十八世纪末和十九世纪初,近代自然科学体系刚刚确立,各门学科都很幼稚,科学发展的主流是分化而不是综合。因此,那时就“把这些自然过程结合为一个伟大整体的联系的科学”,当作历史任务来完成是不可能的。黑格尔和谢林当时企图建立“凌驾于一切科学之上”的“科学的科学”也是根本无法实现的,它只能是自然哲学,而不是科学学。科学学诞生的年代是二十世纪中期,这时正是现代科学技术迅速发展的年代,科学学经过了近代科学长期的孕育,是一门应运而生的学科。我们知道,二十世纪的科学技术,一方面是各门学科继续向专业化方向发展,形成将近二、三千种具体的学科:另一方面,各门分支学科又互相渗透,形成一系列边缘学科和综合性学科。自然科学的高度综合化,把现代科学技术连成统一的整体,自然科学的高度专业化又把科学体系分成更细密的结构和层次。自然科学的整体化趋势和结构的历史演化,把其自身的运动规律愈来愈明显地暴露出来。这样一来,研究科学的运动规律,就不但有了必要,而且也有了可能,科学学就是在这样的历史条件下诞生的。1937年,波兰学者奥索夫斯基夫妇首次提出科学学的名字。两年后,英国贝尔纳教授所写的《科学的社会功能》一书,详细地论述了数量分析方法,科学结构的理论模式以及科学政策和科学管理问题。这部著作实际上奠定了科学学的基础,开辟了科学学的研究方向。科学学诞生的另一个条件,是社会的科学能力的形成和科研领域生产关系的确立。本世纪六十年代,“大科学”兴起。科学研究最后结東了“一张纸加一支笔的个体劳动方式。由数十万名科学家组成的科学劳动者大军,由价值数百亿计的巨型实验技术装备,由多得无法计量的图书、情报资料,以及由千千万万群众性的科教、科研、科普队伍,形成了一种超越科学家个人研究能力之上的集体力量(社会的科学能力),并且构成了全社会范围内的科学劳动结构。这样一来,历史便把科学管理的任务提到议事日程。科学管理经验的总结,更加清楚地显示出科学的规律来,科学管理充当了科学学诞生的助产士。因此,我们有足够的理由认为,科学学是现代科学技术高度发展的产物,是社会生产发展的一定阶段的必然结果。科学学的生命力同现代科学技术一样是无穷的。它的巨大的实用价值和理论意义,促使各国学者都来研究科学学。1964年,英美学者为了纪念贝尔纳《科学的社会功能问世二十五周年,专门出版了一本名叫《科学的科学》论文集。1965年,贝尔纳和麦顿在第一届国际科学史大会上联名做了《在通向科学学的道路上>的报告,论述了科学学的研究对象,意义和性质,以及未来发展的方向等等。1971年,在第十二届国际科学史大会上,成立了科学学的国际组织一国际科学政策研究委员会。该会于1975~1977年先后在德国、法国、波兰举行了有关科学学的国际讨论会。目前。苏联、东欧和西方几个主要资本主义国家,都成立了专门的科学学组织,出版了大量有关科学学的著作和期刊。这些事实都说明,科学学已经成为国际上公认的新的独立学科。那么,科学学到底是研究什么的呢?简单地说,就是研究科学自身结构及其运动规律的学问。科学学是研究科学的科学结构(或知识结构)的演化规律,并且利用这些规律来预测各门学科的发展趋势,预测新学科的生长点,借以选择正确的研究方向。这个分支学科叫科学结构学。比如,我们经常遇到的“物理学和化学那一个更基本”的问题,“力学应不应当算做基础科学”问题,都是科学结构学所要研究的重大课题。这些间题,有点像天文学上早期提出的“月亮和星星谁远谁近”的问题。当时,天文学是没有能力解决这些问题的。但是,后来人们发现了万有引力定律,可以用科学的方法测定天体的远近距离。这样一来,分布在天球上的杂乱无章的天体就有了次序了。它们之中有的属于太阳系,有的属于银河系,有的属于总星系,等等,后来,人们又根据它的温度和光谱来推算它们的年龄,形成天体演化的概念,天文学逐步形成一门严密的科学。现在,科学结构学有点像天文学的早期状况。人们对两、三千种分支学科发生浓厚的兴趣,试图从它们的相互关系当中找出结构层次和演化规律来。但是,目前还没有找到科学的方法来对数千种分支学科进行“分类”。反映到各国科学管理当中,就是学科分类的任意性甚大,争论也十分激烈。正因为现代科学管理的需要,才引起科学学家们对这一课题的高度重视。又比如,“基础科学、技术科学和应用科学的关系”间题,这也是各国科学管理中常遇到的困难问题。反映到科研经费上,各国对三大学科的投资比例各不相同。苏联的比例为1:4.7:2,而美国则为1:1.4:4.6。三大学科门类的比例关系究宽有没有客观标准?各国的具体标准是否一样?这些都需要科学结构学加以研究。目前,人们提出的三大学科的立体结构模型正是解决这一问题的大胆尝试。它试图用结构参数的方法来寻找其中的最佳比例关系。研究科学发展的动力,即社会的科学能力问题,也是科学学的个重要任务。所谓“科学能力”,就是推动科学加速发展的内在动力。通常我们都知道,用相等的科学投资,在不同的国家会产生不同的科学效果。科学能力水平高的国家,少量投资可以得到比较多的科研成果;科学能力低的国家,投资虽多,成果仍然寥寥无几。这是为什么?还有,近代科学的发展,各国是不平衡的。这一个国家科学兴起,那一个国家科学衰蓉,彼此起伏,波浪前进,互相赶超,竞争榜魁造成个又一个科学中心。试间:是什么因素决定各国科学的兴起和衰落呢?用什么办法来衡量赶超速度呢?这又是现实生活向科学能力提出的一个重大课题。科学能力学包括的内容甚广其中主要的是研究科学人才间题,研究科学家队伍形成的集团研究能力问题,研究科学家创造性心理学间题。因为科学劳动是一种创造性劳动,它比任何一种物质生产劳动都更需要人的主观能动性和高度创造力。如何有效地发挥个人的创造力,显然需要研究创造性心理活动。比如,信心在科学研究中的重要性问题。同样是两个能力相同的科学家,一个对自己的工作,信心百倍,大胆创新:一个对自已的课题,谨小慎微,生怕触犯权威,结果也会是很不相同的。怎么样才能使科学家在最佳的心理状况下工作,最大限度地发押其创造力,这就成了科学能力学所要研究的重要课题。科学还要研究科学与社会的关系问题,这里就不做介绍了。
一般来说,没有创新性的学术论文是没有学术价值的,从严格意义上讲,它也不是真正的学术论文。因此,学术论文应当具有创新性,这种创新性表现在与已有研究论著不同的新发现上,包括新论点、新理论、新方法、新技术、新手段或新材料等。尽管创新性是对学术论文的要求,但创新却并非撰写学术论文所能做到的。学术论文只能反映研究情况,创新是研究的结果。没有研究的创新,不可能有学术论文的创新。在医刊汇编辑看来,要做创新性研究,写创新性论文,可以从以下几个方面着手。一、主题创新。选择新问题进行研究,是科学研究创新的主要途径。研究新问题,不但能够拓宽科学研究领域,而且能够在人所未及的问题上发表拓荒性的见解和研究结论。因此,学者们无不投人大量的精力以发现新问题,开垦科学研究的新领域。但事实上,在科学研究日渐繁荣的今天,主题创新的难度也日渐加大。尽管如此,从事科学研究,就要不断探寻新问题,不断拓宽研究主题,努力为学科创新贡献自己的学术智慧。二、视角创新。面对学术研究中的老问题,要做出创新性研究,可以通过视角创新来实现。所谓视角创新,就是在科学研究中,采用现有研究中未曾使用过的相关学科分析范式或有关学说理论,研究本学科中的老主题,以期获得新的研究结论。视角的创新不但可能有助对问题本身做出新的解释,而且还可能获得从其他视角所不能获得的富有启发意义的新的研究结论。所以,在科学研究中,提倡多学科研究,提倡运用其他学科的理论来研究本学科问题,目的就在于通过视角创新以获得研究结果的创新。三、论点创新。论点创新是任何一项研究都不能回避的任务,只有不遗余力地追求论点的创新,科学研究工作才能对学问有所贡献,学术才能不断进步。学术论文应当反映科学研究创新的成果,科学研究创新成果到了学术论文中就体现在论点上。从科学研究创新成果到论点,需要经历一个归纳、提炼、升华和规范化的过程。归纳、提炼与升华是针对论点的科学性而言的,规范化是针对论点表述的准确性而言的。要实现论点创新,应以获取独创性研究结果为研究的根本目的,脚踏实地,潜心研究,推陈出新。而且在论文写作中,要反复推敲、斟酌语言表达的准确性和简练性。四、方法创新。方法是创新的工具,科学研究是以科学的方法为手段的学术研究。研究方法本身的创新对学术创新具有重要意义,采用不同的研究方法所得出的研究结果可能是不同的。所以在科学研究中,对同一个问题一般鼓励采用不同的研究方法,以获取不同的研究结果,丰富人们对该问题的认识,促进学术的繁荣。经常看到一些学术论文在研究方法部分,陈述一堆的方法,什么文献研究法、实证研究法、比较研究法、案例研究法、定性研究法、定量研究法、规范研究法等,但在正文中却未见作者是如何采用这些方法解决问题的。出现这种情况的原因,往往在于写作者对研究方法的意义的认识不到位,对方法的运用还没有掌握,只知道有这些方法,却不知道在研究具体问题时应该采用什么方法。显而易见,这样看待和使用研究方法,是不可能做出创新性研究、写出高质量论文的。五、材料创新。材料是科学研究的素材,如果没有材料,科学研究寸步难行。以不同的材料为基础所开展的科学研究,结果可能大相径庭,当然,也存在殊途同归的可能性,不过,这种可能性极小。科学研究需要利用各种可能的合法途径,获取尽可能丰富的研究材料,以提高研究结果的普适性。但就具体的研究者而言,受主客观条件的限制,所能获得的研究材料总是有限的。这样,对于不同的研究者来讲,努力获得人们未曾使用过的材料,在新材料基础上开展自己的研究,就可能做出创新性研究。很多人做研究、写文章,怕苦、怕累,怕做深入、细致的材料搜集,怕做历史材料的发掘清理,主要利用网络搜索寻找现成的相关材料。尽管这些现成材料的价值毋容置疑,但占有一手材料,用新的材料研究问题,是做出创新性研究的重要条件。所以,在科学研究中,利用一切可能的机会和条件,获得属于自己发现的研究材料,尽可能少用二手、三手材料,是研究结论创新的重要保证。
