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第23章 基础研究与发明创新(2)

这是一个十分复杂的问题,有它深刻的历史原因和现实原因。美国有着深厚的科学技术底蕴。这里我们只从基础理论的角度说明一下。美国有十分重视基础理论研究的优良传统.这在二战期间表现得十分突出。当时战争期间各国经济十分困难,美国总统罗斯福对《科学——无尽的前沿》就能作出全力支持的决策。与此同时《论创造力》的有关知识的知识的学习潮流,从西蒙到吉尔福特把“创造力”深深根植在美国学术界。在研究者心中,形成了一个研究基础理论的“头脑风暴”,形成了一个创造潮流。当年美国的一代人,特别是年轻人都投入到“创造性解题模式”的应用研究大潮之中.因此必然产生惠普公司的“发现者俱乐部”和PC民众电脑公司,吸引美国电脑“发烧友”并孵化出了引领全球PC整机电脑潮头的领潮人物。像比尔·盖茨、艾伦、巴丁、肖克、格罗夫、乔布斯……这些都是基础理论研究和深入人心的“创造力”产生的奇迹经济在美国的具体体现。用托夫勒的浪潮理论去思考,我们更能深刻地理解,当1991年托夫勒推出《力量的转移》时,知识经济的概念只在理论中,还没有在全世界深入。托夫勒强调的“有关知识的知识”,并没有引起人们的重视。中国的“海归”知识人才概念还在萌动中,人们对托夫勒理论的核心“重新分配知识”还无动于衷。然而,当年美国的电脑“发烧友”就已经以占有知识就是占有财富的理念,投入到计算机创造的大浪淘沙之中!

艾伦用莎士比亚的恺撒台词面对比尔·盖茨狂轰:“在人类的事物中有股潮流,洪水般的潮流奔向财富,如果一个人被这种潮流所抛弃,则他的一生注定暗淡无光,凄惨悲凉。我们就是在这样的海洋中漂浮。我们必须跟随潮流,随潮流而动,否则,我们将失去人生冒险的机遇!”可见比尔.盖茨、艾伦、巴丁、肖克、格罗夫、乔布斯……他们每一个人的心底,就是带着“重新分配知识”,占有知识就是占有财富的知识经济理念,在对计算机着迷的初始,在自己心中就确定了恺撒“掠夺”财富的目标。

理论转换财富,占有知识就是占有财富!所以托夫勒语重心长地说:

“知识的分配比武器和财富的分配更不平等。因此知识(尤其是有关知识的知识)的重新分配更加重要……”

什么是有关知识的知识?

就是支点论!就是发现,就是原创创新,就是技术原创性基础理论!

正因为美国注重科学前沿。尤其注重有关知识的知识和注重知识的重新分配,美国才能在短短的20一30年中占据世界信息技术领域的领导地位,并稳居霸主宝座。

三、经典案例

有关知识的知识能创造一个崭新的历史时代,这不仅仅表现在巴丁的信息技术前沿科学上。

随着量子力学的确立。并迅速向所有科学技术领域辐射扩延,支点交变效应在物理学与生物学的交变效应在20世纪初也得到体现,并显现出神奇的发展态势。

分子遗传学的前身普遍显现在植物学杂交的探索过程中。1864年孟德尔用10年实验,发现并建立了遗传学基础理论(自由组合与分配定律)。然而,其后35年并没有人看明白——这是一个历史的误区,人类必须等待量子力学的诞生。用量子力学思考生物学科学前沿的问题,需要懂得量子力学的物理学家,用有关知识的知识打开分子生物学的大门。1944年薛定谔的划时代历史巨著《生命是什么》,为一个物理学研究生克里克植入了量子生物学有关知识的知识,为在分子、原子、粒子层面解释生物遗传机理,提出了量子生物学的基因概念。

第二次世界大战结束后,克里克重回卡文迪许实验室。

在这之前的1900年,虽然三国植物学家分别同时重新发现了孟德尔遗传理论,并由摩尔根得到发展,形成了基因遗传理论,但遗传因子的结构和以怎样的遗传信息传递确在原子、分子界面无法知晓,这就需要物理学与生物学相互渗透的支点交变。于是薛定谔有关(物理与生物)知识的知识就由物理学研究生克里克和美国生物学研究生沃森来完成孟德尔“遗传因子”的结构与分子遗传学理论。

