科學(xué)技術(shù)發(fā)明路徑之我見

劉道玉

人類文明的標(biāo)志是文字和城市的出現(xiàn)。人類誕生后經(jīng)歷了無數(shù)次關(guān)鍵性的進(jìn)步，包括工具的使用，語(yǔ)言的產(chǎn)生，文字的發(fā)明和農(nóng)業(yè)耕種方法的推廣，并一步步將科學(xué)技術(shù)發(fā)明推向前進(jìn)。我們今天所享受的一切物質(zhì)文明，都是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)明的成果，是人類與生俱來的創(chuàng)造力的體現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)是人類發(fā)明成果最多的世紀(jì)，在這100年間，創(chuàng)立了兩大革命性學(xué)說，五大科學(xué)理論，五大尖端技術(shù)和無數(shù)發(fā)明成果，其中任何一項(xiàng)都在人類歷史上閃爍著光輝。

【好奇—實(shí)驗(yàn)—求證】

那么人類的科學(xué)技術(shù)發(fā)明是走著怎樣的路徑呢？毫無疑問，最早的發(fā)明大多是自發(fā)行為，隨后逐步走上自覺的發(fā)明創(chuàng)造。正如馬克思所說：“文明如果是自發(fā)地發(fā)展，而不是自覺地發(fā)展，則留給自己的是荒漠。”科學(xué)技術(shù)發(fā)明是文明的重要組成部分，人類憑著智慧，掌握了發(fā)明創(chuàng)造和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，從而使得科學(xué)技術(shù)發(fā)明從自發(fā)走上了自覺的道路，不僅沒有陷入“文明的荒漠”，還創(chuàng)造了“文明的綠洲”。

“科學(xué)技術(shù)”一詞是由“科學(xué)”與“技術(shù)”兩個(gè)詞匯組成的，它們分別代表著兩層意思，簡(jiǎn)而言之，就是“學(xué)”與“術(shù)”二字。什么是“學(xué)”與“術(shù)”呢？清末思想家嚴(yán)復(fù)認(rèn)為：“蓋學(xué)與術(shù)異，學(xué)者考自然之理，立必然之例;術(shù)者據(jù)已知之理，求可成之功。學(xué)主知，術(shù)主行。”梁?jiǎn)⒊J(rèn)為：“學(xué)者術(shù)之體，術(shù)者學(xué)之用。”通俗地說，“學(xué)”是指科學(xué)理論或基礎(chǔ)學(xué)科，回答“是什么”和“為什么”;而“術(shù)”是指應(yīng)用學(xué)科，回答“有什么用”。

按照創(chuàng)造學(xué)的理論，無論是科學(xué)還是技驗(yàn)—求證，當(dāng)然也有例外，例如偶然性或意外發(fā)現(xiàn)等。科學(xué)實(shí)驗(yàn)不可能一次完成，多數(shù)需要反復(fù)進(jìn)行，甚至有被假象蒙蔽的現(xiàn)象，所以要去偽存真，只有通過反復(fù)實(shí)踐檢驗(yàn)的方可視為真理。好奇心是靈魂之源，實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識(shí)真理的手段，而求證是科學(xué)研究的目的。這三者互為因果關(guān)系，只要掌握了這三要素，就能更加自覺地將科學(xué)技術(shù)的發(fā)明推向前進(jìn)，并登上一座又一座的高峰。

好奇心人皆有之，它產(chǎn)生于對(duì)陌生環(huán)境、陌生事物與怪異現(xiàn)象的追問，并力求認(rèn)識(shí)和改變它們。好奇心與平常心是對(duì)應(yīng)的，具有好奇心的人，總能從司空見慣的事物中發(fā)現(xiàn)怪異的現(xiàn)象，從而有所發(fā)現(xiàn)和有所發(fā)明。而抱著平常心態(tài)的人則總是見怪不怪，視不正常為正常，從而錯(cuò)過了發(fā)現(xiàn)新事物的機(jī)遇。好奇心大多是后天訓(xùn)練養(yǎng)成的，背后是對(duì)知識(shí)和新鮮事物強(qiáng)烈追求的渴望。

