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世紀之交的科學隨想

楊振寧

在即將到來的新世紀,新事物將會層出不窮,人類的生產力將會大大提高,自然科學將會更蓬勃的發(fā)展;科學、工業(yè)、經濟的連鎖發(fā)展將會持續(xù)下去,推動世界前進。

兩百多年前,美國科學家富蘭克林曾經講過這么一句話,他說:將來人類的知識將會大大的增長,今天我們想不到的新發(fā)明將會屢屢出現,我有時候幾乎后侮我自己出生過早,以致不能知道將要發(fā)生的新事物。

我坐下來想一想,他所講的新事物,包括些什么呢?我可以隨手列出一個很長很長的單子:火車、輪船、飛機、高樓、升降機、自來水、電話、電燈、電影、電視、手提電話、光纖、計算機、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,幾乎無窮無盡。

為什么能夠在這200年來產生這么多的新事物呢?歸根到底,其實原因很簡單,是因為工業(yè)的發(fā)展大大增長了人類的生產力。這個變化是一個非常驚人的事情。

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

我可以再舉個例子。去年,《財富》雜志說,近30年來新成立的科技公司的總資產,已經接近10000億美元,而這個增長速度還在與日俱增。

過去100年、50年,科學、工業(yè)、經濟這3個互相連鎖的環(huán)節(jié),推動著世界前進。而從基本原理到工業(yè)產品,過程正在大大加快。

所以,我們可以想一想,這兩百年尤其是近100年、50年來,世界是由3個互相關連的環(huán)節(jié)推動著前進的:一個是科學,科學帶動了工業(yè);工業(yè)則帶動了經濟;而經濟的發(fā)展反過來又促進了科技的發(fā)展。工業(yè)發(fā)展過程中提出來的問題、題目,由科學家來研究解決?茖W研究也可以直接促進經濟的發(fā)展,如20世紀發(fā)展出來的統(tǒng)計學,在農業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學等方面都有決定性的影響,當然經濟的發(fā)展也可以使得更多的投資在工業(yè)?萍、工業(yè)、經濟這3個互相連鎖的因素,是近代世界發(fā)展的總的趨勢。這個趨勢發(fā)展下去,對將來的世界會發(fā)生什么影響,今天很難講。比如說,前些時候我在報紙上看到一個很驚人的消息,它說,有生物學家估計,到2050年,人類的平均壽命可能增長到150歲。我不知道將來是否會發(fā)生這樣的事情。我想很多人可能會同意我的想法,就是希望這件事情不要發(fā)生。因為這件事情如果發(fā)生,對整個世界不可想像的影響實在是太大了。

我們再看看過去50年的發(fā)展,就會得出另一個重要的結論,就是從基本原理轉變?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(見表):

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

我們現在可以得出的結論是:更新的事物將會層出不窮,一些今天不容易夢想到的東西不久將變成事實;人類的生產力將會大大提高,自然科學將會更蓬勃的發(fā)展;科學、工業(yè)、經濟的連鎖發(fā)展將會繼續(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,對于每一個人、每一家學校、每一個國家,都會立刻發(fā)生這樣一個問題,就是你是多用「科」、還是多用「技」?我們知道,全世界每一個國家都有「科技部」,科技部既要管「科」,也要管「技」,問題是對「科」多注進一點資源,還是對「技」多注進一點資源。這是一個非常復雜的問題。對個人、學校、國家,都會是一個非常困擾的問題。

在1921年4月,愛恩斯坦第一次到了美國,準備到愛迪生的機構去做研究,抵美后受到盛大歡迎。他到波士頓的時候,有一個記者給了他一張紙,上邊有一系列實際的問題,包括誰發(fā)明「對數」?美國那一個城市制造最多的洗衣機?紐約到水牛城有多遠?聲音的速度是多少?……因為愛迪生對每一個要聘用的人都會進行考試,問的就是這一類題目,所以記者就先拿這些題目來考一考愛恩斯坦,結果愛恩斯坦完全不合格。

這個故事要描述的是愛迪生和愛恩斯坦這兩個人,他們的著眼點不一樣,價值觀不一樣,所以會產生剛才那個故事。這是一個真的故事。

「創(chuàng)新」已經是一個非常流行的名詞。美國的教育哲學和亞洲包括中國的教育哲學,在鼓勵創(chuàng)新方面哪一個更優(yōu)勝?這是一個非常復雜的問題。

孩子是21世紀的主人

對「科」與「技」的重要性,那一個更重要一些的問題,沒有一個簡單的回答。在今年一月,美國的《科學》雜志訪問了中國的科技部長朱麗蘭,談到了「九七三計劃」。我很高興朱部長講了這么幾句話(刊登于1999年2月26日《科學》雜志):對我們部里的人來說,最重要的一點是通過科學與教育振興國家。這個政策,使我個人感到又高興、又焦慮。高興的是國家領導人對科學、對教育特別重視,焦慮的是我們有責任要有效地推動社會進步和經濟發(fā)展。

到底像朱部長那樣掌握著中國科技事業(yè)發(fā)展前途的人,會決定在哪些方面注入更多的資源,通過她剛才那番說話,我們可以相信,憑著對整個大局的了解,一定可以得出一個恰當的結論。

