎。而另一方面,我们也会看到,寻求新的突破的性价比在这个领域也变得越来越低。当下的缪子磁矩反常可能是最明显的反常信号,问题是如此小的差别,会导致理论方面疯狂的不确定性。当下的粒子物理基础领域充斥着各种稀奇古怪的理论,可以解释任何的粒子物理现象,哪怕是我们自己编纂出来的虚假现象。这毫无疑问降低了整个领域的可信度。

         粒子物理学领域的尴尬也自然会延伸到其他的领域,比如我所研究的核物理,一些领域都研究了几十年了,实在看不出继续研究的意义在哪里。哪怕是当下的热点领域,很多方面也已经显得非常乏力。更多的研究工作不过是在已经有的研究领域不断的利用已经成熟的概念体系不断的反复的讨论已经熟悉的内容。原始创新,尤其是重大的原始创新,越来越成为基础研究领域的需要。一个老化的研究领域,不管它的过往是多么的辉煌,都是不再值得过多的投入的。

          这是一种矛盾,不投入,出现突破的可能性就会减少。投入,可能看不到回报的价值。虽然从个人的角度,如果你喜欢,怎么都是值得的。但是从国家的科研投入来看,这是需要权衡的。

          所以,两方面变得非常重要。一方面是重大的科学问题的凝练,虽然这个研究领域现在没有新的突破,但是很显然它和一些重大的科学问题是联系在一起的,问题一直都在,是存在重大突破的可能的。所以,这个领域的人就必须坚持寻找解决这个关键问题的突破口,而不是安逸在现有的发文章模式中。另一方面,就是一定要让最有才华的人进入这个领域来试一试是否有可能突破。越是老的研究领域,越不应该让一些智力残缺的人进来,除了跟着别人一顿瞎折腾,连自己所研究领域的关键价值都不清楚。

          所以,这里边就存在着对于原始创新途径的明确认识。

          第一,开创新的研究领域。一些老的领域可能是真的没有新的重大问题了,那就应该被舍弃掉,不值得再进行投入,不管是人力,还是财力。顶多是一个爱好这个领域的人还在坚持就可以了,做一些少量的支持就足够了。寻找新的具有重大价值的研究领域是科学技术取得根本性进步的基础。对于开创新领域的科学家必须给予足够的支持,并且对于开创新领域这件事情必须放在第一位。没有什么是比这个最为重要的。

          新领域的开创一定是科学工作者长期的经验、兴趣来支撑的。从0到1,说的就是新领域的创立。基本概念的出现,新的科学图景的出现,是这种原始创新的根本表现。在科学史中,能够名垂青史的工作基本上都是这类的工作。过去20年在物理学中,石墨烯的出现是这类工作的典型代表,完全的新领域。

        这类工作也不是可以规划出来的,是最杰出的大脑凭借长期的探索和思考而得到的。

         第二,在现有的领域中,去解决极其困难的问题。发现新的领域太难了,在新的领域中再做出重大的新的发现,就成为了原始创新的最重要的途径。比如当年量子场理论创立以后,发现做高阶计算的时候会出现无穷大。这使得当时最聪明的头脑都非常恼火,但是这个问题最终还是被施温格、费曼和朝永振一郎解决了,成为了物理学基础中最重要的成就之一。这个就是我们经常说的重大问题持续引领学科发展。

         当下的物理学领域,实际上存在大量的这类超级困难的问题,比如高温超导的机制。这个问题,难的整个地球的最聪明的科学家都不知所措。中国的物理科学在过去20年在这类原始创新领域是做了一些关键性的突破的。比如中微子的一些关键数据的测量,比如量子反常霍尔效应的发现,比如量子传输的大范围实现。

          在现有的领域做研究,就一定要解决问题。不解决问题的研究是不值得支持的。当下的的粒子物理学领域的问题就在这里。一些人热衷于玩模型,而这个模型基本上是国外的科学家提出来的,然后他们就是算各种结果和LHC的实验做对比。我不是说粒子物理已经没有重要问题了,但是中国的一些粒子物理研究者很显然对重要的问题不是很感兴趣。

           第三,推翻现有的结论,给出新的突破。这类原始创新是最不可思议的。一方面,是现有结论存在漏洞,发现这些漏洞需要极其聪明的头脑。另一方面,就是一些领域的基础概念依然不令人满意。当然是少数人不满意,所以希望给出更好的结果。粒子物理学的理论基础实际上就是让一些最聪明的人都不满意。而且出现的一些新模型,也没有看出来多么强大的预言能力和解释能力。

       推翻现有的结论,在我看来一定要明确的实验结果做支持,或者是理论的逻辑本身存在严重的冲突,否则是毫无意义的。尤其是在一些老的研究领域,已经出现了大量的研究成果,存在漏洞的可能会越来越低。一定要有新的系统的实验偏差才值得做新的思考。当年狭义相对论的出现,也是理论上的严重冲突所导致的。

        这类原始创新是不常见的,基本上发生在科学理论创立的早期,可能因为经验的不足而导致开始出现的理论有不足。当然对于一些复杂的研究对象由于实验上长期的不足也可能存在理论上的不足。当下低能核结构实验的新的进步就明显的看到现有的理论存在问题,如何调节理论和实验的偏差,还需要实验的更多的数据。

          总之,不管是哪一种原始创新,都是新的概念体系的建立或者是完美的过程。我一直觉得科学家不应该成为一种职业,因为真正的科学研究的突破是难以预料的。把科学家职业化,只能让所谓的科学家专注于常规的学术研究之中,甚至是热衷于发文章之中,从而远离原始创新的兴趣。原始创新的性价比,对于个人来时是极其低的,甚至有些问题可能终其一生都没有结果。

          但是,只有这类真正的原始创新对于人类的文明的进展才是具有根本性的推动作用的。所以这里边,一直存在着值还是不值的问题。聪明的头脑,干什么不好,凭什么来做这种枯燥乏味,甚至毫无希望的事情呢?去个大企业,做点研发,拿个几百万的年薪它不香么?哪怕对钱不感兴趣,靠着聪明也能过着不错的生活。我不认为在解决最难的问题中,在开创全新的研究领域中,在反对现有的学科不足的过程中,一个不是很聪明的人就可以做出来。在整个科学史中,也一再指出,只有真正聪明的大脑,才是原始创新的前提。

        所以,尊重别人的聪明,为那些在荒无人烟之地开天辟地的大脑们,我们需要给予无限的尊敬和赞美。



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