萨根的电视系列节目《宇宙》给我们提供了一些不寻常的内容,这是跨越从我们所了解的最古老的猜想,到我们做出过的最现代的发现这样一个巨大范围的科学纵览,而且利用了最先进的电视技术吸引我们去认识和领会。
它还向我们提供了某些非同寻常的体验和视界,让数百万热切的观众欣赏到了没有掺水的科学观点。
作为这个电视系列节目的一个副产品,萨根的《宇宙》一书也已推出,它呈现出文字、图像及该系列节目的情节。此书第一次印了15万册,毫无疑问,这个印数还会增加。
萨根无疑是一名魅力十足、能言善辩的杰出人物,也是一名想象力丰富、有才能并且有名望的专业天文学家,还是一名有着高超写作技巧的作家,因而人们可能认为,公众正在观看和阅读的不是科学,而是萨根。
这个结论似乎十分可信,要不是出于这样的事实的话:我们正目睹报摊上的科学杂志激增,其中的绝大部分是真正的科学杂志,它们抵挡住了逐渐演变成神秘主义和神话故事的诱惑。
我们也看到了科幻方面的稳定发展。印刷媒体真的可以说明问题,因为几十年前,科幻作品还是流行作品类别中最少受到关注的,然而,它现在稳定增长,而其他作品类别正在萎缩。在影视媒体方面,这个事实更为明显:好莱坞最轰动的电影类型是“太空科幻剧”,其中的《帝国反击战》甚至能让玩腻了的观众也从座位上跳起来欢呼。
事实上,如果可以(或多或少羞愧地)以我个人为例的话,那么我要说,在我过去30年来出版的218本书中,有大约50本科幻小说和120本科学背景著作,它们的收益一点都没有减少,(迄今为止)它们的销售量还在不断增长,因为读者在不断增多。
为什么公众对科学如此迷恋?为什么是现在?
自然,一直以来总有人迷恋科学,在某些情况下,甚至迷恋到觉得生命中没有其他东西具有实际价值的程度。这些人在绝对数目上总是极少数,而且在公众中占的百分比小到难以察觉。可是如今,这个数目在引人注目地、爆炸性地增加,科学几乎正在变成一个群众性神往的事物。
再一次发问:这是为什么?
我特意使用“迷恋”(fascination)这个词。它源自一个拉丁文词语,意思是“魅力”(spell)。有些东西是迷人的,它们似乎把你吸引得根本意识不到这些东西原本很平常。它们使你神魂颠倒,使你丧失放弃它们的能力、意向或者愿望。我们通常以一种愉快的感觉使用这个词语。一个人迷人,是因为极为美丽、优雅、聪明和独特。
然而,这种愉快的感觉并非是强制性的。在我们的原始神话中,有这样一个神话:老鼠被蛇的闪闪发光的眼睛所迷惑,无望地退缩,等待被蛇吃掉。我们可能被邪恶所迷惑,被危险所迷惑——不能逃离,直到为时已晚。
正是这种带着双重感觉的迷恋,将科学和普通民众联系起来。
情况并非总是如此。经历过19世纪工业化时代的欧洲人和美国人朦胧地了解科学的存在,颇像他们朦胧地了解中国的存在一样。真正影响他们的日常生活和激起他们最强烈兴趣的,是“发明”。
他们完全意识到了诸如轮船、机车、电话、电灯和缝纫机这样的事物给社会和他们的日常生活带来的变化。在通常的观点中,这些事物并非科学的产物,而是没有被标榜成科学家的聪明人(而且,在狭隘的词义上,他们的确不是科学家)的灵感的产物。
爱迪生的许多发明中应用了电动力学,此前大约30年,是安培那样的科学家搞出了以数学为基础的电动力学。如果有一个人听说过安培,人们能够很容易地想象到,相对应的就有10万人听说过爱迪生。然而,那些听说过爱迪生的人中,很少有人了解他与安培的关系,或者了解安培必须先于爱迪生的原因——正是安培使得爱迪生取得成就成为可能。
