科学家,到底应该是什么样的人? | 曹则贤
“对于具体的科学家,大概我们想不出任何反对创业的理由,但是如果作为一项政策来鼓励科学家创业,我想我的回答是:不。希望我们能有更多的政策来鼓励我们中国的科学家静下心来,为人类的文明做出中国科学家应有的贡献”
比方说这张图,这就是我们人类的第一张彩照,就是麦克斯韦拍的。
作为人类的第一张彩照,大家可以想一下,如果从实业的角度来看,它意味着无限的机会。可是对麦克斯韦来说,它唯一的功能就是验证他的颜色理论而已。
反过来再讲实业驱动科学、科学又反过来驱动实业的一个例子,就是所谓的第一次工业革命,以热机为代表的工业革命。
热机的出现,实际上是在1700年到1710年前后这一段时间,英国人为了解决把煤矿里的水抽出来这样一个问题做出来的。
可是一百年以后,热机驱动了火车、驱动了轮船,使得英国从蛮荒之地变成了一个日不落帝国。
这让他的邻国法国倍感压力,因此法国的军事科学家,其中有一位佼佼者就是萨迪卡诺。卡诺决心努力做好热机,赶上英国的步伐,但是他发现,热机的效率怎么做也做不上去。
他的父亲是一位了不起的数学家,他自己本身也是个了不起的数学家,这促使他开始深入地思考热机背后的道理在哪儿。
他提出了一个非常重要的观点,就像现在网上有一句玩笑话:“一切不以结婚为目的的谈恋爱都是不道德”,卡诺竟然想清楚了热机里面最关键的问题在于:“一切不以做功为目的的传热都是浪费”,这是整个第一次工业革命最重要的一句话。他这句话的影响,要比后来所有热机的研究对人类的影响都要大得多。
他这个思想发表十年以后,才有一个叫克拉贝隆的人(他的同乡)看懂,并画出了第一张图,叫卡诺循环。
然后,在这个基础上,人类总结了所谓的热力学第一定律、热力学第二定律。从热力学第二定律的数学表达,又得出了熵的公式,从而影响了整个物理学、影响了化学、影响了生命等等。
在克拉贝隆1834年发表的这篇论文的最后,他说:“如果说一个热机有浪费的话,那么它的浪费应该在炉子和锅的界面上。”
大家想想,我们在家里烧水,你把一个锅放到炉子上面,温差最大的地方就是火和炉子之间,但是那个地方没用来做功。
这是他论文里面简单的一句话,随口一句话扔在那儿,可是这么一句话,要经过无数的科学家读几十年以后,才终于有一天被人读明白了!
这个叫迪塞尔的人读明白了什么呢?他发现,要想把效率提高,就不应该把锅架在炉子上,而应该把炉子建到锅里!
这么一个科学认识才让我们今天有了所谓的内燃机,我们的火车才能快跑起来,而这些大概是做实业不可能产生的影响。
实业对科学影响的一个重要例子,就是电灯。
电灯发亮发光,可是电灯又发光又发热,为了避免它发热,我们就研究发热和发光的关系,然后理论物理学家把它推到对黑体辐射的研究,在这个基础上,我们反而得到的是量子力学。
量子力学发展到50年代,把它用到固体物理上面,我们终于知道了为什么有的材料是导体,有的材料是绝缘体。
可是,这个时候我们还是没解决灯发热的问题,在我们理解什么叫导体、什么叫绝缘体的基础上,绝缘体里面绝缘不太厉害的这一类,就被称为半导体。
有了半导体,我们就有了半导体工业,终于有一天我们做出了太阳能电池,我们做出了发光二极管。而发光二极管的出现,终于解决了原先希望灯不玩命地发热的这样一个问题。
这是一个跌宕了140年的创造问题,而这中间产生的量子力学,它的意义远远超过当初要解决灯泡发热不发热问题。或者反过来说,灯泡发热不发热这样一个实用的问题,就显得微不足道了。
科学家自己要给出严肃的回答
我想,一个科学家他自己到底要干什么,应该由科学家自己给予一个严肃的回答。
当一个有心于创业的人去创业的时候,我想他应该热情饱满地去创业,但是如果我们一定要贴上一个科学家创业的标签的话,那我们就要问的一个问题:我们如何评价创业科学家的成就?
