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近代科學進入中國的回顧與前瞻


   

作者:楊振寧


  歷史學家普遍地承認,在公元1400年前,中國的技術是勝於歐洲的。我只舉一個例子:公元1405年到1433年,這是在明朝初,有有名的三保太監鄭和七下西洋的記載。根據中國的歷史記載,鄭和用過60條船,其中最長的船有440尺長,這樣大的船當時世界上沒有任何一個別的地方可以製造,西方的歷史學家很長時間都認為這是不可靠的歷史記載。一直到1962年,在南京發掘出一個舵的軸,這個軸是木頭的,有36尺高,直徑有1.25尺,這才使世界上所有的歷史學家都瞭解到中國的歷史記載是可靠的。
  大家都知道,中國古時候有所謂四大發明,就是指南針、火藥、印刷術和造紙。在17世紀初,英國有位大哲學家培根,他對歐洲以後近代科學的發展產生過巨大的影響。他曾說過,當時並不知道印刷術、火藥和指南針是中國人發明的,可是他知道這些發明對於人類的歷史有巨大的影響。所以他在一篇文章上講,沒有一個王朝、沒有一個宗教派別、沒有一個偉人對於世界文明的影響有這三個發明這麼大。為什麼呢?他說印刷術影響了整個世界的文學;火藥影響了整個世界的戰術;指南針影響了整個世界的航海術。剛才我講1400年的時候,中國的技術超過了西方,歷史學家都同意。在那以前,亞洲與歐洲的科技交流是很困難的,有時是通過海路,有時是通過陸路,所謂絲綢之路。可是這許多交流的方向都是從亞洲傳到歐洲。在那以後的200年,就是1400年到1600年,明朝的時候,這200年之間中國是大大地落後了。到了1600年前後,明朝的皇帝要請一些傳教士從澳門把造火炮的技術引到北京來,這就代表在那200年之間,西方在技術的發展上已遠遠地超過了中國。在這200年之間歐洲受到了文藝復興的影響,出現了很多大思想家、大科學家,如達·芬奇、哥白尼、卡瑞、那皮爾、弗蘭西斯·培根、伽利略、開普勒、哈維、笛卡爾等等,這許多大思想家、大科學家可以說是在歐洲創造出來了肥沃的土地,使得以後的近代科學可以在歐洲萌芽。可以說在這200年間,中國停滯不前,而歐洲是向前飛躍。這個飛躍的結果就是產生了一種空氣,產生了一個社會的體制,產生了一些學術的動向,使近代科學在17世紀首先從歐洲開始了。
  1687年,牛頓出版了他的《數學原理》。因為牛頓的書第一次使人類瞭解到原來自然界的很多現象是可以用準確的數學語言描述,能夠規律化、能夠預測的,我們也可以說牛頓的書第一次使人類知道自然界的事情是符合準確的規律的。這是歷史上第一次。而這個精神,這個瞭解,經過幾百年發揚光大就產生了近代科學。而近代科學的產生直接影響了世界人類的生產力,而且影響了人類與環境之間不可逆轉的新的關係,所以是人類歷史上劃時代的一個貢獻。
  牛頓的書出版以前的80年,那就是1607年,明朝的末年,中國已經有了歐幾里德《幾何原本》的翻譯。這是科學史上一件有名的事情。上海人徐光啟跟一個意大利的傳教士利瑪竇,他們兩人在1607年翻譯了《幾何原本》的頭六章。我們今天所用的幾個數學名詞,像「幾何」就是徐光啟發明的。如果你看一下《幾何原本》,你就會深深地敬仰這些西方的科學家對中國有多麼大的影響。我只舉一個例子:徐光啟在一篇文章裡推薦《幾何原本》原理的方法時說:似至晦,實則明;似至繁,實則簡;似至難,實則易。就是看起來很隱晦,實際上非常容易懂;看起來很繁瑣,其實是非常簡單的;看上去是很難的,其實是非常容易的,他確實體會到了科學的真諦。
  到了1840年,英國用炮打開了中國的大門。以後清朝的朝廷才感到有必要瞭解一些西方新的知識,所以到1862年就設立了所謂「同文館」,就是翻譯館或編譯館,把西方的書籍翻譯成中文。又過了5年,到1867年,這個同文館又設立了天文、數學館,翻譯天文和數學。可是都受到了阻力。如當時的大學士倭仁就講過:且聞治國之道尚禮儀不尚權謀,根本之途在人心而不在技藝。意思是說西方那些東西只是技藝而已,不是真正最重要的思想方面的發展。那時候覺得科技只是奇技淫巧,只是彫蟲小技無關大局的。又比如大學者、大書法家俞樾講,我們應該以拙制巧。他認為西方的科學不過是巧而已,而我們是正宗的、深厚的,可以抵制西方的巧。這種觀念當時非常盛行。我再舉一個例子:1872年,清朝的朝廷決定開始派留學生,他們就派30個幼童到美國東部康涅狄格州的哈特福特鎮去上學,以後每年派30個學生。可是到了1876年,這件事受到了猛烈的抨擊,所以在1881年清朝政府就把所有這些留學生給召回了。
  還有更重要的一點是因為受到這許多凌辱,中國人產生了一些自卑感,這自卑感還不僅限於中國人,日本人也有。