科学并非必然唯一地是发明之母,这样一种平常的理解,无疑是一个20世纪现象,也因此带来了这样的认识,即科学既可能是发达和进步的工具,也可能是破坏和退步的工具。
极有可能,科学(相对于“发明”而言)的意义和潜能的首次闪光触及普通民众,是1915年在第一次世界大战中使用毒气。这是一次明显的科学发展,即纯化学的发展;这是一种没有社会补偿价值的恐怖发明,因为它甚至没有为任何一方赢得战争。敌对双方都在使用它,它没有给任何一方带来优势,只是极度增加了双方士兵的恐怖和痛苦。
这种恐怖没有被忘记。第二次世界大战中没有再使用毒气,因为它使双方除了遭到报复就没别的了。不过,民用防护品总是必不可少地包括防毒面具。
即使毒气的恐怖被忘记了,第二次世界大战在1945年却带来了原子弹。在此之前,甚至毒气都因为其恐怖而受到限制,而原子弹与这种早期的恐怖相比,更明显地是科学的产物。
自从第二次世界大战发生以来,科学不断显示出它的奇迹(和它的恐怖)。电视和喷气式飞机完全是19世纪意义上的发明,然而,现在很明显,电子学和航空学是科学,而且大众知道这种联系。
固体物理学的发展带来了晶体管以及它的所有次级小型化派生产品,而且以迅速更替的方式带给我们一代又一代的计算机,每一代都比前一代更小、更廉价和更通用。它使得某些人相当不可思议地天真地认为,这些计算机只是纯粹的灵巧的工匠的产品。
我们不能因为火箭只不过是中国人在中世纪的一项发明这样一个想法而放弃太空探险。火箭,不管多大和多么有威力,都只是一种上升而从不下落(至少数年来没有)的发射物。要考虑的还有遥测技术、小型化设备、使得人造卫星或者探测器对我们的指令作出响应的太阳能电池和有效的信息传送器。
在许多公众的意识中,毫无疑问,如果我们的问题被解决了,或者被搞得更糟,它都是以科学和技术为媒介的。一个人不管是赞成技术还是反对技术,只要这个人不完全是一个梦想家,保持这样的认识都不成问题。
如果能源危机能够被新能源(聚变?太空太阳能发电?地热能?生物质能?)的发现和利用解决的话,那么,要归功于科学的进步使它变得可能和现实。
如果能源危机能够通过放弃“大科学”和设法发展“平民科学”,例如个人太阳能装置、场院炼钢、人类废物的细心回收等所解决的话,那么,不管怎样我们在全世界还有42亿人口,只要我们期望文明幸存下来,就不会让几亿人饿死。实现从“大即效能”到“小即美”的转变,将仍然会获取谨慎的科学和技术的进步。
美国公众甚至意识到,美国在世界上处于权威地位的一个要素,是它在科学技术方面的领导地位,即在计算机、微电子、亚原子物理、激光等方面的领导地位,这并不是由于它们与战争武器有关,而是因为它们形成了先进高产的工业支柱和基础。他们意识到,美国权威地位的下降,至少在一定程度上的下降,是由于我们世界科学领袖的地位逐渐丧失造成的。
简而言之,自从1945年以来,公众的科学观发生了变化。科学不再是由心不在焉的教授和怪人们进行实践的遥不可及的学科。那些怪人留着长发,说着只有他们自己才听得懂的语言。他们的结论,即使别人能理解其中一部分意思,也显然无论如何都没有明天的一场足球赛那么重要。
对我们每一个人来说,科学正日益变成一件生死攸关的事情,科学家被当成救星或者破坏者。理解他们很重要,必须把他们带到市场中,以便他们可以说明自己正在干什么以及被告知下一步将干什么。
