基礎(chǔ)科學(xué)的社會(huì)價(jià)值

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1、基礎(chǔ)科學(xué)的社會(huì)價(jià)值 　　科學(xué)-集約技術(shù)”這一術(shù)語被用來描述那些生產(chǎn)水平和競爭直接依賴于科學(xué)發(fā)展水平的領(lǐng)域。微電子電路的制造及其在計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面的應(yīng)用以及利用棊因工程技術(shù)制造藥品等領(lǐng)域。發(fā)達(dá)國家將其國民生產(chǎn)總值的一定百分比用于科學(xué)研究，這進(jìn)一步證實(shí)了科學(xué)在現(xiàn)代生產(chǎn)中的重要性。 　　除實(shí)際任務(wù)外，科學(xué)正在探索諸如生命和宇宙起源、微觀結(jié)構(gòu)等基本問題。探索中所使用的工具包括基本粒子加速器這樣占地幾千平方米、耗資上百萬美元的高度復(fù)雜儀器以及巨大的光學(xué)射電望遠(yuǎn)鏡。天文學(xué)儀器日益用于空間衛(wèi)星。許多杰出的科學(xué)家使用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)解決基礎(chǔ)理論問題。 　　所有領(lǐng)域的研究可以再分為兩種性質(zhì)多少有

2、點(diǎn)不同的類型。第一種通常指應(yīng)用研究，包括解決實(shí)際問題，尤其是特定的問題。第二種主要旨在增加人類的知識,總量，認(rèn)識宇宙和微觀世界的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)律，不涉及任何實(shí)際問題的解決，因而被稱作基礎(chǔ)科學(xué)。不過這一術(shù)語并沒有貶低應(yīng)用研究的重要性。 　　“基礎(chǔ)科學(xué)”一詞不是個(gè)十分貼切的術(shù)語，因?yàn)椤盎A(chǔ)的”通常意味著“永不改變的”或者“不變化的”。雖然當(dāng)我們著手處理實(shí)際問題時(shí)，我們確實(shí)使用永不可改變、不會(huì)變化的規(guī)律，但若無大膽的假設(shè)，就不可能研究宇宙和微觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)新的知識，或者作為思想演化過程中所揭示的內(nèi)部矛盾的結(jié)果，基礎(chǔ)科學(xué)中的有些東西不可避免地要被拋棄，但問題的“基礎(chǔ)”性還是與理論上的大膽設(shè)想和更新眹

3、系在一起的。 　　為了尋找一個(gè)更好的術(shù)語，我們將討論“基礎(chǔ)科學(xué)”的社會(huì)作用?；A(chǔ)科學(xué)在社會(huì)中有什么作用呢?新黨綱強(qiáng)調(diào)必須優(yōu)先發(fā)展基礎(chǔ)研究。為什么社會(huì)要耗巨資來發(fā)展基礎(chǔ)科學(xué)呢?我將從懷疑論者的某些論點(diǎn)著手，當(dāng)然我并不同意他們的觀點(diǎn)。一位有聲望的蘇聯(lián)科學(xué)家曾說過：“科學(xué)是由政府花錢來滿足個(gè)人好奇心的手段?！蔽也幌胭澩@位已故學(xué)者這一驚人但本質(zhì)上不正確的警句，我只想指出，懷疑主義對他的科學(xué)成就無益反而有損。 　　在討論這一主題時(shí)，我想講一件軼事。拉普拉斯對地球的形狀發(fā)生了興趣，對赤道的長度與通過兩極的子午線長度之間的比率特別感興趣。為此，必需進(jìn)行高度精確的大地測量。但是在動(dòng)亂而困難的法國

