光学人需要什么样的精神?今天为大家分享一篇多年前王大珩先生的一场报告实录,这场报告是关于科学精神方面的内容,希望能够为各位光学人带来一些启发。 漫谈科学精神 王大珩 各位老师,各位同学,这次我选的题目叫做漫谈科学精神。为什么想这么一个题目呢?我们好象是在科学科普方面也做了一些工作,但是工作好像不是那么突出,回想起来,我们做科普工作者只谈科学事实,但是缺少对科学精神方面的灌输。在这个情况之下,使我想琢磨有关科学精神的问题。 今天谈这个事情,只是我自己对这个问题的一点感受,谈科学精神,自己很胆怯,也许谈出来的观点不够科学精神,这个请大家批评指教,我甘当这方面的小学生。 我从根本上想过一些问题,所以先从什么是科学谈起。你要了解科学精神,首先你要了解我们对科学是怎么认识的,对科学是怎么理解的。第一,我谈的是对科学的理解。我自作主张地写了这么几条。什么是科学呢?是对客观事物正确认识和理解的知识体系。这几个字我应该解释一下,第一,什么叫做知识?我想在这里用比较简单的方法说明一下,知识问题要回答五个W,这五个W是什么?就是what、why、where、when、who,就是何事、何故、何时、何地、何人。这几方面,到现在我们理解的包括的内容,第一个是何事,小到基本粒子,大到整个宇宙,所有的事物都可以称得上什么事情。何故,就是物质相互的机制、原理和探索、真理的追求。何时,我们概括了整个宇宙历史很长的时间,到最短的时间,现在开始最短的时间,10的负18秒。何地,地是代表空间,从基本粒子的尺寸到宇宙的尺寸,这也包括万象的,也包括生物,我特别提出来,我们万物之间,除了固定的东西,还有活动的东西,所以包括生物空间。何人,从一个人到世界上的全人类。在这个问题上,我们常常说有自然科学,还有叫人文科学。在解决这几个何字的问题上面,自然科学是把人的因素包括在外面,这些知识叫做自然科学。人把人包括在内,特别是研究人与人或者人与社会之间的关系,这些方面我们叫做人文科学,或者是社会科学。底下谈谈认识和理解这几个字怎么说法。认识什么?是认识物质的存在和运动的形式,质的区别、物质之间互动的关系以及运动规律和普遍原理。正确,我这次着重要提的是什么叫做正确,特别是相对于不正确突出来什么叫做正确。这是我把我理解的科学要解答的问题,先做这样一个简短的说明。 底下谈谈科学的特征。第一个叫做一元性。万物运动都有自然的规律性,而规律性是唯一无二的,不以人的意志为转移的,说得更神秘一点,事实上是不以别的因素为转移的。如果把自然的物质运动规律说是天意的话,那么只有一个天,没有第二个天。不应把一元论看作是一切一种说教或者教条,它是经过人类长期历史实践得出来的最基本的也是最原始的规律。 第二个特征,我管它叫做诚实性,也就是说是科学上说的“三严”,也可以叫做严格性。科学的认识,是知识活动的一种基本形式,它的核心是认识事物本质的途径。中国孔子有句名言,“知之为知之,不知为不知,是知也”,这才是科学上的“知”,是真知。这里面特别要说明的,很重要的是,不以不知以为知,把真知和不知以为知摆在一起看,是知识是否科学性的一个分界线。 举个例子说,有神论就是把不知以为知,就是把不知当做是知,所以不是科学的。可以指出,人类从愚昧走向文明的过程,许多事物开始是不可以理解推测的,于是乎把这种现象的出现归结为神的意志,从历史上看,至少到现在已经有几千年了。而人类对科学意识的认识只有几百年的历史,这个有神论的传统和文化至今仍弥漫着整个的世界,而且被统治者所利用,作为维持社会秩序和安定的手段。现在是什么样的情况呢?国外许多国家把有神论和政权密切地结合起来。我在国外就碰到这个事情,他问我信什么教,我说没有教,他说岂有此理,人还有不信教的。当代科学的高度发展,但在传统意识上和行为上,仍保持着有神论的烙印,科学家都是如此。在实验室里他是无神论者,但是在社会上也是随着有神论的大流,成为有神论和无神论的两面派。