好奇心是一種非常可貴的素質(zhì)，雖然它不易獲得，但訓(xùn)練卻是有法可循的。培養(yǎng)好奇心應(yīng)當(dāng)從少兒開始，且越早越好。人是習(xí)慣性的動(dòng)物，一旦形成思維定勢(shì)就容易因循守舊。從教育學(xué)的角度說，訓(xùn)練少年好奇心的方法大致有：閱讀、觀察、實(shí)踐、模仿及“破壞”如把鐘表拆開）。在這些訓(xùn)練中，教育者一定要抱著開明態(tài)度，支持他們從好奇心出發(fā)的各種實(shí)踐活動(dòng)，千萬不能挫傷他們的好奇心。

19世紀(jì)蘇格蘭的一所小學(xué)有一個(gè)叫麥克勞德的調(diào)皮小男孩，出于好奇心，想看看狗的心臟是怎樣跳動(dòng)的，他伙同幾個(gè)男孩殺了一條狗，不料它卻是校長(zhǎng)心愛的寵物。校長(zhǎng)當(dāng)然十分生氣，他有充分理由開除他們的學(xué)籍。但校長(zhǎng)沒有這樣做，而是給出了聰明的處罰：他責(zé)令麥克勞德畫兩幅圖，一是狗的骨骼結(jié)構(gòu)圖，二是狗的血液循環(huán)圖。麥克勞德知錯(cuò)認(rèn)錯(cuò)，事件也就此畫上了句號(hào)。未曾料到，麥克勞德后來成了解剖學(xué)家，并因發(fā)現(xiàn)胰島素而獲得1923年諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。麥克勞德的兩幅畫被陳列在倫敦亞皮丹名人博物館，對(duì)后人具有啟示作用。這件事說明，保護(hù)少年的好奇心是多么重要，如果校長(zhǎng)當(dāng)初做出粗暴懲罰，興許就扼殺了一位杰出的科學(xué)家。

龐加萊是法國(guó)著名的數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家，是法蘭西唯一跨越五個(gè)學(xué)科的院士。他在著作《科學(xué)與假設(shè)》中說道“科學(xué)的創(chuàng)造首先是創(chuàng)造方法”，因?yàn)榉椒ㄊ沁_(dá)到科學(xué)彼岸的橋梁。人類認(rèn)識(shí)真理的方法是多種多樣的，但實(shí)驗(yàn)方法卻是最普遍和最有效的。科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法誕生于17世紀(jì)。意大利物理學(xué)家伽利略于1607年用實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的速度，雖然受條件限制，測(cè)量結(jié)果并不準(zhǔn)確，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)卻開辟了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的新紀(jì)元，伽利略也成為了近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。

再說到科學(xué)技術(shù)發(fā)明的第三個(gè)步驟——求證，包括證實(shí)和證偽，這是人們認(rèn)識(shí)真理的目的。伽利略不僅第一個(gè)發(fā)明了實(shí)驗(yàn)方法，而且還以實(shí)驗(yàn)證偽了亞里士多德關(guān)于物體從空中降落的速度與重量成正比的結(jié)論。1590年，伽利略在意大利比薩斜塔上當(dāng)眾進(jìn)行自由落體實(shí)驗(yàn)，糾正了流行了1900多年的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。

證實(shí)與證偽的事例在科學(xué)史上屢見不鮮，當(dāng)代最引人矚目的爭(zhēng)論莫過于冷核聚變。鑒于地球的能源日益減少，科學(xué)家瞄準(zhǔn)輕原子核聚變，以獲取巨大的能源。但高溫下的核聚變裝置復(fù)雜，條件苛刻，成本太高。于是人們想方設(shè)法做室溫下的核聚變，如果實(shí)現(xiàn)，那將會(huì)有取之不竭的能源。1989年，美國(guó)猶他大學(xué)化學(xué)系的斯坦利·龐斯和馬丁·弗萊希曼對(duì)外宣布成功實(shí)現(xiàn)了冷核聚變。經(jīng)過媒體炒作，這項(xiàng)研究引起了轟動(dòng)。于是，歐、日化學(xué)家們紛紛重復(fù)實(shí)驗(yàn)，可惜在同樣條件下并未發(fā)現(xiàn)任何核聚變現(xiàn)象。最終，猶他大學(xué)不得不聲明研究缺乏足夠證據(jù)，并關(guān)閉了新建的研究所。這項(xiàng)研究證偽了龐斯的結(jié)論，也成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)史上的一件丑聞。