正在犹豫是否考研的同学,可能心里都产生过这个疑问:研究生三年时间都做什么?和本科阶段有什么区别?上了研究生的同学,可能也时不时会想:研究生这三年我应该做什么?怎么做才能不虚度光阴?作为一名研究生导师,我认为研究生最应该学会的是“科学研究”,这样才不负“研究生”这个称呼。你可能会想:学了科学研究有什么用呢?以后工作不搞学术,学了也白学,用不上。等等,你确定知道科学研究的真正涵义?科学研究虽然包含“科学”两个字,但是可不表明它只和科学有关、不能用在日常生活中。下面就让我们一起来看一看科学研究是什么。1、科学研究是一种方法百度百科上说:科学研究是指利用科研手段和装备,为了认识客观事物的内在本质和运动规律而进行的调查研究、实验、试制等一系列的活动。我觉得这个回答指出了科学研究的目的和一部分内容,但并没有说出科学研究的概念——科学研究是什么。科学研究是一种方法,一种寻找答案的方法。不管是在学习中还是生活中,你都有需要寻找答案的时候。想想当你面对自己不知道的东西时,是不是会不由自主产生一些疑问?例如,面对新冠疫情,很多人都想知道“新冠病毒是从哪儿来的”。在尝试回答这些疑问的时候,可以采用不同的方法。有的人凭自己的直觉或常识来回答。也可以直接从专家那里询问答案。还可以上网阅读一些文章后形成自己的判断。在所有寻找答案的方法中,科学研究是其中一种。与其他方法不同的是,科学研究这种方法,能够在最大程度上确保答案是真的。为什么科学研究能做到,而其他方法不能?这是因为:一,科学研究收集数据的过程严谨、客观;二,科学研究遵循一个自我验证的流程。正是因为这些原因,尽管不同领域的科学家们研究的问题不同,但是他们在为未知的问题寻找答案时,都采用科学研究的方法。可能是被科学家们广泛采用的原因,我们将这种方法称为“科学研究”。但是,这种方法并不是科学家的专利。如果你想在生活中找到最可靠的答案来解决实际问题,你也可以用科学研究这种方法。下面就让我们一起来看一看怎么应用科学研究。2、科学研究的步骤我以“新冠病毒哪里来”这个问题为例,来说明科学研究方法的实施步骤。1)根据现有事实提出假设目前已知的事实有:新冠病毒是一种冠状病毒,和导致非典(SARS)、中东呼吸综合征(MERS)的病毒属于同一个家族。这三种冠状病毒都能感染人类,导致呼吸系统疾病。导致非典和中东呼吸综合征的病毒都根源于蝙蝠(病毒天然宿主),分别通过果子狸和骆驼(病毒中间宿主),传染给人。最初的一些病人有很多都曾去过武汉华南海鲜市场。在585份从华南海鲜市场采集的环境样本中,33份含有新型冠状病毒。在这33份中,14份集中在交易野生动物的商铺。根据以上事实,一些科学家们运用溯因推理,假设“新冠病毒根源于蝙蝠,通过某种或多种动物作为中间宿主传染给人”这一可能的答案。虽然目前这个答案只是假设,但是它指明了一条可以探索的方向,让科学家们可以着手去做一些具体事情,来验明事情的真相到底是不是假设的那样。2)从假设推出若干推论一般情况下,提出的假设比较抽象,没有办法直接去验证它,需要将它分解为一些可以直接去验证的部分。怎么分解呢?科学家们通过演绎推理,从假设推导出一些可以被验证的推论。一,新冠病毒与蝙蝠身上的某种病毒比较相似。二,在华南海鲜市场上贩卖的某种野生动物身上的病毒与新冠病毒一样或非常相似。三,这种野生动物与蝙蝠之间有交集,病毒有机会从蝙蝠身上传到这种野生动物身上。因为这些推论都是从假设演绎推理出来的,所以如果假设是真的,那么这些推论就是真的。如果科学家们能够验证这些推论是真的,那么,他们提出的那个假设就非常可能是真的。反过来,如果这些推论被验证不是真的,那么,假设不是真的可能性就很大。之所以不能全盘肯定或否定假设,是因为我们不能排除自身的局限性:很可能从假设可以推导出更多的推论,只不过我们现在并不知道。只有我们能够验证所有推论,才能完全肯定或否定假设,否则只能说可能性很大。因为推论和假设之间有上述的真假联动关系,所以科学家们就可以通过验证推论来探索所提答案的真假。3)根据推论设计并实施观察或实验怎么验证推论呢?针对每个推论,科学家们亲自去观察或做实验,通过自己收集来的数据来检验推论。为了验证推论“新冠病毒与蝙蝠身上的某种病毒比较相似”,一些科学家们对收集到的新冠病毒样本进行了全基因组测序。然后将新冠病毒的基因序列与许多来自蝙蝠的冠状病毒基因序列进行对比。科学家们在观察和实验时都遵循特别的规定和严格的步骤,所使用的工具也往往是标准的。为什么要观察或实验呢?因为通过观察或实验收集的数据,才是世界给我们的真实回应。这种数据比道听途说、主观猜想、引用权威这些方法得来的数据都要可靠。我在文章信息洪流中,如何辨别信息真伪?第一步:查看是否有可靠证据支持中有详细解释。4)分析观察或实验结果得到结论观察或实验的结果常常是很多数据,科学家们通过分析这些数据,运用归纳推理,得出数据所表明的意思。继续我们的例子。在将新冠病毒的基因序列与许多来自蝙蝠的冠状病毒基因序列进行对比之后,科学家们发现:新冠病毒与一种蝙蝠冠状病毒RaTG13有96.2%的基因序列相似。另外,他们还发现,这两种病毒的S蛋白基因都比其他SARS类冠状病毒要长。根据这些实验结果,科学家们推出结论:新冠病毒与蝙蝠冠状病毒RaTG13非常相似。大家需要注意,从实验结果到推论其实是有一个逻辑跳跃的:基因序列一致到什么程度算非常相似,以及是否基因序列相似就能说明两个病毒相似,这些判断都是偏主观的。只要使用归纳推理,这个跳跃就不可避免。因此我们并不能百分之百确定这个结论是真的。5)比较观察或实验结论与所提推论,验证假设科学家们把经过观察或实验所得的结论,与之前提出的推论进行对比,通过对比结果来决定是支持还是抛弃假设。继续我们的例子。科学家们的实验结论是新冠病毒与蝙蝠冠状病毒RaTG13非常相似,这与推论一“新冠病毒与蝙蝠身上的某种病毒比较相似”是一致的。可以在一定程度上支持假设。然而仅这一个推论成立并不足以证明假设是真的。这是因为截至目前为止,另外两个推论尚未得到验证。如果不能完全支持或抛弃假设,那么就需要等待更多的事实出现,或者尝试从假设推导出更多的推论进行验证,或者探索其他假设的可能性,或者修改假设、使其更加精确。最后总结科学研究是一种寻找答案的方法。与其他方法相比,科学研究能够在最大程度上确保答案是真的。研究生最应该学会的是科学研究。虽然经常应用于科学和哲学中,科学研究这种方法也可以应用到日常生活里。本文作者学亦思,关注研究生阶段的师生关系、科学研究、论文写作。
想精确地了解科学起源于何时是徒劳的, 可以说比之想知道艺术的起源更难,因为艺术会使古人们在岩壁上留下万年之后也能识别的图画, 而科学却不如此, 它不会给我们留下这样的证据。不过我们还是可以从“ 想当然” 的角度去理解一下科学的起源。例如很早以前, 古人们就在观察天上的星星、 太阳、 月亮了, 对于它们究竟是什么样的、 有什么运行规律也作过一些臆测, 这些观察与臆测也许就是天文学的起源了。还有, 为了打猎时计算猎物, 远在文明诞生之前的古人想必也会找一些方式来进行这种计算, 例如数手指头或者在绳子上打个结, 这些就是最早的数学了。当人类进入文明社会之后, 科学自然也开始进入它的“ 文明” 了, 即以文字来记录那些早已有之的简陋的科学知识了。这些东西, 我们从最古老的文字里就可以略知一二。例如从古埃及的纸草书里, 我们知道了那时有一个聪明的贵族, 他为法老设计了一座独特的计时装置。他先做了一个漏斗, 下面的孔开得很小, 然后在里面装上水, 让水慢慢地从小孔里漏下来, 甚至还在漏斗上标记了刻度, 这样, 在一定的刻度之间漏水所花的时间就是一致的, 类似于我们现在的一分钟或者一小时。这个计时器也可以说就是一种物理仪器。在与古埃及文明同样古老的美索不达米亚, 那里的古人们观察了天象, 并且把天上星星的位置作了一番记录, 制成一种星表。那一带的苏美尔人更发明了楔形文字, 在这种文字里有许多表示种类与属性的词汇,例如表示颜色的黑、 白, 表示种类的木、 石, 表示硬度的软、 硬等, 还用这些词汇来表示各种矿物。使几千年之后人们仍然能够区分出苏美尔人所描述的是何种矿物。这种命名法与现在我们在生物学或者地质学上所运用的命名法是相似的。如此等等, 这些知识就是人类最早的科学知识, 也是以后更为复杂的科学知识的基础。古代埃及人、 苏美尔人等的科学知识通过一系列复杂的过程传给了古代希腊人。关于古希腊人, 我们在前面已经说得够多了, 他们在文学、 哲学、 艺术等方面的成就直到今天依然为后人所景仰。与之相类, 古希腊人在科学方面亦成就非凡。在古希腊人的科学成就中我们最为熟悉的也许是德谟克利特的原子说了, 他以为世间万物均由原子组成, 千载之后, 他的学说竟得到了相当的认可, 被证明有着惊人的准确度。除德谟克利特外, 古希腊还有许多伟大的科学家, 例如数学家毕达哥拉斯, 他对数字有一种近乎崇拜的喜爱。例如他认为只有数才是和谐的、 美好的。他找了各种各样的数, 如长方形的数、 三角形的数、 金字塔形的数等, 它们都由一些数目小块构成, 具有美的形状。他还认为十是最完美的数, 因此天体的数目也应当是十。并且硬是臆造了所谓第十个天体“ 对地” 。毕达哥拉斯最伟大的成就是发现了勾股定理。古希腊著名的科学家还有天文学家菲劳洛斯、 医学家希波克拉底— — —他被尊为西方的“ 医学之父” , 等等。