我也这样做过,在国外的时候,因为申请一个专利,要到专利局去,首先要我把手放在他的圣经上,说我讲的话都是真的。在这种情况下,我何必说我不信你的教呢?算了,我也就随大流了,你爱怎么样我就跟着走了。这说明,当前整个社会的思想意识远远落后于科学思维所指出的先进道路。所以要使全社会的意识形态自觉地以科学化见诸行动还有漫长的路要走,这恐怕是实现科学社会主义的主要障碍,这也是我们现在的社会还处于初级阶段的一个原因吧。 第三,正确的科学路线,就是严谨性。再认识过程上,由表及里,由浅入深,由简入繁,由中间向两头扩展,对真理的认识是可望而难以及的。科学不承认没有事实依据的先验论。它的深入由低级到高级主要是理性认识的过程。这是科学的核心所在。但是,理性认识要经过考验、论证来确立。 第四,实践是检验真理的唯一标准。我不用多解释了,只是说现在用的方法是哪些。首先是经过实验室的试验论证和模拟试验,直接论证。第二个是利用自然环境进行各种因素的观察和分析。比如说气象条件不能搬到实验室里来,天空的条件没有搬到实验室里来,只能就地观察,进行数据上的分析,然后再从分析上得出结论。第三是触类旁通和举一反三,取得旁证。有些规律本来是适用于局部范围的,但是从各种现象的推论上,我可以扩展它的范围。比如说力学的定理,是在地球上做的,但是可以扩展到天文上面,这就是举一反三取得旁证;局部试点,逐步修订完善。这在社会中许多工作上,你要认识到是不是这样做合适,有什么问题,可以进行局部的试点,通过试点找出问题,然后逐步修正,使你采取的措施更加接近于实际。还可以从事物的内在因素找相互关系,这恐怕在社会科学上很多这样做的,社会各种因素找出相互关系出来,来印证你这个理论是不是合适,是不是可以见诸行动。另外,异常现象的发现表示其中蕴藏着新的东西,初料不及的异常现象常常是发现新事物、新规律的源泉。我说一个故事,有一次我和一个美国的科学家坐一个车子,我问他,你研究的工作做出来的结果和你原来料想的结果完全一样,你是高兴还是不高兴?他说那是最倒霉的,我什么新东西都没有得到。假设他在实验室里出现了他没有预料到的问题,那他会高兴,那样才会有新的发现,在里面可以寻找。也正是因为这样,通过这种不可预料的问题的解决,使得科学或者是整个事物上,包括我们一切的行动和工作,才能取得进展的一种形式。事实上,许多诺贝尔奖金获得者都是在偶然的发现之下提出来的,由于他的发现引起了科学上的一大片或者一个领域的进展。最后就是等待时机,实在没有办法了,你就只好等。爱因斯坦相对论,要做试验,只好等,只有日食的时候,才可以做这个试验,这个试验做出来是对的,是有事实论证的,但是再好一点的试验,是通过水星的进入点的移 动,这个是在天上找到了另外一种行星系,这个行星系比地球上的水星重量要大得多,这样就可以做一个比较好的试验,这个好的试验在数据上面得到非常确切的论证。 第五,同一性,也可以叫做严密性。不同的学科在理论问题的提出上,各有其特点,在相邻和交叉学科中,必然出现理论上的相互覆盖,这在原理上只能是相辅相成,相互补充,决不应该出现互相矛盾的地方。在学术派的形成当中,往往出现这类的问题。学术上的进步表现在理论上的同一性和它的统一。举个例子,中西医各有一套理论说法,而且在实践上都见成效,但终究会把这两种理论统一起来,舍弃当中不确切或者是应当补充的部分,这也是科学进步的一个途径。 总结一下科学进步的辩证关系。 我举了几条,第一条,由于生物计划所赋予人特有的思维本能,使人类具有求知欲和竞争生存的能力。认识的开始是解决事物为什么出现的问题和为了生存上的物质需求,人类会说话,能互通信息,能繁殖,也有群体作用,这也是适者生存所赋予的环境支持。 第二条,规律的确定是经过长期的质疑和反面论证的。例如,世界上的基本的能量不灭定律是经过近一二百年的考验才确信不疑的,并且据此导致许多世界上的新发明与创造。