4、大革命年代，要得到這筆經(jīng)費(fèi)是極其困難的。拉普拉斯建議國民議會(huì)采用一種新的革命性的測量單位，這就是米，米被確定為通過巴黎的子午線全長的四千萬分之一。國民議會(huì)通過了一個(gè)適當(dāng)?shù)姆畈艹鼋?jīng)費(fèi)進(jìn)行這一測量。除了提出一個(gè)新的測量單位外，拉普拉斯還認(rèn)識到，甶于離心力的影響，地球呈扁平狀。難道這位偉大的法國科學(xué)家不是在濫用國民議會(huì)的信任嗎? 　　因而，有一種觀點(diǎn)將基礎(chǔ)科學(xué)定義為榨取政府經(jīng)費(fèi)以滿足一個(gè)或幾個(gè)科學(xué)家好奇心的一種方法。這個(gè)觀點(diǎn)并不新奇。在斯威夫特的《格列佛游記》中就可以看到對拉格多科學(xué)院的科學(xué)家及其調(diào)查研究的諷刺性描繪。但這種觀點(diǎn)是膚淺且極端錯(cuò)誤的。我希望后面的討論將會(huì)證明這一點(diǎn)，并使帶偏見

5、的讀者也認(rèn)識到這一點(diǎn)。 　　另一種關(guān)于基礎(chǔ)科學(xué)的看法以更令人信服的歷史例證為基礎(chǔ)。牛頓力學(xué)對于從機(jī)床到飛行器的現(xiàn)代工程技術(shù)以及空間探索和通訊技術(shù)來說是不可缺少的。麥克斯韋爾和法拉第的電動(dòng)力學(xué)為工業(yè)電氣化奠定了基礎(chǔ)，并引導(dǎo)波波夫發(fā)明無線通訊技術(shù)。借助置子力學(xué)，愛因斯坦預(yù)言了感應(yīng)輻射^基于這一預(yù)言，巴索夫、普羅科羅夫和湯斯開發(fā)了激光在許多技術(shù)和醫(yī)療方面的用途。盧瑟福開創(chuàng)了原子理論，該理論的發(fā)展，導(dǎo)致了以軸為燃料的核能的發(fā)展。氘和氚(氫的重同位素)熱核聚合所產(chǎn)生的能量早已為人所知。核武器和熱核武器的發(fā)展是一個(gè)災(zāi)難性的副作用。 　　這些例子有一個(gè)共同的特點(diǎn)：在大多數(shù)情況下，這些發(fā)現(xiàn)者都沒有

6、意識到自己發(fā)現(xiàn)物的長遠(yuǎn)效果。不過有時(shí)他們也確實(shí)預(yù)感到將要發(fā)生的事。如有人問法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)的意義，法拉第反過來質(zhì)問道：看到一個(gè)新生兒，是否就能夠說出他的一生中將取得的成就了嗎?從而間接地預(yù)示了其發(fā)現(xiàn)的偉大前程。相反，愛因斯坦就沒有預(yù)見到激光的發(fā)現(xiàn)。而盧瑟福在其晚年為受各種狂熱的發(fā)明者所困惑，深信原子物理現(xiàn)象并無能量用途。 　　我們來討論這樣一種說法，它可簡單地概述為：“所有好的基礎(chǔ)科學(xué)都將產(chǎn)生實(shí)際結(jié)果”。讓我們在切論中排除任何偏見。我們不乞求這方面的權(quán)威，也不參考以過去特性為基礎(chǔ)的歷史經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)槭箽v史經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)大的是經(jīng)驗(yàn)，使它弱小的恰恰是它的歷史性。因?yàn)槲覀儾粌H已積累了大量分散零星的科學(xué)

7、知識，而且已經(jīng)更深刻地了解了不同學(xué)科間的內(nèi)在聯(lián)系。 　　著名的“協(xié)調(diào)原則”是個(gè)重大的成就。這是對波爾在發(fā)展原子理論中使用的具體協(xié)調(diào)原則的擴(kuò)大和概括。簡要地說，這個(gè)原理認(rèn)為，有些理論一經(jīng)確立，便可用于各自的分支領(lǐng)域，新理論必須與這些既存理論協(xié)調(diào)，并且只能在新的應(yīng)用領(lǐng)域才能擴(kuò)充和改變這些理論。 　　兩個(gè)很著名的例子是：永遠(yuǎn)支配著宏觀世界低速運(yùn)動(dòng)的牛頓經(jīng)典力學(xué)以及越來越深入地探討著由質(zhì)子和中子構(gòu)成的原子核結(jié)構(gòu)的核物理學(xué)。質(zhì)子和中子由所謂的夸克構(gòu)成，夸克即帶有微量電荷的基本粒子，原則上它不能離開加速能而單獨(dú)存在。習(xí)是，人們還沒有完全了解由中子和電子構(gòu)成的原子的全部結(jié)構(gòu)，而這一結(jié)構(gòu)將永遠(yuǎn)如此

