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世紀(jì)之交的科學(xué)隨想

楊振寧

在即將到來(lái)的新世紀(jì),新事物將會(huì)層出不窮,人類的生產(chǎn)力將會(huì)大大提高,自然科學(xué)將會(huì)更蓬勃的發(fā)展;科學(xué)、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)的連鎖發(fā)展將會(huì)持續(xù)下去,推動(dòng)世界前進(jìn)。

兩百多年前,美國(guó)科學(xué)家富蘭克林曾經(jīng)講過(guò)這么一句話,他說(shuō):將來(lái)人類的知識(shí)將會(huì)大大的增長(zhǎng),今天我們想不到的新發(fā)明將會(huì)屢屢出現(xiàn),我有時(shí)候幾乎后侮我自己出生過(guò)早,以致不能知道將要發(fā)生的新事物。

我坐下來(lái)想一想,他所講的新事物,包括些什么呢?我可以隨手列出一個(gè)很長(zhǎng)很長(zhǎng)的單子:火車、輪船、飛機(jī)、高樓、升降機(jī)、自來(lái)水、電話、電燈、電影、電視、手提電話、光纖、計(jì)算機(jī)、胰島素、器官移植、心臟搭橋、原子彈、核能發(fā)電、人造衛(wèi)星……等等,幾乎無(wú)窮無(wú)盡。

為什么能夠在這200年來(lái)產(chǎn)生這么多的新事物呢?歸根到底,其實(shí)原因很簡(jiǎn)單,是因?yàn)楣I(yè)的發(fā)展大大增長(zhǎng)了人類的生產(chǎn)力。這個(gè)變化是一個(gè)非常驚人的事情。

我可以隨便舉個(gè)例子:100年以前,世界的農(nóng)業(yè)人口占人口總額的80%以上;今天,你要看美國(guó)的農(nóng)業(yè)人口,只占全國(guó)人口的1%到2%,他們生產(chǎn)出來(lái)的成果,不僅可以供全美國(guó)人食用,還可以出口到世界各地去。

我可以再舉個(gè)例子。去年,《財(cái)富》雜志說(shuō),近30年來(lái)新成立的科技公司的總資產(chǎn),已經(jīng)接近10000億美元,而這個(gè)增長(zhǎng)速度還在與日俱增。

過(guò)去100年、50年,科學(xué)、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)這3個(gè)互相連鎖的環(huán)節(jié),推動(dòng)著世界前進(jìn)。而從基本原理到工業(yè)產(chǎn)品,過(guò)程正在大大加快。

所以,我們可以想一想,這兩百年尤其是近100年、50年來(lái),世界是由3個(gè)互相關(guān)連的環(huán)節(jié)推動(dòng)著前進(jìn)的:一個(gè)是科學(xué),科學(xué)帶動(dòng)了工業(yè);工業(yè)則帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì);而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了科技的發(fā)展。工業(yè)發(fā)展過(guò)程中提出來(lái)的問(wèn)題、題目,由科學(xué)家來(lái)研究解決?茖W(xué)研究也可以直接促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,如20世紀(jì)發(fā)展出來(lái)的統(tǒng)計(jì)學(xué),在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等方面都有決定性的影響,當(dāng)然經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也可以使得更多的投資在工業(yè)?萍、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)這3個(gè)互相連鎖的因素,是近代世界發(fā)展的總的趨勢(shì)。這個(gè)趨勢(shì)發(fā)展下去,對(duì)將來(lái)的世界會(huì)發(fā)生什么影響,今天很難講。比如說(shuō),前些時(shí)候我在報(bào)紙上看到一個(gè)很驚人的消息,它說(shuō),有生物學(xué)家估計(jì),到2050年,人類的平均壽命可能增長(zhǎng)到150歲。我不知道將來(lái)是否會(huì)發(fā)生這樣的事情。我想很多人可能會(huì)同意我的想法,就是希望這件事情不要發(fā)生。因?yàn)檫@件事情如果發(fā)生,對(duì)整個(gè)世界不可想像的影響實(shí)在是太大了。

我們?cè)倏纯催^(guò)去50年的發(fā)展,就會(huì)得出另一個(gè)重要的結(jié)論,就是從基本原理轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)的速度在這50年尤其是近20、30年大大的增加。我可以舉出的例子(見(jiàn)表):

在半導(dǎo)體方面,有名的「摩爾定律」在1965年提出,芯片的容量每十八個(gè)月就要加倍;1971年,一個(gè)芯片上差不多有3000個(gè)transistar(晶體管),但到去年就已經(jīng)有10的7次方個(gè)transistar在一個(gè)芯片上,而且沒(méi)有人知道這個(gè)發(fā)展的極限在那里。