这些伟人之后, 古希腊出现了另外三个更伟大的人物, 就是我们熟悉的苏格拉底、 柏拉图和亚里士多德了, 特别是后两者, 除了是伟大的哲学家外, 同样是伟大的科学家。例如柏拉图, 在他的“ 阿卡得米” 里大教数学, 包括算术、 平面几何、 立体几何等, 另外还有天文学和声学等课程。在阿卡得米的大门口刻着这样的话:不懂几何学者不得入内。亚里士多德则是比乃师柏拉图更伟大的科学家, 甚至可以说他主要是一个科学家, 其次才是哲学家。因此, 在亚里士多德的思想中, 内容最丰富的不是形而上学的玄思, 而是富于科学精神的观察与研究。亚里士多德将他的目光投向了整个自然界, 把自然界的万千个体当作自己的研究对象, 试图从中寻求知识与真理。在他的学园吕克昂, 教学的主要内容不是阿卡得米的数学与政治, 而是倾向于生物学、 天文学、 物理学等自然科学。据杰出的罗马博物学家、 《 自然史》 作者普林尼记载, 亚里士多德手下有大批研究助手, 包括为他抓各种动物的猎人、 栽培植物的园艺工人、 从海里捕捞各种海生动物的渔夫, 加上其他辅助人员, 达上千之众。他们不单在吕克昂里为他服务, 而且遍布从希腊、 小亚细亚直到埃及的广大地区。我们不难设想这些人可以为亚里士多德找到多少花鸟虫鱼、 飞禽走兽, 亚里士多德凭这些东西建立起了古代世界第一座大动物园和植物园, 他的许多伟大发现也是从这些动植物身上得来的。在亚里士多德的诸多著作中, 有相当一部分是有关于科学的, 如《 物理学》 、 《 论天》 、 《 论生成和消灭》 、 《 论宇宙》 、 《 天象学》 、 《 论感觉及其对象》 、 《 论记忆》 、 《 论睡眠》 、 《 论梦》 、 《 论呼吸》 、 《 论颜色》 、 《 动物志》 、 《 动物的进展》 、 《 论植物》 、 《 论声音的奇异》 、 《 机械学》 、 《 论不可分割的线》 等。从它们的名字我们就可以看出其研究领域包括天文学、 气象学、 动物学、 植物学、 生物学、 生理学、 声学、 机械学、 数学、 物理学等。这些学科中的大部分实际上就是由亚里士多德本人创立的, 如动物学、 植物学、 物理学、 生理学等。亚里士多德之后, 古希腊文学、 艺术与哲学就趋向衰落了, 科学却不尽然, 仍得到了相当的发展。只是这个时期的中心不再是雅典, 而是埃及的亚历山大港。亚历山大是位于埃及北部、 濒临地中海的一个港口, 一度是古代西方最富庶文明的地方。在这里活跃着许多伟大的科学家, 像物理学家阿基米德、 数学家欧几里得、 解剖学家希罗菲卢斯等, 他们使古希腊的科学进入了另一个高峰期, 这个时期大致是从公元前3世纪到公元前2世纪左右。这个时期之后, 西方的历史进入了另一个时期, 即古罗马时期。古罗马的科学同它的文学与艺术一样, 大体是希腊人的翻版, 而且远没有希腊人来得伟大。古罗马的科学著作是用拉丁语写成的, 这个时期著名的科学家有卢克莱修, 他的《 物性论》 既是伟大的哲学著作, 也是伟大的科学著作。还有普林尼, 他的《 自然史》 ( 也译作《 博物志》 ) 是古罗马最伟大的科学著作, 其中天文、 地理、 农业、 医学等无所不包,最丰富的是生物学知识, 整个第七卷到第十九卷都是介绍各种动植物的。动物中有各种哺乳动物、 爬行动物、 水生动物、 鸟类等, 当然也包括咱们人这种高级动物。植物的内容也同样广泛, 甚至还谈到了各种矿物。一句话, 凡我们这本书里所要论及的六大基础学科, 它几乎无所不包。普林尼生活在公元1世纪。他之后, 到了公元2世纪, 出现了两个伟大的科学家, 一个是天文学家托勒密, 另一个是医学家加伦。前一个人我们在后面讲天文学时马上就要讲, 加伦这个人有点陌生。您可能听说过人的四种气质, 即胆汁质、 黏液质、 多血质和抑郁质, 这说法最初就是加伦提出来的。他认为人的身心特征有赖于4种体液之间的平衡, 即黑胆汁、 黄胆汁、 黏液和血液。他甚至还进行过动物的活体解剖, 对人体生理结构亦有相当了解。公元2世纪是罗马帝国的黄金时代。此后帝国境内也诞生了不少杰出的科学家, 如3世纪的迪奥凡图斯、4世纪的泰昂、5世纪的海帕西娅、6世纪的辛普利西乌斯等, 这些人对于我们都是陌生的, 我们只说一下海帕西娅。海帕西娅被称为西方历史上最伟大的女哲学家, 也是了不起的数学家, 是亚历山大城里新柏拉图学派的领袖。罗马帝国崩溃以后, 西方历史进入了中世纪, 这时候阿拉伯人占领了原来属于罗马帝国的许多地区, 包括亚洲的所有地区和北非, 甚至欧洲的西班牙。他们成了科学的主角, 这时候最伟大的科学家是穆斯林伊本·西拿, 西方人称阿维森那。他是一个伟大的生理学家与医学家, 被西方人尊称为“ 最伟大的医生”。这时, 古希腊与古罗马的许多典籍都被译成了阿拉伯文, 在阿拉伯世界传播开来, 而它们原来的希腊文本与拉丁文本却消失在基督教的汪洋大海里, 西方人的科学也就像其哲学与文学一样进入了黑暗时期。中世纪对科学最大的贡献也许是诞生了大学。我们知道, 大学是科学研究的主要基地, 正如它是培养科学人才的主要基地一样。西方第一所真正的大学是成立于1 1世纪的意大利的博洛尼亚大学。后来法国的巴黎大学、 英国的牛津大学与剑桥大学等相继建立, 大学的建立为以后的科学研究奠定了最主要的基础。
科学研究高大上 很深奥,我实属门外汉,但我对这方面还是有点兴趣 有所思考的,想到了一些科研方法自我感觉应该是有些道理的,特分享出来 供学习与吐槽!怎么做科学研究?一.发现科研课题苹果为什么是从上往下落 而不是向上?这是牛顿发现的经典科研课题,许多人说:“此课题的发现是牛顿的幸运灵感闪现而已,极少数人能有此幸运发现类似经典课题的。”真的是如此吗?并非如此,到今天已经出现了超多的自然理论,若真的是几十年一遇的灵感造就,那么今天的自然理论恐怕不会有多少个,能有很多是因为发现科研课题与得到理论都是有其方法的,可以有目标性的快速发现科研课题。有目标性的快速发现科研课题的方法:发问法。所谓发问法指的是对现象或事物进行发问,发问的关键词有“为什么” “怎么”“什么”等疑问词。比如对苹果落地这个现象进行发问,为什么+苹果会往地上落?如此这个经典的苹果落地课题轻松发现,若不发问就很难想到课题,这就是老师常说的“多问个为什么”的好处。为什么苹果成熟了是红的?为什么苹果长在树上 而不是地下?有些问题看上去很sb 实则很复杂,人们的认知是那个事物原本就是应该那个样子的 常识而已,所以真正解释起来却只能用“就是如此无需解释”来解释,做科研就是要深入研究这些常识现象背后的本质(原理机制),现象如同几何证明题中的结论,而原理是科研要寻找的公理论据,一个原理可以解释很多同类问题 很多应用,原理的归纳作用 让人类理解自然变得简单。二.研究目标对象的哪些方面主要有这些方面:如何产生 有什么用途性质(物理化学生物) 构成 如何变化(随着因素的变化规律)拿火来说明,研究如何产生火?火的用途?火的物理化学性质?火的构成?变化(氧气增多火势更旺)。其实按照编程中类的组成,可说成研究目标对象的属性与方法,至于属性和方法通常会有许多,抓住重要的来研究就行。三.如何了解目标对象了解目标对象就是要研究出二中所说的哪些方面,这需要观察对象 收集数据 统计分析 做实验等科研常有方法。四.如何解答关于对象的为什么比如扫帚为什么是一根根细细的弹性杆扎成的?解释为什么通常是从这样情况下的用途出发,说出这样设计的用途(证明有好处)就解释了为什么,这里扫帚的为什么:我想是因为细杆能够接触到极小的缝隙将缝隙中的垃圾清理出来,密集的细杆组成的整体可以将坑坑洼洼的地上的垃圾打扫得很全面,若是粗杆或放大到面板小坑中的垃圾清理不到。五.学习能力人类造物多来自于对自然造物的学习,学习能力是人类的天赋能力,通过学习可以掌握想要的许多能力(本领),比如语言 文字 唱歌 做饭 工作等,可是如果不去学习就根本不可能天生就会这些,学习带来能力的提高与增加,人与人的差距也因学习程度的不同 而突显出来,做科研更是如此 有学习意识 善于勤于学习才能不断提高自我。六.借力意识科研目标是研究对象的能力,可以弄清对象能力实现的原理 人造机器应用原理实现相同能力,也可以直接利用对象的能力帮助自我,这就叫做借力,比如牛力气大 用其拉货;用毛驴 磨豆浆;用树藤做绳子;用石头做武器。借力也可说成是利用外部工具吧。百度知道里的一些关于爱问为什么的回答:小时候喜欢提出问题的科学家 答:1、瓦特:他在厨房里看祖母做饭。灶上坐着一壶开水。开水在沸腾。壶盖啪啪啪地作响,不停地往上跳动。瓦特观察好半天,感到很奇怪,猜不透这是什么缘故,就问祖母说?什么玩艺使壶盖跳动呢" 2、 牛顿:直到有一天,当牛顿在花园的苹果树下思索,一个苹果落到他的脚边时,牛顿终于获得了顿悟,他的问题也逐渐被解决了. 3、爱因斯坦:爱因斯坦5岁的时候,有一天,爸爸从兜里掏出个指南针给他玩。他拿着摇来摇去,发现里面的小针总是指着一个方向。他想看看是什么东西吸着小针,打开一看,什么也没有发现。难道是小针在作怪吗?他开始对科学产生了(兴趣 爱好)。我女儿今年6岁很聪明,老爱问为什么,听人说小孩爱问为什么就说明他有可能成为科学家,请教哪位大虾指点。答:这是这个年龄段的孩子普遍存在的现象,因为他想了解这个世界,当然聪明的孩子如果好好引导,努力培养,成为科学家也是有可能的,这说明你的女儿先天潜质不错,还需外在力量培养造就。为什么说小孩爱问问题会比较聪明?答:不是说爱问问题的小孩就一定聪明,而是爱问问题的小孩好奇心和探究欲很足,好好维护、培养他的这种天性,将来大有用处。聪明有很多种,也许这是一种。