8、。對核子的新認(rèn)識不會(huì)改變原子物理學(xué)和原子化孛，也不會(huì)提供新的能源。從這些闡述相應(yīng)原琿作用的例子中，我們可以得出如下結(jié)論：我們現(xiàn)已掌握了科學(xué)發(fā)展的普遍規(guī)律.這種認(rèn)識使我們得以避免作出不切實(shí)際的結(jié)論。 　　廣義相對論，即愛因斯坦在1916年建立的引力幾伺理論，無疑是一個(gè)不朽成就。它無可估量地?cái)U(kuò)展了我們對自然界各種力的認(rèn)識，它將力簡化成幾何學(xué)并對其中的一種力——引力的本質(zhì)作了完善的解釋。70年后的今天，廣義相對論依然是基礎(chǔ)物理學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)光輝樣板.它使天文學(xué)、尤其是宇宙學(xué)(關(guān)于宇宙整體的科學(xué))得到了巨大的發(fā)展。但在同時(shí)，廣義相對論在能源、信息、醫(yī)學(xué)及任何其他領(lǐng)域卻沒有實(shí)際用途。這表明，我

9、們不能認(rèn)為而且也不需要認(rèn)為，所有好的理論必然會(huì)產(chǎn)生實(shí)際效果。 　　基礎(chǔ)科學(xué)是必需的，它滿足人的精神需求，因?yàn)槿说木裥枨蟛痪窒抻谒囆g(shù)、音樂或自然美。認(rèn)識并理解世界也是人的內(nèi)在需要。我想要著重指出的是，這不只是一些科學(xué)家的需要，而且還是大多數(shù)人的需要。就好象大部分人都樂于欣賞音樂，但只有少數(shù)作曲家在譜曲一樣。 　　對科學(xué)美的欣賞并不是天生本能，而必需加以指導(dǎo)。實(shí)際上，專家們(包括我本人)在普及科學(xué)方面做得很不夠。學(xué)校也可以做很多工作，給學(xué)生提供關(guān)于科學(xué)的任務(wù)和方法的一般觀念，甚至可省略一些專家們所必不可少的具體細(xì)節(jié)。五十年代，核物理學(xué)得到大量應(yīng)用，這大大提高了該學(xué)科的聲譽(yù)。進(jìn)大學(xué)物理

10、系讀書的競爭越來越激烈。粒子加速器的規(guī)模不斷增大，建設(shè)撥款也不斷增加。一個(gè)杰出的外國物理學(xué)家認(rèn)為：如同中世紀(jì)建造大教堂一樣，現(xiàn)在建談大規(guī)模粒子加速器已成為一件關(guān)于國家聲譽(yù)的事情。 我認(rèn)為基礎(chǔ)科學(xué)的作用與宗教的用之間正在出現(xiàn)一種挑戰(zhàn)和比較。我接受這一挑戰(zhàn)并準(zhǔn)備應(yīng)戰(zhàn)。在某些歷史階段，宗教作為民族的集合點(diǎn)和社會(huì)生活的組織特征，確實(shí)發(fā)揮了進(jìn)步作用?，F(xiàn)今，宗教的作用在衰退。我是個(gè)無神論者。我希望對于世界的理性主義觀點(diǎn)將得到普遍接受。同時(shí)宗教的存在也是一個(gè)客觀的歷史事實(shí)。從這一事實(shí)中得出的社會(huì)和心理學(xué)結(jié)論，支持了本文的這一主要思想：人客觀上有天生的精神需求。如睪對科學(xué)的興趣能替代宗教在人的精神生活中的

