基础科学的社会价值

　　科学-集约技术”这一术语被用来描述那些生产水平和竞争直接依赖于科学发展水平的领域。微电子电路的制造及其在计算机和数据处理技术方面的应用以及利用棊因工程技术制造药品等领域。发达国家将其国民生产总值的一定百分比用于科学研究，这进一步证实了科学在现代生产中的重要性。

　　除实际任务外，科学正在探索诸如生命和宇宙起源、微观结构等基本问题。探索中所使用的工具包括基本粒子加速器这样占地几千平方米、耗资上百万美元的高度复杂仪器以及巨大的光学射电望远镜。天文学仪器日益用于空间卫星。许多杰出的科学家使用现代计算机解决基础理论问题。

　　所有领域的研究可以再分为两种性质多少有点不同的类型。第一种通常指应用研究，包括解决实际问题，尤其是特定的问题。第二种主要旨在增加人类的知识,总量，认识宇宙和微观世界的结构和运行规律，不涉及任何实际问题的解决，因而被称作基础科学。不过这一术语并没有贬低应用研究的重要性。

　　“基础科学”一词不是个十分贴切的术语，因为“基础的”通常意味着“永不改变的”或者“不变化的”。虽然当我们着手处理实际问题时，我们确实使用永不可改变、不会变化的规律，但若无大胆的假设，就不可能研究宇宙和微观结构。根据新的知识，或者作为思想演化过程中所揭示的内部矛盾的结果，基础科学中的有些东西不可避免地要被抛弃，但问题的“基础”性还是与理论上的大胆设想和更新眹系在一起的。

　　为了寻找一个更好的术语，我们将讨论“基础科学”的社会作用。基础科学在社会中有什么作用呢?新党纲强调必须优先发展基础研究。为什么社会要耗巨资来发展基础科学呢?我将从怀疑论者的某些论点着手，当然我并不同意他们的观点。一位有声望的苏联科学家曾说过：“科学是由政府花钱来满足个人好奇心的手段。”我不想赞同这位已故学者这一惊人但本质上不正确的警句，我只想指出，怀疑主义对他的科学成就无益反而有损。

　　在讨论这一主题时，我想讲一件轶事。拉普拉斯对地球的形状发生了兴趣，对赤道的长度与通过两极的子午线长度之间的比率特别感兴趣。为此，必需进行高度精确的大地测量。但是在动乱而困难的法国大革命年代，要得到这笔经费是极其困难的。拉普拉斯建议国民议会采用一种新的革命性的测量单位，这就是米，米被确定为通过巴黎的子午线全长的四千万分之一。国民议会通过了一个适当的法令并拨出经费进行这一测量。除了提出一个新的测量单位外，拉普拉斯还认识到，甶于离心力的影响，地球呈扁平状。难道这位伟大的法国科学家不是在滥用国民议会的信任吗?

　　因而，有一种观点将基础科学定义为榨取政府经费以满足一个或几个科学家好奇心的一种方法。这个观点并不新奇。在斯威夫特的《格列佛游记》中就可以看到对拉格多科学院的科学家及其调查研究的讽刺性描绘。但这种观点是肤浅且极端错误的。我希望后面的讨论将会证明这一点，并使带偏见的读者也认识到这一点。

　　另一种关于基础科学的看法以更令人信服的历史例证为基础。牛顿力学对于从机床到飞行器的现代工程技术以及空间探索和通讯技术来说是不可缺少的。麦克斯韦尔和法拉第的电动力学为工业电气化奠定了基础，并引导波波夫发明无线通讯技术。借助置子力学，爱因斯坦预言了感应辐射^基于这一预言，巴索夫、普罗科罗夫和汤斯开发了激光在许多技术和医疗方面的用途。卢瑟福开创了原子理论，该理论的发展，导致了以轴为燃料的核能的发展。氘和氚(氢的重同位素)热核聚合所产生的能量早已为人所知。核武器和热核武器的发展是一个灾难性的副作用。

　　这些例子有一个共同的特点：在大多数情况下，这些发现者都没有意识到自己发现物的长远效果。不过有时他们也确实预感到将要发生的事。如有人问法拉第发现的电磁感应的意义，法拉第反过来质问道：看到一个新生儿，是否就能够说出他的一生中将取得的成就了吗?从而间接地预示了其发现的伟大前程。相反，爱因斯坦就没有预见到激光的发现。而卢瑟福在其晚年为受各种狂热的发明者所困惑，深信原子物理现象并无能量用途。