這就引起我要同大家提出以下這個問題。今天,大家在講科技的時候都要講創(chuàng)新,「創(chuàng)新」在中國已經是一個非常流行的名詞,在報上經常都可以看到。究竟怎樣才可以鼓勵創(chuàng)新呢?這又是一個非常復雜的問題。在這個問題上,我個人有深深的感受。因為我是在中國出生、成長,念完了中學、大學還拿到了一個碩士學位之后才到美國去的;博士學位是在美國拿的,然后做研究、教書,到現在已經50多年。我覺得自己對中國、美國的教育哲學都有相當深入的認識。這兩個教育哲學是相當不一樣的,而這兩個不同的教育哲學在怎樣鼓勵創(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的教育哲學跟亞洲包括中國的教育哲學對培養(yǎng)學生的分別(見表):

美國與亞洲教育哲學的分別
美國學生
亞洲學生
廣泛的興趣
狹窄的專業(yè)
不規(guī)則訓練
重復的操練
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
進取
退讓

在這些方面,兩種教育哲學是有很大的分別。我相信任何一個在美國教書教了很多年的人,看到來自香港、臺灣、新加坡以及這些年來自中國大陸的學生,拿他們來跟美國的學生一比,就會很清楚顯示出剛才所講的這些差異來。

到底這兩種教育哲學那個好、那個不好?這是一個非常復雜的問題,是要用辯證的方法來仔細了解。我認為,這兩種教育哲學都能夠鼓勵創(chuàng)新,不過他們各自對不同類型的學生產生的最大效應是不一樣的。我覺得,美國的教育哲學對排在前面的30%到40%的學生是有益的,因為這些學生不需要按部就班的訓練,他們可以跳躍式學習,給了他自由,他可以自己發(fā)展出很多東西,當然他的知識不可避免地會有很多漏洞,但如果他真是很聰明的話,將來他自己可以彌補這些漏洞。所以這種學生受到美國式的教育訓練,會比較快、比較容易成功?墒牵瑏喼薜慕逃軐W對排在后面的30%到40%的學生較有益處,為什么呢?因為這些學生通過按部就班的訓練,可以成才,而且成才之后可以跟比他聰明的人競爭,因為他有扎扎實實的知識,可以了解很多不是幾天就可以學會的東西。這方面我自己有親身的經驗。

記得我剛到美國芝加哥大學念研究院,兩三天以后就看見很多同學他們都非常的聰明,隨便講什么題目好像都知道,當時我覺得美國的同學很厲害。可是過了兩個月之后,我發(fā)現不是那么一回事,因為他們對名詞知道得很多,可是如果你連問他3個問題,他就回答不上來了。所以到了考試的時候,我的分數遠比他們的好得多。

回到那個問題上,究竟哪一種教育哲學比較好呢?或者說,對于學生來講,應該著重哪一種哲學?我最后得出的結論是:如果你在討論的是一個美國學生,那就要鼓勵他多學一些有規(guī)則的訓練;如果討論的是一個亞洲學生,他的教育是從亞洲開始的,那么就需要多鼓勵他去挑戰(zhàn)權威,以免他永遠太膽怯。

北京大學前身的京師大學堂,是1898年成立的,去年北京大學剛剛慶祝成立100周年紀念。在京師大學堂剛成立的時候,基本上可以說是沒有科學的,那時候全中國懂微積分的人相信不會超過3個。從那時候開始向外國派留學生,可以說到了我這一代,我是1942年在西南聯大畢業(yè)的,中國的大學生才開始真正接觸科學。

科學在中國大大的發(fā)展,是1949年中華人民共和國建國以后的事情,這50年間有了長足的進步。那么,如果你要問這樣一個問題,中國血統(tǒng)的科學工作者在世界所有不同的科目里頭,那些科目可以最先達到領先的地位?這可以很容易的回答:數學是最先的。華羅庚、陳省身,毫無問題在40年代就已經達到世界的最前線。其次是理論物理。到了50年代,華裔的理論物理學者也達到了最前線。那時如果看最重要的生物科學的志雜,那上面中國學者寫的文章是很少的,可是到今天,中國人的名字在這些雜志上已屢見不鮮。

1996年,“863”計劃10周年成果匯報展在京舉行

這里面是什么原因呢?其實很簡單,因為數學跟理論物理比較簡單。我們學物理的人很聰明,專門選能夠解決的問題去解決。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。

數學和物理是非常深奧,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,他可以非常快的一下子就達到最前線。所以,數學最先成功、理論物理最先成功,然后是實驗物理、才到生物學。

昨天,有新聞記者問我:楊教授,你覺得華裔的學者什么時候才能夠得到生物學的諾貝爾獎?我說,我相信10年之內就可以得到。到現在,最少已經有5位華裔的生物學家被提名過諾貝爾獎。

我相信華裔學者10年之內就可以拿到諾貝爾的生物獎。中國本土的科學家則要更長時間。學術要有傳統(tǒng),這個傳統(tǒng)不是10年20年可以建立起來的。

然后第2個問題是,在中國本土上的中國學者,能拿到諾貝爾獎又是什么時候呢?這個問題比較復雜。因為里面有一個很重要的問題是經費的限制,今天中國的科研經費比起20年以前已經有大大的增長,比起50年前更是天文數字的增長,可是比起先進國家還是差很遠。這是第一個困難原因。第二個困難是,學術需要有傳統(tǒng),這傳統(tǒng)不是一天兩天、一年兩年甚至10年20年可以建立起來的。因為這些困難,所以到今天還沒有一個在中國本土上的學者得到諾貝爾的科學獎。但我跟那個新聞記者說,我相信20年到40、50年內,這件事一定會發(fā)生。

摘自《大公報》99.12.1

原理發(fā)現
工業(yè)產品
所需時間
電機  1821 1889 65年
真空管 1882 1915 33年
無線電 1887 1922  35年
X光  1985 1913 18年
雷達  1935 1900 5年
原子堆 1939 1942 3年
半導體 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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