法国政治家克列孟梭在他的一段名言中说道:“战争太重要了,不能单由军人来操劳。”这句话推而广之可以这样解读:“任何重要的专业,如果太重要了,就不能单由专家来操劳。”
毕竟,一个专家除非全然专注于自己的专业,不然他就无法行使职责。而在这样做的过程中,他将忽视外部的广阔世界,错过可能有助于引导他作出判断的重要信息。因此,他需要非专家的帮助,虽然非专家要依赖专家才能获得关键信息,但非专家能够提供基于其他事情的必要判断,前提是非专家首先能够理解专家的工作。
科学变得太重要了,不能单由科学家来操劳。科学家必须得到一个平稳运行的社会的引导,这个社会依赖于活跃的公众意见。
我们每个人都与科学有着生死攸关的利害关系,我们每个人都有责任和义务帮助科学家作出决定。例如,科学应该解决什么问题;科学应该采取什么防范措施;一项新的科学发现,应该怎样、以什么方式、在什么地方被应用还是不被应用。任何一个这样的决定都决不能由无知和偏见来引导,而只能由理解和智慧来引导。
这样一种普遍的公众理解和群众智慧能够被获得并且利用吗?很明显,这不是一件容易做到的事情,正如同样明显的,学习尽可能多的关于科学及其当前状态的知识是要迈出的第一步。我猜测,越来越多的人正在开始这样想。
因此,也许正因为这个缘故,越来越多的人对于观看和阅读科学知识有兴趣。这些科学知识是真实的科学,并且是用非专家能够理解的方式来解释。
这一切如何应用于科幻呢?毕竟,科幻不是科学。至多,科幻包含了科学发酵剂,它只能构成故事整体的初级部分,因为任何故事中的趣味都紧密集中在人物上,集中在人物的行为和他们的反应上。
此外,像这种由科幻故事所包含或者讨论的科学,可能出于故事情节的需要而被过分简化、修改或者曲解。由于这个缘故,其中的科学可能因为作者的无知(唉,因为人类的脆弱)而出现明显错误,这类作者本人很少是科学家。
试想,科学技术的进步总会带来重大的社会变化。其他类型的变化,比如国王的死亡、王朝的倾覆、征服或者瘟疫的席卷,在事件过程中显得重要。可是,变化一旦平息,潮水一旦退去,人类又将像从前一样生活。因为这个缘故,《圣经·传道书》的作者用呻吟的语调断言:“日光之下,并无新事。”
然而,这种微不足道的和暂时的变化,与诸如火的驯服、农业的发展、文字的发明、陶器和金属的开始使用、罗盘或印刷术的发明,或者在较近的时代产生的蒸汽机、汽车、电视机、喷气式飞机和计算机,这样对生活中的每个方面都有永久性影响的事物是无法相比的。
科学技术的进步要靠积累和促进。每一次进步都使得更深入的进步更加容易取得,而且为更大的进步充当基础。
一开始,科学技术带来的变化的速率是如此之慢,因而在一个人的生命中,重大社会变化的数量少到简直难以觉察,所以,《圣经·传道书》中的呻吟,对于个人来说,一度看来肯定是正确的。
可是,随着数个世纪的逝去,进步的脚步加快了,变化的连珠炮加快了它的节奏。终于,大约在1800年,在世界上科学技术进步最快的那些地方,变化的速度已经变得快到能使一个人在其一生中觉察到这种变化。
比方,人类能够看到,因为蒸汽机的出现,或者气体照明的发展,给自己的一生带来了什么不同。
这便产生了一种新的好奇心;这种新的好奇心可能基本上只在历史性时期才会产生——
“在我死后,人们的生活将会是什么样呢?”
在19世纪之前,谁做梦也不会提这样的问题,因为未来的生活,就人们所能看到的,将只在无关紧要的细节上与过去不同。
可是,到了19世纪,这个问题就有了意义。新发明将会是什么样?新的科学发现会是什么?生活方式的基本变化将会是什么?