  如果你去看19世紀末20世紀初年中國文獻的話,你就會發現其中有很多奇談怪論,都是因為受到了自卑感的影響。一種奇談怪論叫作種族退化論。另外一個奇談怪論叫作取消漢字漢語論,認為中國人所以不能做近代科學的原因是漢字漢語。在19世紀的最後10年,發生幾個慘痛的事情:一個是甲午戰爭;一個是八國聯軍進北京。那時中國面臨被列強瓜分的危險,有亡國滅種的危險,可以說這些慘痛的經驗最終使中國覺醒了。所以從1900年開始,中國才開始正式地、漸漸大規模地引進西方的科技。其中有三件事可以認為有劃時代的影響:一是1898年成立了京師大學堂,就是北京大學的前身,這是在中國第一次設立了一個大學,所教的東西比較全面,包括了現代的科學。二是1905年清朝最後廢除科舉,科舉制度使得中國的年輕人不能向視野廣闊的方向發展他們的才能。三是1896年到1898年間,清朝開始派學生到日本去留學,到歐洲、到美國去留學稍微晚一點。可是這個門一開以後,立刻就開得很大,跟1872年那一次不一樣。到1907年,據現在統計去日本的留學生有1萬人。
  這些留學生,他們在國內沒有接觸近代科技,他們到國外上學的時候,也不顧修碩士和博士的學位,只是念了學士的學位就回來,他們回來以後很多人做了教師。他們是真正把近代的科技大規模引進中國的第一代人。由他們訓練出來的第二代學生在國內就可以接觸到一些近代的科技知識,這些人出國以後就有很多人讀了博士學位。
  我們可以說兩代人從1900年開始就把先進的近代科技知識介紹到中國來了。
  不過到了1950年,20世紀中葉,我們可以說中國已經引進了一些科技,可是科技在中國還不能認為已本土化。為什麼呢?因為受到訓練的科技人才雖然有,可是數目還是太少。引進的科技的方向雖然有,可是不夠廣,而且沒有工業基礎支持尖端的試驗工作。同時1900年到1950年這50年之間中國社會有種種的動盪,這些運動使需要穩定環境的科技研究不能蓬勃發展。可以說1900年至1950年這50年之間,中國開始引進了近代的科技,可是還沒有達到科技本土化這個目標。
  從1950年到今天這40年時間,新中國通過人才的訓練,通過科研機構的建立,通過工業的發展,可以進近代的科技在中國本土化了。如果你需要證明的話,我們可以瞭解一下中國在近代科技方面近年有了哪些驚人的發展。
  反應堆是一個非常複雜的近代科技,在美國是1942年第一個建造的,這個反應堆是費米教授主持的。費米教授當時參加了美國戰時的工作,後來他在芝加哥大學當教授,是我的導師。中國在1956年建了第一個反應堆,是通過蘇聯的幫助設立的。原子彈在美國第一個炸出來的,是在1945年,在中國是1964年。氫氣彈在美國是1952年,從原子彈到氫彈共花了7年時間;中國氫氣彈是1967年,從原子彈到氫彈只花了兩年零8個月時間;中國氫氣彈的竅門是兩個人想出來的:一位叫鄧稼先,一位叫於敏。中國只花了兩年零八個月解決了無數的技術問題,而且想出來這個竅門,當時大大引起震驚,因為法國還沒有做出來,法國前後用了8年時間才把這個問題解決了。
  中國衛星上天是1971年,這又是一個震驚世界的科技成就,中國的半導體元件,集成電路,每一個做出來都使得世界的科技界震驚。
  如果總結一下剛才我所講的幾個時代,我們可以這樣說:在公元1400年以前中國的科技是領先的;1400年至1600年是舉步不前的;1600年至1900年是極端抗拒新科技的引入;1900年至1950年是以兩三代的速度就引進了西方很多的科學;1950年至2000年,中國已經加入世界先進的科學國家之間的競爭。
  那麼,有人問,到21世紀會發生什麼現象?要想預測未來當然是非常困難的事情,但是一個長遠的社會動態通常都有很深的很長遠的因素。我個人認為,以下的幾個長遠的因素是使得一個社會、一個國家能夠有輝煌的科技發展的必要條件。第一個是需要有聰明的年輕人,有頭腦做科學研究;第二是需要有重視紀律、重視忍耐心、重視勤奮的社會傳統;第三要有決心;第四要有經濟條件。我認為這四項在21世紀中國都會具備的。當然有人講,你講得太簡單了,中國將有許許多多問題,會有政治動亂,有接班人問題、政治體制問題、貧富不均問題、外交問題,簡直數不清的問題。
  不錯,不錯,這些問題都會發生,可是我們看看20世紀發生了什麼事情,這個世紀是中國以極高的速度從零開始達到一個把近代科技本土化了的局面。這樣一個發展是在什麼情形之下出現的呢?是經過兩次大革命,經過了無數次的內戰,經過了日本的侵略,經過了種種的困難,經濟的困難、外交的困難,經過了史無前例的「文化大革命」的摧殘。可是,這一切的一切都並沒有阻擋中國20世紀科技的蓬勃發展。為什麼?因為科技的發展所需要的原來很簡單,只是我剛才所講的四個條件,只要有人才、有紀律、有決心、有經濟的支持,中國在20世紀裡有前三者,到了21世紀我認為將四者具備,所以我對21世紀中國科技的發展是絕對樂觀的。
   