　　我们来讨论这样一种说法，它可简单地概述为：“所有好的基础科学都将产生实际结果”。让我们在切论中排除任何偏见。我们不乞求这方面的权威，也不参考以过去特性为基础的历史经验，因为使历史经验强大的是经验，使它弱小的恰恰是它的历史性。因为我们不仅已积累了大量分散零星的科学知识，而且已经更深刻地了解了不同学科间的内在联系。

　　著名的“协调原则”是个重大的成就。这是对波尔在发展原子理论中使用的具体协调原则的扩大和概括。简要地说，这个原理认为，有些理论一经确立，便可用于各自的分支领域，新理论必须与这些既存理论协调，并且只能在新的应用领域才能扩充和改变这些理论。

　　两个很著名的例子是：永远支配着宏观世界低速运动的牛顿经典力学以及越来越深入地探讨着由质子和中子构成的原子核结构的核物理学。质子和中子由所谓的夸克构成，夸克即带有微量电荷的基本粒子，原则上它不能离开加速能而单独存在。习是，人们还没有完全了解由中子和电子构成的原子的全部结构，而这一结构将永远如此。对核子的新认识不会改变原子物理学和原子化孛，也不会提供新的能源。从这些阐述相应原琿作用的例子中，我们可以得出如下结论：我们现已掌握了科学发展的普遍规律.这种认识使我们得以避免作出不切实际的结论。

　　广义相对论，即爱因斯坦在1916年建立的引力几伺理论，无疑是一个不朽成就。它无可估量地扩展了我们对自然界各种力的认识，它将力简化成几何学并对其中的一种力——引力的本质作了完善的解释。70年后的今天，广义相对论依然是基础物理学进一步发展的一个光辉样板.它使天文学、尤其是宇宙学(关于宇宙整体的科学)得到了巨大的发展。但在同时，广义相对论在能源、信息、医学及任何其他领域却没有实际用途。这表明，我们不能认为而且也不需要认为，所有好的理论必然会产生实际效果。

　　基础科学是必需的，它满足人的精神需求，因为人的精神需求不局限于艺术、音乐或自然美。认识并理解世界也是人的内在需要。我想要着重指出的是，这不只是一些科学家的需要，而且还是大多数人的需要。就好象大部分人都乐于欣赏音乐，但只有少数作曲家在谱曲一样。

　　对科学美的欣赏并不是天生本能，而必需加以指导。实际上，专家们(包括我本人)在普及科学方面做得很不够。学校也可以做很多工作，给学生提供关于科学的任务和方法的一般观念，甚至可省略一些专家们所必不可少的具体细节。五十年代，核物理学得到大量应用，这大大提高了该学科的声誉。进大学物理系读书的竞争越来越激烈。粒子加速器的规模不断增大，建设拨款也不断增加。一个杰出的外国物理学家认为：如同中世纪建造大教堂一样，现在建谈大规模粒子加速器已成为一件关于国家声誉的事情。'我认为基础科学的作用与宗教的用之间正在出现一种挑战和比较。我接受这一挑战并准备应战。在某些历史阶段，宗教作为民族的集合点和社会生活的组织特征，确实发挥了进步作用。现今，宗教的作用在衰退。我是个无神论者。我希望对于世界的理性主义观点将得到普遍接受。同时宗教的存在也是一个客观的历史事实。从这一事实中得出的社会和心理学结论，支持了本文的这一主要思想：人客观上有天生的精神需求。如睪对科学的兴趣能替代宗教在人的精神生活中的作用，那将是一件好事。

　　然而，必须强调指出科学与宗教之间的区别。宗教并不是某种一成不变的东西。世界上有许多不同的宗教，产生于不同的社会和历史背景。不同宗教之间的纠纷采取了相鲁的、残酷的，甚至是流血的形式。在上帝的名义下，异教徒被放遂1遭受残害和火刑。与宗教相反，科学研究自然的客观规律。只有一种科学，它的结论经受实践的检验，无论国另IJ、无论实践者的肤色，结论都是一样的。这个简单而明显的事实将全世界的科学家联系起来。当科学知识得到适当普及时，基础科学的国际特征就会使不岗民族相互尊重。在国际局势紧张的时代，这一因素的意义不容低估。