关于能量不灭定律经过多少年,关于能量不灭的情况,一个猪吃了东西,能量哪里去了? 第三条,假象是创新的前奏,是理性认识的先驱,是从不知到知的必经过程,因而是科学认识的一个重要组成部分。假想应当说是科学的,但是这里面有一个要求,做假想必须符合已经确立的许多定律,而不能是违背已经确立的物质定律。 第四条,量化是强化定律的可信性和确定性的基础。物理上的许多定律,常常是通过量化的形式确定的,这个量化的确定度比定性的确定度要高得多。所以当一件事物的认识从定性的认识走上定量的认识来确定它的时候,是认识上的一次飞跃。 第五条,科学的知识是有继承性的,逐步丰富的,可以积累的。到现在阶段,它已成为人类经过历史进程中大量的劳动所形成的果实,成为人类社会经济活动的一项主要资源。它的特点是它的经济价值和可共享性。这是作为一个资源所特有的特性,就是有共享性。因此,这是使社会资财共享的先声,恐怕这是共产主义的苗头由此开始。 科学与技术并行发展,这是提倡科学精神的一个主要点。就是除了认识世界以外,通过认识世界进行改造世界。这是作为科学精神上的一个主要的观点,不仅要认识世界,还要改造世界。当前由于科学上的新发现,应用于生产实践,导致现在的高度的物质文明特别是高新技术在改变当前社会经济面貌的作用,也帮助促进了人类思维的科学化。 下面再谈一谈非科学的方方面面。第一个刚才说的是有神论,这已经谈过了。第二,不切合实际的教条主义和盲动主义,违反实事求是的精神,自以为是,大胆行动,形成左倾或右倾路线。第三是伪科学,在事物的论证中,以科学的表面隐藏着非科学的基本内容,以表面的正确倾向掩盖不正确的方面,哪怕是有一点点也不行。这是科学的严肃性方面要注意的问题。在科学的论断上,不允许有一点点伪科学的东西,似是而非。在结论上,有时候就失之毫厘,差之千里,就会出大问题。关于非科学的作风问题,弄虚作假,伪造数据,抄袭剽窃等等,这可以说是学术上的窃贼。再后面是巫术和迷信。 以上说明,这些非科学的行动和措施给社会造成危害和损失。科学思想的适用范围是全社会的,不是单纯科学技术工作者所需要的。 我们所要的科学思想是什么?第一是实事求是,第二是审时度势。这里面包括时间性和空间性,也包括现在和将来,也包括可持续发展的一些问题。第三是传承创新,就是科学有继承性,每一个发现和成就,都是在已有规律发现的基础上形成的,在这上面,我们一方面要对这种已有的规律进行传播,另一方面要继往开来,在继往开来上做创新的工作。第四是寻优勇进,有了创新的工作,让它在社会上起作用,还要找出实施这个措施的最优的途径,而且还要有创进,使它实现。 科学发展的动向。第一,在探求真理方面穷其究竟的工作还在大力的发展,并且又有新的认识。比如说研究物质的终极结构,从分子、原子、原子核到基本粒子到夸克,现在为了了解这些的基本来源又追溯到宇宙的形成上去了。这样就导致了基本粒子和天文学的结合。我们知道,诺贝尔奖金丁肇中先生原来是搞电子物理的,为了研究反物质结构在宇宙上的存在,为此我们国家专门做一个粒子的偏转器,来研究这个问题。 谈到这些问题,涉及到我们认识宇宙和事物的宏观规律,现在逐步地发展到微观规律上去。宏观规律是认为可以肯定和确立的,这只能在一定程度上说。最主要的是能够写出一个数学式的模型,这样才有一定的准确度。但是,宏观只是一种概念,比如说我们说一个石头,有个边界,这是宏观的概念。在微观上说,你就不知道它的边界在哪里,它追求场地在那里的突变,怎么能说准它的位置呢?在微观上面,你也许要采用一种更敏感的探测软件,敏感到什么程度呢?敏感到出这样的问题,你去探测那个对象的时候,就不可能不影响对象的实质。以后你认为你所得到的结论是什么,里面就有一定的不确定度。比如说毛主席说的,你要了解梨子的滋味,你必须要用口去咬,尝梨子了,就把梨子破坏了,你尝了梨子是甜还是不甜,但是这个甜是算在梨子的帐上还是算在你舌头的帐上?