对于科研工作者来说,在刚刚踏上自己的科学研究之路时,一定是对未来充满了美好的憧憬,也同时有一点点恐慌和不安,因为你们无法预测未来的科学研究是否会一帆风顺。以下是施一公教授基于自己的切身经历所提出的对学术品味、学术道德、学术道路的一些看法。一、做一个优秀的研究生,时间的付出是必须的所有成功的科学家有一个共同的特点,那就是他们必须付出大量的时间和心血。实际上,一个人无论从事哪一种职业,要想成为本行业中的佼佼者,都必须付出比常人多的时间和心力。有时,个别优秀科学家在回答学生或媒体的问题时,轻描淡写地说自己的成功凭借的是运气,不是苦干。这种客气的回答避重就轻,只是强调成功过程中的一个偶然因素,常常对年轻学生造成很大的误导;一些幼稚的学生甚至会因此开始投机取巧、不全力进取而是等待所谓的运气。说极端一点:如果真有这样主要凭运气而非时间付出取得成功的科学家,那么他的成功很可能是攫取别人的成果,而自己十有八九不具备真正在领域内领先的学术水平。神经生物学家蒲慕明先生在多个神经科学领域做出了重要贡献。十几年前,身处加州大学伯克利分校的蒲先生曾经有一封电子邮件在网上广为流传,这封邮件是蒲先生写给自己实验室所有博士生和博士后的,其中的一段翻译过来是这样说的:“我认为最重要的事情就是在实验室里的工作时间,当今一个成功的年轻科学家平均每周要有60小时左右的时间投入到实验室的研究工作......我建议每个人每天至少有6小时的紧张实验操作和两小时以上的与科研直接有关的阅读等。文献和书籍的阅读应该在这些工作时间之外进行。”这封邮件写得语重心长,用心良苦。其中的观点我完全赞同,无论是在普林斯顿还是在清华大学我都把这封邮件的内容转告实验室的所有学生,让他们体会。我从小就特别贪玩,不喜欢学习。但来自学校和父母的教育与压力迫使自己尽量刻苦读书,保送进了清华。尝到了甜头以后,我在大学阶段机械地保持了刻苦的传统,综合成绩全班第一、提前一年毕业。当然,这种应试和灌输教育的结果就是我很少真正独立思考、对专业也提不起兴趣。大学毕业后我去美国留学。博士一年级,因为对科研和专业没有兴趣,我内心浮躁而迷茫,无法继续刻苦,而是花了很多时间在中餐馆打工、选修计算机课程。第二年,我开始逐渐适应科研的“枯燥”,对科学研究有了一点儿兴趣,并开始有了一点儿自己的体会,有时领会了一些精妙之处后会得意地产生“原来不过如此”的想法,逐渐对自己的科研能力有了一点儿自信。这时,博士学位要求的课程已经全部修完,我每周五天从上午9点做实验到晚上7、8点,周末也会去半天。到了第三年,我已经开始领会到科研的逻辑和奥妙,有点儿跃跃欲试的感觉,在组会上常常提问,而这种“入门”的感觉又让我对研究增加了更多兴趣,晚上常常干到11点多。1993年我曾经在自己的实验记录本的日期旁标注“这是我连续第21天在实验室工作。”,以激励自己。到第四年以后,我完全适应了实验室的科研环境,再也不会感到枯燥,时间安排则完全服从实验的需要。其实,这段时期的工作时间远多于刚刚进实验室的时候,但感觉上好多了。研究生阶段后期,我的刻苦在实验室是出了名的。在纽约做博士后时期则是我这辈子最刻苦的两年,每天晚上做实验到半夜三点左右,回到住处躺下来睡觉时常常已是四点以后;但每天早晨八点都会被窗外街道上的汽车喧闹声吵醒,九点左右又回到实验室开始了新的一天。每天三餐都在实验室,分别在上午9点、下午3点和晚上9点。这样的生活节奏持续11天,从周一到第二周的周五,周五晚上乘坐灰狗长途汽车回到巴尔地摩的家里,周末两天每天睡上近十个小时,弥补过去11天严重缺失的睡眠。周一早晨再开始下一个11天的奋斗。虽然很苦,但我心里很骄傲,我知道自己在用行动打造未来、在创业。有时我也会在日记里鼓励自己。我住在纽约市曼哈顿区65街与第一大道路口附近,离纽约著名的中心公园很近,那里也常常有文化娱乐活动,但在纽约工作整整两年,我从未迈进中心公园一步。我常常把自己的这段经历告诉我实验室的学生,新生常常问我:“老师,您觉得自己苦吗?”我回答,“只有自己没有兴趣的时候觉得很苦。有兴趣以后一点也不觉得苦。” 是啊,一个精彩的实验带给我的享受比看一部美国大片强多了。现在回想起当时的刻苦,感觉仍很骄傲、很振奋!我在博士生和博士后阶段那七年半的努力进取,为我独立科研生涯的成功奠定了坚实基础。二、做一个优秀的研究生,必须具备批判性的思维要想在科学研究上取得突破和成功,只有时间的付出和刻苦,是不够的。批判性分析(critical analysis)是必须具备的一种素质。 研究生与本科生最大的区别是:本科生以学习人类长期以来积累的知识为主、兼顾科学研究和技能训练;而博士生的本质是通过科学研究来发掘创造新的知识,而探索新知识必须依靠批判性的思维逻辑。其实,整个大学和研究生阶段教育的很重要一部分就是培养critical analysis的能力,养成能够进行创新科研的方法论。这里的例子非常多,覆盖的范围也非常广,在此举几个让我难忘的例子。1.正确分析负面结果(negative results)是成功的关键作为一名博士生,如果每一个实验都很顺利、能得到预期的结果,除个别研究领域外,可能一般只需要6至24个月就可以获得博士学位所需要的所有结果了。然而,在美国,生命学科的一个博士研究生,平均需要6年左右的时间才能得到PhD学位。这一分析说明:绝大多数实验结果会与预料不符,或者是负面结果。很多低年级的博士生一看到负面结果就很沮丧,甚至不愿意仔细分析原因。 其实,对负面结果的分析是养成批判性思维的最直接途径之一;只要有合适的对照实验、判断无误的负面实验结果往往是通往成功的必经之路。一般来说,任何一个探索型研究课题的每一步进展都有几种、甚至十几种可能的途径,取得进展的过程就是排除不正确、找到正确方向的过程,很多情况下也就是将这几种、甚至十几种可能的途径一一予以尝试、排除,直到找到一条可行之路的过程。在这个过程中,一个可靠的负面结果往往可以让我们信心饱满地放弃目前这一途径;如果运用得当,这种排除法会确保我们最终走上正确的实验途径。 非常遗憾的是,大多数学生的负面实验结果并不可靠,经不起逻辑的推敲!而这一点往往是阻碍科研课题进展的最大阻碍。比如,对照实验没有预期结果,或者缺乏相应的对照实验,或者是在实验结果的分析和判断上产生了失误,从而做出“负面结果”或“不确定”的结论,这种结论对整个课题进展的伤害非常大,常常让学生在今后的实验中不知所措、苦恼不堪。因此,我告诫并鼓励我所有的学生:只要你不断取得可靠的负面结果,你的课题很快就会走上正路;而在不断分析负面结果的过程中所掌握的强大的批判性分析能力也会使你很快成熟,逐渐成长为一名优秀的科学家。 我对一帆风顺、很少取得负面结果的学生总是很担心,因为他们没有真正经历过科研上批判性思维的训练。在我的实验室,偶尔会有这样的学生只用很短的时间(两年以内,有时甚至一年)就完成了博士论文所需要的结果;对这些学生,我一定会让他们继续承担一个富有挑战性的新课题,让他们经受负面结果的磨练。没有这些磨练,他们不仅很难真正具备批判性思维的能力,将来也很难成为可以独立领导一个实验室的优秀科学家。2.耗费大量时间的完美主义阻碍创新进取Nikola Pavletich是我的博士后导师,对我影响非常大,他做出了一系列里程碑式的研究工作,享誉世界结构生物学界,31岁时即升任正教授。1996年4月,我刚到Nikola实验室不久,纯化一个表达量相当高的蛋白Smad4,两天下来,蛋白虽然纯化了,但结果很不理想:得到的产量可能只有预期的20%左右。见到Nikola,我不好意思地说:“产率很低,我计划继续优化蛋白的纯化方法,提高产率。”他反问我:“你为什么想提高产率?已有的蛋白不够你做初步的结晶实验吗?”我回敬道:“我虽然已有足够的蛋白做结晶筛选,但我需要优化产率以得到更多的蛋白。”他毫不客气地打断我:“不对。产率够高了,你的时间比产率重要。请尽快开始结晶。”实践证明了Nikola建议的价值。我用仅有的几毫克蛋白进行结晶实验,很快意识到这个蛋白的溶液生化性质并不理想,不适合结晶。我通过遗传工程除去其N端较柔性的几十个氨基酸之后,蛋白不仅表达量高、而且生化性质稳定,很快得到了有衍射能力的晶体。 在大刀阔斧进行创新实验的初期阶段,对每一步实验的设计当然要尽量仔细,但一旦按计划开始后对其中间步骤的实验结果不必追求完美,而是应该义无反顾地把实验一步步推到终点,看看可否得到大致与假设相符的总体结果。如果大体上相符,你才应该回过头去仔细改进每一步的实验设计。如果大体不符,而总体实验设计和操作都没有错误,那你的假设很可能是有大问题的。这样一个来自批判性思维的方法论在每一天的实验中都会用到。 过去二十年,我一直告诉实验室所有学生:切忌一味追求完美主义。我把这个方法论推到极限:只要一个实验还能往前走,一定要做到终点,尽量看到每一步的结果,之后需要时再回头看,逐一解决中间遇到的问题。3.科研文献(literature)与学术讲座(seminar) 的取与舍在我的博士生阶段,我的导师Jeremy Berg非常重视相关科研文献的阅读,有每周一次的实验室文献讨论,讨论重要的相关科研进展及研究方法,作为学生我受益匪浅。作为学生,我以为所有的科学家在任何时期都需要博学多读。 刚到Nikola实验室,我试图表现一下自己读文献的功底、也想与Nikola讨论以得到他的真传。1996年春季的一天,我精读了一篇《自然》周刊上发表的文章,午饭前遇到Nikola,向他描述这篇文章的精妙,同时期待着他的评述。Nikola面色尴尬地对我说:“对不起,我还没看过这篇文章”。我想:也许这篇文章太新,他还没有来得及读。过了几天,我精读了一篇几个月前发表于《科学》周刊的文章,又去找Nikola讨论,没想到他又说没看过。几次碰壁之后,我不解地问他:“你知识如此渊博,一定是广泛阅读了大量文献。