我們現(xiàn)在可以得出的結(jié)論是:更新的事物將會(huì)層出不窮,一些今天不容易夢(mèng)想到的東西不久將變成事實(shí);人類的生產(chǎn)力將會(huì)大大提高,自然科學(xué)將會(huì)更蓬勃的發(fā)展;科學(xué)、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)的連鎖發(fā)展將會(huì)繼續(xù)持續(xù)下去。我想這些都是我們今天可以有很大的自信心講的話。

在這種情形之下,對(duì)于每一個(gè)人、每一家學(xué)校、每一個(gè)國(guó)家,都會(huì)立刻發(fā)生這樣一個(gè)問(wèn)題,就是你是多用「科」、還是多用「技」?我們知道,全世界每一個(gè)國(guó)家都有「科技部」,科技部既要管「科」,也要管「技」,問(wèn)題是對(duì)「科」多注進(jìn)一點(diǎn)資源,還是對(duì)「技」多注進(jìn)一點(diǎn)資源。這是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。對(duì)個(gè)人、學(xué)校、國(guó)家,都會(huì)是一個(gè)非常困擾的問(wèn)題。

在1921年4月,愛(ài)恩斯坦第一次到了美國(guó),準(zhǔn)備到愛(ài)迪生的機(jī)構(gòu)去做研究,抵美后受到盛大歡迎。他到波士頓的時(shí)候,有一個(gè)記者給了他一張紙,上邊有一系列實(shí)際的問(wèn)題,包括誰(shuí)發(fā)明「對(duì)數(shù)」?美國(guó)那一個(gè)城市制造最多的洗衣機(jī)?紐約到水牛城有多遠(yuǎn)?聲音的速度是多少?……因?yàn)閻?ài)迪生對(duì)每一個(gè)要聘用的人都會(huì)進(jìn)行考試,問(wèn)的就是這一類題目,所以記者就先拿這些題目來(lái)考一考愛(ài)恩斯坦,結(jié)果愛(ài)恩斯坦完全不合格。

這個(gè)故事要描述的是愛(ài)迪生和愛(ài)恩斯坦這兩個(gè)人,他們的著眼點(diǎn)不一樣,價(jià)值觀不一樣,所以會(huì)產(chǎn)生剛才那個(gè)故事。這是一個(gè)真的故事。

「創(chuàng)新」已經(jīng)是一個(gè)非常流行的名詞。美國(guó)的教育哲學(xué)和亞洲包括中國(guó)的教育哲學(xué),在鼓勵(lì)創(chuàng)新方面哪一個(gè)更優(yōu)勝?這是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。

孩子是21世紀(jì)的主人

對(duì)「科」與「技」的重要性,那一個(gè)更重要一些的問(wèn)題,沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單的回答。在今年一月,美國(guó)的《科學(xué)》雜志訪問(wèn)了中國(guó)的科技部長(zhǎng)朱麗蘭,談到了「九七三計(jì)劃」。我很高興朱部長(zhǎng)講了這么幾句話(刊登于1999年2月26日《科學(xué)》雜志):對(duì)我們部里的人來(lái)說(shuō),最重要的一點(diǎn)是通過(guò)科學(xué)與教育振興國(guó)家。這個(gè)政策,使我個(gè)人感到又高興、又焦慮。高興的是國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)科學(xué)、對(duì)教育特別重視,焦慮的是我們有責(zé)任要有效地推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

到底像朱部長(zhǎng)那樣掌握著中國(guó)科技事業(yè)發(fā)展前途的人,會(huì)決定在哪些方面注入更多的資源,通過(guò)她剛才那番說(shuō)話,我們可以相信,憑著對(duì)整個(gè)大局的了解,一定可以得出一個(gè)恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。

這就引起我要同大家提出以下這個(gè)問(wèn)題。今天,大家在講科技的時(shí)候都要講創(chuàng)新,「創(chuàng)新」在中國(guó)已經(jīng)是一個(gè)非常流行的名詞,在報(bào)上經(jīng)常都可以看到。究竟怎樣才可以鼓勵(lì)創(chuàng)新呢?這又是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。在這個(gè)問(wèn)題上,我個(gè)人有深深的感受。因?yàn)槲沂窃谥袊?guó)出生、成長(zhǎng),念完了中學(xué)、大學(xué)還拿到了一個(gè)碩士學(xué)位之后才到美國(guó)去的;博士學(xué)位是在美國(guó)拿的,然后做研究、教書(shū),到現(xiàn)在已經(jīng)50多年。我覺(jué)得自己對(duì)中國(guó)、美國(guó)的教育哲學(xué)都有相當(dāng)深入的認(rèn)識(shí)。這兩個(gè)教育哲學(xué)是相當(dāng)不一樣的,而這兩個(gè)不同的教育哲學(xué)在怎樣鼓勵(lì)創(chuàng)新這件事情上的差異,是值得我們深思的。

