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题记:读张能立老师博文“我所受的科学教育缺憾”,甚是同意。由此想到天龙八部中的扫地僧:近些年我及课题组为“生存而战”,已健忘科研之源。2004年我至大连海事大学创业,时风华正茂,对科研充满理解和理想。此文是2004年我对所内年轻博士、硕士的讲座文稿,现在看来他们当时应很难理解,所以效果有限。今日找到此文,仍感亲切及认可,以上、中和下三篇博文发表之。
引子
我1995年开始在中国地震局工程力学所攻读硕士、博士学位,2003年到大连理工大学作博士后。若以我的经历比较一下国内研究机构和教育机构学生的不同,我认为前者可能是在科研工作的基础上学习,他首先是作为科研人员存在;而后者可能是在学习的基础上作科研工作,他首先更多的把自己定位在学生层面上。当然这种差异不能一概而论,同时它对优秀的学生今后从事科研工作的影响是有限的,对于相对一般些的学生这种影响可能是较大的。
仔细回想我们的教育,是否给这些刚刚进入科学研究工作的硕士、博士们以基本的科研培训,比如如何进行科研选题?什么是科研创新?怎样才能做到创新?如何撰写科研论文和课题申请?如何正确对待科研荣誉的分配?等等。可能学生们对这些问题更多的认识来源于对导师和前辈科学家们的工作的感悟。
海事大学道路与桥梁工程研究所目前可能更多的介于教育机构和研究机构之间。首先,它的硕士生、博士生们今后将承担所内相当一部分科研工作,是科研工作中的主力军。其次,目前本科生就业竞争激烈,今后硕士、博士也可能面临同样的局面,本身能力的提高异常重要。最后,海事大学道路与桥梁研究所刚刚成立,一个教育、科研机构的发展除了其本身因素外,能否创造出优秀科研成果和培养出杰出的学者也必不可少。
综合上述考虑,本人不惴浅陋,特将在科研工作中的若干感悟奉献给年轻一些的硕士生、博士生们。需说明的是自从大学开始,我都不是优秀的,但属于好学生一类的,即没有犯过大的错误,也没得过大的奖励。同样,现在我也不是优秀的科研工作者。能够作这个工作确实是需要勇气的,也算是自勉吧。
作为开始,首先从学科发展的基本规律和科研工作者应具备的基本观点谈起。
1.学科发展的基本规律
英国著名哲学家伯特兰·罗素在他的著作“西方的智慧”中曾对学科发展有一个高度的概括,大概意思是:当一个学科从开始经历飞速发展至成熟后,除了与之相关的边缘学科较为活跃外,该学科将沿着自身内在规律发展。作为具体说明,作者愿意补充3个案例:
(1)生物学家克里克改行(引自方舟子新语丝网站的方舟子文章):
克里克1937年从伦敦的大学学院物理系本科毕业后,又开始攻读物理博士学位,但是1939年二战爆发,他被迫中断学业,为英国海军部工作,研制磁性水雷和感音水雷。战争结束后,一些曾经为战争的胜利立下汗马功劳的物理学家的出路成了问题。许多人必须改行。此时的物理学界在经历了相对论和量子力学两场革命后,进入了“常规科学”时期,似乎已没有重大问题可解决,满足不了雄心勃勃的年轻物理学家的求知欲。而生物学相对来说还是一块未开垦的神秘领域,特别是生物的遗传,在当时还是一个谜。波尔和薛定锷都认为通过研究生命现象有可能发现新的物理定律,向物理学家们发出了号召。克里克和威尔金斯后来都强调薛定锷在1944年出版的《生命是什么?》一书对他们的影响,使他们从事生物物理研究——用物理方法研究生命现象。
英国科学家克里克、威尔金斯和美国生物学家沃森在1962由于他们在1953年发现核酸(DNA)的分子结构及其在生物物质信息传递中的作用,而分享诺贝尔生理医学奖。
(2)地震工程学的发展:
地震工程学起源于二十世纪初的日本,产生的原因就是震害。经历50-70年代20年的发展进入成熟期,成为介于土木工程和地震学之间的独立学科。自此开始除继续原有的结构抗震研究外,70-80年代开始出现结构控制,90年代开始出现城市防震减灾,90年代中后期又开始健康监测。目前结构抗震除受自身震害推动发展至性能抗震设计外,其它3个相关学科发展都很活跃。
(3)结构力学在我国的发展(源于作者1995年在哈建大听王光远院士报告):
建国初至60年代,我国结构力学工作者曾经投入大量人力、物力研究结构的简化分析方法,因为当时没有计算机,结构分析受制于计算能力,更确切的说是求解多元线性方程组。但进入70-80年代,计算机出现后,上述问题便迎刃而解了。王光远院士认为“走了一段弯路”。
可以比较一下同期国外的工作。45年开始出现计算机,先后经历电子管、晶体管至70年代初发展到集成电路的第三代产品。50年代中期有一批人思考利用计算机求解结构力学与连续介质力学,有限元研究工作开始;50年代末期,威尔逊在克拉夫指导下编制了第一个解决平面弹性力学问题的通用程序;1960年克拉夫在匹兹堡举行的美国土木学会电子计算会议上的论文“平面应力分析中的有限元法”正式使用“有限元”这一术语。
所以可能现在我们就不难理解为什么SAP、ANSYS在中国这么流行。
这里想说明的问题是:
(1)学科的发展有一定的规律性,往往不以人的意志为转移,必须强调研究工作中的实事求是;
(2)科研工作者应该随时注意分析学科发展中的内在矛盾,并积极在边缘相关学科发展中找寻突破。
2.科研工作者应具备的两个基本观点
牛顿曾以他是站在巨人的肩膀上来评价其工作,科学研究具有很强的继承性,很多成果都是几辈人共同努力的结果。为此我认为科研工作者应该具备2个基本观点:
(1)相信的观点:科学研究工作以研究人员之间的诚信为基础,同行之间竞争同时应相互信任,同时在没有或不够深入介入某个领域研究情况下,应该相信同行的工作;
(2)怀疑的观点:科学研究中应该提倡怀疑一切的精神,它构成了创新的重要基础(证伪的过程)。
对于从事工程科学研究的人员,还需要“尊重”工程经验和工程习惯,但并不是一味的不改变它。举个例子,胡聿贤院士早年曾与刘恢先院士就规范采用烈度还是加速度参数有过激烈争论,在胡先生80寿辰时,撰文谈到这个问题时说自己当时低估了工程习惯的力量,直至目前规范才“勉强”采用加速度参数。
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