11、作用，那將是一件好事。 　　然而，必須強(qiáng)調(diào)指出科學(xué)與宗教之間的區(qū)別。宗教并不是某種一成不變的東西。世界上有許多不同的宗教，產(chǎn)生于不同的社會(huì)和歷史背景。不同宗教之間的糾紛采取了相魯?shù)?、殘酷的，甚至是流血的形式。在上帝的名義下，異教徒被放遂1遭受殘害和火刑。與宗教相反，科學(xué)研究自然的客觀規(guī)律。只有一種科學(xué)，它的結(jié)論經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)，無論國另IJ、無論實(shí)踐者的膚色，結(jié)論都是一樣的。這個(gè)簡單而明顯的事實(shí)將全世界的科學(xué)家聯(lián)系起來。當(dāng)科學(xué)知識得到適當(dāng)普及時(shí)，基礎(chǔ)科學(xué)的國際特征就會(huì)使不崗民族相互尊重。在國際局勢緊張的時(shí)代，這一因素的意義不容低估。 　　技術(shù)與卑用科學(xué)方面的競爭有時(shí)會(huì)導(dǎo)致競爭者之間相

12、互封鎖信息。相反，在基礎(chǔ)科學(xué)方面，隱瞞新成果，將其封起來待一二十年以后才公開的事早已成為往事。今天的科學(xué)家急于發(fā)表其發(fā)現(xiàn)甚至自己的假設(shè)或猜測。除了雜志夕卜，他們現(xiàn)在借助于非正式樣本，花二三周即可發(fā)表。討論會(huì)、座談會(huì)為直接交流提供了前所未有的機(jī)會(huì)?；A(chǔ)科學(xué)在加深國際聯(lián)系和擺脫私利考慮方面正起著日益重要的作用。古希臘人崇尚科學(xué)而蔑視其實(shí)際應(yīng)用?，F(xiàn)在，應(yīng)用科學(xué)的聲譽(yù)如此之高和顯赫，以致不再需要為其辯護(hù)。但我們可不能忘了基礎(chǔ)科學(xué)。 　　我們不能忘了基礎(chǔ)料學(xué)在造就應(yīng)用科學(xué)方面的作用，我們應(yīng)該尊重、贊美基礎(chǔ)科學(xué)，因?yàn)樗侨祟愋闹堑纳衿鎰?chuàng)造，并反過來又豐富人類的心智和精神?？茖W(xué)的發(fā)現(xiàn)極大地改變了我們對

13、世界的看法。讓我用我所感興趣的兩個(gè)領(lǐng)域中八十年代的成就作為例子來說明我的見解。第一個(gè)例子關(guān)系到基本粒子理論。電磁學(xué)理論有一百多年歷史了，放射現(xiàn)象也研究了將近一個(gè)世紀(jì)，而直到最近，這兩個(gè)東西才被認(rèn)為是完全不同的現(xiàn)象。 　　電磁學(xué)涉及到電子，即帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)或無線電設(shè)備的工程師，將電子想象為極小極輕的電荷，它沿著線路運(yùn)行，產(chǎn)生電流和磁場，積累在電容器板上并產(chǎn)生電荷和電場。電子只是從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方，人類不能制造它也無法毀滅它。 　　在放射軛象過程中，原子核可以放射，即產(chǎn)生和釋放出電子。必須強(qiáng)調(diào)，在電子被產(chǎn)生出來之前，原子核里并沒有電子。只有“吞沒”和打破電子

14、的原子，這種電子構(gòu)成原子的一部分。 　　雖然電磁和放射性似乎是不同的現(xiàn)象，但最近二十年來出現(xiàn)了集這兩個(gè)物理學(xué)分支于一體的理論。電子的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在被設(shè)想為在一個(gè)點(diǎn)上消失而在另一個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)的過程。電磁場可被描述為：場內(nèi)以光速運(yùn)動(dòng)的光子或量子(基本粒子)的聚集。在探究放射性與電磁現(xiàn)象之間的異同時(shí)，理論物稞學(xué)家得出結(jié)論：其他基本粒子肯定存在，這種粒子的存在呈現(xiàn)在極短時(shí)間內(nèi)的放射過程中。這些基本粒子在許多方面相似于光子，但在眾多的數(shù)量上又不同于光子。據(jù)信，預(yù)言中的這種基本粒子有三個(gè)變種：陽性、中性、陰性，重量幾乎是氫原子的100倍。相應(yīng)地，其速度據(jù)信低于光速，性質(zhì)不穩(wěn)定，因而不宜用于電動(dòng)機(jī)或無線電通訊