這里我表列一下美國(guó)的教育哲學(xué)跟亞洲包括中國(guó)的教育哲學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的分別(見(jiàn)表):

美國(guó)與亞洲教育哲學(xué)的分別
美國(guó)學(xué)生
亞洲學(xué)生
廣泛的興趣
狹窄的專業(yè)
不規(guī)則訓(xùn)練
重復(fù)的操練
東跑西跳
按部就班
活力充沛
安安靜靜
勇敢
膽怯
自信
缺乏自信
傲慢
謙遜
進(jìn)取
退讓

在這些方面,兩種教育哲學(xué)是有很大的分別。我相信任何一個(gè)在美國(guó)教書(shū)教了很多年的人,看到來(lái)自香港、臺(tái)灣、新加坡以及這些年來(lái)自中國(guó)大陸的學(xué)生,拿他們來(lái)跟美國(guó)的學(xué)生一比,就會(huì)很清楚顯示出剛才所講的這些差異來(lái)。

到底這兩種教育哲學(xué)那個(gè)好、那個(gè)不好?這是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題,是要用辯證的方法來(lái)仔細(xì)了解。我認(rèn)為,這兩種教育哲學(xué)都能夠鼓勵(lì)創(chuàng)新,不過(guò)他們各自對(duì)不同類型的學(xué)生產(chǎn)生的最大效應(yīng)是不一樣的。我覺(jué)得,美國(guó)的教育哲學(xué)對(duì)排在前面的30%到40%的學(xué)生是有益的,因?yàn)檫@些學(xué)生不需要按部就班的訓(xùn)練,他們可以跳躍式學(xué)習(xí),給了他自由,他可以自己發(fā)展出很多東西,當(dāng)然他的知識(shí)不可避免地會(huì)有很多漏洞,但如果他真是很聰明的話,將來(lái)他自己可以彌補(bǔ)這些漏洞。所以這種學(xué)生受到美國(guó)式的教育訓(xùn)練,會(huì)比較快、比較容易成功?墒,亞洲的教育哲學(xué)對(duì)排在后面的30%到40%的學(xué)生較有益處,為什么呢?因?yàn)檫@些學(xué)生通過(guò)按部就班的訓(xùn)練,可以成才,而且成才之后可以跟比他聰明的人競(jìng)爭(zhēng),因?yàn)樗性鷮?shí)實(shí)的知識(shí),可以了解很多不是幾天就可以學(xué)會(huì)的東西。這方面我自己有親身的經(jīng)驗(yàn)。

記得我剛到美國(guó)芝加哥大學(xué)念研究院,兩三天以后就看見(jiàn)很多同學(xué)他們都非常的聰明,隨便講什么題目好像都知道,當(dāng)時(shí)我覺(jué)得美國(guó)的同學(xué)很厲害?墒沁^(guò)了兩個(gè)月之后,我發(fā)現(xiàn)不是那么一回事,因?yàn)樗麄儗?duì)名詞知道得很多,可是如果你連問(wèn)他3個(gè)問(wèn)題,他就回答不上來(lái)了。所以到了考試的時(shí)候,我的分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)比他們的好得多。

回到那個(gè)問(wèn)題上,究竟哪一種教育哲學(xué)比較好呢?或者說(shuō),對(duì)于學(xué)生來(lái)講,應(yīng)該著重哪一種哲學(xué)?我最后得出的結(jié)論是:如果你在討論的是一個(gè)美國(guó)學(xué)生,那就要鼓勵(lì)他多學(xué)一些有規(guī)則的訓(xùn)練;如果討論的是一個(gè)亞洲學(xué)生,他的教育是從亞洲開(kāi)始的,那么就需要多鼓勵(lì)他去挑戰(zhàn)權(quán)威,以免他永遠(yuǎn)太膽怯。