你为什么没有读我提到的这几篇论文呢?”Nikola看着我说:“我阅读不广泛。”我反问:“如果你不广泛阅读,你的科研怎么会这么好?你怎么能在自己的论文里引用这么多文献?”他的回答让我彻底意外,大意是“我只读与我的研究兴趣有直接关系的论文。并且只有在写论文时我才会大量阅读。” 我做博士后的单位Memorial Sloan-Kettering Cancer Center有一个优秀的系列学术讲座,常常会请来各个生命科学领域的著名科学家来演讲。有一次,一个诺贝尔奖得主来讲,并且点名要与Nikola交谈。在绝大多数人看来,这可是一个不可多得的好机会去接近大人物、取得好印象。Nikola告诉他的秘书:请你替我转达我的歉意,讲座那天我已有安排。我们也为Nikola遗憾。让我万万想不到的是,诺贝尔奖得主讲座的那天,Nikola把自己关在办公室里,早晨来了以后直到傍晚一直没有出门,当然也没有去听讲座。以我们对他的了解,十有八九他是在写paper或者解结构。后来,我意识到,Nikola常常如此。 在我离开Nikola实验室前,我带着始终没有完全解开的谜,问他:如果你不怎么读文献,又不怎么去听讲座,你怎么还能做一个如此出色的科学家?他回答说:(大意)我的时间有限,每天只有10小时左右在实验室,权衡利弊之后,我只能把我的有限时间用在我认为最重要的事情上,如解析结构、分析结构、与学生讨论课题、写文章。如果没有足够的时间,我只能少读文章、少听讲座了。 Nikola的回答表述了一个简单的道理:一个人必须对他做的事情做些取舍,不可能面面俱到。无论是科研文献的阅读还是学术讲座的听取,都是为了借鉴相关经验、更好地服务于自己的科研课题。 在博士生阶段,尤其是前两年,我认为必须花足够的时间去听各相关领域的学术讲座、并进行科研文献的广泛阅读,打好批判性思维的基础;但随着科研课题的深入,对于文献阅读和学术讲座就需要有一定的针对性,也要开始权衡时间的分配了。4.挑战传统思维从我懂事开始,就受到教育:但凡失败都有其隐藏的道理,应该找到失败的原因后再重新开始尝试。直到1996年,我在实验上也遵循这一原则。但在Nikola 的实验室,这一基本原则也受到有理有据的挑战。 有一次,一个比较复杂的实验失败了。我很沮丧,准备花几天时间多做一些对照实验找到问题所在。没想到,Nikola阻止了我,他皱着眉头问我,“告诉我你为什么要搞明白实验为何失败?”我觉得这个问题太没道理,理直气壮地回答:“我得分析明白哪里错了才能保证下一次可以成功。”Nikola马上评论道:(大意)“不需要。你真正要做的是把实验重复一遍,但愿下次可以做成。与其花大把时间搞清楚一个实验为何失败,不如先重复一遍。面对一个失败了的复杂的一次性实验,最好的办法就是认认真真重新做一次。”后来,Nikola又把他的观点升华: (大意)“是否需要找到实验失败的原因是一个哲学决定。找到每一个不完美实验结果原因的传统做法未必是最佳做法”仔细想想,这些话很有道理。并不是所有失败的实验都一定要找到其原因,尤其是生命科学的实验,过程繁琐复杂;大部分失败的实验是由简单的操作错误引起的,比如PCR忘记加某种成分了,可以仔细重新做一遍;这样往往可以解决问题。只有那些关键的、不找到失败原因就无法前行的实验才需要刨根究源。 我选择的这些例子多少有点“极端”,但只有这样才能更好地起到震荡大家思维的作用。其实,在我自己的实验室里,这几个例子早已经给所有学生反复讲过多次了,而且每次讲完之后,我都会告诉大家打破迷信、怀疑成规,而关键的关键是:Follow the logic跟着逻辑走!这句话,我每天在实验室里注定会对不同的学生重复讲上几遍。严密的逻辑是批判性思维的根本。三、科学家往往需要独立人格和一点点脾气对社会人而言,科学研究是个苦差事;对真正的科学家而言,科学研究实在是牵肠挂肚、茶饭不思、情有独钟、妙不可言。靠别人的劝说和宣讲来从事科学研究不太可行,真正自己从心里感兴趣直至着迷、一心一意持之以恒地探奇解惑,才有可能成为一流的科学家,正所谓“不疯魔、不成活”。在这个过程中,独立人格和脾气显得格外重要。所谓独立人格,就是对世界上的事物有自己独立的看法。恰恰是一些有脾气的人不会轻易随波逐流,可以保持自己的独立人格。因为时间关系,这里就不举例了。四、不可触碰的学术道德底线做学问的诚实反映在两方面。首先是有一说一,实事求是,尊重原始实验数据的真实性。在诚实做研究的前提下,对具体实验结果的分析、理解有偏差甚至错误是很常见的,这是科学发展的正常过程。可以说,绝大多数学术论文的分析、结论和讨论都存在不同程度的瑕疵或偏差,这种学术问题的争论往往是科学发展的重要动力之一。越是前沿的科学研究,越容易出现错误理解和错误结论。 比较有名的例子是著名物理学家费米1938年获得诺贝尔奖,获奖的重要原因之一是他发现了第93号元素。实际上,尽管费米在1934年曾报道用中子轰击第92号元素铀可以产生第93号元素,德国的化学家哈恩在1939年1月发表论文,证明产生的元素根本不是93号元素,而是56号元素钡!但这个错误并没有改变费米是杰出的物理学家的事实,也没有影响他继续在学术上的进取。费米很快提出后来用于制造原子弹的链式反应理论并于1941年在芝加哥大学主持建成世界上第一座原子反应堆。 再举一个生命科学领域的例子,Edmond Fischer和Edwin Krebs因为发现蛋白质的磷酸化于1992年获得了诺贝尔生理学或医学奖,但如果仔细阅读他们发表于二十世纪五十年代的几篇关键学术论文,你会发现他们当时对不少具体实验现象的理解和分析与我们现在的理解有一定差距,用今天的标准可以说不完全正确;但瑕不掩瑜,这些文章代表了当时最优秀最有创意的突破。 举这两个例子是希望大家区分error与misconct的区别。比如一个实验由于条件有限,做出了一个结论,后来别人用更高级的实验手段、更丰富的实验数据推翻这个结论,那么第一篇只要详实地报道了当时的实验条件,更重要的是基于这些描述其他实验室都可以重复出其报道的实验结果,就情有可原,无须撤稿。但如果明知实验证据不足,为了支持某个结论而编造实验条件或实验证据,这就是造假了,视为学术不端。 但诚实的学问还有另外一层重要含义:只有自己对具体实验课题做出了相应的贡献(intellectual contribution)后,才应该在相关学术论文中署名。这一点,很多人做不到。大老板强势署名的事情屡见不鲜;更有甚者,利用其学术地位和影响力,使一些年轻学者不得不在文章里挂上自己的名字,有时还以许诺未来的科研基金来换取论文署名。这种做法不仅有失学术道德,更是会严重阻碍创新,对整个学术界风气的长远恶劣影响更甚于一般的造假。五、你不习惯的常识1.我们有限的认知不足以支撑一成不变的真理你们在课堂里学到的所有定律、公理等等,都是前人对自然现象的归纳总结,是现状下最好的归纳总结,可以有效解释这些现象、甚至预测一些还未发现的现象。也许这些定律和公理可以非常接近真理;但是,这些定律和公理仅仅是对现实的近似描述,都不是永恒的真理;随着人类对周围环境和宇宙认识的加深,这些定律和公理都会有失效的时候。这里最有代表性的例子应当是强大的牛顿万有引力定律;它可以解释太阳系行星围绕太阳的公转,但它无法完美解释水星近日点进动的问题,而需要引入爱因斯坦的广义相对论。所以,请同学们牢记:科学研究中没有绝对的真理,只有不断改进的人类对自然的认识! 2.科学和民主是两个概念科学研究是探寻未知,其结果是科学发现和规律定理;而民主通常是指在决策过程中每个人都有发言权的现象和过程。很遗憾,但也许是很幸运,在科学研究的过程中,从来没有“少数服从多数”这一原则。实际上,在前沿和尖端的科学研究领域,常常是极少数人孤独地探索,做出一些有违常规的意外发现,这些发现也常常被大多数人排斥甚至攻击。但最终,极少数的这些科学探索者的发现还是会被学界和社会所接受。从苏格拉底到布鲁诺、哥白尼,这里的例子不胜枚举。虽然科学真理最初往往被极少数人发现的道理人人知晓,但到了日常科学研究中,在各种噪音中,真正能够全力探索、冷静辨别真伪的又有多少人能真正做到呢? 其实,真正优秀的科学评价也不是简单的一人一票。我从霍普金斯大学读博士到普林斯顿大学做教授的这18年间,常常看到一个有趣的现象,那就是在一场激烈的学术讨论过程中,初始阶段大多数人坚持的观点逐渐被少数几个人的观点说服,成了实实在在的多数服从少数。这些少数人制胜的法宝就是精准的学术判断力和严密的逻辑。这种现象,在基金评审、科学奖项评审、重大科研课题讨论及评审等等过程中也常常出现。3.科学是高尚的,但科学家未必高尚走上科研的道路,每个人的动力都不同。有人可能是基于兴趣,有人可能是因为成就感,也有人就是把科研当成#科学#了追求名利、甚至仅仅是谋生的手段。所以,大家没有必要盲目崇拜所谓学术权威、盲目崇拜教授专家。 然而,在科学评价中,却是“论迹不论心”。也许以名利为手段的会最终心想事成,做出重大科学成果名利双收;也有清高淡泊醉心学术却因为种种原因一事无成的。这都是实实在在会发生的。但不论每一个个体是以什么目的、什么动力在做科研,科学的本质就是求真,科研的目标是不断拓展人类知识的边界、推动技术进步。而哪怕你的初衷只是把科研当成一份普通的工作、当成谋生的手段,如果你坚持走下去了,我也祝福你能够慢慢从日复一日的重复、无路可走的焦灼,到柳暗花明、灵光乍现的起伏中逐渐体会到从事科研的幸福感、满足感和成就感。真正的科研动力来自于内心的认同!真正的学术道德在完善科研管理体制之外,也有赖于每一个个体对于科研之道的认同而实现的自律。
