百年科学思想史考察 |
路甬祥
20世纪是科学技术成就辉煌的世纪，也是人类理性日益成熟的世纪。人类对自然的观察的视野在微观和宏观两方面都扩大了10万倍以上：对物质结构的认识已经从大于10－10米的分子、原子集团深入到小于10－18米的基本粒子内部，而对宇宙的观察眼界则已经从直径10万光年扩展到150亿光年的大宇宙范围。一方面，由于各门科学的深入发展，我们周围的自然界从分子、原子、基本粒子，到细胞、细胞核、染色体、DNA分子、基因片段，到宇宙、天体、地球表面和地壳内部，所有各个层次都得到了较为深入研究；另一方面，由于交叉学科和边缘学科的大量兴起，各门学科之间的空隙逐渐得到填补，其中特别是分子生物学的出现，使物理科学和生命科学之间的鸿沟开始消失。由此，自然界各方面各个层次及其之间的过渡环节也开始逐一为人们所认识，整个自然科学正在形成不断发展的、多层次的、综合的统一整体。伴随着科学技术突飞猛进的发展，使人类对科学技术活动认识的哲学眼光、历史视野和战略高度不断扩展和提升。科学哲学、科学史和科学社会学的发展，以及对于生态环境危机的警觉和可持续发展观念的形成，对于科技对人类社会自身发展可能带来的危机的担忧，标志着人类对科学技术反省和思考的广度和深度不断加大。 20世纪上半叶发生的一系列科学革命，不仅深刻地改变了人类对世界自然图景的认识，而且带动了经济社会的飞速发展。相对论、量子论和信息论的创立，DNA双螺旋结构分子模型、夸克模型的发现，系统论与控制论的建立，以及地球板块模型、宇宙爆炸假说的提出，标志着人类对于物质、能量、时空、信息、生命、地球和宇宙认识的新的革命。量子化学、固体能带论、质能转换原理、生物遗传中心法则、受激辐射理论、反馈控制等为技术发展提供了划时代的关键科学原理，开创了信息技术、新材料与制造技术、生物技术、新能源技术、海洋技术和空间技术等等一系列高新技术领域。源于核物理学研究的核技术的发展，导致了原子弹、氢弹、核电站以及可控核聚变实验的实现；源于半导体物理学、电子物理学研究的微电子技术的发展，导致了电子计算机的硬件系统从电子管到晶体管再到集成电路和大规模集成电路、超大规模集成电路的迅猛发展，其软件系统的发展则是以数学和逻辑学为基础的；源于量子理论的光发射和吸收理论与固体物理学结合导致了激光器的诞生，不仅发展出半导体激光器和气体激光器等多种激光器，还衍生出基于其他物理原理的自由电子激光器和原子激光器等，导致了激光和光通讯技术的出现；而基因控制技术，包括引起震撼的动物克隆技术，则都是以DNA的双螺旋结构和遗传中心法则为基础的。快速推进的科学和不断发展的社会需求成为技术进步的基础和推动力。基于科学基础上的技术创新、技术发明不断涌现，不断引发出影响深远的新的产业革命。技术进步也为科学发现和研究提供了前所未有的实验与观察手段。 上述这些20世纪中最重要的科学技术成就已经对人类社会产生了巨大影响，而且仍然在不断迸发出对社会发展的强大推力。不仅如此，这些划时代的科学技术成就既是与科学技术相互作用的结果，又对其自身发展有着极为深远的影响，使科学技术在最近100年里展现出前所未有的、绚丽多彩的图景。在这一百年的时间里，人类已经创造出了前几千年都不可比拟的物质文明。今天，人类开始进入工业化社会的高级发展阶段——信息化时代，并已形成以知识为基础与推动力的知识经济构架。科学技术更加彰显出了推动社会发展的无与伦比的力量，成为国家综合国力与竞争力的决定性因素。 中国现代科学技术事业也正是在这样的历史大背景下，走过了它的奠基时期和开拓时期，并在21世纪已经进入了一个创新发展的新时期。 