基礎(chǔ)科學的社會價值

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1、基礎(chǔ)科學的社會價值 　　科學-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發(fā)展水平的領(lǐng)域。微電子電路的制造及其在計算機和數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面的應用以及利用棊因工程技術(shù)制造藥品等領(lǐng)域。發(fā)達國家將其國民生產(chǎn)總值的一定百分比用于科學研究，這進一步證實了科學在現(xiàn)代生產(chǎn)中的重要性。 　　除實際任務(wù)外，科學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雜儀器以及巨大的光學射電望遠鏡。天文學儀器日益用于空間衛(wèi)星。許多杰出的科學家使用現(xiàn)代計算機解決基礎(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、點不同的類型。第一種通常指應用研究，包括解決實際問題，尤其是特定的問題。第二種主要旨在增加人類的知識,總量，認識宇宙和微觀世界的結(jié)構(gòu)和運行規(guī)律，不涉及任何實際問題的解決，因而被稱作基礎(chǔ)科學。不過這一術(shù)語并沒有貶低應用研究的重要性。 　　“基礎(chǔ)科學”一詞不是個十分貼切的術(shù)語，因為“基礎(chǔ)的”通常意味著“永不改變的”或者“不變化的”。雖然當我們著手處理實際問題時，我們確實使用永不可改變、不會變化的規(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。 　　為了尋找一個更好的術(shù)語，我們將討論“基礎(chǔ)科學”的社會作用?；A(chǔ)科學在社會中有什么作用呢?新黨綱強調(diào)必須優(yōu)先發(fā)展基礎(chǔ)研究。為什么社會要耗巨資來發(fā)展基礎(chǔ)科學呢?我將從懷疑論者的某些論點著手，當然我并不同意他們的觀點。一位有聲望的蘇聯(lián)科學家曾說過：“科學是由政府花錢來滿足個人好奇心的手段?！蔽也幌胭澩@位已故學者這一驚人但本質(zhì)上不正確的警句，我只想指出，懷疑主義對他的科學成就無益反而有損。 　　在討論這一主題時，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，必需進行高度精確的大地測量。但是在動亂而困難的法國

4、大革命年代，要得到這筆經(jīng)費是極其困難的。拉普拉斯建議國民議會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。國民議會通過了一個適當?shù)姆畈艹鼋?jīng)費進行這一測量。除了提出一個新的測量單位外，拉普拉斯還認識到，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家不是在濫用國民議會的信任嗎? 　　因而，有一種觀點將基礎(chǔ)科學定義為榨取政府經(jīng)費以滿足一個或幾個科學家好奇心的一種方法。這個觀點并不新奇。在斯威夫特的《格列佛游記》中就可以看到對拉格多科學院的科學家及其調(diào)查研究的諷刺性描繪。但這種觀點是膚淺且極端錯誤的。我希望后面的討論將會證明這一點，并使帶偏見

5、的讀者也認識到這一點。 　　另一種關(guān)于基礎(chǔ)科學的看法以更令人信服的歷史例證為基礎(chǔ)。牛頓力學對于從機床到飛行器的現(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力學為工業(yè)電氣化奠定了基礎(chǔ)，并引導波波夫發(fā)明無線通訊技術(shù)。借助置子力學，愛因斯坦預言了感應輻射^基于這一預言，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)展是一個災難性的副作用。 　　這些例子有一個共同的特點：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)物的長遠效果。不過有時他們也確實預感到將要發(fā)生的事。如有人問法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應的意義，法拉第反過來質(zhì)問道：看到一個新生兒，是否就能夠說出他的一生中將取得的成就了嗎?從而間接地預示了其發(fā)現(xiàn)的偉大前程。相反，愛因斯坦就沒有預見到激光的發(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)科學都將產(chǎn)生實際結(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，因為使歷史經(jīng)驗強大的是經(jīng)驗，使它弱小的恰恰是它的歷史性。因為我們不僅已積累了大量分散零星的科學

7、知識，而且已經(jīng)更深刻地了解了不同學科間的內(nèi)在聯(lián)系。 　　著名的“協(xié)調(diào)原則”是個重大的成就。這是對波爾在發(fā)展原子理論中使用的具體協(xié)調(diào)原則的擴大和概括。簡要地說，這個原理認為，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)，并且只能在新的應用領(lǐng)域才能擴充和改變這些理論。 　　兩個很著名的例子是：永遠支配著宏觀世界低速運動的牛頓經(jīng)典力學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。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存在。習是，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)將永遠如此

8、。對核子的新認識不會改變原子物理學和原子化孛，也不會提供新的能源。從這些闡述相應原琿作用的例子中，我們可以得出如下結(jié)論：我們現(xiàn)已掌握了科學發(fā)展的普遍規(guī)律.這種認識使我們得以避免作出不切實際的結(jié)論。 　　廣義相對論，即愛因斯坦在1916年建立的引力幾伺理論，無疑是一個不朽成就。它無可估量地擴展了我們對自然界各種力的認識，它將力簡化成幾何學并對其中的一種力——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)物理學進一步發(fā)展的一個光輝樣板.它使天文學、尤其是宇宙學(關(guān)于宇宙整體的科學)得到了巨大的發(fā)展。但在同時，廣義相對論在能源、信息、醫(yī)學及任何其他領(lǐng)域卻沒有實際用途。這表明，我