文/小宋同学英国严肃评论周刊《经济学人》又双叒叕把中国话题作为封面了。最新一期杂志讨论的话题是我国在基础科学研究领域的惊人进步。在本周的封面标题中,经济学人编辑使用了“中国将主宰科学吗?”这样一个疑问句。2019年第二期《经济学人》封面属于中国(图源:经济学人)2018年部分中国话题封面的《经济学人》(图源:经济学人)正文部分,该杂志提出观点:现代科学依赖金钱、研究所、科学人才,三个要素。中国已经凑齐了三要素,因此在诸如暗物质、中微子、基因组、量子通信、再生能源、先进材料等资本密集型、技术密集型的科学领域表现抢眼。至于标题取名为“红月亮”,则是表示因为红月在西方宗教文化中有着大灾难、末日的意涵。杂志的封面图片中的信息量也很丰富,基因、机器臂、集成电路等现代技术的标志融入了树木、流水之中。而图片正中的大熊猫、稍有中国山水画风格的意境,也许是要说明现代技术已经和谐地融入了中国传统文化之中。杂志的封面图构思巧妙(来源:经济学人)近期对我国科学技术日趋进步的加以关注的外媒可不止一家。日媒《日经新闻》在上周联合国际著名的学术科研出版社爱思唯尔对全世界科学家们最关注的30个前沿科学领域研究论文数量进行按国别分类的排名。我国在全部30项中有23项取得了排名第一,其中还有12项的研究成果是遥遥领先(占据全球的5成份额以上),整体可以说是领跑态势。我国在前沿产业研究方面的论文表现惊人(图源:日经新闻)批评者当然可以说,中国的论文很多都是学术垃圾,无实用价值。可事实上美欧各国的论文也大抵有类似的状况,而且我们中国的发展道路从来就是从量的积累转到质的提升。长久以来,日本以亚洲科技最强国自居,现在却逐渐开始正视未来科学技术竞争中自己讲无法再与中美抗衡,就是最好的例证。美媒的报道则明显带有偏见。本周,纽约时报毫无根据地指责中国或华裔的科学家在美国国家卫生研究院(NIH)资助的生物医学研究项目中获取了过多机密,以帮助中国类似的科学研究。正如我国政府每年拨出大量经费支持研究所、大学等机构进行科学研究,美国的国家卫生研究院、国防部、能源部等机构也大力支持美国的科研院所进行科学研究。中国或华裔学者愿意在美国进行科学研究本身就是科学无国界的体现,美国却因为担心自身在科学领域的全球优势地位受到动摇而无端指责,显得十分不自信。不过,这也从侧面印证了我国的科学研究持续进步,使美国感到看重重压力。美国国家卫生研究院为世界顶级科研经费支出机构(图源:美联社)接连引来美日英等传统科研强国的关注是否意味着我们真的已经站在了全球科学研究的顶峰了呢?的确,我国的科学研究水平,随着改革开放的进程,已经快速追上了国际水平。但仅仅有科学理论是不够的。一般来说,先进科学与我们日常生活吃饱穿暖的关系并不是很直接,与生命与医疗、工业制造业、信息技术产业,当然还有最重要的国防技术等高精尖行业息息相关。但也只是有关系而已。实验室的科学研究成果,是高科技产品工业化量产的理论基础。从科学,到技术,再到工业化,是需要不同的人和组织去实现整个链条的。目前,世界各国共同存在的一个问题是,高校和研究所与工业生产部门之间的交流不够充分。这导致了高校和研究所出现了许多没有价值的研究,而生产部门却没有技术去进行产业升级。我国就非常注重高校和研究所与企业共同推进的研发,为新产业的萌芽提供基础。西方国家的霸权,正有赖于掌握了科学技术和工业的整个链条。也正因此,我国从科学开始,将动摇西方霸权的根基之一。所以美日英等西方国家反应激烈。这一状况在历次工业革命时期尤其明显。工业革命的可怕之处,概括可以是两个字“代差”。国力之间的竞争,必须在同一技术环境下才有可比性,如果实现代差那比较起来就会惨不忍睹。过去的例子是,英国第一次工业革命之后对清朝实现了技术代差,结果早已为人熟知。美国作为世界霸主70年,很大程度上同样依靠技术代差,二战时,在大舰巨炮相对平衡的基础上,核技术对日本形成代差;冷战时,在航空航天技术相对平衡的基础上,计算机电子通信技术对前苏联形成代差。在第四次工业革命中,除了5G、人工智能(AI)、物联网(IoT)等偏软件的高新技术,与电池相关的纯电动汽车(EV)、可穿戴等新式互联网设备、支撑5G基础设施的传感器和设备等提供电源、以及支撑航空航天等制造业的低成本化和高功能化的新材料,癌症等先进医疗等都是研究方向。可以说,有这些科学理论基础,我国才有可能成为制造强国。特约作者:小宋同学参考来源:纽约时报、经济学人、日经新闻等。
所有研究都需要有一个切入点。所有研究都要基础,有一个问题,在对科学的本身没有研究以前,没有人知道什么是它的基础,这时我们又从哪里开始呢?所以这时要有一个切入点,这也是基础。不知道基础怎么开始“已知”就是基础其实也很简单,那就从已知开始,“已知”就是基础,已知属于最先开始研究的内容。由此确定研究的起点,然后向外延伸,再后是一步步扩大研究和认识的范围。我们的研究就是这样的一个研究,由此找到了问题研究的切入点。从已知开始,“已知”就是基础,由此切入,然后向未知作不断的追溯,以上是对科学本身研究最初的一个方法。 以此——先做出一个假定从已知开始对科学先做出一个假定:“科学是一种以特定的方法对问题的研究”,这是对科学的一个初步认识,属于整体认识,由此将科学分成了两块,一是方法,二是问题的研究。唯有方法才能有对问题的研究,由此确定方法是科学的基础。以上只是一个最初的假定,接着是继续。科学有哪些方法?它们的作用各是什么?所有的方法又是怎么来的?沿这样的思想,经系列研究,最后确定人性、事理是科学研究的基础。a 方法经思想而来;b 思想是由人性和思维的方式决定的;c 由思想对事理作不断的梳理,经这样一个渠道产生了方法。对科学的步步切入以上是方法的形成过程,由此可形成科学的思想、理论、方法、技术和手段。与人性研究对应的是什么呢?是行为科学;与事理研究对应的是哪些呢?是系统科学、管理科学、科学学。以上属于横断研究,由这些研究可以为科学提供基本的方法和基本的思维方式,由此确定以上为科学的基础学科。以上相对抽象,需要看详细的资料。以上是对科学的一步步的切入。
来源:科学大院(ID:kexuedayuan)作者:王贻芳近几年,“基础科学”被提得越来越多,不仅国务院发布了《关于全面加强基础科学研究的若干意见》,华为、阿里、腾讯等知名企业也纷纷加大了对基础科学研究的投入。(图片来源:央视、澎湃等网络截图)随着中国载人飞船、月球探测、量子通信等科技成果的逐渐显现,很多人逐渐认识到加强基础科学研究对国家发展的重大意义。当然,对基础科学缺乏了解、认为其没什么实际用处的也大有人在。中国基础科学研究在世界上到底处于什么水平?我们耗时耗力研究基础科学真的值得吗?大院er就此专访了中国科学院院士、中国科学院高能物理所所长王贻芳。中国科学院院士、中科院高能物理所所长王贻芳(图片来源:必应图库)王贻芳院士是首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家,2012年,他领导的大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式,被《科学》杂志列为当年全球十大科学突破。本文根据访谈内容综合整理。中国曾因不重视基础科学吃了大亏什么是基础科学?我认为基础科学应该具有三方面的特征:1.有一定的规律性,反映了自然界的基本规律;2.不能直接应用到实际中,但是它是解决实际问题的基本原理,比如牛顿力学并不能教你怎么盖房子,这是土木工程需要解决的问题,但是牛顿力学是土木工程的基础;3.基础科学内部还有层次性,比如很多领域里虽然有独有的基础研究,但是都离不开数学,所以数学在基础研究里更为基础。(图片来源:veer图库)很多人经常问“基础科学看起来离我们生活非常远,好像没什么实际用处”,这种想法有些急功近利。我们无法说出某个方程、某个定律有什么具体的用途,但是整个科学体系是自洽的,基础研究就像盖房子所需的一块块砖头,虽然你不知道某一块砖有什么用,但如果把这块砖抽掉,房子就会坍塌。包括物理学在内的基础研究是为了让我们认识自然界,如果我们不了解自然,就没有办法发展和利用它。换句话说,基础研究是社会发展的最根本动力。当然,这些是不能即刻带来经济效益的。它带来的更多是短时间不能见效的东西,包括科研水平的提高,即创新能力的提高、人才的培养、对技术的推动和发展等。中国古代虽有四大发明、也有 “勾股定理”等发现,但我们只停在了“发现”阶段,并没有进一步发展出抽象的、纯粹的科学。而早在古希腊时期,西方就出现了几何学、逻辑学等科学,然后通过逻辑推理发展出一整套科学体系。鸦片战争失败后,中国打开大门向西方学习,引进了大量西方技术,购买枪炮,但北洋舰队还是在甲午战争中失败了,为什么?如果没有掌握科学规律,人们就不能举一反三,只能单纯就事论事,那么就永远摆脱不了落后的命运。当时我们只认为学习西方的技术才是有用的,而没有把西方的科学体系引进到中国来。相比之下,日本在明治维新时期不仅买枪、买炮,同时还引进了西方的科学,比中国早几十年建立起了完整的科学体系,以至于中国很多科学名词都是从日本传来的。所以从根本上来说,科学应该是主干,技术是主干上发展出来的枝叶,没有科学只去做技术,最终可能什么也得不到。基础科学水平提升 欧美国家的崛起回看世界历史,欧美国家的崛起也无不与其基础科学水平的提高有关。没有热力学、牛顿力学以及麦克斯韦的电磁学等科学作为基础,两次工业革命根本无从谈起。只知道烧煤的人是没法做出蒸汽机的,必须要有热力学理论的支撑。不把电磁学搞清楚,也不可能有电的应用,如果你去问麦克斯韦他的电磁学方程有什么用,他可能没法想到我们今天享受的科技成就与此有关,包括电和电器都是他奠定的基础。拿高能物理领域来说,在研究过程中产生过很多意想不到的新技术。