中国科学一个世纪来的孕育、成长、变革与复兴，自然带有中国民族文化与国情的深刻烙印。一百年前，中国近代科学技术的肇始在社会主要表现为西方传教士的科学输入以及洋务官员实施的技术引进。进入20世纪以后，大批海外归来的学子们办学校、建学会、出学报、带学生，成为中国科学事业的奠基人。当时，一大批觉悟了的知识分子构成了中国科学化运动的主体。高扬“民主与“科学两面大旗的“五四运动，不仅是影响最为深远的思想解放运动，而且是一场科学启蒙运动。当时社会上的智士仁人、先进知识分子认识到中国要“救亡图存、“富国强兵，不仅要推翻封建统治、打破闭关锁国和文化禁锢的传统，实现民主革命和思想文化解放，而且必须使科学成为新的认知体系的主体。可以这样说，20世纪初中国大地上高高扬起的“科学旗帜，从一开始就具有双重意义。一方面，人们把科学当做推动中国现代化的有力工具，另一方面，人们对科学精神的文化价值也给予了充分肯定。科学在中国近代社会上取得的这种地位的过程，虽有曲折，但仍不失为20世纪整个世纪的主流。 1915年中国科学社的成立，不仅标志着中国知识分子已自觉地肩负起中国科学的社会责任，而且标志着中国科学的体制化过程的开始。该科学社提出的宗旨为“联络同志，研究学术，以共图中国科学之发达；它提倡的科学活动内容包括：“发行杂志，传播科学，提倡研究，以及“设立各科学研究所，施行实验，以求学术、工业和公益事业的进步。它的影响所及，曾一度遍布全国。这些科学活动，不仅在中国创建了许多近代新学科，而且造就了一大批中国科学技术专家。他们以科学社团的形式极大地推动了中国科学的历史发展进程。在这些专家当中，绝大部分是归国留学生，侯德榜、竺可桢、茅以升、李四光等则是其中的杰出代表。 后来于1927年按照孙中山先生提议成立的中央研究院，尤其是新中国成立后于1949年成立的中国科学院均承袭了科学社的传统。虽说，当时中国科学的体制化进程从民间模式转变为政府模式之后，其发展不能不受到政治和社会文化思潮的冲击与影响，但我们亦应看到正是这种把科学组织纳入国家建制化的模式有力地推动了中国科学技术的发展。不仅有利于全国性科学技术规划的制订，有利于国家科学发展目标的实施；而且还有利于把有限的资源集中到国家重大发展目标上来。到30年代，理、工、农、医各科的学系、学会和研究所都已初步建立起来了。 在20世纪的前50年，中国科学家不仅在地质学、生物学和古人类学等“本土科学方面做出了较大的成绩，而且在国外研修的中国科学家还在科学的诸前沿领域也做出了一些重要贡献。前者如中国地质图的绘制、中国植物图谱的编撰、水杉植物的发现、北京猿人的发现、地质力学的创立，以及传统科学遗产的整理等科学成果不仅对于中国有重要价值，也具有世界意义，关于中国资源分布和文化遗产的研究对于了解全球演化和人类历史是不可或缺的重要部分。后者如数论和示性类的研究、正负电子对湮灭的早期实验、恒星光谱型与温度关系的认证、铀核三裂变的发现、μ粒子的发现、植物呼吸酶的发现、验证中微子存在的实验方案、上临界马赫数概念、行星波不稳定性概念、水的三相点的测量、联合制碱法等均是一批有世界影响的工作。30年代成为人们常常回顾的中国现代科学开创奠基的时代。 中华人民共和国成立以后，科学技术事业获得全新的发展环境，特别是由于1956年制定了12年科学发展远景规划，诸如分子生物学、核物理学、高能物理学、高分子化学、半导体物理学、计算机和自动化科学技术、生态学与环境科学、空间科学技术等方面的研究也都发展了起来。