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科学探索的内在驱动力 精选

已有 5333 次阅读 2021-6-8 12:28 |个人分类:随想|系统分类:观点评述

科学探索的内在驱动力

鲍海飞 2021-6-8

        科学探索之路上,如何发现与创新,出路在哪里,创新需要什么样的条件和环境?发现与创新又都与哪些问题紧密相关?带着这个想法进行了初步的探索。

 

创新源自一个人思想的宽度、高度和深度。

一个容器能够盛装多少东西,取决于它的容积,也就是取决于它的宽度、高度与深度。创新的头脑也类似于此,取决于它对某类问题思考的宽度、高度和深度。

宽度。一个人只有环视,才能让他的眼界开阔,他所看到的不仅仅只是一颗树,还有一颗又一颗的树,和一片又一片的森林,所看见的不只是蜿蜒的溪流,还有那奔流不息浩瀚的海洋,从而知道个体与群体,知道渺小与伟大。只有环视了,他才知道哪里饱含着肥沃的土地,哪里盛开着鲜花,哪里看得见日出,才会有所发现、感悟和领悟,于是才有可能在未知的原野上自由地探索和前行。接触和见识的多,自然就有了宽度。宽度相当于我们的触角,触角多,涉猎的东西就多。跨学科发展是一种有效的宽度拓展方式。

高度。站在丛林里,我们会迷失自己,找不到要去的方向和地方,但当你爬山山峰,你就会一览无遗,山峦沟壑、天南海北。自然,看到的风景亦截然不同。因为看问题的位置和高度的不同,对某一问题的看法和认识就不同。我们站在地球上,永远看不到地球本来的球形模样,而只有在远离地球的地方,我们才能看到它固有的形状。“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”‘当局者迷’。皆意此。你站得越高,就看得越远。

深度。没有望远镜,我们就只能鼠目寸光,连银河都看不出去;没有显微镜,我们只能一辈子趴在地上瞪大了眼睛看蚂蚁爬来爬去,却不知道底层还有细菌和病毒这样更小的微生物活体。工具延伸了我们的触觉和感官,但惟有思想才能让我们走得更远。犹如一个洞穴,在外观看,只能看到一个孔,而只有深入,才发现其别有洞天。不往里面爬,永远不知深度。宇宙学的发展与未来在哪里?人工智能发展的前景和方向在哪里?我们求知求新求异的触角能够延伸多少,延伸到哪里?

 

 只有思想就可以创新了吗?创新有没有固定的模式和套路?

 不同人的经历和见识决定了他的关注点和视角。一个画家关注更多的是平面几何,一个雕刻家关注的则是立体几何,而一个数学家则关注的是抽象空间。

 只有虔心和潜心的专注和研究,或许会有发现。晶体管的发明之一肖克莱,由于嫉妒他的两位同事先于他发明了晶体管原理样机而抑郁寡欢。但这个打击并没有使肖克莱气馁,而是激发了他的斗志。结果,在很短的时间内,他发明出了能够实用的晶体管,并构建了相应的半导体理论,1956年,他和他的两位同事同时获得了诺贝尔奖。中村修二是独自一人苦干的结果,摸索出了一套制备高亮度蓝光发光二极管的工艺方法。开普勒三大定律的发现是开普勒继承了第谷三十多年观察繁星运转数据的结果。有一种高速旋转辐射电磁波的脉冲星,被英国射电天文学家休伊什和女研究生贝尔小姐在1967年夏天偶然发现的。传说,公元前,国王希罗二世请求阿基米德能否确定皇冠中是否掺杂了其它金属,他苦思冥想,后在浴缸中受到启发,从而发现了浮力定律。无论是伽利略,还是牛顿,更多的时候,创新是一种小范围的概率事件,大多数时候是单打独斗的结果。

 创新源自实践的力量。

 数百年前,人类尚不知道地球的形状,但通过推理和推测,以及大航海证明了地球为圆球。为了证明地球在转动,1851年,傅科在法国巴黎进行了一个重要的实验,利用一个高达67米长的单摆(傅科摆),从而验证了地球在转动。为了得到实用的灯芯材料,爱迪生实验室的科研人员对近千种材料进行了实验。