微观方面有一定的不确定因素。今天量子力学当中,知道都知道有一个测不准原理,这还是物质本质的问题,但是其中不确定度是确定的,模糊度是确定的。在这种模糊度的确定中,你要承认这样一个事实。所以我们所谓的宏观的准确度,也有它的一定的精确度,也有它一定的不确定度。从中引出的概念是什么呢?假设我把世界上的事物都能够量出来之后,我们把它的运动知道了,我们可以写出一个理论上的运动方程式,就是有了初始条件,以后可以随时得到它的精确的行动。现在微观的问题上,都带着一种几率,我们只能了解到几率的问题。这是概念上一个很大的进步。 再说一个很简单的例子,当人愚昧的时候,在地球上走路就要问我走多远,问地球的边在哪里。当你知道地球是球之后,就没有人问这样的问题。这是概念上很大的一个转变。反过来你也可以说,这个边是无穷的,今天相对论的时空的问题上,得到这样的概念。我们在科学的认识上,有许多问题,在思想概念上要有新的认识。在这里面,我想说一下,最主要的一个新的概念,我们叫做混沌的理论。老天爷给了你这样的一个世界,这个世界里给了你这么多的物质,还给了你这些物质当中相互作用、互动的规律,给了你一定的活力,活力就是能量。问题就在于,在这样的一个世界里,你对物质规律怎么样认识,你是在这个混沌的情况之下提炼出当中的物质相互的关系来认识这个世界的。过去那种运动方程式认为,初始的运动方式决定一切,这个不存在,但是在这个运动方程里面,常常可以分为两部分,有一部分是与初始运动有关的,有一部分与初始运动无关的。而真正我们常常看到的那一部分,是与初始运动无关的。这是一个漫长的过程,你不能从头起,所以主要是要研究和初始运动无关的部分。这部分可以表现出来的规律了。这是典型的达尔文的进化论,从物种的起源出发,经过优选的过程,使它得出进步的效果出来,这也是当中一个规律。混沌的这部分是,把这个规律扩展了,有些是可以预想的,可以想这个世界上物质的互动的,结果有几种形式,一种形式是互动之后,效果就销声匿迹,这个叫消退。还有一种形式,互动之后,因为它的非线性作用,还有良性循环作用,会非线性长上去。还有一种暂时的形式,是保持原状,整个宇宙给你一定能量的情况,你怎么保持原状,这种情况就是在那儿振动。良性循环突出来的那部分,这部分的工作,现在我们可以从两个方面来看,一个我管它叫集中性,或者沟道性,或者抱团性。自然界之间,物质上,会自己往一起凑拢。比如说激光的试验里面,当光过去的时候,好象是很均匀,但是当你经过这个物质当中,稍微有一点点不均匀的扰动的话,激光都往一起凑。这种现象就是混沌现象出来的尖峰,在宇宙间,好多是这种尖峰在那里起作用的。天上往地下打雷的话,你从来没见到这个打雷是一片电荷均匀的下来,是一条线下来的,这种现象非常普遍。普遍到什么程度呢?我可以跟你们这样说,河流的形成,是水慢慢走着走着,经过非线性然后形成河流的。矿产怎么形成的?是在这个过程当中,这种活动上面,使它的某种物质能够很好地集中。在医学上面,到现在还有人争论,经络理论到底对不对。我说经络理论是必然的,人身作为一个电解体的话,有电流在里面流动,这个流动不会是平铺直叙的流动,必然会自己找出一条路来流动。再往宏观里说,我们说是在一个社会里面,经过进化的作用,要抱团,所以形成了所谓国家,形成了所谓民族,也形成了所谓党派。所谓沟道的规律,在这个混沌的理论里面,是一个很普遍的规律。我也可以这样说,也正是这个规律,所以在最原始的结构方面,才能够有基本粒子,这个基本粒子不是固然的话,粒子性怎么形成的呢?是靠这种非线性的来形成的。 我再举一个例子,假设我们把大气作为宇宙的话,大气里面会出来雨点,会出来冰雹,会出来雪花。假设我们的空间跟我们的宇宙只是大气那一点的话,这三个东西就是宇宙结构里面的基本粒子。我们所谓的基本粒子可以成为不同物种的粒子的话,都使得混沌的非线性效果形成。