是不是还是用收入产值?如果是这样的话,和别人创业大概就没有什么区别。
是不是用产业服务和革新?这略微有一点技术含量。
如果能到第三个层面,在这个过程中有发明创造,对社会有一点影响,比方华为,大概做到了第三个层面。
可是科学家能不能够在这个过程中,就像我们刚才研究灯泡发热的问题一样,还能带来公式和定理,还能创造理论体系,产生新的学科,或者最后还能产生新的思维,能够让人类精神产生新的境界,从而让我们人更加觉得自己是人——我想这大概才是一个科学家创业的时候,瞄准的更加高一点的目标。
我们常常会把科学家创业,当成满足国家的重大需求,这话没错。
如果我们真心的想满足国家重大需求的话,我们能不能够严肃认真对待一下国家重大需求。
比方说国家需要发动机,可是发动机的制造,它既不是产业的问题,也不是材料的问题,也不是工程的问题,而是涉及到各个方面的问题。
比方说,你看到的也许是设计,但是它会需要材料的加工,需要材料科学基础。
你需要懂燃烧,需要懂流体力学,需要懂传热……,最重要的是,你要懂物理转动,而对转动的描述,转动相关的数学,大概中文教科书你都找不齐。
因此,我个人认为对于发动机的研究,与其说我们缺材料、缺设计,不如说我们缺有人懂什么叫转动。
如果说国家重大需求,我想还有一个重大的需求就是,当我们给孩子买教科书的时候,他们看科学文献的时候,希望能够看到更多中国科学家的名字,能够看到中国科学家、中国制造的那些最fundamental的思想、fundamental的公式、fundamental的理论体系等等,这个可能才是我们的人民对中国科学家更加殷切的需求!
而且这个需求不要多,只需要在我们翻科学文献的时候,偶尔能遇到一次两次就行了,而不是像现在几乎遇不着。
我们必须面对一个非常重要的现实,就是当前我们不能对中国的科学家提出过分高的要求,但是又不能放松对中国科学家的要求。
毕竟一个非常重要的事实是,现代科学产生、发展于西方工业世界,它是通过外部、通过好几个阶段、几个不同途径传入中国的。
客观地说,别的领域不太清楚,如果光谈数学和物理的话,也许还有相当大的一部分科学知识根本就没有传入中国。
因此,我们的科学家对近代科学的掌握,实际上基础是非常不扎实的。这一点也是妨碍中国科学家创新、妨碍中国科学家为世界科学做贡献的一个重要因素。
如果说我们要鼓励科学家去成就自己的事业的话,那么更应该鼓励的是科学家好好地学透已有的知识,并且努力地去做一些最基础的、不是那么功利的东西,我觉得这也应该是我们的政府和人民对我们科学家的重大需求。
这是曾经召开的一次索尔维会议,我曾开玩笑说,这张照片上集中了那个时代世界智商的一半以上。
大家想一想,如果我们读书的时候,看到这样的照片里面有一半是我们熟悉的炎黄子孙面孔的时候,我们学科学是不是容易一点。
反过来说,当我们谈论鼓励科学家创业的时候,这里的“鼓励”是什么意思呢?
如果说鼓励是指在资金、税收,或政策各方面给予优惠的话,那么对于其他的创业者,这公平吗?
如果说鼓励科学家创业落实到保留他的科学家身份,或者是仅仅免于他做科学家的义务的话,对其他在从事科学研究的科学家来说,这又公平吗?
所以说,当我看“鼓励科学家创业”的时候,我思考了一下,我不知道“鼓励”这两个字,到底该着落在哪个地方?
我觉得西方有一些科学家给我们做了很好的榜样,科学家的研究是科学家自己对人类的责任,对这个宇宙的渴望,他真的不太需要特定的物质或者别的方面的奖励。
据说有个故事,英国女王安娜到格林威治天文台去视察的时候,看到天文学家在那儿生活的蛮清苦的,就说,哎呀,你们的生活那么清苦,我觉得应该好好奖励你们,把你们工资都提的高高的。
天文学家说,女王陛下您可千万别,您要把我们工资提得特高,我们就捞不着观测天文了,因为会有更多的人冲着高工资把我们的位置抢了。
我想,就科学家个人来说,面对着所谓“鼓励科学家创业”政策,也要有定力。
毕竟人生很短,尤其像我这样的一个普通科研人员来说,时日苦短,天分也不够,能够把全部身心放到一个自己那么喜欢的事业上,你怎么可以因他人的鼓励也好、怂恿也好,就今天想干这个、明天想干那个?
说一下我自己的个人研究经历,我也做出过新材料,我也否定过旧的试验方法,这是一些比较接近实用的科学研究。
但是在我个人的研究结果中,我更看重的是这样一个我都没去正式发表的工作,就是这样一个公式。
这个公式的K=1和K=2两项,把大自然里面的黄金分割数和白银分割数给统一起来了。
我们大家知道,黄金分割数出现在大自然的各个地方,它和五次对称性相联系,白银分割数和八次对称性相联系。
这样一个公式,是我为了第二天送孩子参加高考辗转反侧的时候,在证明正方格子具有无穷多缩放对称性时突然想出来的,我觉得这是我这辈子最快乐的时刻,也是我多少曾经有过的那么一点当科学家感觉的时刻。
我珍惜这样的时刻,我也希望我们能够有更多的政策,能够鼓励我们中国的科学家静下心来,放一张平静的书桌,好好把你的眼光越过眼前,甚至越过远方,把你的目光投向这个宇宙最深处的地方、最抽象的地方,能够为我们人类的文明做出中国科学家应有的贡献。
文章和演讲仅代表作者观点,不代表格致论道讲坛立场。
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