科幻小说出现于对这种问题的回应。如果人们不能看到未来,并且不能直接满足他们的好奇心,那么,人们至少能够进行猜想。于是那些能够最好地、最善辩地和最有说服力地进行猜想的人,内行地为那些不会这样做的人做这种事。
第一位真正的科幻作家,也就是第一位凭此技艺谋得好生计的人,是凡尔纳。从他第一次取得成功起,在已经逝去的一个世纪的时间里,那些步其后尘的人都在仿效他猜想未来的发展和变化。
随着时光的继续推移,随着19世纪逝去和20世纪到来,随着20世纪走到它的最后几个10年,科学技术进步的速度一直在加快。每一次变化都与上一次跟得越来越紧。变化本身越来越变成我们这个时代的基本危机,我们可能没有能力去理解和接受这样的变化。
不幸的是,变化总是难以接受的。我们成长时,习惯于那些暂时的和不重要的方式,而成熟后,又被风俗习惯所包围,其后,它们成为我们判断“正常”“良好”和“不朽”的标准,所有的差异(最必要也最有害)都会受到抵制。
然而,虽然变化可能被厌恶和抵制,但它仍将到来;即使作为最后的手段,顽固地视而不见,变化仍将会淹没我们。不管喜不喜欢,变化一定是我们要考虑的因素,特别是年轻人,正越来越明白这一点。
也许,这就是在今天的主流“现实主义”幻想中存在一种腐朽和离题的古怪情调的原因。只要幻想小说涉及当时当地的内容,今天的年轻人就不得不将它当成只是离奇有趣的东西。也许,这就是绝大多数形式的通俗幻想小说衰退了整整一代的原因;是杂志几乎不登幻想小说的原因;是差不多所有类型的短篇故事都几乎绝迹的原因;也是一流小说比起以往任何时候都难以出版的原因。
这不可能仅仅是电视带来的影响,因为,在这同一时期,科幻小说(出版的科幻小说)一直在以短篇故事和长篇小说的形式稳定地增加。
科幻小说并非是预见未来的准确方式。科幻作家的预见性记录,虽然比几乎其他任何人的都好,但仍然少得可怜。然而,每个科幻故事都认同的一件事情是,未来将会与现在不同,而且,这个具体的预言至少是非常可靠的。
正是这个基本假设,使科幻小说与众不同,也使它具有重要意义。
不管怎样,今天一定存在着一种普遍流行的不安,即科幻小说被打上了“必然发生的和不断变化”的标志。人们一定觉得,这是这个时代的标志,即使他们没有深入考虑过,或者没有用文字表述出来,而且它必定被吸收进承载相同标志的文学形式中。
因而,可以得出结论,日益增长的对科学事实和科学幻想感兴趣的倾向,确实是同一现象的要素,即希望接受和理解变化,从而恰好可能既用头脑(科学事实)又用精神(科学幻想)引导变化。
然而,用这一切就真的有助于我们引导变化吗?它将教会我们解决我们时代的可怕危机吗?
也许不会,但正如老笑话所说:这不会有害!
(摘编自《不羁的思绪》,上海科技教育出版社2014年8月出版。阿西莫夫,Isaac Asimov,美国著名科幻小说作家、科普作家、文学评论家。)
近年来,关心我国科学进步的人常会这么问:“我们离诺贝尔奖有多远?”我们也常常听到各种答案。我也有一个答案,即:“远虽是远,但说近却也很近。”那么,“诺贝尔奖离我们会有多近?”