北京大學(xué)前身的京師大學(xué)堂,是1898年成立的,去年北京大學(xué)剛剛慶祝成立100周年紀(jì)念。在京師大學(xué)堂剛成立的時(shí)候,基本上可以說(shuō)是沒(méi)有科學(xué)的,那時(shí)候全中國(guó)懂微積分的人相信不會(huì)超過(guò)3個(gè)。從那時(shí)候開(kāi)始向外國(guó)派留學(xué)生,可以說(shuō)到了我這一代,我是1942年在西南聯(lián)大畢業(yè)的,中國(guó)的大學(xué)生才開(kāi)始真正接觸科學(xué)。

科學(xué)在中國(guó)大大的發(fā)展,是1949年中華人民共和國(guó)建國(guó)以后的事情,這50年間有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。那么,如果你要問(wèn)這樣一個(gè)問(wèn)題,中國(guó)血統(tǒng)的科學(xué)工作者在世界所有不同的科目里頭,那些科目可以最先達(dá)到領(lǐng)先的地位?這可以很容易的回答:數(shù)學(xué)是最先的。華羅庚、陳省身,毫無(wú)問(wèn)題在40年代就已經(jīng)達(dá)到世界的最前線。其次是理論物理。到了50年代,華裔的理論物理學(xué)者也達(dá)到了最前線。那時(shí)如果看最重要的生物科學(xué)的志雜,那上面中國(guó)學(xué)者寫(xiě)的文章是很少的,可是到今天,中國(guó)人的名字在這些雜志上已屢見(jiàn)不鮮。

1996年,“863”計(jì)劃10周年成果匯報(bào)展在京舉行

這里面是什么原因呢?其實(shí)很簡(jiǎn)單,因?yàn)閿?shù)學(xué)跟理論物理比較簡(jiǎn)單。我們學(xué)物理的人很聰明,專門(mén)選能夠解決的問(wèn)題去解決。而人的身上可能發(fā)生的病可以有好幾百種,所以選題很難。

數(shù)學(xué)和物理是非常深?yuàn)W,但是可以單刀直入,所以如果是非常聰明的小孩,你給了他方向以后,他可以非?斓囊幌伦泳瓦_(dá)到最前線。所以,數(shù)學(xué)最先成功、理論物理最先成功,然后是實(shí)驗(yàn)物理、才到生物學(xué)。

昨天,有新聞?dòng)浾邌?wèn)我:楊教授,你覺(jué)得華裔的學(xué)者什么時(shí)候才能夠得到生物學(xué)的諾貝爾獎(jiǎng)?我說(shuō),我相信10年之內(nèi)就可以得到。到現(xiàn)在,最少已經(jīng)有5位華裔的生物學(xué)家被提名過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)。

我相信華裔學(xué)者10年之內(nèi)就可以拿到諾貝爾的生物獎(jiǎng)。中國(guó)本土的科學(xué)家則要更長(zhǎng)時(shí)間。學(xué)術(shù)要有傳統(tǒng),這個(gè)傳統(tǒng)不是10年20年可以建立起來(lái)的。

然后第2個(gè)問(wèn)題是,在中國(guó)本土上的中國(guó)學(xué)者,能拿到諾貝爾獎(jiǎng)又是什么時(shí)候呢?這個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜。因?yàn)槔锩嬗幸粋(gè)很重要的問(wèn)題是經(jīng)費(fèi)的限制,今天中國(guó)的科研經(jīng)費(fèi)比起20年以前已經(jīng)有大大的增長(zhǎng),比起50年前更是天文數(shù)字的增長(zhǎng),可是比起先進(jìn)國(guó)家還是差很遠(yuǎn)。這是第一個(gè)困難原因。第二個(gè)困難是,學(xué)術(shù)需要有傳統(tǒng),這傳統(tǒng)不是一天兩天、一年兩年甚至10年20年可以建立起來(lái)的。因?yàn)檫@些困難,所以到今天還沒(méi)有一個(gè)在中國(guó)本土上的學(xué)者得到諾貝爾的科學(xué)獎(jiǎng)。但我跟那個(gè)新聞?dòng)浾哒f(shuō),我相信20年到40、50年內(nèi),這件事一定會(huì)發(fā)生。

摘自《大公報(bào)》99.12.1

原理發(fā)現(xiàn)
工業(yè)產(chǎn)品
所需時(shí)間
電機(jī)  1821 1889 65年
真空管 1882 1915 33年
無(wú)線電 1887 1922  35年
X光  1985 1913 18年
雷達(dá)  1935 1900 5年
原子堆 1939 1942 3年
半導(dǎo)體 1948 1951 3年
激光  1958 1960 2年

       

最近更新日期:2000年02月22日
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