事实上,血红蛋白质和肌红蛋白质的大分子结构也是由物理学家发现的,而且他们是建立在1931年贝尔纳对蛋白质晶体结构研究的理论成果之上,才有了分子生物学前沿理论的延伸。这里还要提到桑格的两项诺贝尔奖的成果……这一切基础理论研究的应用基础延伸才水到渠成地有了沃森和克里克的DNA双螺旋结构的发现。它不但催生了分子生物学,而且为基因和基因密码、蛋白质、核酸、胰岛素等分子结构,以及人类基因测序、基因工程、细胞凋亡顺序和PCR扩增仪的开拓,建立了世界产业平台,并向生物制药、医学保健诸多生命科学延伸。这是量子力学基础理论向量子生物学辐射创造出分子生物学一个崭新时代的经典案例。

让我们再看一看,物理学与天文学的支点交变效应,使天文学奇迹般发展的事实。

1920年阿普尔顿研究无线电传播力量,发现了电离层原理并获得诺贝尔奖。1930年卡皮查在高压电磁场与低温物理前沿的科学研究。推动了加速器和雷达的应用,并进一步延伸,为米尔和休伊什开拓射电天体探测提供了技术原型;在射电望远镜和射电天线前沿取得长足发展,推动了天文学向微观突破,发现了数千个类星体和多个脉冲星,并导致白矮星和中子星超密天体的发现:产生了用原子能和热核能发生的机理。来解释天体的演化。把超密认为是核聚变过程、晚期演化到晚年时产生的引力塌陷的结果……

卡文迪许开创了射电天文望远镜的先河,并成为世界射电天文学和天体物理学研究的世界性中心。1945年,爱因斯坦参观了卡文迪许实验室,并与卡文迪许讨论了宇宙的膨胀,赞扬了卡文迪许实验室取得的成就。

让我们再看一看支点交变效应在物理和化学基础研究中的延伸作用。

阴极射线的研究是20世纪80年代末物理学基础研究的前沿与焦点。X射线是从阴极射线延伸到黑体辐射的过程中发现的。卡文迪许实验室的汤姆森在研究气体放电的物理现象中,又通过阴极射线实验发现了电子,并提出物质电结构理论,模型构想是原子内的正电空间中,分布着许多环绕核的多环电子结构。汤姆森运用这一结构模型来解释元素周期表和放射性现象,并于1891年发表了《阴极射线》论文,通过实验证明了电子跃迁与放射性元素的原子衰变或嬗变。

1898年汤姆森的学生卢瑟福运用老师的理论,从实验中发现了αβγ三种射线,并在研究铀、钍、锕、镭的放射性衰变中发现了半衰期。这一发现导致了放射性向化学领域的延伸。

于是卢瑟福风趣地说:

“事物是一个点,思想是一个点。”

这就深刻地道出了“点与支点”对自然现象认识的广泛思维方法与指导意义。思想的点随着思想的变化而变化,事物的点随着事物的变化而变化,这两者都进行着互交变化,两个变化的点相互碰撞,相交互动,这就是支点交变效应最经典的论述。这也就自然形成了支点交变效应。按着这种思路来思考,物理现象是一个点,化学现象是一个点,天文现象是一个点,生物现象是一个点……这些点的自然联系,相互碰撞,相交互动就自然产生物理学、生物学、生物化学;物理学向天文学……诸学科的支点交变效应,产生一种新理论向另一种理论延伸的交叉和渗透。这就是量子力学为什么能统治科学各个领域的原因。这就必然产生多个学科向分子、原子界面深入、渗透延伸的法则、规律。

所以莫特强调说:“它(科学共同体)需要这样的科学家,头脑清醒,能向他的同事们指出,科学正向何处去和需要为之做些什么工作。”

“科学正向何处去?”

这就是支点交变效应——科学方向完全取决于支点交变效应产生的支点延伸方向。这一方向无疑是将基础研究向应用研究延伸的方向,这一方向将告诉我们自主研究方向和选择核心课题的灵感,让我们不失时机地进入世界科学技术的前沿.在技术前沿重大突破上有所作为!这一方向将是我们崛起、突破专利壁垒的成功之道!

四、加强自主创新

在前面的讨论中,我们发现了一个奇怪的现象:很多具有划时代意义、对人类科学发展起到巨大推动作用的发现、发明都是偶然产生的。以世界最著名的卡文迪许实验室为例:

阿普尔顿在卢瑟福主持研究核物理的氛围中,在研究中却意外地发现了无线电传播,并偶然发现了电离层;汤姆森通过阴极射线实验研究,偶然发现了电子;伦琴在研究黑体辐射的过程中,偶然发现了X射线;柏克瑞在研究铀盐x射线时,偶然发现了天然放射性;弗莱明在回忆“爱迪生效应”过程中发明了二极管:奥斯特“电磁感应”的偶然发现,使莫尔斯发明了电报;赫兹的金属环缝发现电磁波,使马可尼发明了无线电电报机;