科學的發展


   

——從古代中國到現在

作者:李政道


  
  李政道(1926——),美國華裔物理學家。生於上海。1946年移居美國,進入芝加哥大學物理學研究院。1953年任哥倫比亞大學物理學副教授,1960年任物理學教授。1956年與美國華裔物理學家楊振寧共同發現,在基本粒子的弱相互作用下宇稱不是守恆的,揭示了宇稱守恆定律並不普遍適用。他們的重大發現,是具有卓越的開創性的成果,並於1957年共獲諾貝爾物理學獎。

  整個科學的發展與全人類的文化是分不開的,在西方是如此,在中國也是如此。
  可是科學的發展在西方與中國並不完全一樣。在西方,尤其是如果把希臘文化也算作西方文化的話,可以說,近代西方科學的發展和古希臘有更密切的聯繫。古希臘時也和現代的想法基本相似,即覺得要瞭解宇宙的構造,就追問最後的元素是什麼。大的物質是由小的元素構造的,小的元素是由更小的粒子構造的,所以是從大到小,小到更小。這個觀念是古希臘時就有的(Atom就是希臘字),一直到近代。可是中華民族的文化略有不同。我們是從開始就感覺到,微觀的元素與宏觀的天體是分不開的,所以中國人從開始就把五行與天體聯繫起來。五行的一個很原始的看法,那就是金、木、水、火、士。
  可是在很早的時候,中國就有相當重要的科學觀察結果,在全世界恐怕最早的即是超新星的觀察。全世界最早的有關新星的記錄,是甲骨文,原件在台灣中央研究院。Nova這個名詞是中國人定的,這是在公元前1300年,是全世界最早的記錄。世界上最早最全面的超新星記錄,是在宋朝1054年發現的。
  中國很早的時候就有科學的儀器。這是商朝的懸機,大概是玉做成的。把它的中間架在一個架子上,當中一頭對北極,而天是在轉的,北極是不動的,因此這個星體正好是北斗。張衡的渾天儀是自動的,它有水源來推動,用齒輪的方法,自己會動,整個是自動的。第谷·布賴的觀天儀器是1598年,張衡是125年,之間相差了1400多年。
  可是緊跟著從明末清初開始,中國科學下降了。(李教授指著伽利略自己使用的1642年時的望遠鏡圖片)這個望遠鏡是在17世紀初,即明末清初時做成的。在西方,望遠鏡是幫助文藝復興的第一步,它是嶄新的科學儀器。我們沒有跟上這一步。第二步,西方抓住了基礎物理和應用物理的關係。在19世紀,經過法拉第的試驗,麥克斯韋在1864年創建了電磁理論概念,即把磁生電、電動生磁這兩個現象完全用精密的麥克斯韋方程組表示出來。此後很快就產生了19世紀末的發電機、電動馬達,一直到20世紀的電報、電視、雷達,所有的現代通訊設備都是從這兩個東西裡出來的,因為經過麥克斯韋電磁學說,所有的總關鍵都抓住了。一切與電、磁有關的東西都是受麥克斯韋方程組規律控制的。
  從邁克爾遜和莫利的實驗就產生了相對論,從普朗克的公式就產生了量子力學。到了1925年,整個基礎科學的瞭解被人們完全操縱住了,之間還有第二次世界大戰,到了1950年初,原子結構、分子物理、原子核能、半導體、超導體、計算機,這些20世紀的文化都已產生了。
  如果沒有量子力學,沒有相對論,就沒有20世紀的文件。再過了20年,70年代末,80年代初,這些理論已達到頂點。回顧以上一段科學史,可知基礎科學、應用科學與我們的物質文化的關係是何等緊緊相扣、不可分割。我們現在正處在20世紀末,當我們面向21世紀時,不禁要問,什麼是21世紀的科學文明呢?什麼是現在面臨的最重要的問題呢?這是今天我要講的主要問題。
  中國從商朝到漢朝,科學文明一直是走在前列的,為什麼到明末清初(17世紀)中國的科學卻落後了,文藝復興完全在西方發展?道理之一是在物理上、在科學上。我們覺得所有的物質的動因、它的原理是由一些根基本、很簡單的理論操縱的,我們能找出這些原理,就可以知道一切東西的原理,如19世紀的電磁理論和20世紀的相對論和量子力學。18世紀很難瞭解19世紀的文化,在19世紀根本無法想像20世紀的文化。同樣,我們20世紀也很難猜測到21世紀的科學文化是什麼。所以我提出,如何恢復中華民族在科技界的地位。在19世紀前,無疑中國是處於領導地位,今天不是。這裡的主題至少有兩個,第一個是要瞭解基礎科學和應用科學的機制關係;第二個是當我們展望21世紀時,我們必須要瞭解當代科學的大問題,瞭解了這些大問題,才有可能突破,其他問題才迎刃而解。瞭解當代的大問題對於瞭解21世紀的科學發展無疑是有幫助的,當然,這只能是猜測。
  當代的科學大問題,可以與19世紀末相當的大問題。在宇宙學裡有兩個:一個是類星體,一個是暗物質;粒子物質學裡有兩個:一個是對稱破缺,一個是不可見夸克。若能瞭解這些問題,將對21世紀的科學發展產生重大作用。
  我先來解釋宇宙學裡的大問題。類星體是什麼,新星忽然一下子亮度超過太陽1至10萬倍,超新星又比新星亮1至10萬倍,壽命從幾天到1至2年。類星體更厲害,其亮度是1000個銀河系的亮度總和,而每個銀河系裡有1000億個太陽,每個太陽幾乎可以生存100億年。那麼,什麼東西產生類星體能量?核能是普通的太陽能,它與核能之比相當與核與油燈之比。我們尚不知道其能量來自何處。我們宇宙裡至少有100萬個類星體,其中仔細研究了近1000個。我們宇宙間有一種我們尚不瞭解的發能方式,它遠遠超過核能,遠遠不是我們所能想像的。
  下面談一下暗物質。所謂看得見的物質是指用光學、紅外、放射等手段,即凡是用儀器能推出有能量的物質。然而,我們發現,在銀河系裡,有個叫作星系群的圓球,裡面有20個像銀河系那樣的星體,通過研究整個星系群裡每個星雲的運動可以推出地心引力,從地心引力裡求出來,就發現在星系群裡,有3/4的物質是我們看不見的,這就是暗物質。暗物質有很高的能量產生,有相當的普遍性。但我們不知道其原因何在,來源如何。以上兩個就是當代天體研究上的大問題。
  我們瞭解的理論,如量子色動力學、愛因斯坦的普遍相對論,所有這些理論有17個參數,都是對稱出來的,可是在我們的宇宙裡,對稱的量子數是不守恆的。其中第一個重要發現就是宇稱不守恆,現在還有不少東西不守恆。這就很奇怪,我們的很多理論是根據對稱產生的,可是為什麼我們的世界又是不對稱的,這是非常奇怪的。那麼是否我們相信對稱就是錯誤的呢?不然,我們有很充分的實驗證據表明,我們這個宇宙、我們這個世界是不對稱的,這兩個是非常奇怪的現象。這表明現有的全部知識是很不全面的,一定另外有一個力,這個力是推翻對稱的。這個力是什麼?我們不瞭解,它的存在我們知道。現在我們認為,真空在裡面起作用。真空與以太不同,它是洛倫茲不變的,可它有很複雜的性質,真空很可能是可以變化,如果我們瞭解了不對稱的來源,很可能我們可以瞭解質量的來源,包括暗物質。
  第二個謎即看不見的夸克。所有的強子、核子是由夸克來的,有強作用。所有的強子都是由夸克構造的,但單獨的夸克是看不見的,從來沒有人看見過,這也是很稀奇的。但若你據此說夸克觀念是錯誤的,那就不然。我們有充分的實驗證據表明夸克是存在的。我們知道其質量不大,但就是看不見。所以,為什麼一切強作用的物質是由夸克組成,而為何夸克又看不見,這是當代的一個很大的奇怪的事情。
  現在我們猜不到21世紀的文化是什麼,就如同在19世紀我們猜不到20世紀的文化將是怎樣一樣。同樣,若我們真能激發真空的話,很可能我們對宇宙的瞭解要遠遠超過20世紀。將來的歷史會寫上:是在我們這個時代,把微觀的世界和宏觀的世界用科學的方法連結起來。
  最後送給復旦青年兩句話:復興文化,旦旦生光。
   

