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。
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孩子是21世紀的主人
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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
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美國學生
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亞洲學生
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廣泛的興趣
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狹窄的專業(yè)
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不規(guī)則訓練
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重復的操練
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東跑西跳
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按部就班
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活力充沛
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安安靜靜
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勇敢
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膽怯
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自信
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缺乏自信
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傲慢
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謙遜
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進取
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退讓
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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。
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1996年,“863”計劃10周年成果匯報展在京舉行
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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
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工業(yè)產品
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所需時間
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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 |
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