但失敗乃成功之母，由于核聚變的巨大誘惑力，科學(xué)家們?nèi)园仙嬖谔剿鞯牡缆飞稀＿@也說明，科學(xué)研究是集前人之大成，從錯(cuò)誤中吸取教訓(xùn)，將使科學(xué)技術(shù)發(fā)明更健康地推進(jìn)。

【創(chuàng)新精神根植于國(guó)民性中】

在科學(xué)發(fā)展史上，曾有一個(gè)科技中心轉(zhuǎn)移理論，提出者是日本科學(xué)史學(xué)家湯淺光朝。他在對(duì)自文藝復(fù)興后科技文獻(xiàn)分析的基礎(chǔ)上，證實(shí)了英國(guó)學(xué)者貝爾納在《在歷史上的科學(xué)》中闡述的科學(xué)中心轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)。他的劃分標(biāo)準(zhǔn)是，當(dāng)一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)成果占世界25%以上，那么該國(guó)就是世界科技中心。據(jù)此，世界科技中心轉(zhuǎn)移的路徑如下：意大利（1504～1610），轉(zhuǎn)移周期是106年;英國(guó)（1660～1750），轉(zhuǎn)移周期是90年;法國(guó)（1760～1840）轉(zhuǎn)移周期是80年;德國(guó)（1875～1920），轉(zhuǎn)移周期是45年;美國(guó)（1920至今）。美國(guó)中心已維持了近百年。從文藝復(fù)興到現(xiàn)在，世界科技中心先后5次轉(zhuǎn)移，但轉(zhuǎn)移到美國(guó)后，似乎轉(zhuǎn)移就慢了，這是什么原因？

我認(rèn)為，這與美國(guó)人的國(guó)民性有關(guān)，他們既是愛發(fā)奇想的民族，又是愛做實(shí)驗(yàn)和冒險(xiǎn)的民族，他們的科學(xué)技術(shù)發(fā)明已根植于民眾之中。美國(guó)人愛做實(shí)驗(yàn)是出了名的，不論是自然科學(xué)家還是社會(huì)科學(xué)家，都愛做實(shí)驗(yàn)，有的實(shí)驗(yàn)甚至匪夷所思，如“什么是愛”實(shí)驗(yàn)，“什么是私心”實(shí)驗(yàn)，揭露人性之惡的“監(jiān)獄實(shí)驗(yàn)”，“死亡前的恐懼”實(shí)驗(yàn)……

眾所周知，美國(guó)硅谷形成了“硅谷文化”車庫(kù)文化”，它們匯合成強(qiáng)大的創(chuàng)新文化。在美國(guó)，主導(dǎo)發(fā)明創(chuàng)造的是民眾自覺的創(chuàng)新行為，不僅科學(xué)家、發(fā)明家在從事科技發(fā)明與創(chuàng)新，而且青少年也是一股發(fā)明創(chuàng)造的后備軍，因此形成了大批少年發(fā)明家和年輕富豪。這恰恰表明，少年最富有好奇心，想象力豐富，天馬行空，敢于闖入科學(xué)研究的“無人區(qū)”。

我們應(yīng)當(dāng)在國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)中反思，及早開發(fā)青少年的創(chuàng)造潛力，轉(zhuǎn)變教育理念，把廣大青少年引導(dǎo)到發(fā)明創(chuàng)造的道路上，長(zhǎng)此以往，必將躋身世界先進(jìn)科學(xué)技術(shù)之林。