一個文明社會能生存多久


   

作者:魯道夫·基彭哈恩


  對於有生物棲息的行星,自然是只有當我們能夠以某種方式和他們聯繫交往時,我們才感興趣,而無線電信號似乎是這種聯繫的唯一可能辦法。因此我們要問:銀河系內這100萬行星之中,有多少具備發射無線電信號的技術水平?如果這些地球外生物只要存在就不斷發射信號,那麼我們就會面對大致有100萬個發射著信號的行星。可是藍藻並不會發射無線電信號,而已經被原子彈毀滅了的智慧生物當然也無聲無息。這樣算來,合格的就只剩很小一個比例了。也就是說,這100萬行星之數,既要考慮到一個文明社會具備發射信號的能力這段時期所佔的百分比,還要估計到該處生命能維持多久。
  這就說到了最大的不定因素!我們只能以自己這一文明社會的經驗作為依據。我們達到能向空間發送信號技術水平,至今不過短短幾十年。可是幾乎同時,人類就初次造出了只要一次打擊就足以滅絕全球一切生命的大規模毀滅性武器。我們人類將會動用這種手段嗎?難道一個技術文明社會充其量只有幾十年功夫能向空間發送信號,接下來便是自我毀滅嗎?然而,我們甚至連正式的發送都還沒有開始。我們還沒有制訂出有目的的有步驟地向宇宙空間發射信號的科研規劃。不過,讓我們樂觀地假定一個文明社會是能夠正確解決面臨的問題的。不妨設想它會過上100萬年的和平富裕生活,因而既能有充分雄厚的財力投入奢侈項目,也有足夠的興趣,在這整段時間向宇宙空間發送功率強大的無線電信號。這樣算來,銀河系中100萬個有生物居住的行星之中只有100萬年/40億年X100萬個。
  也就是250個行星目前在發送信號。再假定這些行星是均勻地分佈在銀河系中,那麼相鄰兩個發信號的文明社會之間的平均距離約為4600光年。我們發出的信號要飛行4600年才能傳到離我們最近的發信號的文明社會,要等回音到達,則從頭算起共需9200年。由此可見,抓住天倉五和天苑四那樣兩顆鄰近恆星去搜尋簡直是大海撈針,因為發信號的行星正好出現在它們身邊的概率實在是太小了。看來明智的做法除非是搜遍4600光年內所有的類似太陽的單星所發送的信號。
  聖經中的巴別通天塔自建造以來還不到4000年。如果一個文明社會生存並且發出信號的年代就限於這樣一段時間,那麼照上面的算法可得,銀河系百萬棲息生物的行星之中,當前正在發送信號的只有4000年/40億×100萬個。
  也就是只有一個。這意思是除了我們自己以外,眼下在整個銀河系中最多還有一個別的文明社會可能會發出信號,要是一個文明社會發送信號的年限只有1000年甚至更短,那麼我們用射電望遠鏡去深探銀河系,苦覓智慧知音就難免成為徒勞之舉。
  這裡所講的估算銀河系中有多少行星正在發出無線電信號的方法包含了許多不定因素。我在這裡並沒有把這個數字求得特別准,而是想說明這問題涉及哪些因素。通過這樣的假想計算我們明白了一個道理,就是最大的不確定因素是由於我們不瞭解一個技術文明社會能存在多久。一個文明社會開始發射無線電波後還能保持多長的年代呢?能有一個世紀嗎?儘管技術發達了,但它還能否存在下去?或是由於技術先進了,它才得以保持生存呢?
  我們提出了銀河系中地球外生命的問題,我們回到了人類在地球上繼續生存的問題。
   

科學的普遍性與國際合作


   

作者:卡洛·盧比亞


  
  卡洛·盧比亞(1934——),意大利物理學家。生於戈裡齊亞。曾在比薩大學學習,並獲博士學位。現任美國哈佛大學教授。他與荷蘭物理學家范德梅爾共同發現了弱相互作用的傳遞場粒子W和I。由於這一重大貢獻,二人於1984年共獲諾貝爾物理學獎。