9、們不能認為而且也不需要認為，所有好的理論必然會產(chǎn)生實際效果。 　　基礎(chǔ)科學是必需的，它滿足人的精神需求，因為人的精神需求不局限于藝術(shù)、音樂或自然美。認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。 　　對科學美的欣賞并不是天生本能，而必需加以指導。實際上，專家們(包括我本人)在普及科學方面做得很不夠。學校也可以做很多工作，給學生提供關(guān)于科學的任務(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節(jié)。五十年代，核物理學得到大量應用，這大大提高了該學科的聲譽。進大學物理

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。一個杰出的外國物理學家認為：如同中世紀建造大教堂一樣，現(xiàn)在建談大規(guī)模粒子加速器已成為一件關(guān)于國家聲譽的事情。 我認為基礎(chǔ)科學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)并準備應戰(zhàn)。在某些歷史階段，宗教作為民族的集合點和社會生活的組織特征，確實發(fā)揮了進步作用?，F(xiàn)今，宗教的作用在衰退。我是個無神論者。我希望對于世界的理性主義觀點將得到普遍接受。同時宗教的存在也是一個客觀的歷史事實。從這一事實中得出的社會和心理學結(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，必須強調(diào)指出科學與宗教之間的區(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，科學研究自然的客觀規(guī)律。只有一種科學，它的結(jié)論經(jīng)受實踐的檢驗，無論國另IJ、無論實踐者的膚色，結(jié)論都是一樣的。這個簡單而明顯的事實將全世界的科學家聯(lián)系起來。當科學知識得到適當普及時，基礎(chǔ)科學的國際特征就會使不崗民族相互尊重。在國際局勢緊張的時代，這一因素的意義不容低估。 　　技術(shù)與卑用科學方面的競爭有時會導致競爭者之間相

12、互封鎖信息。相反，在基礎(chǔ)科學方面，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、座談會為直接交流提供了前所未有的機會?；A(chǔ)科學在加深國際聯(lián)系和擺脫私利考慮方面正起著日益重要的作用。古希臘人崇尚科學而蔑視其實際應用?，F(xiàn)在，應用科學的聲譽如此之高和顯赫，以致不再需要為其辯護。但我們可不能忘了基礎(chǔ)科學。 　　我們不能忘了基礎(chǔ)料學在造就應用科學方面的作用，我們應該尊重、贊美基礎(chǔ)科學，因為它是人類心智的神奇創(chuàng)造，并反過來又豐富人類的心智和精神?？茖W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。第一個例子關(guān)系到基本粒子理論。電磁學理論有一百多年歷史了，放射現(xiàn)象也研究了將近一個世紀，而直到最近，這兩個東西才被認為是完全不同的現(xiàn)象。 　　電磁學涉及到電子，即帶電粒子的運動。設(shè)計發(fā)電機、電動機或無線電設(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。電子只是從一個地方移動到另一個地方，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)了集這兩個物理學分支于一體的理論。電子的運動現(xiàn)在被設(shè)想為在一個點上消失而在另一個點上出現(xiàn)的過程。電磁場可被描述為：場內(nèi)以光速運動的光子或量子(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，理論物稞學家得出結(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，預言中的這種基本粒子有三個變種：陽性、中性、陰性，重量幾乎是氫原子的100倍。相應地，其速度據(jù)信低于光速，性質(zhì)不穩(wěn)定，因而不宜用于電動機或無線電通訊

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)驗證明總是被公正地看作對理論力量和一般科學無限威力的證據(jù)。門德列夫?qū)ζ裎粗幕瘜W元素的預言和列維里爾對未知行星的預言是絕好的例子?？茖W上作出偉大預言的時代遠未結(jié)束。 　　基礎(chǔ)科學成就的第二個例子是當代宇宙學的進展。幾十年前，宇宙膨脹說成了一個確認的事實。近五至十年取得的進展基于這一事實：宇宙學家正在設(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，引力促使一個系統(tǒng)的各個部分分開，導致該系統(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，生物學家、地質(zhì)學家、或研究太陽系的學者無疑能舉出基礎(chǔ)科學成就的不同例子，但基本粒子世界和作為一個整體的宇宙是廣泛的科學認識范圍內(nèi)兩個最激動人心的頂點。 　　基礎(chǔ)科學的另外一個極其重要的作用是培訓?？茖W研究人員的作用。我聯(lián)想1938年的論戰(zhàn)。當年人們批評尤夫(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)科學家在解決應對象只是有意識有目的的活動。的確，沒有直接教育性質(zhì)的活動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”。 　　他堅持認為教育總是受到社會和歷史條件的制用問題方面已被證明具有無法估計的價值。他們以勇氣、膽略、集體主義、專長等這些基礎(chǔ)科學的最好傳統(tǒng)來解放實用問題。不同科學分支之間在人事、經(jīng)濟、設(shè)備方面的交流是所有這些分支學科取得進展所不可缺少的。