世纪之交的科学随想

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1、杨 振 宁世 纪 之 交 的 科 学 随 想两百多年前,美国科学家富兰 克林曾经讲过这么一句话,他说: 将来人类的知识将会大大的增长, 今天我们想不到的新发明将会屡 屡出现,我有时候几乎后悔我自己 出生过早,以至不能知道将要发生 的新事物。 我坐下来想一想,他所讲的新 事物,包括些什么呢?我可以随手 列出一个很长很长的单子:火车、 轮船、 飞机、 高楼、 升降机、 自来水、 电话、 电灯、 电影、 电视、 手提电话、 光纤、 计算机、 胰岛素、 器官移植、 心脏搭桥、 原子弹、 核能发电、 人造 卫星 等等,几乎无穷无尽。 为什么能够在两百年来产生 这么多的新事物呢?归根到底,其 实原因很简单

2、,是因为工业的发展 大大增长了人类的生产力。这个 变化是一个非常惊人的事情。 我可能随便举个例子:一百年 以前,世界的农业人口占人口总额 的80 %以上;今天,你要看美国的 农业人口,只占全国人口的1 %2 % ,他们生产出来的成果,不仅可 以供全美国人食用,还可以出口到 世界各地去。 我可以再举个例子。去年 财 富 杂志说,近30年来新成立的科 技公司的总资产,已经接近一万亿 美元,而这个增长速度还在与日俱 增。过去一百年、 五十年,科学、 工 业、 经济这三个互相连锁的环节, 推动着世界前进。而从基本原理 到工业产品,过程正在大大加快。 所以,我们可以想一想,这两 百年尤其是近一百年、 五

3、十年来, 世界是个三个互相关联的环节推 动着前进的;一个是科学,科学带 动了工业;工业则带动了经济;而 经济的发展反过来又促进了科技 的发展。工业发展过程中提出来 的问题、 题目,由科学家来研究解 决。科学研究也可以直接促进经济的发展,如20世纪发展出来的 统计学,在农业、 工业、 医学等方面 都有决定性的影响,当然经济的发 展也可以使得更多的投资在工业。 科技、 工业、 经济这三个互相连锁 的因素,是近代世界发展的总的趋势。这个趋势发展下去,对将来的 世界会发生什么影响,今天很难 讲。比如说,这些时候我在报纸上 看到了一个很惊人的消息,它说, 有生物学家估计,到2050年,人类 的平均寿命可

4、能增长到150岁。 我不知道将来是否会发生这样的 事情。我想很多人可能会同意我 的想法,就是希望这件事情不要发 生。因此这件事情如果发生,对整个世界不可想像的影响实在是太 大了。 我们再看看过去50年的发 展,就会得出另一个重要的结论, 就是从基本原理转变为工业的速 度在这50年尤其是近二、 三十年 大大的增加。我可以举出的例子 (见下表) :原理发现工业产品所需时间 电 机1821188665年真空管1882191533年无线电1887192235年X 光1895191318年雷 达193519405年原子堆193919423年半导体194819513年激 光195819602年在半导体方面

5、,有名的 “摩尔 定律” 在1965年提出,芯片的容量 每18个月就要加倍;1971年,一个 芯片差不多有3000个transistor(晶 体管) ,但到去年就已经有10的7 次方个transistor在一个芯片上,而 且没有人知道这个发展极限在哪 里。 我们现在可以得出的结论是: 更新的事物将会层出不断,一些今 天不容易梦想到的东西不久将会 变成事实;人类的生产力将会大大 提高,自然科学将会更蓬勃的发展;科学、 工业、 经济的连锁发展将 会继续持续下去。我想这些都是 我们今天可以有很大的自信心讲 的话。 在这种情形之下,对于每一个 人、 每一家学校、 每一个国家都会 立刻发生这样一个问题,

6、就是你是 多用 “科” 还是多用 “技”?我们知 道,全世界每一个国家都有 “科技 部”,科技部既要管 “科”,也要管 “技”,问题是对 “科” 多注进一点资 源,还是对 “技” 多注进一点资源。 这是一个非常复杂的问题。对个5专题 学会月刊2000年第7期人、 学校、 国家,都会是一个非常困 扰的问题。 在1921年4月,爱因斯坦第一 次到了美国,准备到爱迪生的机构 去做研究,抵美后受到盛大欢迎。 他到波士顿的时候,有一个记者给 了他一张纸,上边有一列实际的问 题,包括谁发明 “对数”?美国哪一 个城市制造最多的洗衣机?纽约 到水牛城有多远?声音的速度是 多少?因为爱迪生对每一个 要聘用的人