  現代科學方法問世於17世紀的伽利略時代,然而,只是到了18世紀後期和19世紀之初,自然科學才得以迅速發展。
  在此期間,被公認為促進了這一過程發展的,是一些大學中少數出類拔萃的科學家,他們的影響迅速而廣泛地遍及整個歐洲。這一發展,在很大程度上是基於如下的事實——修業於各自選擇的大學裡的年輕學者們打破了國家界線——從倫敦、巴黎到聖·彼得堡,從厄普薩拉到波洛尼亞,形成了早期國際性合作的雛型。與此同時,西方的工業化也在上個世紀得到了發展。科學與新興工業之間的聯繫慢慢地在增加。其中最早的例子是稱為上個世紀「高技術」的德國的化學工業,當時已為國際領先。這一發展經歷,同時也使德國成為一個最早由政府參與創辦較大規模研究機構的範例。他們擴充了大學教育系統,建立了凱撒·威爾海姆研究院,即今日人們所知的麥克斯·普朗克研究院。該院即建於1911年。
  表明本世紀第一個25年間歐洲科學力量的例證之一,是在總共71位諾貝爾物理學、化學和醫學獎獲得者中,有68位是歐洲的科學家。
  本世紀第二個25年間歐洲發生的災難性事件,以及這一事件對科學活動的種種影響,這裡就不必贅述了。然而,正是在第二次世界大戰期間以及其後的年代裡,人們終於普遍地認識到,科學對民用和軍用產業的發展所產生的至關重要的作用。
  美國政府迅速增加了對大規模自然科學和生物醫學研究的支持。據估計,大戰結束後不久,美國的科研預算已達當時全世界研究經費總額的一半。這些財力物力投資,加上這個國家的幅員遼闊和科學家們充分的自由交往和自由流動,使得美國在本世紀第三個25年期間在許多科學領域內成就卓著。
  毫無疑問,能夠表明這一事實的例證,可以再次從諾貝爾獎獲得者的國籍上看出。在本世紀第一個25年中,物理學、化學和醫學的71位獲獎者中,只有3個是美國人。而在從1955年到1980年的25年間,150位諾貝爾獎獲得者中有82位是美國公民——其中許多人原先都是從歐洲極權政府的恐怖中來美國尋求自由的。
  在其他工業化國家以及許多發展中的國家裡,也一直存在著類似的情形。但與美國相比,只是發展得慢一些。但是,在同一期間,一種新型的、具有革命性的進行基礎研究的方法已扎根於古老的歐洲大地,在經歷了戰爭的創傷之後,倔強地形成了新的特色:即強有力的科學合作國際化運動——這一觀念在當今如此流行——而在當時卻根本無人知曉。其中一個突出的例子是CERN,即設在日內瓦的歐洲原子核研究組織。該機構迄今已有30年的歷史,目前支持著4500名在基本粒子領域內從事研究的科學工作者。
  在許多其他學科領域裡,如氣象學、天文學、核聚變以及空間科學領域裡,也同樣存在著全球規模的科學合作。利用這種方法,全球範圍內最優秀的科學專家們便可以開展有效的合作,以解決人類在發展過程中出現的較為難以解決的問題。同時,聯合國系統也會以一種無可爭議的和具有建設性的方式加以擴展。
  上述研究計劃的經費是依照自願的原則由30個國家捐款資助的。我們聽說,美國在中斷幾年之後,最近已決定恢復對該項計劃提供資助,這的確是一件令人快慰的事。
  我相信,所有這些都是以不同形式開展國際合作的良好的典範。作為世界較大多數人民和平與繁榮的先決條件,規模日益擴大的民用研究也正逐步採用國際合作與諒解的方式進行。說真的,國際合作似乎也終於對諾貝爾委員會這層人產生了影響。
  在30年代,諾貝爾獎最大部分的得主是德國人。1976年——例外的一年,諾貝爾獎的得主全部來自於美國。但過去幾年的情形,在諾貝爾基金會成立以來也是史無前例的:從來沒有那麼多的科學家來自那麼多不同的國家。再則,物理學是國際性聯繫最大的學科,過去5年間,有7/10的諾貝爾獎獲得者是在國際性組織中做出他們的發現的。那麼,這是不是可以表明一種發展趨勢呢,或者只是一種數年後會消失的統計上的波動呢?我認為,在科學上,這是一條嶄新的、今後會越來越明朗的路子。這並非是偶然現象,而是一條將來會占主導地位的、嶄新而重要的路子。但是,為什麼我們要在基礎科學領域裡開展國際合作呢?國際合作的必要性常常可以從資金的角度予以正當的解釋,即有必要分擔為建造許多大型設施所需要的大筆投資。這一點是十分明顯的,但也並非是以國際合作為基礎的研究工作取得傑出成就的唯一原因。