15、。 　　經(jīng)過長期而困灘的持續(xù)擇索，1983年終于發(fā)現(xiàn)了這些基本粒子。對理論的經(jīng)驗(yàn)證明總是被公正地看作對理論力量和一般科學(xué)無限威力的證據(jù)。門德列夫?qū)ζ裎粗幕瘜W(xué)元素的預(yù)言和列維里爾對未知行星的預(yù)言是絕好的例子?？茖W(xué)上作出偉大預(yù)言的時(shí)代遠(yuǎn)未結(jié)束。 　　基礎(chǔ)科學(xué)成就的第二個(gè)例子是當(dāng)代宇宙學(xué)的進(jìn)展。幾十年前，宇宙膨脹說成了一個(gè)確認(rèn)的事實(shí)。近五至十年取得的進(jìn)展基于這一事實(shí)：宇宙學(xué)家正在設(shè)法回答宇宙為什么膨脹，我們今天目睹的演化的最初狀態(tài)的源起是什么這些問題。對宇宙學(xué)不同理論問題的詳盡討論不屬本文范圍，所以我只需指出：(1)與業(yè)已存在物質(zhì)之間的相互引力作用可補(bǔ)償產(chǎn)生新物質(zhì)所消耗的能量;(2)

16、在某種條件下，引力促使一個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部分分開，導(dǎo)致該系統(tǒng)的膨脹，就象早期宇宙一樣,(3)普通物質(zhì)可出現(xiàn)在熾熱的等離子區(qū)，最初其中包含著等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。雖然這些假設(shè)還沒有得到直接的經(jīng)驗(yàn)證明，但這些假設(shè)均符合現(xiàn)代理論，并不違背諸如能量守恒定律之類的一般法則。而且能使我們比較容易地去理解宇宙的起源和性質(zhì)，雖然，生物學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家、或研究太陽系的學(xué)者無疑能舉出基礎(chǔ)科學(xué)成就的不同例子，但基本粒子世界和作為一個(gè)整體的宇宙是廣泛的科學(xué)認(rèn)識范圍內(nèi)兩個(gè)最激動(dòng)人心的頂點(diǎn)。 　　基礎(chǔ)科學(xué)的另外一個(gè)極其重要的作用是培訓(xùn)。科學(xué)研究人員的作用。我聯(lián)想1938年的論戰(zhàn)。當(dāng)年人們批評尤夫(Ioffe)院士、列寧格勒

17、物理技術(shù)研究所所長，過分積極地涉足核物理研究，反對者聲稱核研究同研究所的名稱中“技術(shù)”一詞不符。幾年以后，核物理成了對整個(gè)國家具有重要意義的領(lǐng)域。甚至在沒有如此重大發(fā)展的領(lǐng)域，天資聰穎而富有成果的基礎(chǔ)科學(xué)家在解決應(yīng)對象只是有意識有目的的活動(dòng)。的確，沒有直接教育性質(zhì)的活動(dòng)可能被間接地包括在教育過程中。但是正如茲那尼克基所說的那樣，這種超教育的影響不是“教育因素”。 　　他堅(jiān)持認(rèn)為教育總是受到社會(huì)和歷史條件的制用問題方面已被證明具有無法估計(jì)的價(jià)值。他們以勇氣、膽略、集體主義、專長等這些基礎(chǔ)科學(xué)的最好傳統(tǒng)來解放實(shí)用問題。不同科學(xué)分支之間在人事、經(jīng)濟(jì)、設(shè)備方面的交流是所有這些分支學(xué)科取得進(jìn)展所不可缺少的。