这里我们说的诺贝尔奖,是以它为象征、泛指自然科学(不包括工程技术)上“诺贝尔奖级”的成就,为的是讨论当前我们的科学综合实力与发达国家比,相距多远,或多近。
诺贝尔奖授予自然科学的重大发现和科学方法的重大发明,属最高层次的创造性智慧。然而诺贝尔奖并非凤毛麟角。自然科学方面获奖者每十年不下六七十人。其中有一些旷世奇才,但大部分则是一般的优秀学者;有一部分工作依靠昂贵的精良设备,但也有不少工作选择或设计了适用而且相对低廉的设备来完成。因此,要问今天我们离诺贝尔奖的远近,就要看选择什么为参照。下面让我们就这个话题,先介绍几则诺贝尔奖工作的故事。
1967年,英国剑桥大学的一位研究生贝尔,用她导师休伊什设计的一种测量“行星际闪烁”的射电望远镜,意外地发现了后来被称之“脉冲星”的奇异天体。她当时的研究任务是通过测量这种闪烁来估计射电天体,特别是“类星体”的角径。在“行星际空间”(也就是太阳系空间)中,太阳不断地向四周撒出一团团带电气体,使得穿过它的天体无线电波发生闪烁。闪烁的程度标志着这些天体射电角径的大小,从而可以借以探讨它们的远近以及一些基本的物理性质。
为了测量行星际闪烁,休伊什设计了一台专用射电望远镜,工作波长3.7米,天线占地达两个半足球场。贝尔和她的同伴们自己动手,花了两年时间建成了这个庞然巨物。天线的花费仅一万多英镑,在一位技工的主持下,一次性投产成功。
贝尔用她自己参与制造的设备,对全天所有可能测得着的射电天体进行系统地测量。1967年圣诞节假期前的一个夜晚,意外地取得了如今载入史册的天文发现。
贝尔以她的敏感和细致辨认出当夜观察到的一种既不同于闪烁也不是干扰的陌生事物,于是她把记录的速度加快,使时间坐标放大。在排除了一切其他可能之后,剑桥的天文学家们最终确定了这是一种奇特的天体,并称之为“脉冲星”,公之于世。脉冲星很快便被认定为此前30年根据恒星演化理论预言的中子星。
1932年,距中子的发现不及两年,苏联物理学家朗道以及在美国的天体物理学家兹维基和巴德,先后根据恒星演化理论指出,质量在一定范围的恒星到了演化末期,星体发生爆炸、内部猛烈坍塌会使物质中的质子和电子紧密挤压在一起,形成“中子”。这种状态下的中子星密度高达每立方厘米一千万吨!这一论断当时被看作一个合理但是难以验证的奇想。因为预测的中子星直径如此之小,表面发光面积不及太阳的万亿分之一,实在是太不容易探测了!
当时射电天文学尚未真正进入天文学家的视野。但是即使在20世纪60年代大型射电望远镜已经在南北两半球显示威力之际,谁也没有想到当时已经探测到的“射电源”中有一些就是中子星,直到CP1919以它奇特的脉冲星的形式暴露了自己的身份,并被贝尔发现。
中子星理论的提出超前于脉冲星的发现30余年,脉冲星的发现为它提供了一个决定性的验证,并由此确立了恒星演化模型作为当代天文学一大理论支柱的地位。与此同时,它以石破天惊之势引发了对极端致密物体——中子星、黑洞的探讨,为当代天体物理学(和物理学)的研究开辟了一个富有挑战性的崭新领域。由于这一成就,休伊什被授予1974年度诺贝尔物理学奖,而天文学界把这看作他们师生两人共享的荣誉,因为其中贝尔做出了同等重要的贡献。
1965年,美国两位年轻天文学家彭齐亚斯和威尔逊利用贝尔实验室6.1米喇叭抛物面天线进行射电源辐射定标。定标是一项非常细致的基础性工作,要求从观测结果中把混在射电源辐射中的“噪声”全部扣除掉。这些噪声来自接收机放大器系统、波导及其他器件、喇叭天线构件、地面辐射和天空背景,其中以接收机噪声和地面辐射为最难处理。
喇叭抛物面是贝尔实验室的工程师们自己发明、独特配置的,它有着屏蔽地面辐射的特性。同时,它配备的工作波长为7.3厘米的量子放大器是当时噪声最低的微波接收机。他们通过各种实验定出了上述各项噪声的估值。然而,当他们进入实测、把天线对向天空时,却发现记录下来的噪声比这些噪声估值的总和多出了几度。地面的“噪声温度”约为300K,没有噪声时应为0K。但不管对着哪个方向,这个小小的多余值都一样存在,而且都一般大小。他们反复检查研究,唯一可能性是存在着一种来历不明的、均匀布满宇宙空间的微波辐射。