7、都会进行考试,问的就 是这一类题目,所以记者就先拿这 些题目来考一考爱因斯坦,结果爱 因斯坦完全不合格。 这个故事要描述的是爱迪生 和爱因斯坦这两个人,他们的着眼 点不一样,价值观不一样,所以会 产生刚才那个故事。这是一个真 实的故事。 “创新” 已经是一个非常流行 的名词。美国的教育哲学家和亚 洲包括中国的教育哲学,在鼓励创 新方面哪一个更优胜?这是一个 非常复杂的问题。 对 “科” 与 “技” 的重要,哪一个 更重要一些的问题,没有一个简单 的回答。在去年1月,(1999年)美 国的 科学 杂志访问了中国的科 技部部长朱丽兰,谈到了 “九七三 计划” 。我很高兴朱部长讲了这么 几句话(刊登

8、于1999年2月26日科学 杂志) :对我们部里的人来 说,最重要的一点是通过科学与教 育振兴国家。这个政策,使我个人 感到又高兴、 又焦虑。高兴的是国 家领导人对科学、 对教育特别重 视,焦虑的是我们有责任要有效的 推动社会进步和经济发展。 到底像朱部长那样掌握着中 国科技事业发展前途的人,会决定 在哪些方面注入更多的资源,通过 她刚才那番说话,我们可以相信, 凭着对整个大局的了解,一定可以 得出一个恰当的结论。这就引起我要同大家提出以 下这个问题。今天,大家在讲科技 的时候都要讲创新。 “创新” 在中 国已经是一个非常流行的名词,在 报上经常都可以看到。究竟怎样 才可以鼓励创新呢?这又是一

9、个 非常复杂的问题。在这个问题上, 我个人有深深的感受。因为我是 在中国出生、 成长,念完了中学、 大 学还拿到了一个硕士学位之后才 到美国去的,博士学位是在美国拿 的,然后做研究、 教书,到现在已经50多年。我觉得自己对中国、 美国 的教育哲学都有相当深入的认识。 这两个教育哲学是相当不一样的, 而这两个不同的教育哲学在怎样 鼓励创新这件事情上的差异,是值 得我们深思的。 这里我表列一下美国的教育 哲学跟亚洲包括中国的教育哲学 对培养学生的分别(见下表)美国与亚洲教育哲学的分别美国学生亚洲学生广泛的兴趣狭窄的专业不规则训练重复的操练东跑西跳按部就班活力充沛安安静静勇敢胆怯自信缺乏自信傲慢谦逊

10、进取退让在这些方面,两种教育哲学是 有很大分别。我相信任何一个在 美国教书教了很多年的人,看到来 自香港、 台湾、 新加坡以及这些年 来自中国大陆的学生,拿他们来跟 美国的学生一比,就会很清楚显示 出刚才所讲的这些差异来。 到底这两种教育哲学哪个好、 哪个不好?这是一个非常复杂的 问题,得要用辩证的方法来仔细了 解。我认为,这两种教育哲学都能 够鼓励创新,不过他们各自对不同 类型的学生产生的最大效应是不一样的。我觉得,美国的教育哲学 对排在前面的3040 %的学生是 有益的,因为这些学生不需要按部 就班的训练,他们可以跳跃式学 习,给了他自由,他可以自己发展 出很多东西,当然他的知识不可避 免

11、地会有很多漏洞,但如果他真的 很聪明的话,将来他自己可以弥补 这些漏洞。所以这种学生受到美 国式的教育训练会比较快、 比较容 易成功。可是,亚洲的教育哲学对 排在后面的3040 %学生较有益 处,为什么呢?因为这些学生通过 按部就班的训练,可以成材,而且 成材之后可以跟比他聪明的人竞 争,因为他有扎扎实实的知识,可 以了解很多不是几天就可以学会 的东西。这方面我自己有亲身的 经验。 记得我刚到美国芝加哥大学 念研究院,两、 三天以后就看见很 多同学他们都非常的聪明,随便讲 什么题目好像都知道,当时我觉得 美国的同学很厉害。可是过了两 个月之后,我发现不是那么一回 事,因为他们对名词知道得很多,