中国科学家在几乎完全被封锁的极端困难条件下取得了一批重要科学技术成果，例如对我国自然资源和环境所进行的大规模科学考察、勘探和综合研究，青藏高原和黄土高原的成因、过程、规律及其对东亚地区自然环境的影响，全国农业资源调查和农业区划及生态农业研究示范，在世界上首次人工合成了有生物活性的牛胰岛素，在陆相生油的理论指导下发现并开发了大庆油田，提出数学优选法并在工农业生产领域大规模地推广，特别是成功地实现了核弹爆炸实验、导弹发射和人造地球卫星上天。在这一过程中，中国科学家们也曾经受了改造的困惑、反右扩大化的伤害、三年自然灾害的苦难、帝国主义封锁和前苏联终止援助造成的困难以及“十年动乱的破坏，但仍以其坚韧不拔的毅力和崇高的爱国主义精神和强烈民族责任感实现了国家和人民的期望，为增强综合国力和提高国际地位做出了不可磨灭的贡献。艰难曲折的六七十年代成为开拓者们值得回忆的英勇的时代。 改革开放的社会条件和社会主义市场机制的确立为科学技术的发展带来了新的活力。为加快中国科学技术发展的步伐，以追赶迅速发展的世界科技潮流，从1984年开始进行了科技体制改革的诸多探索，科学技术为国民经济服务方面取得了显著的进步，例如：高产优质杂交水稻的育成与推广，数学机械化证明，农业病虫害的防治，小麦、棉花、油菜、烟草等新品种的培育，人造卫星及卫星应用技术的发展，数千亿次超级计算机的研制，非线性光学晶体生长，稀土永磁材料、工程塑料，6000米无缆自治深海水下机器人的研制，高温超导体的研究，用基因工程技术获得乙肝疫苗、人生长素、干扰素及青霉素酰化酶的研制能力，以及北京正负电子对撞机等一大批科学工程装置的建成等。但到目前为止仍缺乏自主开创新领域和国际领先的独创性研究工作。当代世界正处在历史性的转折时期，对于开始向第三步战略目标迈进的中国，科学技术也必须先行提升到一个新的水平，因此我们正面临一个充满着机遇和挑战的时期，它为一切有信心和创新能力的中国科技工作者提供了崭新的机会。现代企业制度和公平、有序的社会主义市场经济体系的建立，综合国力的发展为中国科学技术的大发展提供了有利的社会条件，只要我们认真总结 百余年来的经验教训，在实现国家第三步战略目标的过程中，完全可以把中国科学技术推进到一个新阶段，开创一个中国科学技术的创新时代，为中国的经济建设、社会发展和国防安全提供强有力的支援，为人类科学文明做出新的重大贡献。历史表明，必要的投入，遵循科技创新的客观规律，实施有效的政策和组织管理，加上由爱国奉献、求真唯实、协作创新等鲜明科学文化价值导向所形成的物质与精神力量，使新中国科学家在极其艰难的条件下创造了一个又一个科学奇迹。“两弹一星的研制成功，大庆油田的自主勘探与开发等，正是其中最为辉煌的例证。吴文俊院士独创地继承光大了中国古代数学的精髓，将其数学机械化的思想与现代计算机科学相结合，做出了自动推理领域的先驱性工作，开现代中国数学家开创世界数学研究新领域的先河；而袁隆平院士则在着力解决拥有十几亿人口的中国的粮食问题的崇高责任感和使命感所形成的坚定信念的驱使下，冲破了当时经典理论认为的水稻等“自花授粉作物没有杂种优势的”遗传学流行观念的束缚，开创了两系法杂交水稻育种技术，并在超级杂交稻研究方面取得了重大进展。他们成为新世纪伊始首届国家最高科学技术奖的获得者，代表了中国科学技术面向新世纪发展的方向。在改革开放的今天，当我们为迎接全球化知识经济的挑战，建设国家创新体系的时候，在学习和吸收国际科技发展和先进科技管理的有益经验的同时，我们仍然不可忽视中国科学发展的自身特征与优势。 科学是不断发展的系统化、理论化的知识体系。科学知识是借助于正确的研究方法和技术手段认识客体，并积累、整理、分析、归纳其结果而系统表述的知识体系和理论。科学发展的一个基本特点是其科学知识和科学方法的历史继承与创新。