  對於使有組織的研究工作擴大到國際規模來說,還有另外兩個更為重要的原因。
  原因之一,即我所稱謂的「人的因素」。基礎研究的進步有很大程度上是由於「波動性」所致,即由於智能的突破而產生的突然變化。沒有這種「觸發」因素,縱使投資強度再大,也不會收到相應的效果。在科學上,一個具有獨一無二、創新思想的人,可以比千百個做較為常規研究的科學家能取得更大的進展——當然,儘管後者對於以最快的速度進展是不夠的,但同樣也是需要的。像在藝術、音樂等領域一樣,成就卓著的科學家有賴於特殊的天賦。大自然對這些人物的造就非常緩慢、非常吝嗇,而且是恆速不變的。科學家必須更好地處理自然天賦與正規、廣泛專業訓練的關係。天才科學家的數目不可能依照命令而增加;只有當科學家所在群體裡的科學訓練能恰如其分地提供他們所需要的基礎訓練時,天才科學家W585才會自然而然地得到發展。這就是在當今世界的一些國家、包括許多發展中國家裡所出現的情形。
  我所要談到的第二個原因,是我所稱謂的「集體效應。」這種非線性的效應極大地促進了科學的進步。當許多不同類型科學家相互密切地聯繫在一起的時候,科學進步的速度就會加快。這種進步在不同學科的「交叉地帶」尤為活躍;如把化學上的某個想法施用於生物學,把數學上的某一觀念施用於物理學等等。換句話說,在同一處工作的100名專業稍有不同的科學家,可以說要比同樣是這100名科學家、但工作在分散的、相互隔離的環境中要進步得更大一些、更快一些。這是創新型科學思維的基本特徵。例如,在過去100多年中,絕大多數科學進步一直與大學聯繫在一起,其主要原因之一就在於此——大學是許多不同專業學者的薈萃之地。目前,產業界也注意到了這一點在其自身的研究和開發活動中的重要性。因此,對於現代科學活動的規模,利用最佳的思想和提供適宜的「熔爐」,已經可以在國際上很好地得以實現。但應該說明的是,長期以來,科學國際化過程一直在以隱蔽的形式發展著,而我們今天所要落到實處的,只是有必要使原有的這一過程變為一種更加完善、更加系統的制度。
  我相信,科學研究難度的日益增加正迫切要求採取新的步驟,以保證國際性交往向更有組織、更有計劃的機制邁進。只有這樣,人們才會確信,有可能表現為人力資源中的全部自由能量才能有效地在友好國家更為廣泛的合作組織內部溝通。這種擴展了的合作形式,必須加強而不是限制該系統內科學家的思想交流和自由流動;必須鼓勵促進科學,而不是試圖官僚主義地加以利用。社會的首要責任,是要把科學群體置於最有效的環境之中,以產生出新的知識。這一點,對於整個人類的進步,特別是對於西方國家的進步都是極為重要的。當前,這不可避免地依賴於日益有組織的科學合作。新、老大陸之間已建立了長期持久的紐帶。近年來,一支新的方面軍已開始發揮日益增大的作用。在銳不可擋地要求改善生活水準和在世界經濟中發揮新的、強有力作用的驅使下,現代的日本和其他東方國家正在興起。在我們看來,未來是屬於那些知道如何洞察和區分美與醜神秘界線的人們。這一哲理在過去導致了許多偉大的文明,同時也是我們西方人觀察世界的基本方法。我相信,隨著相互之間更好的瞭解,我們對日本人民的成就所持的態度也會相應地改變。只有經過我們之間更為密切的聯繫,經過三角世界真正的通力合作(在合作中,美國、歐洲、日本也將能加強其各自的聯繫),人們才將有能力規劃出21世紀的基本藍圖,描繪出這個星球所有文明民族之間國際合作的更加宏偉的畫圖。
  下一個世紀的未來是屬於你們的,你們大家會有一個更加美好的世界——帶著這種願望,我結束我的這次演講。
   