比如上一代美国最大的加速器“Tevatron”,给我们带来了超导磁铁技术的突破与普及,现在,医院临床所用核磁共振设备中就采用了超导磁铁。Tevatron粒子加速器(图片来源:必应图库)还有伴随我们生活的万维网,很少有人知道,它是谁发明的,实际上万维网也是在高能物理研究过程中产生的。1989年,欧洲的物理学家建设了大型强子对撞机来寻找希格斯粒子,而科学家之间需要相互交流大量的数据和程序,这成为了一个重大的问题。过去,交流依靠的是美国军方发明的E-mail(电子邮件),显然它已经不能满足科学家频繁交流的需求了,于是,欧洲核子研究中心的计算机科学家Tim·Berners-Lee开发出了世界上第一个网页浏览器,架设了第一个网页服务器,推动了万维网的产生,促进了互联网应用的迅速发展。欧洲核子研究中心(图片来源:https://news.cnblogs.com/n/180532/)不仅如此,基础科学还给西方带来了科学的方法论。科学的方法论有两个:一是逻辑推理,二是归纳。古希腊以来,人们总结出一整套推理的方法,而弗朗西斯·培根之后又有了实证科学,西方的科学体系就是建立在归纳推理以及实证等根本支柱上。目前,在我国社会缺乏科学的方法论,所以经常会出现一些违背科学的言论与事件。比如很多人相信各种“大师”们的言论,却没有用科学的思维问一下是不是真的合理、有没有证据支持。如果能通过发展基础科学,让更多人掌握科学的方法论,整个社会将更进一步。除此之外,还有很重要的一点是,基础科学研究是文明的一部分。国家经济发展起来并有一定的基础后,就会发展艺术、音乐、文学以及科学,人们这时就会仰望天空,探索世界是怎么回事、宇宙的根本构成,我们为什么来、将来到什么地方去?这些探索让我们永远有动力追求未知。中国的基础科学在世界上是什么水平?1. 怎么评价一个国家基础科学水平的高低呢?基础科学研究的重要性就体现在它对整个科学领域的影响,一个国家有影响力的基础研究成果越多,这个国家的基础科学水平就越高。如何判断基础研究的成果有没有影响力?看看我们的教科书就会明白。无论学的是数学、物理还是化学,无论是在中学、大学还是研究生阶段,教科书里都会写到一些用科学家名字命名的基础研究成果,这些就是最经典的基础研究,它们会永远流传下去,比如,现代物理学绕不开爱因斯坦的相对论,不可能不用量子力学。当然,还有一些研究成果是被论文引用较多的,虽然也有较强的影响力,但跟写进教科书相比还是差点。到目前为止,我国已有的这些重大科学成果能够写进教科书的几乎没有。2. 中国古往今来的基础科学的水平前面也提到,中国古代没有建立起基础科学的体系,所以中国的基础科学基本就是从“零”开始,经过多年努力,中国的科技水平如今已经在世界高科技领域占有一席之地了。但因为起步较晚,中国基础科学研究跟欧美的发达国家还存在一定差距,教科书中也很少有用中国人名字命名的公式、定理等。近几年有媒体报道说,在国际上,中国的科技论文被引用数排到了第二。这是科技进步的反映,毕竟30多年前中国在国际上有一定影响力的基础科学研究很少,现在能被国际同行认可并引用,算是跨越了一个很大台阶。我们国家善于集中力量办大事,所以我们能够看到某个领域突然冒头,但总体看来依旧是薄弱的。像高能物理领域,其中北京正负电子对撞机,大亚湾中微子实验、江门中微子实验这些成绩,无论是科学还是技术的,使得我们基本上站在国际的平均水平。但我们还要清醒地认识到,中国基础科学研究还有很长的路要走,我们只是某个项目在国际上取得了领先的地位,但若要说整个高能物理,从规模和人员上,我们跟国际上还有相当差距。我们国家必须产生更多的重大成果,而不仅仅是一般成果,这才是质的转变!而质的转变不可能一蹴而就,必然要经历这样一个路径:从几乎为“零”开始到出现大批一般成果,然后才是重大成果。3. 怎样实现从“零”到有的转变呢?首先要摆正心态,不能急功近利,更不能揠苗助长。基础科学具有规律性,需要经过几代、十几代甚至几十代人的共同努力,我们要遵循其发展规律。很多搞基础科学研究的科学家,随着年龄增长可能很难再出新成果,这就需要下一代人才的继续接力。值得开心的是,现在中国做基础科学研究的人才队伍更加壮大,国际交流更加密切,与老一辈科学家相比,年轻一代科学家在国际上的影响力有了很大提升。其次就是人才,基础科学的发展离不开人才。人才怎么来呢?先从教育开始。一所好大学一定有非常强的基础科学实力,无论清华、北大等国内名校,还是国外名校,都是如此。很多大学实力不强,说到底还是基础研究能力不足。很多大学老师只会教学生基本的知识,但有了知识并不代表就有创新能力,创新需要有方法并在实践中锻炼,大学老师不但要教给学生知识,更重要的是教授方法并给学生“练”的机会,知识会过时,但方法永远不会!对于基础科学,最需要的就是培养学生“从无到有”的方法论,要让他们学会做前人未做过的事,这跟培养工程师的思路是不一样的。基础科学承担的任务基本处在“无人区”,都是需要思考别人没解决的问题。有了更多掌握“从无到有”方法论的人,我们社会的整体创新性才能提高。除此之外,基础科学发展也离不开国家的经费投入。在我国的研发经费里面,基础研究的经费比例偏低,只占5%左右,其中包括基础性研究和应用基础研究,和美国相比,我们国家过去三十年真正用于基础科学研究的经费实在是少的可怜。现在我国一些重点研究所、重点大学的基础研究经费已经能达到国际水平,而在10多年前,这可能连发达国家的十分之一都不到,40多年前,大概只有发达国家的百分之一。用别人百分之一的钱,还要做得比别人好,这根本不可能。所以,之前的很多年,我国的基础科学研究落后于发达国家,而现在5%的水平,只能够维持跟跑世界先进水平,但如果我国有未来引领基础科学研究的雄心,就必须加大经费投入。只有大幅度增加基础研究的投入,才能在根本上解决这个问题。到了我们成为了能够产生科学知识、而不只是消费西方产生的科学知识的时候,我们的原始性创新、颠覆性创新,就会源源不断地产生出来了。均衡支持基础研究 发展大科学装置谈到经费投入,很多人可能会问:基础研究领域众多,对国家来说,怎么判断在哪些项目上投得多一点,哪些投得少一点?其实最基本的原则就是要均衡支持,不能因为某个领域是冷门就不支持,某个领域是热门就死命支持,从而影响了全面发展。对于一个国家特别是大国来说,在基础科学方面一定要均衡发展,每个领域都要得到持续的支持。经费投入的研究很复杂,一般需要政府管理部门进行非常精准的专门研究,组织各领域的专家进行研讨,参照国际做法及整个国家基础科学发展的历史来敲定。而均衡支持要注意两个问题。一是不要以“是否有用”来判断。基础科学的领域,一个都不能废弃。20多年前,没人会想到统计学这样一门学科会对今天的人工智能发展起到大作用,如果当时觉得没用就不发展统计学,那今天别人都在发展人工智能时,我们就傻眼了。还有很多年前,有些人认为动物学、植物学是“死掉的科学”,但现在的基因科学都跟这些学科有关。热点过段时间后可能就过时了,盲目地集中投入研究资金也会造成过剩。二是不能盲目跟风。现在美国一大半的科研经费都用于生命科学的研究,超过一半的院士都在从事生命科学研究,所以有的人觉得我们也应该大力发展生命科学,而不是发展物质科学。(图片来源:人民网)这种想法存在很大问题。在基础科学研究方面,国外已经走过的路,我们是很难避开或绕过去的。虽然美国现在大部分的精力在做生命科学,但他们是从探索物质科学的路上走过来的,如果我们跳过了物质科学阶段,直接参与到生命科学的竞争中,就会带来一个很严重的结果:只能买国外的仪器设备。无论哪个学科,研究过程中都离不开各种仪器。这些仪器的基础是物质科学。而我国目前各种科学仪器主要依靠进口,反映了物质科学研究水平及人才不足的缺陷,需要大大加强。为什么物质科学的研究会跟仪器设备有关系呢?在美国,很多仪器设备是商业公司研制出来的。在研制仪器的过程当中需要两个条件,一个是需求,一个是人才。这其中人才尤为重要,但仪器创新方面的人才,学校是很难培养,必须要在科学仪器设备的研制过程中培养。而进行物质科学研究,关注自研设备包括大科学装置的建设,就是培养设备研制人才的一种最好途径。从上世纪五十年代开始,美国就开始研制大科学装置,如今五六十年过去了,在这个过程中孵化了很多仪器设备企业,比如说著名的示波器公司LeCroy(力科),其创始人LeCroy之前是一位高能物理的工程师,长期研发高能物理专用的读出电子学。最后他成立了自己的公司,专注于高速和复杂信号测试设备。现在世界上最好的仪器设备都是国外企业做的,所以他们研究生命科学的条件很优越。但我们中国很多实验室的设备基本都是进口的,说明我们物质科学的基础还很薄弱。如果我们只做生命科学的研究,就要大量进口仪器设备,导致资金外流,对国内的工业发展并无助益,同时还会受制于人。所以中国现在应该大力发展物质科学,特别要关注自研设备,包括大科学装置(注:大科学装置是指通过较大规模投入和工程建设来完成,建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动,实现重要科学技术目标的大型设施),我们需要在技术和科学目标上都领先的大科学装置,而不是跟随美国的脚步。北京正负电子对撞机(图片来源:https://ke.sogou.com/v224241.htm)大科学装置中的基础科学专用装置,比如我国的正负电子对撞机、聚变堆、专用空间科学卫星、天文望远镜等,具有确定的科学目标,应用范围广泛,投入规模大,技术先进,可以产出重大成果,对学科发展具有重大的引领和带动作用,还有一些溢出效应如重大技术的积累、突破和推广应用,国际合作与技术引进,关键技术人才的培养,企业技术水平与研发能力的提高等,因此在国家创新体系的建设中占有突出的位置。