科学不是哪一个时代的产物，而是历史性的积累和发展的结果。由于自然现象的复杂性，人们对其规律的认识往往有一个由浅入深、由表及里、由此及彼、去伪存真的过程，逐步发展成系统的科学知识。它不但来自生产实践和社会活动，更来源于科学实验。它是严谨的科学观察的记载、严格科学实验的结果，在一定条件下可以重复，能反映客观事物的本质与规律，从而有真理性。但科学没有终极真理，它随时接受新的事实的检验，并伴随着客观事物和人们认识能力的发展而发展，科学有无止境的前沿。 因此，科学的意义在于发展和创新。有新的发现，对已有的知识按新的观点进行分析和归纳，创造新的理论和新的方法，或者用科学知识开发新的应用。进行科学创新必须首先解放思想，不为传统观念和已有知识所束缚，善于提出新的问题，勇于开拓新的方向，创造新的知识，创造新的方法，开拓新的知识应用。科学的发展不但有数量的积累，也有质的飞跃。在某一科学领域中，当知识积累和发展到一定程度，可能产生重大突破。这种突破可能使某一科学领域的知识结构发生根本性的变化，或使一门或几门学科得到迅猛发展。 科学是认识人类社会和自然的研究活动。科学不仅仅是指已被认识的真理和知识，也是指认识真理和获取知识的探索过程。原始的科学活动寓于生产活动，后来被逐渐分离出来，成为一种相对独立的社会活动。活动方式也从个别科学家，转变到18世纪以后学院式研究，到20世纪已发展成为完全社会化、国家化和全球规模的社会活动。科学活动是一种创造性的脑力劳动，其主体是科技工作者——知识分子。科学活动需要物质条件，同时更需要信息环境、文化氛围、科技人员的主观条件——知识基础、创新思想和正确的科学方法。19世纪以后，由于出现了科学——技术——生产的转化方式，显示出科学对生产力的革命性推动作用。社会对科学技术表现出强烈的关注与需求。科学活动的规模和空前发展的速度，则表现出对社会越来越大的依赖。科学社会化和社会科学化的进程正在迅速发展。现代科学已成为社会和国家的事业。专门从事科技活动的社会成员也空前增加，科学立法、科研管理部门、科学基金会、国立研究机构、大学、企业研究开发部门、科学学会、国际性科学组织……等形式不断发展，已成为一种完整的社会建制。它树立了自己的科学目标、科学精神、科学价值观、科学道德规范、科学活动的方式和方法。它已构成了当代社会建制的一个重要部分，并与政治建制、经济建制、文化和教育建制等相互影响，紧密联系，共同作用，决定着国家、民族和人类的文明进程。 科学的价值在于求真，在于它的真理性。而认识客观世界的社会价值更在于改造世界，在于为人类带来福利，满足人类的需求。科学之所以发展成如此宏大的事业，之所以受到社会的如此关注和重视，正是由于它不仅为人们提供了自然规律的系统知识，还在于它为生产力的发展和人类文明的进步注入不竭的动力。科学的价值是通过科学活动的内部结构实现的。当代科学认识活动已经形成了特定的内部结构——基础研究、战略研究和应用发展。其发展趋势是相互联系更加紧密，转移更为迅速。基础研究的目的旨在增加新科学知识和新科学领域，而往往并不直接考虑特定的应用目的；战略研究是近年来出现的概念，系指具有重大战略意义的研究与开发工作，包括重大定向基础研究、重大战略高技术研究与发展和重要公益性研究。基础和战略研究主要依靠国家支持和组织。应用与发展旨在通过研究所获得的知识指导生产新的材料、产品，建立新的工艺、系统或服务，并从本质上去改善和更新已经在应用的那些材料、产品、设计和工艺。应用与开发的主体是企业，主要动力是市场与需求。从而科学作为整体体现了其双重的社会价值——真理价值和应用价值，表现了不同的行为主体和运行机制。 