莫尼埃的水泥花盆落地,让他偶然用植物根系的盘根错节发明了钢筋水泥混凝土建筑现代模式。

无数科学发现与技术发明的事实证明了科学发现、技术发明的偶然性,证明了科学发现是无法规划的。让我们看一看1962年诺贝尔化学奖获得者英国科学家M.F·佩鲁茨的著作《应该早些惹怒你》——关于科学、科学家和人性的随笔。

佩鲁茨用独道的眼光聚焦15世纪佛罗伦萨意大利文艺复兴三杰及其作品的诞生时,指出:“当时的佛罗伦萨当政者曾创造出一种画家、雕塑家、建筑家和诗人之间的跨学科体制,从而促成了这种伟大艺术的繁荣。”

佩鲁茨为什么提出这样一个问题呢?

因为伟大的科学家、艺术家、发明家是可遇不可求的!

支点的随机性、偶然性运动规律,决定了科学发现与技术发明的偶然性。随机性,即不可预测性——显然是无法预测和规划的。

正如佩鲁茨反复强调的。他说:

“科学创造不可能通过精心组织而产生。”

“科学发现是无法规划的,他们就像莎士比亚的选举中顽皮的小精灵,会在一个意想不到的角落里突然出现。”

霍金2002年8月11日在杭州接受记者采访时.有段很有说服力的对话。

记者问:“下一个世纪最伟大的发明是什么?”

霍金回答说:“如果我知道什么是下世纪最伟大的发明,我就已经把它做出来了。它将是某种不可预料的东西,将非常奇异地到来,科学就是这样进展的,它是由想像力的跳跃组成。”

鉴此“非常奇异地到来”,偶然性、机遇性、“由想像力的跳跃组成”,我们就必须强调自主创新!

2005年3月16日国家自然科学基金委员会在召开的三届二次全委会上强调:

“支持基础研究是中国特色国家创新体系建设的必然要求。”

“支持基础研究,必须坚持自由探索,发挥导向作用。”

国家自然科学基金会提出了崭新的战略定位,这是不同于引进、跟踪、借鉴、收买专利并与其有着本质区别的新战略。

用一句话概括,就是:支持基础研究,坚持自由探索,发挥导向作用。

这种战略转变是从计划经济辐射产生的计划科研的根本改变,完全是按着自然科学发现与技术发明的客观规律办事,是符合世界科学发现与技术发明惯例的。

什么是自主创新呢?2006年2月国家自然科学基金委员会主席陈宜瑜在《繁荣基础研究,服务创新型国家建设》中提出了权威的定义:“自主创新就是从增强国家创新能力出发全面加强原始创新、集成创新和引进消化再创新。”

正如A.B·派帕德在评估汤姆森自主创新的特色与功绩时所说:

“新颖的想法和对研究的新颖开拓这两方面的吻合。导致激动人心的成果大量涌现。”

诺贝尔奖获得者考克饶夫对卡文迪许自主创新赞美说:“这个实验室在传统上是以‘自己去做’为原则,自己动手建造极富激发性的知识环境。并由来自剑桥全学院和世界各大学的学生所供养。这些因素与激发力强的领导人结合起来便产生了成功。”

对此我们重温支点之源——阿基米德在洗澡的一瞬间顿悟,惊喜地喊出“尤里卡”的奇迹。阿基米德说:“我发现了!”这是世界上第一个科学发现——物理学浮力定律。这是世界上第一个支点创新力学说规律的实践。这完全是在一个偶然的机遇——灵光一现的自主创新成功的法则与方法论——这是科学发现与技术发明的支点创新力优良传统。所以我们强调自主创新,强调支点=辉煌的法则,就是要掌握运用支点交变效应,在自然现象千变万化的交叉渗透中,发现支点,找到支点,不失时机地从支点切人,点石成金!

大千世界各种各样的事物都有着千丝万缕的联系,每一事物都是一个点,无数点的变化,交叉渗透,这就是支点规律的由来。同样如果反向去看,支点是两个自然现象,两种事物的结合点,一分一变,一渗一合,就是支点交变效应。

基础研究向应用研究的延伸,就产生了科学发现与技术发明偶然性机遇。只有加强自主创新意识,特别是加强基础理论的自主创新,才能自觉地运用支点交变效应规律,在深厚的科学文化底蕴的泥土中,结出科学技术的累累成果!

20世纪50年代美国西蒙、吉尔福特的“创造力”理论,迎来了美国信息技术的经济奇迹。如果说21世纪是中国的世纪,那么用支点=辉煌的法则,普及“支点创新力”,建立创新型国家,就一定能迎来有中国特色的自主创新的新纪元,创造出中国奇迹经济的辉煌!

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