这个辐射的两位发现者没有想到,当时离开他们实验地点不及50千米的普林斯顿大学中,一个研究团队根据“原始火球”的宇宙学理论,计算出了宇宙空间中应当充满一种各向同性的、微弱的微波辐射,并正在建造一台绝对测量辐射计来验证其存在。这一验证对于大爆炸宇宙学的确立起了决定性的作用,从而使人类对于宇宙起源的认识跨入一个新的里程。在这之后不久,经过相当曲折的信息传递,这两部分天文学家碰到一起,确定了这项重大天文发现的性质。彭齐亚斯和威尔逊为此获得了1978年度诺贝尔物理学奖。
英国苏塞克斯大学的波谱学家克罗托在研究星际空间暗星云波谱中发现了富含碳的分子。为了研究这种分子形成的机制,克罗托考虑在实验室里模拟它们产生的环节。他于1984年赴美参加学术会议时,到莱斯大学参观,认识了该校化学系系主任科尔和研究原子簇化学的斯莫利教授,观看了斯莫利设计的激光超团簇发生器和他们的实验。克罗托意识到这台仪器所做的正是他所考虑的富碳分子实验所需的。于是三位科学家合作,并在1985年8月到9月间共同进行了实验。他们用高功率激光轰击石墨,使石墨中的碳原子气化,然后用氦气流把气态碳原子送入真空室,迅速冷却后形成碳原子簇。经用质谱仪检测、解析后发现,实验的结果产生了含不同碳原子数的原子簇,其中相当于60个碳原子、质量数落在720处的信号最强,其次是相当于70个碳原子、质量数为840处的信号。这说明,C 60 和C 70 是非常稳定的原子簇分子。
碳原子有4个价电子,在自然界中各种碳链和碳环构成了多种分子的基本骨架。在这个实验之前,已知由单质碳构成的物质仅有金刚石和石墨,两者原子间成键方式的不同导致了截然不同的形态。金刚石和石墨是具有三维结构的巨型分子,而C 60 和C 70 则是新的一类同素异形体,具有固定的原子数。这样的分子应该具有什么样的结构?在当时这是耐人寻思的。出于机缘,他们联想到了加拿大蒙特利尔万国博览会的美国馆的圆顶,这是一种利用正五边形和正六边形拼接成的球壳形结构,是由美国建筑学家富勒设计的。克罗托他们受此启发,以20个正六边形和12个正五边形拼接出了C 60 的结构。这是一个中空的32面体,正好和一个足球的结构一模一样。这种结构被命名为“富勒烯”,有时亦称“足球烯”。
由于其特殊的结构和性质,富勒烯在超导、磁性、光学、催化、材料、生物等方面具有优异的技术性能,位居20世纪最有影响的发现的前列。克罗托、斯莫利和科尔为此被授予1996年度诺贝尔化学奖。
这三个故事中的科学成就无疑都是巨大的,无愧于当代最高科学水平。但是这些成就中的每一个均属“巧遇”,而这几位科学家当时的研究课题、学术水平都和优秀科学刊物中日常发表的优秀文章没有太大差别;在这之前,他们无论是研究生还是教授,在学术界都尚未知名。可以说,在我们国家今天的科学团队中,这样层次的人才和研究工作并不罕见。由此看来,诺贝尔奖离我们未必太远!
但为什么这样的人才还没有脱颖而出?
当然,我们故事里的这些人物的成功并不是偶然的。首先,他们和许多科学家一样,是勤奋的;其次,他们把握住了时机,具备的高科学素养(或天赋)得到了发挥的机遇;最后,他们开拓的实际上是一个富有机遇的领域。总的来说,他们获得诺贝尔奖的条件是“完备”的,可以表达为:
[科学成就]=[努力]·[素养]·[机遇]
其中努力包括了勤奋,素养包括了天赋,机遇包括了抓到机遇的机遇。这种描述比通常说的“天才加汗水”多了一个因素──机遇。
实际上,这种描述普适于一切大的成就。科学历史上虽然常常出现耀眼的奇才,但他们多数在做出可观的成就之前也是不知名的。他们同样也是凭借自己的素养,并把握住了机遇才取得成功。其中许多人在成长时期得益于求师交友的机遇还常常被传为佳话。
总成就的高低取决于种种机遇:包括国民最基本的谋生和受教育的机遇——“宏观机遇”,不同的人走进科学之前被发现和受引导的机遇——“入门机遇”,以及所有人进入科学之后自由探索、激励“火花”的机遇──“学术机遇”。
“宏观机遇”考虑大环境。爱因斯坦和陈独秀是同龄人,在他们的青少年时期,灾难深重而正临民族觉醒的中国大环境,相对于当时的西欧,有更多的机会产生杰出的革命家,而出现杰出科学家的机会则要少得多。这并不是因为那一时代的中国少年中值得造就的“科学苗子”比人家少,而是因为缺少适于“科学苗子”生长的土壤。是大环境阻碍了成才。这种全国性的大环境,以我国当时的积贫积弱为起点,转变起来需要时间。现在改革开放30多年过去,比起以往,许多大城市和富裕小城市进入“小康”,接受良好科学教育的人数前所未有地增多。大环境似乎已经向着诺贝尔奖的机遇靠近了一大截!