进入创新时期的中国科技事业面临三项艰巨的任务：建设国家创新体系、提高国家的科技创新能力和探索适合国情的现代化道路。 今天，科学发展的速度不仅取决于投入，而是在更大程度上依赖于有效的科学体制。自19世纪以来科学的进步就已表现为“知识和“体制两个方面，后进者缩小差距的主要方法往往是采取了18世纪末以来有效的近代教育制度和研究建制。中国在19世纪中叶接受现代科学时，知识水平的差距近300年，而在引入先进的教育和研究体制后，即能在100多年的时间内把知识水平的差距缩小为二三十年。对于开始进入创新时期的中国科学事业，我以为，所要解决的诸多问题中的首要问题仍然是科技体制问题，急需建设一个能适应新世纪科技革命和市场与社会需求挑战的国家创新体系。因为创新体系本质上反映着科学技术与经济社会协调的程度，所以建设国家创新体系的主要任务在于探索科学技术与经济社会的发展规律，发挥二者相互促进的作用。在中国的现代化进程中，在处理科学技术与经济社会协调发展方面有许多经验和教训有待总结，而技术与经济、科学与技术、自然科学与社会科学以及中国与世界这些关系，正是人们普遍关心而又必须恰当解决的问题。 任何国家和科学的发展都必须以其自身的研究和发展能力为基础，只有具备了研究和发展的基础结构，外援才能发挥其应有的催化作用。尽管现代科学在中国已经有百余年的历史，但至今也还不能说已经具有了较高水平的科技研发和较强的自主创新能力。通常可以四个指标评价一个国家的科技能力，一是以投入研发的人力和财力衡量从事科技活动的规模和能力，二是以出版物的质量和数量衡量科学或知识创新成果，三是以拥有的专利件数和产业转化程度衡量技术创新成果及其产业化，四是有比较完善的国家创新体系和有一批具有研究开发能力的大企业和高科技企业。它们大体上能反映一个国家的科技研发与产业化的竞争能力。如用这些指标在世界范围进行比较，就会发现我们中国同发达国家还有不小的差距。在科学已成为高技术的先导和技术已经成为经济增长的主要动力的今天，任何国家要想在激烈的国际竞争中立于不败之地，都必须有一支强大的科学研究和技术开发的队伍，构建形成适应时代和国家发展要求的国家创新体系。我们不仅要充分尊重科学的学术自由权和自主权，激发起科学技术发展的内部动力，还要在社会上普遍提倡科学精神与科学方法，建设和健全社会主义公平、公正、有序的市场经济体制，培育企业自主科技创新的能力，强化国家目标和社会需求的引导和推动作用，培育科学技术发展的外部氛围和科技与经济社会发展紧密结合和创新体制和机制。倡导“科学技术是第一生产力”，高度重视基础科学本身的发展，为科学技术和国家创新能力的持续提高奠定坚实基础。 自50年代后期以来，经受了屈辱的中华民族就开始探索适合自己国情的现代化道路，早在1957年毛泽东主席就曾发出整理科学遗产、发展自己的科学学派的号召。已经提前达到第二步战略发展目标的中国，面临的任务是向第三步战略目标奋进，在21世纪中叶进入中等发达国家的行列。为了在新世纪激烈的国际竞争中振兴中华，在确保可持续发展的同时加速经济增长，我们必须极大地提高全民族的科学和教育水平，实施我们已经确立了的“科教兴国”的战略方针。由于人口众多而使得自然资源相对不足是我们的基本国情，关键在于如何通过普及教育和发展科学技术从而开发巨大的人力资源。我们不仅必须在世界上率先实施节约资源并保护环境的生产方式和生活方式，而且还必须创造性地发展支持人类持续发展的全新的科学技术体系。 开创创新时代的艰巨任务要求科学家充分发挥科学创造性。 科学是理性的事业，在科学技术飞速发展的时代更要求理性的创造思维，哲学的启迪对于科学创新思维的作用越来越受到重视。