立足小分子 縱情大宇宙


   

作者:李遠哲


  
  李遠哲(1936——),美國化學家。生於中國台灣。1965年獲美國伯克利加利福尼亞大學化學博士學位。1974年任該校教授。1979年,當選為美國科學院院士。兩度獲美國勞倫斯獎金、美國國家科技獎章和美國德拜紀念獎。1986年因他在反應動力學研究中的重大貢獻,與另一位美國科學家同獲諾貝爾化學獎。

  我必須先把一個事情說清楚。今天的科學研究已不是個人的行為了。最近四五十年的科學研究與100年前的科學研究很不一樣。100年前的科研常常是一二個很有思想的人躲在地下室日夜努力,採取所謂的longwolf式的(孤獨的)研究方式,常是個人的行為。但是近代科學的研究已是一個很龐大的社會活動,物理、化學、生物和其他各種研究,很少是一個人可以作出很多科學實驗的工作的。——不管他才能多大,智商多高。現代科學活動是集合很多人的專長及才智,彼此互相幫忙,再經政府機構的財力支持,才可作出一點東西。我研究的化學動態學也是一樣,從1955年一些人開始研究到現在,牽涉到的人和經費太多了。諾貝爾基金會挑選我們3個人只是作為榜樣而已,實際上是獎勵大家在過去20多年來對化學動態學作出的貢獻。
  在科學的研究上也像其他事情一樣,一個人的成敗繫於最艱難的處境中,有些人能繼續努力,有些人承受不了。你如果問我為什麼做得比別人好,大概我比較會堅持吧。
  我在台灣唸書時不是大家認為的「好學生」。所以我可以比較放開地閱讀我比較喜歡的讀物,培養我較喜歡的興趣。我中學時代讀了居里夫人的自傳,受到很大感動,對我的啟發也很大。她的影響至今仍在,我看居里夫人時,不是看到她的成功,不是羨慕她的名聲,而是欣賞她的理想主義。人生活在世上從事各種不同的行業,但作為一個科學家能像居里夫人有這麼美好的生命,我覺得十分羨慕。人家問她為什麼不申請專利賺錢,她說:「人類的知識屬於全人類所有,我不想把我研究的成果作為一個人的私產。」我想這個人真是個有理想的人啊!
  一般而言,今天很多大學的科學教育只是訓練一些技術員,但這也有一些不得已的苦衷。原因是今天的科研的確也很需要技術性的工作。一個好的技術員是重要的。可是要在科學領域打開新的局面,做些尖端的、有創意的科學工作的話,光有技術就不一定行得通了。因此只得到技術的訓練,一個學生還沒有達到很好的科學教育的目的。據我所知,比較好的學校或實驗室,為了要解決一個新的科學問題,學生都有很廣泛的訓練,不僅是他專業的東西,科學哲學、科學史或科學社會學也非常重要。這樣才可能成為一個好的科學家。
  全世界與我們從事同樣工作的就有幾十個人,我們為什麼做得比較成功呢?這是因為我們花了很多心血反覆地在每一步每一步的小地方上下功夫。如果有一百步的話,我一步比別人做好5%的話,這是1.05的100次方,這樣就有很大的差別了。
  把我的成功看成是我個人的表現是根本不對的。這是很遺憾的事。我的研究經費都來自社會,人家不給錢,我什麼也做不成。何況我的研究也只是繼承很多早期的大師,他們給我很多的啟發和幫忙。因此,把我當作標兵或當作個人成功的例子來看是不對的。
  人家問我怎樣才能作好一個科學家,我就用一句我常常規勸台灣年輕人的話作答:要作好一個科學家,一定要有追根究底的精神。因此,在現實社會裡很容易妥協的人一定不會成為一個好的科學家。生活上容易妥協的人絕對不會成為很好的科學家,即便他讀了不少書,花了許多時間在實驗室,也沒有多大用處。另外一個人在成長的過程中必須養成尊重別人的習慣,這一點不做好的話,也很難成為一個傑出的科學家。所以我覺得民主的觀念對科學家的培養非常重要。
   

公眾的科學觀


   

作者:史蒂芬·霍金


  
  史蒂芬·霍金(1942——),英國理論物理學家。牛津大學畢業後,又在劍橋大學獲得哲學博士學位。曾在劍橋大學任引力物理學教授,主要從事宇宙學和黑洞理論的研究。從20多歲起,因患有漸進性的神經疾病,一直困在輪椅上從事艱難的科學研究。