 创新更是一件‘啃骨头’的事情。早期半导体业界中,蓝光二极管的发光效率不高,导致其难以实用和产业化,无人能够突破其中的材料和工艺的关键技术,成为业界无人能够破解的难题。中村修二独自一个人工作,通过探索新的工艺方式和过程,最终实现了高亮度的发光二极管。

 

 创新来源于时代的高度和个体内在的驱动力。

 一个时代和一个社会,也有这个时代和社会的容积,也就是它自身的宽度、高度和深度,包含了认知、生产力和文明程度。一种模型的建立,一种学说的产生,非欧几何的诞生,量子力学和相对论的产生,都源自所处时代背景下所具有的高度、宽度和深度。

 个体与时代和社会又紧密联系在一起,个体的‘容积’,其思想的不断发展,带动社会 这个大容器不断的拓展着。个体这个‘容器’要置于社会这个大容器中一个恰当的位置,他才有可能成为一个器。一个时代的标志,除了那些耀眼的工具和技术突破,便是人类的思想。人类的思想独一无二,人类的创造力便也独一无二。

 思想和眼界的宽度、高度和深度构成了一个人的丰度,这个丰度就包含了他对世界的理解、认知、判断和洞察,以及他所要做的证明。

 发现与个体的兴趣、好奇心和环境紧密相关。爱因斯坦工作所在的专利局,给了他极大的学术视野,让他看到了当时科技发展的前沿、方向和存在问题。专利局宁静的环境,没有世俗的烦扰,又给了他独自思考的天地。这造就了他在学术上神奇的1905年。他同时涉猎了物理学几个最为重要方面的宏观与微观问题:相对论、量子力学、布朗运动等。

 兴趣和思想,让人能够看到问题和发现问题,这仅能够使人成为一个哲学家。要成为一个科学家,他还要有解决问题的能力和方法。这种能力和方法包括了理论上的构造以及实验上的构造,所谓知行合一。

 

     创新是一个持续不断的过程。

 罗马不是一天建成的。创新更不是一蹴而就的事情。阿基米德、伽利略、法布尔、达尔文等无数智者为我们打开了一个如何认知自然世界的方法大门,那就是不断地观察、记录、分析、思考、实践、探索、验证。创新源自学习、观察和认知,这是走向探索的阶梯。

 手机不是一块简单的触摸屏,而是在所有技术都达到了一个最为关键点的时候,射频通信、各种传感器、无线网络、封装、计算芯片、应用程序等技术的集大成才实现了这一人类智慧的结晶。它是多少人智慧的结晶,是多少年、多少代人积累的结果,由点到线到面的拓展,由粗到细,由浅到深的过程,是认知和技术不断向前的结果。

 一种创新是围绕着技术突破,一种创新是围绕着科学理论的突破,二者共同构建相互依存。过分区分科学与技术,无疑会走入另外一个误区。

 

 创新也包含了一种机遇的因素和成分。

 科学推测,地球上生命的诞生是许多巧合事件的结果。如果地球距离太阳稍微远一点,那么地球就过于寒冷,而若稍微近一点,那么地球将过于炎热,生命都将无法诞生和生存。一粒种子能否发芽成长,也取决于土地、阳光、水,还有园丁。同样,创新也包含了一种机遇的成分,但创新并不是无中生有,创新来自于偶然与必然的过程。

 

 有人说,科学的三要素包含了科学的目的、精神与方法。科学的目的,就是发现各种规律科学的精神,包括三个内容:质疑、独立、唯一;科学的方法,包括三个内容:逻辑化、定量化和实证化。

 而我是这样理解科学的三要素,科学的目的是对某个问题着迷;科学精神应该是好玩有趣;科学方法,就是撸起袖子上道快干。着迷,就有了吸引的方向,好玩有趣才能够不断激发内心的求知探索欲望,而科学方法便是下定决心努力去做。

 科学探索面对的是未知,仿佛是在丛林中寻找出路,在黑夜中仰望着繁星前行。有时,需要结伴而行,有时,需要独自前往。智者为自己在心中燃起一把希望和理想之火,勇敢、坚毅和信念相伴而行。

 登上一座高山,便有了高度,也就有了广阔的视野。

 

 

 

 

 

 



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