相对于“宏观机遇”,“入门机遇”属个人小环境。
从牛顿说起。1665年牛顿23岁,当年他发现了万有引力。同一时期他还通过实验发现了光的分光性质,非常可能也是在这一时期他发明了微积分。爱因斯坦的狭义相对论发表于1905年,同年他还发表了光电效应和布朗运动理论。这时他26岁。
科学史上二十来岁进入成就高潮的事例并不罕见。达尔文是在22—27岁的5年里进行他的环球考察的。在20世纪量子力学形成期,玻尔提出原子模型时是28岁,海森伯在25岁时提出测不准原理,泡利25岁发现不相容原理,狄拉克28岁提出反物质理论,李政道(和杨振宁一道)发现宇称不守恒时是30岁,沃森(和克里克一道)提出DNA双螺旋结构时是25岁……在本文前面的故事里,贝尔当时是一个研究生。
现在设想,一名科学家在二十来岁时作出了世界性的杰出贡献,这之前他需要几年时间“进入角色”地奋斗。而在这之前,还应当有一个找寻方向、充实自己、接触机遇的时期。对于一个大有可为的社会,这也正是为这些可造之材创造机会、引导方向、“因材扶植”的时机。可以容易地推算出,这个时机应当开始于十六七岁,正是落在高中时期。
这就是说,明日的杰出科学人才非常可能产生在今日有志于科学的优秀高中学生中。高中时期专科分流和个性化教育的分量随着学生年龄的增长而加重,对于志趣已明、禀赋已显、常规课程已难满足要求的学生,非常有必要普遍地为他们创造入科学之门的机遇,以提高人才被发现和得到造就的概率。为了做到这一点,一个自然的想法是接纳这些学生进入到第一线的科学环境中,去接触科研、求师交友。
在自然科学领域,具有优秀科学素质的人才能不能发挥才智,与“学术机遇”密切相关。影响这种机遇的因素,除经费、装备、智库等硬条件外,科研体制、学术风气等软条件同样十分重要。近一二十年来,随着经济能力的增长,我国自然科学研究的硬条件有了很大的改善,这显著提高了我们的科学实力。然而国际上的发展速度同样很快,缩短与他们之间的差距仍然是一个重大的策略性课题。这暂且不讨论。这里着重就软条件的影响说几点看法。
软条件往往不是绝对的。一个优秀的科学家能不能发挥他的洞察力和创造性以取得成功,就如雷伯所说的:“需要合适的人在合适的地方和合适的时间做合适的事。”这里我们讨论的合适的人是与前面故事里所说的那些科学家同样优秀的人,主观上,他可以做到的合适的事,应当是与那些科学家做到的同等水平的事;而他所需要的合适的时间和合适的地方,是一种带给他“学术机遇”的工作环境和管理政策,其标志为:
[自由与宽容]
自由:自然科学家面对未知世界,要运用洞察力以判明探索的方向,运用创造性以追求探索的目标。“运用之妙,存乎一心”,所以必须有一个自由发挥的空间。
宽容:探索含试错的性质,必须有一个宽容的环境。
自由和宽容都是相对的。对于任何人或任何事都有一个适度的相对于约束的自由和相对于问责的宽容。适度就是对于新手(为了后面的讨论,姑且称为“学生级”的人才)会多关照一些,传帮带,多约束一些;对于学术水平高的(“同事级”的人才),就会比较放手,按计划,看结果;对于杰出科学家(“老师级”人才),自由度就更大。
于是,问题现在就转成为对于不同学术等级的人才应掌握的自由和宽容的分寸。回答当然是“仁者见仁、智者见智”,需要更多的讨论。我结合本文的主题“诺贝尔科学奖离我们有多近?”罗列几条历年来对这种分寸掌握的感受,以就教于科学管理专家们。
本文故事里的科学家以及许多和他们类似的杰出人物(其中三分之二在30岁以前做出了重大成就),当时都尚未知名,工作上也都不依靠昂贵的装备或特殊的学术团体。按照他们的工作能力和事迹,如果把故事换成在今日中国的科学圈子里,应当说大多数的人和事都是有可能“重现”的。但是在现实中我们还没有出现30岁以下的人做出诺贝尔奖级的成果。落后的原因何在?