  不管我們喜歡不喜歡,我們生活其中的世界在過去100年間遭受到劇烈的變化,看來在下個世紀這種變化還要更厲害。有些人寧願停止這些變化,回到他們認為是更純潔單純的年代。但是,正如歷史所昭示的,過去並非那麼美好。過去對於少數特權者而言是不壞,儘管甚至他們也享受不到現代醫藥,婦女生育是高度危險的。但是,對於絕大多數人,生活是骯髒、野蠻而短暫的。
  無論如何,即便人們嚮往也不可能把時鐘扳回到過去。知識和技術不能就這麼被忘卻。人們也不能阻止將來的進步。即便所有政府都把研究經費停止(而且現任政府在這一點上做得十分地道),競爭的力量仍然會把技術向前推進。況且,人們不可能阻止頭腦去思維基礎科學,不管這些人是否得到報酬。防止進一步發展的唯一方法是壓迫任何新生事物的全球獨裁政府,但是人類的創造力和天才是如此之頑強,即便是這樣的政府也無可奈何。充其量不過把變化的速度降低而已。
  如果我們都同意說,無法阻止科學技術去改變我們的世界,至少要盡量保證它們引起在正確方向上的變化。在一個民主社會中,這意味著公眾需要對科學有基本的理解,這樣做出決定才能是消息靈通的,而不會只受少數專家的操縱。現今公眾對待科學的態度相當矛盾。人們希望科學技術新發展繼續導致生活水平的穩定提高,另一方面由於不理解而不信任科學。一位在實驗室中製造佛朗克斯坦機器人的發瘋科學家的卡通人物便是這種不信任的明證。這也是支持綠黨的一個背景因素。但是公眾對科學,尤其是天文學興趣盎然,這可從諸如《宇宙》電視系列片和科學幻想對大量觀眾的吸引力而看出。
  如何利用這些興趣向公眾提供必須的科學背景,使之在諸如酸雨、溫室效應、核武器和遺傳工程方面作出真知灼見的決定?很清楚,根本的問題是中學基礎教育。可惜中學的科學教育既枯燥又乏味。孩子們依賴死記硬背矇混過關,根本不知道科學和他們周圍世界有何相關。此外,通常需要方程才能學會科學。儘管方程是描述數學思想的簡明而精確的方法和手段,大部分人對之敬而遠之。當我最近寫一部通俗著作時,有人提出忠告說,每放進一個方程都會使銷售量減半。我引進了一個方程,即愛因斯坦著名的方程,E=mc2。也許沒有這個方程的話我能多賣出一倍數量的書。
  科學家和工程師喜歡用方程的形式表達他們的思想,因為他們需要數量的準確值。但對於我們中的其他人,定性地掌握科學概念已經足夠,這些概念只要通過語言和圖解而不必用方程即能表達。
  人們在學校中學的科學可提供一個基本框架。但是現在科學進步的節奏如此之迅速,在人們離開學校或大學之後總有新的進展。我在中學時從未學過分子生物學或晶體管,而遺傳工程和計算機卻是最有可能改變我們將來生活方式的兩種發展。有關科學的通俗著作和雜誌文章可以幫助我們知悉新發展,但是哪怕是最成功的通俗著作也只為人口中的一小部分閱讀。只有電視才能觸及真正廣大的觀眾。電視中有一些非常好的科學節目,但是還有些人把科學奇跡簡單地描述成魔術,而沒有進行解釋或者指出它們如何和科學觀念的框架一致。科學節目的電視製作者應當意識到,他們不僅有娛樂公眾而且有教育公眾的責任。
  在最近的將來,什麼是公眾在和科學相關的問題上應做的決定呢?迄今為止最緊急的應是有關核武器的決定。其他的全球問題,諸如食物供給或者溫室效應則是相對遲緩的,但是核戰爭意味著地球的全人類在幾天內被消滅。冷戰結束帶來的東西方緊張關係的緩解表明,核戰爭的恐懼已從公眾意識中退出。但是只要還存在把全球人口消滅許多遍的武器,這種危險仍然在那裡。在前蘇聯和美國的核武器仍然把北半球的主要城市作為毀滅目標。只要電腦出點差錯或者掌握這些武器的人員不服從命令就足以引發全球戰爭。更令人憂慮的是現在有些弱國也得到了核武器。強國的行為相對負責任一些,但是一些弱國如利比亞或伊拉克、巴基斯坦或甚至阿塞拜疆的誠信就不夠高。這些國家能在不久獲得的實際的核武器本身並不太可怕,儘管能炸死幾百萬人,這些武器仍然是相當落後的。其真正的危險在於兩個小國家之間的核戰爭會把具有大量核儲備的強國捲進去。
  公眾意識到這種危險性,並迫使所有政府同意大量裁軍是非常重要的。把所有核武器銷毀也許是不現實的,但是我們可以減少武器的數量以減輕危險。
  如果我們避免了核戰爭,仍然存在把我們消滅的其他危險。有人講過一個惡毒的笑話,說我們之所以來被外星人文明所接觸,是因為當他們的文明達到我們的階段時先把自己消滅。但是我對公眾的意識有充分的信任,那就是相信我們能夠證明這個笑話是荒謬的。

  

 
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