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时代挑战与科学技术的未来
中科院院长 路甬祥

四、未来科学技术的特点

  所以我们处在一个充满机会也充满挑战的时代,要迎接挑战、抓住时代提供给我们的机会,关键是要发展科技,而未来科学技术有什么特点呢?我们科学院最近作了些研究,我自己也作了点思考,在这里贡献给大家。我们认为当代科学技术的发展,越来越向着综合、交叉、非线性、复合性方向发展。这是比较近一百年来近代科学的发展或者近二百年来科学技术的发展而得出的。近代科学发展的主要特征是深化、抽象,往纵深方向深入。如化学分解式为许多二三级学科无机有机、及由此向下分解出放射化学、电化学、分析化学等等,物理学也同样。未来科学除了技术分化、纵向深入这一趋势外,又出现另外的趋势,它要综合起来,它要交叉起来,它研究非线性、复合性问题,因为过去线性简化的手段用了相当长的时间。许多能用这个手段解释认识的问题多数广泛被认识,遗留下来的热点问题、难点问题,许多都已经不能再用简化手段去解决,因为自然界本身就是一个综合体,本身就是一个复杂系统,所以要真正解决自然界奥秘就必须要把各学科对自然界规律的认识重新综合起来,统一起来。

  第二,科学技术与产业化的结合转移速度越来越快,比较起在本世纪初的时候,发明了电子管,后来作成收音机,经历了几十年的时期普及,到本世纪中叶,从发明电视机到普及到全世界拥有几千万用户,只经历了二十来年就完成了,而本世纪末,网络时代出现了,无线通讯时代出现了,从发明、普及到全世界普遍使用,时间就只有几年的时间,所以科学、技术、产业、产业化转移的速度越来越快,这意味着一个国家如果转移速度慢,我们可以从人家那里学,人家那里发展很快的,我把你学过来,我比你后面做的快一些,还可以赶上你,现在恐怕不行了。人家发现很快的就会引出很多发明,而且其中相当多的发明会产业化,而且销到你的国家来,把你的市场占领了。所以我们必须从根本上做出努力。不光要注意原始的发明、原始的发现,同时也要致力于转化,不光要有才华的青年人献身于科学,也要有献身于技术、献身于管理、献身于产业化的优秀人才,共同推动经济社会的前进,科学精神和人文精神。