另外还有一点可以说的,在混沌里面很重要的一点,就是分杈,就是在进行当中,碰到很多的障碍或者干扰,于是乎从一个路线变成了两个路线。这在我们进化论里是很自然的东西,在进化论里叫做变异。在整个物质的过程当中,我们叫做分杈,就是一种物质变成两种形式。在世界上,不是连续的毫无分别的延续着从一种物质变成另一种物质,而形成了粒子的形式,形成了可以分割的区别,使这种非线性的效应在里面起着主要的作用。这样,你就可以认识到,我们整个的宇宙的形成,从历史上看,可能最先是基本粒子,然后会出来类星系,然后会出来星云,出来恒星系,行星系,然后出来地球,地球上出来各种岩石、矿物、各种动物、植物,一直到人,这当中经过了长远的过程,这是很普遍的一个规律。这也说明,达尔文的进化论,不过是这个规律历程里面的一个步骤,我们通过这个理论。人出来是什么情况呢?现在说起来是进化论里的最前锋,已经进化到人本身有智力,进化论的最独到的,能够进化,是因为它能够生存,能够繁殖、延续下去。如果说不能繁殖,就无所谓进化了。假如不能抗周围的环境,也会被消亡。人在进化里面,它的生存已经不只是靠体力的强弱,而主要是靠智力,靠他交换信息的能力。当然,今天这个社会里面也还有生物跟我们抗衡的,搞大量的繁殖,比如说非典的病毒,我们还在一个斗争的环境当中,但是今天作为一个绝对的优势,成为万物之灵,这是一个进化论的最前沿的境地。这个前沿表现在什么程度呢?就是它已经有这个意识,来左右种群优化,或者是环境的优化。 马克思主义是科学的,它是一个历史状态的陈述。是人类自从有了智力以后,靠着本能来和周围的环境抗衡,来取得生存的胜利。是研究这段的人类的生存历史,所以它本身就是一个科学的,而且应当说是在我们人类进化当中最基本的部分,因为它不但是在研究人本身,而且是在研究人与人之间相互的作用。我们也可以理解,马克思主义是达尔文主义在人的阶段的一个延伸。 今天我们在这样的一个科学思想进步的环境里,一方面认识到今天我们是怎样演化来的,这在规律里面是很重要的一个方面。另外一个方面,通过科学的进步,连带着是技术改造的进步,这两个因素是互为因果的。今天到这种程度,科学的许多目的,从探索自然奥秘,还在进行之中,很大一部分是为了改造世界而进行的探索,这是现在的一个很大的特点。 今天我们已经进展到信息时代,信息技术的发现与应用,变成了今天的这个局面。今天进入到了知识经济的时代,什么叫做知识经济的时代呢?我们把一切经济的活动或者是措施放在了有理论的基础上,就是有知识理论的基础上,这个知识肯定是科学的知识。在这个基础上,社会科学在里面应当起着很主要的作用,除了自然科学在里面所形成的物质文明也起着很大的作用,但是还有一部分是和经济有关的这部分的科学知识,应当说,知识已经进步到这个时代了,技术也进步到这个时代了,过去没有办法研究的问题,今天有办法进行研究了,也提供了这样一个场合和可能,研究更加复杂的问题。所以,今天摆出科学的问题的面看起来,我们搞基础科学有一部分面向的问题还没有发展很好的部分,一个就是生物科学,因为它复杂,过去是避免往这方面研究,新研究最简单的东西。我们在研究物质结构的时候,最简单的是研究氢原子,现在是往新的方面走,一个是生命科学,一个就是社会科学。社会科学提到这个问题,就是科学称为科学的话,它能把规律比较好地找到,是要靠定量,过去的经济学,好多是定性的,实质上是也是往定量方面走,特别是现代在科学方面的许多方法上,已经为研究社会科学准备了很多条件,大家都感觉到了,你做一个经济报告的时候,假设没有数据作为依据的话,你这个报告没有说服力。今天像统计学、运筹学,在很大程度上都是为了研究社会问题提出来的。 我再讲讲关于运筹学怎么出来的。第二次世界大战的时候,英国那边搞海运,常常受德国潜艇的攻击,于是要数学家研究这个问题。我这个船运输是单独运输好呢,还是结队运输加以防护好?