历史上启蒙哲学之于法国科学，唯物主义和辩证法之于德国科学，提供了科学受惠于哲学的典范；当代科学哲学把物质、能量和信息概括为世界三要素的观点，不仅为建立信息社会概念提供了启迪，而且加深了科学技术对自然过程和人工过程及其统一性的理解。哲学求索导致科学家们探索诸如宇宙的起源、生命的起源和认知的本质之类永恒的科学难题，哲学的概括与综合的观念激励科学家们追求局部与整体、特殊与一般、遗传与变异、精神与物质的统一，从而把局部认知转换成科学理论。唯物辩证法也是反对迷信和伪科学的锐利武器。 科学也不仅仅是纯粹理性的过程，任何科学创造都不能从单纯的推理和思辨中产生，而更需要现象和实验的观察与分析，也需要科学的洞察力和判断力。那些作出伟大贡献的科学家，无不具备这样的思维和实践能力。 科学家还要有唯物辩证的历史观和认识论。尽管科学的进展有无止境的前沿，科学史是可以认识科学发展的轨迹及其规律的。对于科学未来的预测更多地要靠对科学和社会发展规律的深刻认识，诸如下个世纪将会在哪些领域发生新的科学革命，哪些学科将成为未来科学新结构的重心，各个学科前沿领域会有可能发生哪些突破，哪些新的技术革命可能将因科学的新发现而引发？以唯物科学历史观思考过去，审视未来，未来的科学也必定同解决人类与环境的和谐、对物质、生命、信息与认知规律认识的深化，与科学本身的综合和统一等问题相联系。诚然，科学的未来是不能完全准确预测的，但一切科学的预见实际上都是开拓与创造未来的动力。让我们进一步解放思想，破除迷信，实事求是，开拓前进去迎接中国科学创新的时代。 20世纪中国科学的发展，经历了艰难曲折，同时也保持了一种与中国现代化发展相适应的传统和特征，它将对中国新世纪的发展提供有益的经验。这部学术大典所展示的正是这样一幅多维画卷。这么多中国一流科学家，他们的智慧结晶，他们的研究体验，他们的深邃视角，他们的篇篇华章，聚合为一部学术巨著。我们坚信，它将会成为我们中华民族迈向科学辉煌的阶石。 我们应该永远记住阿基米德那句话： “给我一个支点，就能撬起地球。 我以为这个支点就是：科学！
注：本文系《20世纪中国学术大典》序。《20世纪中国学术大典》是一部以条目形式总结百年来自然科学、工程技术、社会科学、人文学科领域中国学人学术成果的大型工具书。 《20世纪中国学术大典》按学科分类分卷出版。各卷以学科体系为框架，分学科研究、专题研究、学术事件、学术人物、学术名著名篇、学术机构团体、学术刊物等7类条目。其中学科研究和专题研究为主体内容，占各卷的主要篇幅。 1994年7月，福建人民教育出版社初步提出《20世纪中国学术大典》的出版构想，后曾多次向中国科学院、中国社会科学院、北京大学、清华大学等学术机构和高等学府的有关专家咨询，并召开多次座谈会，对选题的意义和价值进行论证和评估，得到学界权威人士的充分肯定。1996年开始制订编纂计划，完成总体框架设计，并开始向权威专家组稿。同年，新闻出版署将本书列入国家“九五重点图书出版规划。 《20世纪中国学术大典》的编纂出版，是一项前无古人的工作。它有别于百科全书、学术史和学术年鉴。它以百科辞书的体例，构成一部独特的学术“世纪鉴，实为一种崭新的探索。这一探索本身虽然不是学术研究，而是学术总结，但必须保持高尚的学术品位；必须尊重历史，推进科学发展，传播真知，批判伪科学和谬误。为了避免门户之见，该《大典》对涉及各学科、流派之间的争论，只要有学术创新，均兼收并蓄。 光明日报2002年10月17日 |
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