  第三个特点,自然科学、工程技术与社会人文科学之间的结合也越来越重要。就是科学技术与人文技术要更紧密的结合起来,共同推进人类社会文明的进程。因为自然科学本来研究的是客观世界的、物质世界的运动、结构及相互作用的关系,工程技术是运用自然科学所揭示的自然规律来为人类造福,制造工具,或者人造的工程,来利用自然改造自然,造福于人类,社会科学主要研究社会发展规律的科学,是研究人与人之间关系,但当今世界的自然系统不能不受到人类活动的强烈影响,而人类的社会活动也受到自然资源条件以及其他的种种条件制约,所以两个研究对象其实同时属于一个整体系统,所以必然要求两大类科学要相互交叉、综合。特别是在一些科学里表现的特别鲜明,比如说地理,它在过去是研究地理地貌的,但现在的地理地貌都要受到人类活动的影响,所以过去的自然地理要发展成经济地理,人文地理等等。过去的数学被认为是科学的皇冠,思维的科学,现在的数学不光要与自然科学结合,解决天体物理的问题,解决高能物理方面的问题,同时进入经济证券等方面的问题都向数学家提出挑战,许多数学家都转而研究经济学,金融学中的复杂问题,而金融经济等方面问题描述它的变动因子,包括人的心理因素在内,包括人的取群效应在其中起作用的问题就复杂化了。包括研究认知科学。我在大学工作的时候以及到中科院来以后,研究认知的科学的科学家分几派,有一派说我主要是研究脑科学角度,可以指示脑思维的奥秘就可以发展,认知科学。从脑电波研究,从高频核磁共振手段,来研究人在受到刺激后,人思维过程中究竟脑的哪一部分在工作,脑细胞究竟怎样在记忆、在加工,在传递信息,当然现在距离很远,还没有做到这样的时间分辨,空间分辨和功能分辨的能力,但他们正向着这方面努力。另外有一批科学家认为,他们认为可以用计算机模拟,计算机发现,或设计神经网络计算机,或发展智能软件,就可以无限接近人的智慧,当然现在有人反对,说现在计算机人工智能发展的思路与人脑的信息处理模式相去甚远,还有非常长的路要走。他们都希望得到支持,只要有支持,他们就认为可以解开认知科学的奥秘。我们最近做了这样的研究,我本人也做了深入的思考,而且与美国科学院院长,美国的自然科学基金会主任进行了讨论,我们比较共同的认识是认识科学是必须要有信息科学学家,脑与神经生物学家、心理学家、教育学家共同努力,因为人的认知过程不光是一个自然过程,也不仅是一个脑的活动过程,它也是一个社会过程。所以,认知科学是一个未来的科学,必须要有自然科学家、工程技术学家与人文社会科学家共同努力才能深入解决的。再有的例子就是环境,环境就是因为人类的活动造成对环境的危害。当然要解决环境问题,绝不仅仅是用技术问题可以解决的,必须还要有理念、必需要有法律,必需要有正确的政策。所以我们说四中是北京最好的学校之一,大家许多人都愿意献身于科学,但科学是什么,我希望大家不要狭隘地理解科学是自然科学、工程技术,科学也同样包括社会科学和人文科学。而且现在随着时代的发展,社会人文科学显得越来越重要。我们要建设高度发达、文明的社会主义国家,我们不光要有高度发达的自然科学与工程技术管理水平,还要有完善的社会主义民主与法制,甚至从大趋势来看,大体分以下三方面:对于数理化天地生,技术科学我简要介绍以下大体趋势。数学依然是自然科学经济乃至社会科学的重要工具与基础,是不能被忽视的,而且由于计算机技术的兴起,它与数学理论方法的结合更加发展了数学的新领域、新的应用。物质科学,本来是研究物质的结构、性能、相互作用的科学,包括物理、化学等等。但当今物质科学的重点研究已经转向研究物质在极端条件下的结构、性状及相互作用。超高压、超高温、超高速等条件下,或者在超微观,在宇宙中的超宏观状态下的研究。物质科学还与生命科学研究紧密结合。物质科学研究更多的转向寻找新的材料、新的能源、新的工艺;天文学或宇宙学研究,现在正致力于探索宇宙的起源、地外生命现象等重大科学问题。由于宇宙间存在的物态与条件是地球上无法用实验手段进行模拟的。即使花费昂贵的代价也只能进行部分模拟。所以,宇宙物理的研究是一个不可替代的物质研究的实验室。所以科学家们认为天文学、宇宙学的研究将为人类认识物质的统一性提供新的事实;在地学方面,它研究趋势是逐步走向综合化,因为早期的地学主要研究地理、地貌、航海新大陆的发现,后来深入研究地质的构造。当然有应用的目的,研究矿产的成因,科学地找矿、采矿。当然,科学家还有自己的认识来研究地球的起源形成的过程,提出了许多大陆漂移、板块方面的学说等等。今后地学发展方向科学家们认为主要是走向综合化把对地质构造的研究同地球表面自然活动和人类活动所产生的影响和变化规律综合起来,在研究手段上,地学研究除了与物理、化学手段结合起来,现在更多的是与现代信息科学手段相结合,通过遥感研究整体地球,通过建立地球信息系统,甚至有人提出数字地球概念。生命科学已经进入分子层次,特别是在双螺旋DNA构造被发现以后,当前世界上正在进行的重要作物的全基因谱的获取和人类全基因谱的获取为全面的认识人类重要作物的生物的遗传、发育、致病与优良品种的培育提供新的素材平台。而且人类已经致力于脑科学与神经科学的研究,这不光对人类的健康,而且对人的认知教育,对人的高级生命活动--脑与神经活动的理解会有新的突破,将为今后人类的健康,将为人的智力创造新的前景带来新的革命。在技术科学方面,最令人瞩目的主要还是信息科学、新材料、新能源、环境科学、航空与航天以及海洋科技。在这方面社会上有许多有关的科普书籍,我想四中的同学比我读的还多,我不想浪费大家的时间。

  总之,我们的时代是一个充满机会与挑战的时代,是科学技术突飞猛进的时代,也是中国走向繁荣富强,在下个世纪中叶要达到中等发达国家的时代。同学们都还只有二十岁不到的年纪,大家还可以为国家工作近50年。所以,中国第三阶段战略目标的实现,就在你们手上。我衷心地祝愿同学们从青少年时期就树立远大的志向,奠定下扎实的基础,而且持之以恒的努力,为国家、为民族、也为全人类的和平、繁荣与可持续发展贡献我们自己的青春与力量。