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什么是科学创新? 精选

已有 19211 次阅读 2016-5-30 01:03 |个人分类:生活点滴|系统分类:观点评述| 创新, style

什么是科学创新?

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这个问题不知有多少人谈过,已经数不清了。

反正各种著述、各种媒体、各种网络、各种人类都在谈。

但是值得注意的一点是:因为中国人科学创新匮乏,谈的比较多;而西方人,科学创新比较普遍,是一种自然而然现象,或者是一种文化,所以关于创新的话题则谈的不如中国人多。

(二)

那什么是科学创新呢?我认为,科学创新包括三个要件。

第一是对研究对象蕴含的客观规律的认识,如形态、结构、运行规律的揭示等,可以称做研究对象的创新。

第二是针对某个研究对象,提出或建立全新的研究方法,使研究效率大大提高,或者降低成本。原来的方法也可达到研究目标,但是就是没有新的方法好,可以说是一种升级换代。这种创新可以称作研究方法的创新。

第三是数理分析方法的创新。科研工作者的工作可以是研究相同的对象、采用相同的测试方法去研究,但是,得到的数据,可运用不同的数据处理、分析、推导方法,使研究对象蕴涵的客观规律得到发现。

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创新的这三个要件都非常重要。

在自然科学发展中,早期的重大科学创新活动常常都包含了三个或两个要件。如牛顿在物理学中的贡献就包括了这三方面,在研究对象上发现了物体间具有万有引力,在研究方法上,明确了质量、惯性、外力、向心力、空间、时间,在数理分析上,发明了微积分,并用来描述物体运动和相互作用,如速度、加速度、力、摩檫力等。

爱因斯坦在研究对象的创新活动,如揭示的波粒二象性、侠义和广义相对论、引力波等,而且研究对象的创新活动都通过数理模型的创新性推导实现。

在生物学领域,罗伯特.胡克在研究对象上的创新活动,发现了(死)细胞,在研究方法上的创新是制作了第一台显微镜。很明显,没有显微镜这种观察事物的方法创新,细胞就发现不了。

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但是,随着自然科学的发展,科学探索的复杂性增强,同时具有三个创新要件的科学创新变得稀少。

例如,19532月,沃森(Watson)、克里克(Crick)看到了富兰克林(Rosalind Franklin)在195111月拍摄的一张十分漂亮的DNA晶体X射线衍射照片,这一下激发了他们的灵感。他们通过空间抽象分析和推理,确认了DNA一定是螺旋结构,并用铁皮和铁丝搭建出DNA双螺旋模型。

DNA双螺旋结构的发现仅有研究对象创新即DNA结构的揭示1个要件,所采用的研究方法即DNA晶体X射线衍射虽然当时是新方法,但是是他人的创新成果。沃森(Watson)、克里克(Crick)在数理分析上也没有多少创新。

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国内的大部分重大创新事件也主要是三个创新要件之一。

例如,屠呦呦老师用乙醚提取出百分百抗疟疾的青蒿素、结晶并制成新药就是研究方法的创新,其青蒿素的结构,采用X衍射,主要是他人的贡献。

白春礼院士在扫描隧道显微镜及其他多种显微技术上的创新成果也属于研究方法的重要创新扫描隧道显微镜STM可以观察和定位单个原子。扫描隧道显微镜在低温下(4K),可以借助探针尖端精确操纵原子,它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具,在表面科学、材料科学、生命科学等领域有广泛的应用,是国际科学界公认的高技术前沿。

施一公、颜宁在蛋白质结构解析方面的重要创新则属于典型的研究对象的重要创新事件,因为大家都采用冷冻电镜方法,不属于方法创新,但首先揭示出结构规律将永不过时。具体地,剪接体的解析对遗传调控和蛋白质合成具有重要作用,由于其是中间体,解析是公认的难题。葡萄糖转运蛋白是运送能量的工具,了解其结构,理论上可以控制细胞的能量供给,在减肥、控制癌细胞都有重大价值。

中国科学大师钱学森则在研究对象和数理推导方法创新要件上都做出重要贡献,如全新的工程控制论和数学推导过程等。




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