结果科学家分析出来以后,是结队加以防护运输好,所以采取了这个策略,起到了很大的效果。从这里面就发展出来一个运筹学,这个运筹学是用在我们生产技术上的方面,在我们生产的许多设备、设施、方法上面有许多节省的部分,有很大的效果。制造技术,好象大部分的时间都放在加工上面,好多东西放在一起生产,一下子就都出来了,叫做规模生产。它的生产成本不是靠加工方面来决定的,是靠你这个物质从哪个地方搬到哪个地方,在物流里面所消耗的时间来决定的,所以运筹学在这里面就起到了很大的作用。我们常常工作复杂一点,就说这是一个系统工程,就是说影响它的活动的是多因素的,我们要解决的问题也是多方面的,理论上这些东西是放在一个方程的函数里面,但是这里面很重要的因素是什么?就是怎么把这个系统工程用在社会的问题上,是一种量化的形式。就是把生产和经济上的活动,这种因素用量来表示,假设能够用量来表示的话,你把这个活动可以写成一个所谓数学模式的话,那你就可以用数学的方法来分析这个问题。这个问题现在还在进行,世界上已经很普遍的进行,但是还没有到成熟的程度。为什么呢?数学模型的确定不那么容易,经济活动的量化不那么容易,所以今天还在发展之中。一个很大的问题,就是怎么用好科学的方法,使现代的数理方法来解决生产优化的问题。这个优化不是一种单纯的生产成本的优化,这里面有很多的因素要考虑。比如说,对我们整个国家来说,你除了考虑生产之外,还要考虑这个工作在运输上面怎么样,市场是怎么样的,我现在发展怎么样,我以后有没有前途,有何实际发展,可不可以存在,和人的关系怎样,人愿不愿意用。在社会经济方面,这都是要很好考虑的问题。所以,在我们科学思想里面有很重要的一条,叫做寻优勇进,科学里也要讲一个优,什么时候可以得出最好的结果,但是在社会里很重要的是,你采取什么途径,采取什么样的政策,你能够得到最好的机会。什么叫做优,什么叫做最好,这个评价也不一样。所以,这里面是今后发展的一个很重要的方面。在这个问题上,我可以说,今天关于优化的问题,我们国家已经建国半个多世纪了,整个优化的问题是决策里面很重要的一个方面,假设你决策方面优化是确切的,可以用它来进行决策。现在正在往这个方向在走,所以这个问题是牵涉到整个政治、经济的问题,是非常重要的一方面。 今天我们国家经过半个世纪以来,经过了许多途径上的曲折,有的是合乎实事求是规律的,也有的是不符合实事求是规律的,我们有很深刻的教训。今天可以说,我们寻优寻了五十年,今天在十六大精神的指挥下,我们可以很好地想想,用科学化来衡量究竟我们的认识如何。今天提出来“三个代表”的重要思想,这也是根据我们科学化的道路提出来的,在我们国家的党政领导之下,科学化的进程是越来越好,这也是我们国家的希望。在十六大的指引之下,在科学化的指引之下,事实上也可以说是“三个代表”重要思想的指导之下,我们在进行工作。在这里面,我们会发现问题,要通过实践来解决这些问题。但是这里面也有很重要的一条,当你科学化能够搞得好一点的话,大家的认识就容易一致,因为科学化是没有国界的,它只有一个观点,不像那些有神论,你有你的说法,我有我的说法,你有你的民族的观点,我有我的民族的观点,好多说不到一块去。你用科学化的观点来作为一个共识的话,最容易团结广大人民一起工作的。所以科学化和科学思想在当前的政治形式下,我们相信,也认为,它正在建设我们的强国方面起到非常积极的作用。 让我们大家很好地认识这个问题,想一想科学化的问题,大家携手共同前进。谢谢大家。 今天重温这场报告后,各位光学人得到了什么启发呢?请在下面跟我们留言哦! 亲爱的朋友们,如果您有什么优秀的行业资讯,科技八卦以及光电科技行业的新产品和新技术,或者是自己相关行业方面的工作经验心得和专业论文都可以跟大家分享,光电工程师社区也是各位展现自己的一个平台。在以后我们会接受各种投稿,对优秀的稿件我们会放在网站上。 投稿邮箱:lm@focaloptics.com |