基础科学的竞争也是国力的竞争基础科学的竞争也是国力的竞争,这在高能物理领域表现得尤为明显。单就高能物理领域来说,与发达国家相比,我们总体上处于“并跑”和“跟跑”的水平,与美国、欧洲、日本等相比都有一定的差距。这一点从研究人数对比上也能看出来,我们的研究人员人数与美国相比大概只是其十分之一,跟欧洲比大概是其五分之一,跟日本比可能是其二分之一到三分之一。美国的大科学装置总体来说是从上世纪50年代开始建设,高峰在2000年左右,这50多年的投入、建设、运行等,给他们带来了巨大收益,很多非常重要的技术成果在社会上得到了广泛应用。跟他们相比,我们的北京正负电子对撞机起步较晚,技术上也不是国际领先,基本上是采用国际已有的成熟技术。可以想象,一个科学上、技术上不是最领先的装置,自然在技术的辐射能力方面会有相当的限制。20世纪80年代,建设中的北京正负电子对撞机(图片来源:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/11/420228.shtm)所以,如果要想有所谓国际领先的、重大的技术突破,能够辐射到社会、对国民经济有重大作用,科学装置本身必须是先进的、别人没有的,否则早就被别人辐射完了。我们希望未来有一个高能物理的装置走在欧美前面,这也是我们提出建立“超级对撞机”的原因。如果最终建成,其规模将数倍于目前世界上最大、能量最高的粒子对撞机——建于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC,科学目标和技术创新性自然可以实现。(图源片来:中青在线)2012年希格斯粒子的发现,是国际高能物理发展的转折点,使我们有可能规划这样一个加速器。这是科学上的时机,技术上的时机,也是国家经济实力发展的时机。二十年前,这样大规模的装置想都不敢想,更不可能有钱来做。高能物理这个系统比较庞大,要想做到国际领先首先要有高远的科学目标,这样的目标很多国家都有,但是都会面临重重困难。所以接下来比拼的就是实现这些目标的能力,这里面至少会涉及二三十个技术门类,最后哪怕有一个螺丝钉没拧好,整个系统就可能出问题。加速器转起来还要放探测器,就像显微镜的镜头一样,可以看到整个过程,从而进行数据分析,所以又有人工智能、大数据、计算机、网络等领域参与进来,更不用说背后还有财务、计划、管理、采购等一整套的后勤保障系统。要把整个团队凝合起来,奔向同一个目标,这是包含成百上千人的“团队作战”,这种规模的科学研究体现的就是国力。建这样一个大型设备,能培养出机械、电子、真空、微波等各个领域的创新人才,这里面会有大批科学家、工程师解决大量的技术需求,这些需求很多都是从未出现的,如果能解决,这些人才就是“从无到有”的创新人才。所有的技术发明和科学成果,最先发现的人肯定是有一定的优势。如果只是享受别人的成果,那你就是一个“土豪”,既不能得到大家尊重,也不会很好地掌握知识,也很容易就被别人逐出圈外,夺走财富。而掌握了最前沿的基础科学知识,自然就会有最前沿的技术,从而成为引领全球科技发展的大国。
【对科学本身研究的基础】对科学本身的研究也需要基础,也需要有一定的条件,没有这些条件,即使是有专门的研究也得不出结果。这一栏目是对这一问题的叙述。前提研究,由这一研究可以进入科学,以此形成对科学本身的研究。四个基本概念仍属于围绕科学的基本研究,是基于人性、事理等研究以后所作的继续。a、人的需要(科学的目的,经由行为科学研究得出的结果)b、系统(指世界、宇宙,包括社会,精神和物质等,一体概念)c、管理(对思想、行为、行政和科学本身等所有一切的管理)d、科学(指对科学本身的研究,科学学、科学性等,与母体同名)以上研究的过程人的需要、系统、管理、科学,是科学的四个基本概念,由以上可形成对科学本身的研究。这些概念是从哪里来的呢?由更为基础的研究而得来,首先是对人性、事理的研究,以此形成对人性、事理的初步认识,然后是对世界的研究,以此对社会进行观察,发现社会的一切就两点,一是人,二是事,由此确定人性、事理是科学和社会研究的基础。循环,从懵懂到清晰,一个思想和认识逐渐抬高的循环——螺旋。然后再以此寻找与人性、事理对应的研究,确认行为科学、系统科学、管理科学和科学学为科学的基础学科,当确认了以上以后,对每一学科作继续研究,经以上的系列,确认了科学以上的四个基本概念。对科学四个基本概念的确认过程以上是一个经由多学科、多要素、许多问题相互交织,相互作用,反复研究的结果,经过许多循环,由此可以使人的认识得不断的提高。以上较为抽象,这里不做详细的叙述。以上是科学的最基础内容,由此,可形成对科学本身的研究,接着继续,可形成对科学的一步步的认识。关系说明以上有几个维度的思考,在对整个科学研究以前,还需要对以上概念的关系做一个说明。人的需要、系统、管理、科学,是科学本身的概念,在以上的概念中,人的需要是科学的目的,所有科学的活动,目的都是为了人的需要,由此形成了研究的基点;系统、管理、科学,则是为完成目的对科学的要求。以上涵盖几个维度,可以认为,科学就是由以上几个概念,或由以上几个不同维度的思考形成的。经系列的研究确定,科学就是由以上几个概念,或由以上几个不同维度的思考形成的。世界是一个人的世界,人的行为,一切都是为了人的需要,包括科学以及对科学本身的研究和认识都是人的需要,所以,确认人的需要是科学研究的基点。世界是一个人的世界,人的行为及一切都是为了人的需要,所以,确认人的需要是科学研究的基点。关于人的需要人的需要有感性、理性和实际的需要三种情况,对科学本身的研究,是一种实际需要,而且没有什么比它更为重要,因此对它必须有科学和理性的认识。但是由于人往往没有理性思维,缺乏一定的条理性,所以并未能从科学的角度确定以上是人的需要,也因此才有了对这一研究的忽略。只是原因之一。关于系统、管理、科学另外三个概念,系统、管理、科学,a可视为是为完成目的对科学的要求;b科学本身的需要;c科学本来的状况;d或是人对问题的研究必须达到的一种状态。由此可形成对科学的组织,形成对所有研究的指导。系统、管理、科学:a 可视为是为完成目的对科学的要求;b 科学本身的需要;c 科学本来的状况;d 或是人对问题的研究必须达到的一种状态。由此可形成对科学的组织,形成对所有研究的指导。下面对系统、管理、科学三个概念做一个解释。对系统、管理、科学的解释a 系统。这是对科学的第一个要求。在2-4-1有一个“一体论”,该理论阐述了世界一体的状况,一切都属于世界,包括国家、社会,精神、物质,与世界都是一体的;科学是社会的组成部分,因此,科学也是世界的一个存在。以上的所有一切又都是一个个独立的系统,因此,科学也是一个系统。科学的职责是对所有一切的研究,包括物质、生命、社会、思想、文化、国家和行政等所有的一切,由此构成一个体系。对世界的研究,不但要有系统思维,不但要有整体研究,还需要有对世界一切的一个个研究,而且都必须有将它们视为是系统的系统研究。因此,人在以科学对问题的研究以前,首先应是将科学作为一个系统作系统的研究,探知科学本身的系统状况,探知它的产生、发展的规律。有点拗口。系统是科学本身的一个概念,是一种思想,由此可形成对所有研究的指导,因此,在对科学研究之前,还必须有对系统的研究,需建立系统的学科,形成学科体系,必须明确系统的内涵、概念和构造。这里指的是思想,是对思想的研究,不是对子系统、母系统,系统与系统,系统与要素等的描述。对系统的研究就是对科学的研究,这里是一个强调。这里只是一个概述,暂时作这么多叙述。b 管理。也是对科学的要求。重要性不亚于系统的概念。管理,首先指的也是思想,这个思想首先指的是对思想的梳理、整理和管理,问题的研究,从思想开始就必须有管理,包括对科学本身的研究,以及对所有一切的梳理、整理,以此弄清所有一切的来龙去脉。由此延伸到行为,继续向下,会一步步走到所有方面,进入所有的组织,走到行政,由此可形成对所有组织的管理。进入国家,可形成对政治、经济等所有一切的管理。以上是一个从思想开始,从基础一直到行政——对科学的全程要求。 与系统一样,管理也是一种思想,一个理论。以上思想可用于所有的研究,用于所有研究的指导,所以在以管理思维对所有问题的研究之前,也必须有对管理本身的研究,对它的研究就是对科学本身的研究。这里是对管理也是对科学的一个强调。c 科学。科学的又一概念。这一概念与母体重名,讲的是对科学本身的研究和审视,讲的实际是“科学学”和“科学性”的问题,既是对问题研究科学性、有效性的研究,也是对科学本身的研究和审视,首先是对科学本身的研究。由此可形成一个专门的学科,以科学的科学,科学的科学的科学对科学作专门的研究。具体的方法:将科学的最基础内容——人性、人的需要、系统、管理,以及上述内容放在一起,将它们融会贯通,然后对科学的本身、本来,以及科学各方面的概念和问题作反复研究,由此形成对科学本身的系统研究和系统认识。经以上的反复,可形成以管理思维、管理理论和系统论,对科学和科学研究的科学管理,以此使科学形成一种系统的运作,接着进入应用。经过以上,可以使没有进入科学的研究进入科学,使已经进入科学的研究,变得更加科学(主要指方法和思维方式),由此,可以使所有的科学形成加速。 整理以上高度抽象。对以上现在只是简介,在全部的资料中有对以上的不断解释和叙述。对科学四个基本概念的研究,最后可形成行为科学、系统科学、管理科学和科学学四个学科,以上几个学科的研究相互交织,全部属于横断研究,由此可代表科学的四个方面。科学与社会本为一体,以上四个概念,既是对科学本身的研究基础,也是社会研究的基础,因此,以上概念会随着问题的研究一直走到最后,对所有的研究都会发生作用