这里涉及的是尚未知名的、可能杰出的人物,属前面所说的“同事级”人才。在我国,目前这一级中比较年轻的在30—40岁。对于他们,目前国家自然科学基金等给予的支持是得力的。从人员素质、课题水平,到支持强度、项目数量等,较一些发达国家并不逊色。因此在重大科学成就上的落后,可能大部分要归咎于“学术机遇”上的差距。下面我将逐条列举一些这些年里感受比较多的事例,以助进一步的探讨。
①我们“同事级”人才的年龄平均比人家大了十岁,错过了杰出科研人才的“成就高潮”年龄段。这个问题是暂时的还是根本的?无论如何,希望前面所提的高中学生科研实践活动这一类的措施能够适当地跟上。
前面故事中的人物从事的研究探索都很单纯,相当于我们单纯执行国家基金协议。但是在我国,时时会有一些非学术的因素介入研究。历时数年的“全民皆商”曾给科研队伍带来不少失落感;SCI高潮的时候,本来是宏观统计的参考变成了人人“文章挂帅”的驱动力;有一些科学家曾丢失了对科学的忠诚和信念,有人甚至把一篇文章掰成几瓣来发表!
②“学生级”人才方面。前面在讨论“入门机遇”时强调了把注意力放到高中年龄段的重要性,但目前最大的问题仍然是“应试教育”和“应赛教育”的影响。像科研实践活动那样的试验,尽管可能发现一些“科学苗子”,但他们一旦备战高考,就一律变成了一个个无个性的角逐分数的考生了。进了大学好像一切又从新开始。诺贝尔奖的问题一半涉及基础,另一半则涉及精英。人们也许会问:“今天的华罗庚”被推荐给“今天的熊庆来”之后会怎么办?会问:我们什么时候能够有一代二十几岁的人登上科研舞台,开展他们追求诺贝尔奖级成果的探索?近年来,媒体经常报导各种各样的大学排行榜,我希望有人什么时候能够虚拟一个“今日的西南联大”,看看能否榜上有名。
③关于“老师级”人才。我国古代论人才的名言很多,其中之一是“你把他当老师看待,引来的就会是杰出的人才”。如果一个杰出人才在尚未成名时被你发现了,你最好能像刘备对诸葛亮那样把他当“老师级”人才请来工作,他就会安下心,一辈子与你一起搞国家的科学建设。
这里的一个问题是:怎么确定他是“诸葛亮”?当然必须有推荐、有审查、有考察。应当尽最大力量组织一个负责物色和审查“老师级”候选人才的团队,由顶级德高望重的科学家参加。一旦定下了就给予高度信任,最大程度地为他创造自由和宽容的学术环境。
万一没有看准怎么办?设想延请了十个“老师级”人才,其中有二三个是“诸葛亮”,这效果就已经非常好了。因为关键是“人才难得”(可以想一想燕昭王“千金市骏骨”的故事)。而且经过了那样高学术层次的审查,其余的七八人也绝不会是庸才。
(摘编自《塔里窥天——王绶琯院士自选诗文集》,《中国国家天文》2012年10月特刊。王绶琯,中国科学院院士,天文学家。)