　　技术与卑用科学方面的竞争有时会导致竞争者之间相互封锁信息。相反，在基础科学方面，隐瞒新成果，将其封起来待一二十年以后才公开的事早已成为往事。今天的科学家急于发表其发现甚至自己的假设或猜测。除了杂志夕卜，他们现在借助于非正式样本，花二三周即可发表。讨论会、座谈会为直接交流提供了前所未有的机会。基础科学在加深国际联系和摆脱私利考虑方面正起着日益重要的作用。古希腊人崇尚科学而蔑视其实际应用。现在，应用科学的声誉如此之高和显赫，以致不再需要为其辩护。但我们可不能忘了基础科学。

　　我们不能忘了基础料学在造就应用科学方面的作用，我们应该尊重、赞美基础科学，因为它是人类心智的神奇创造，并反过来又丰富人类的心智和精神。科学的发现极大地改变了我们对世界的看法。让我用我所感兴趣的两个领域中八十年代的成就作为例子来说明我的见解。第一个例子关系到基本粒子理论。电磁学理论有一百多年历史了，放射现象也研究了将近一个世纪，而直到最近，这两个东西才被认为是完全不同的现象。

　　电磁学涉及到电子，即带电粒子的运动。设计发电机、电动机或无线电设备的工程师，将电子想象为极小极轻的电荷，它沿着线路运行，产生电流和磁场，积累在电容器板上并产生电荷和电场。电子只是从一个地方移动到另一个地方，人类不能制造它也无法毁灭它。

　　在放射轭象过程中，原子核可以放射，即产生和释放出电子。必须强调，在电子被产生出来之前，原子核里并没有电子。只有“吞没”和打破电子的原子，这种电子构成原子的一部分。

　　虽然电磁和放射性似乎是不同的现象，但最近二十年来出现了集这两个物理学分支于一体的理论。电子的运动现在被设想为在一个点上消失而在另一个点上出现的过程。电磁场可被描述为：场内以光速运动的光子或量子(基本粒子)的聚集。在探究放射性与电磁现象之间的异同时，理论物稞学家得出结论：其他基本粒子肯定存在，这种粒子的存在呈现在极短时间内的放射过程中。这些基本粒子在许多方面相似于光子，但在众多的数量上又不同于光子。据信，预言中的这种基本粒子有三个变种：阳性、中性、阴性，重量几乎是氢原子的100倍。相应地，其速度据信低于光速，性质不稳定，因而不宜用于电动机或无线电通讯。

　　经过长期而困滩的持续择索，1983年终于发现了这些基本粒子。对理论的经验证明总是被公正地看作对理论力量和一般科学无限威力的证据。门德列夫对迄今未知的化学元素的预言和列维里尔对未知行星的预言是绝好的例子。科学上作出伟大预言的时代远未结束。

　　基础科学成就的第二个例子是当代宇宙学的进展。几十年前，宇宙膨胀说成了一个确认的事实。近五至十年取得的进展基于这一事实：宇宙学家正在设法回答宇宙为什么膨胀，我们今天目睹的演化的最初状态的源起是什么这些问题。对宇宙学不同理论问题的详尽讨论不属本文范围，所以我只需指出：(1)与业已存在物质之间的相互引力作用可补偿产生新物质所消耗的能量;(2)在某种条件下，引力促使一个系统的各个部分分开，导致该系统的膨胀，就象早期宇宙一样,(3)普通物质可出现在炽热的等离子区，最初其中包含着等量的物质和反物质。虽然这些假设还没有得到直接的经验证明，但这些假设均符合现代理论，并不违背诸如能量守恒定律之类的一般法则。而且能使我们比较容易地去理解宇宙的起源和性质，虽然，生物学家、地质学家、或研究太阳系的学者无疑能举出基础科学成就的不同例子，但基本粒子世界和作为一个整体的宇宙是广泛的科学认识范围内两个最激动人心的顶点。

　　基础科学的另外一个极其重要的作用是培训。科学研究人员的作用。我联想1938年的论战。当年人们批评尤夫(Ioffe)院士、列宁格勒物理技术研究所所长，过分积极地涉足核物理研究，反对者声称核研究同研究所的名称中“技术”一词不符。几年以后，核物理成了对整个国家具有重要意义的领域。甚至在没有如此重大发展的领域，天资聪颖而富有成果的基础科学家在解决应对象只是有意识有目的的活动。的确，没有直接教育性质的活动可能被间接地包括在教育过程中。但是正如兹那尼克基所说的那样，这种超教育的影响不是“教育因素”。

　　他坚持认为教育总是受到社会和历史条件的制用问题方面已被证明具有无法估计的价值。他们以勇气、胆略、集体主义、专长等这些基础科学的最好传统来解放实用问题。不同科学分支之间在人事、经济、设备方面的交流是所有这些分支学科取得进展所不可缺少的。