搞基础理论研究有什么用？

数学算法俱乐部

日期 ： 2022年04月01日       

正文共 ：2541字

来源 ：科学网

出于爱好，我近期在知乎的专栏上写了一些普及数学知识的文章。也许是因为我写的大多数文章涉及的数学知识都比较抽象一些，身边的朋友、知乎的评论偶尔会问“研究这个东西有什么用？”。问的人多了，让我觉得实在有些遗憾，因此写了这篇文章表达一下自己的观点。

人类文明的诞生是一个奇迹，构筑在现代科学技术基础之上的现代人类文明的诞生更是奇迹中的奇迹。这个奇迹中的奇迹的根基是现代技术及其广泛应用，而现代技术的根基则是现代科学，科学的根基是以数学为主要工具的基础科学理论（本文提到的科学，是指英文中的science，相当于我们汉语中的自然科学，不包括我们所认知的社会科学、文化艺术等）。从这个意义上讲，基础科学理论的重要性毋庸置疑。但在这里必须说明的是，几乎没有哪一个基础科学理论的产生是由于事先我们知道了它的重大意义与作用从而努力研究形成的！基础科学理论被发现从来不是源于其用途带来的功利的目的，而主要是源于人类探索未知的好奇心！

当伽利略思考力与运动的关系的时候，当开普勒从无数繁杂的观测数据中寻找天体运行的规律的时候，当牛顿发明微积分来描述他所发现的力学规律的时候，当玻尔兹曼研究热力学的统计性质的时候，当麦克斯韦基于法拉第的实验成果探索电磁学的数学规律的时候，当爱因斯坦坐在瑞士专利局思考光的运动的时候，当普朗克为了解释黑体辐射而提出自认为“牵强”的量子化假设的时候，当达尔文随船远洋考察的时候，当孟德尔种植并研究豌豆性状的时候，当...... ，他们中的哪一位能准确预知自己的思考将为人类文明带来的巨大贡献呢？

设想一位巧舌如簧的人士当年闯进瑞士专利局询问爱因斯坦思考的东西有什么用，我想爱因斯坦必然张口结舌，不知如何回答。再进一步，如果这个人劝说爱因斯坦别再想那些没有的东西，认真做好本职工作，养家糊口，而且爱因斯坦听从了这个人的劝告，结果会怎么样？今天我们都知道了，人类历史上一位最伟大的科学家就会被这样扼杀了。

我曾经在一篇文章中引用过毕达哥拉斯的一段话，那是我非常喜欢的一段话，“有些人因爱好财富而被左右，另一些人因热衷于权力和支配而盲从，但是最优秀的一类人则献身于发现生活本身的意义和目的。他们设法揭示自然的奥秘。这就是我称之为哲学家的人。”。我把这叫做毕达哥拉斯的情怀！这个情怀来源于探索未知的好奇心，来源于揭示奥秘的求知欲。

那些伟大的基础科学理论的发现者们往往没有从中获得什么物质利益，甚至其科学成就也往往是后来才被世人认可的。麦克斯韦如今被认为是牛顿和爱因斯坦之间的最伟大的理论物理学家，没有他的贡献，我们今天什么4G、5G通讯都将是空中楼阁，但是1879年年仅48岁的麦克斯韦病逝的时候，没有人觉得一位伟大的科学家去世了，几十年后，人们才认识到了他那天才而伟大的贡献。被认为具有洞察时空的眼界的伟大数学家黎曼创建了黎曼几何，但是当1866年黎曼因肺结核而去世的时候，谁又知道他那黎曼几何会是50年后爱因斯坦广义相对论的数学基础，没有黎曼和爱因斯坦的贡献，我们今天每个人日常使用的GPS、北斗等导航系统将不会出现。如果1866年你询问卧在病榻上的黎曼，你研究的黎曼几何有什么用？我想包括黎曼自己在内的当时地球上所有的人都无法回答这个问题。

中国传统文化中有着非常深厚的实用主义传统，却非常缺少探索未知的浪漫主义情怀与勇气，这比起西方文艺复兴与宗教改革之后形成的把基础科学研究看作上层社会的高雅活动相比还要不如。我们的百年屈辱史多少是与这种上千年的实用主义传统有关系的。

今天，国家强调创新驱动发展，显然直接驱动发展的创新绝大多数都是技术创新，但是我们也要认识到，基础科学理论研究的突破是技术创新之母。而这方面的突破，绝不是国家主导搞几个五年规划就能完成的，这种突破主要源于人们的情怀，有着巨大的偶然性，且永远不会受功利主义的指导。

我国与美国这样的发达国家在高新技术领域、高科技创新能力方面的差距不小，缺乏情怀、习惯性地基于实用主义去思考问题是一个重要原因。我们看美国知名人物，无论是否科技领域，很多都有着极为强烈的责任感与情怀。乔布斯的愿望是做出最好的产品，扎克伯格的理想是把全世界的人联接起来，我最愿意举的例子是Google的DeepMind团队的核心人物哈萨比斯，他率领DeepMind团队研发出了AlphoGo这样的人工智能产品，但是他的初衷绝不是为了搞人工智能而赚钱，他的初衷是为了你研究人脑到底是如何思考的，人的智力的本质是什么？

反观我们国家，有多少人是为了满足求知欲、好奇心或者自己的情怀与追求去做研究、做事业的？一个典型的例子就是当Google在人工智能领域突飞猛进的时候，我们的百度却在投资搞“百度送餐”。这里面固然有多种原因，但是这种有害的实用主义思维的因素不可低估。正因为我们很多人缺少那种追求事物本质规律的情怀，才会造成我们今天基础科学工作者动力不足，普通大众基础科学知识与精神极度匮乏。普及科学知识往往不被接受，鼓吹伪科学反而应者云集；介绍基础科学理论会被质疑有什么用，反而一些不懂得现代科学理论却大谈科学、哲学与玄学的人有着大量拥趸。谈起大物理学家，大众首先想到的是霍金，谈到真正的大物理学家杨振宁，大众想到的却是八卦，殊不知就对物理学的贡献而言，如果杨振宁是“东邪黄药师”，那么霍金可能只能算是一个尹志平。这绝不是否定霍金作为一个物理学家的作用，而是实实在在的评论他们对物理学的贡献。

如果今天我们的大众面对基础科学理论还在问“有什么用”，那么长此以往，我国在基础科学研究方面就真的没什么用了。

少问一些有什么用，多保留一点好奇心和求知欲，并努力将之转化为人生的情怀与价值。哪怕你是一个并不从事科研工作的人，面对科学知识和科学研究的时候，也应该追寻一下为什么，努力了解一些能够理解的内容。要知道，如果你这样做了，你就为提高全民的科学素养尽了一份力；如果我们全民科学素养提高了，就会涌现出更多的有情怀、有追求的人从事基础科学研究；如果我们有成百上千个有天赋有情怀的科研工作者，那么也许不久的将来，我国就会出现自己的伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、杨振宁！到那一天，我坚信我国的科技创新能力一定不在任何其它国家之下！

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