12、 可是如果你连问他三个问题,他就 回答不上来了。所以到了考试的 时候,我的分数还比他们的好得 多。 回到那个问题上,究竟哪一种 教育哲学比较好呢?或者说,对于学生来讲,应该着重哪一种哲学? 在最后得出的结论是:如果你在讨 论的是一个美国学生,那就要鼓励 他多学一些有规则的训练,如果讨 论的是一个亚洲学生,他的教育是 从亚洲开始的,那么就需要多鼓励 他去挑战权威,以免他永远太胆 怯。 北京大学前身是京师大学堂。 在京师大学堂刚成立的时候,基本 上可以说是没有科学的,那时候全 中国懂微积分的人相信不会超过3 个。从那时候开始向外国派留学6学会月刊2000年第7期 专题生,可以说到了我这一代,我是1

13、942年在西南联大毕业的,中国的 大学生才开始真正接触科学。 科学在中国大大的发展,是1949年中华人民共和国建国以来 的事情,这50年间有了长足的进 步。那么,如果你要问这样一个问 题,中国血统的科学工作者在世界 所有不同的科目里头,那些科目可 以最先达到领先地位?这可以很 容易的回答,数学是最先的。华罗 庚、 陈省身,毫无问题在40年代就 已经达到世界的最前线。其次是 理论物理。到了50年代,华裔的 理论物理学者也达到了最前线。 那时如果看最重要的生物科学的 杂志,那上面中国学者写的文章是 很少的,可是到今天,中国人的名 字在这些杂志上已屡见不鲜。 这里面是什么原因呢?其实 很简单,因为数

14、学跟理论物理比较简单。我们学物理的人很聪明,专 门选能够解决的问题去解决。而 人的身上可能发生的病可以有好 几百种,所以选题很难。 数学和物理是非常深奥,但是 可以单刀直入,所以如果是非常聪 明的小孩,你给了他方向以后,他 可以非常快的一下子就达到最前 线。 所以,数学最先成功、 理论物 理最先成功,然后是实验物理、 才 到生物学。 昨天,有新闻记者问我:杨教 授,你觉得华裔的学者什么时候才 能够得到生物学的诺贝尔奖?我 说,相信10年之内就可以得到。 到现在,最少已经有5位华裔的生 物学家被提名过诺贝尔奖。 我相信华裔学者10年之内就 可以拿到诺贝尔奖的生物奖。中 国本土的科学家则要更长时间

15、。 学术要有传统,这个传统不是十年廿年可以建立起来的。 然后第二个问题是,在中国本 土上的中国学者,能拿到诺贝尔奖 又是什么时候呢?这个问题比较 复杂。因为里面有一个很重要的 问题是经费的限制,今天中国的科 研经费比起20年以前已经有大大 的增长,比起50年以前更是天文 数字的增长,可是比起先进国家还 是差很远。这是第一个困难原因。 第二个困难是,学术需要有传统, 这传统不是一天两天、 一年两年甚 至十年二十年可以建立起来的。 因为这些困难,所以到今天还没有 一个在中国本土上的学者得到诺 贝尔奖的科学奖。但我跟那个新 闻记者说,我相信二十年到四、 五 十年内,这些事一定会发生。(转载 京港学术

16、交流)架起企业支持参与基础研究的合作桥梁国家自然科学基金委员会信息科学部与微软中国研究院签署合作协议国家自然科学基金委员会信息科学部与微软中 国研究院1999年10月25日在京签署了一项合作协 议,双方将在未来5年内在基础研究领域开展广泛合 作。该协议的签署体现了微软中国研究院支持国内 基础研究的承诺,标志着微软中国研究院与国内学术界的合作迈上了一个新台阶。根据协议,国家自然科 学基金委员会和微软中国研究院每年共同资助若干 个国家自然科学基金面上项目和重点项目。微软中 国研究院每年将提出所要资助研究领域的建议,经国 家自然科学基金委员会确认后列入基金项目申请指 南,并标以 “微软中国研究院联合资助项目” 。微软中 国研究际将对确定的项目提供与国家自然科学基金 相同的资助金额。对于联合资助的重点研究项目,国 家自然科学基金的资助金额为100万元左右人民币, 微软中国研究院的资助金额为10万美元。项目申请 通过同行评议后,经双方挑选和确认,最后由国家自 然科学基金委员会相关学科评审组投