科学技术发明路径之我见

刘道玉

人类文明的标志是文字和城市的出现。人类诞生后经历了无数次关键性的进步，包括工具的使用，语言的产生，文字的发明和农业耕种方法的推广，并一步步将科学技术发明推向前进。我们今天所享受的一切物质文明，都是人类科学技术发明的成果，是人类与生俱来的创造力的体现。据统计，20世纪是人类发明成果最多的世纪，在这100年间，创立了两大革命性学说，五大科学理论，五大尖端技术和无数发明成果，其中任何一项都在人类历史上闪烁着光辉。

【好奇—实验—求证】

那么人类的科学技术发明是走着怎样的路径呢？毫无疑问，最早的发明大多是自发行为，随后逐步走上自觉的发明创造。正如马克思所说：“文明如果是自发地发展，而不是自觉地发展，则留给自己的是荒漠。”科学技术发明是文明的重要组成部分，人类凭着智慧，掌握了发明创造和科学实验的方法，从而使得科学技术发明从自发走上了自觉的道路，不仅没有陷入“文明的荒漠”，还创造了“文明的绿洲”。

“科学技术”一词是由“科学”与“技术”两个词汇组成的，它们分别代表着两层意思，简而言之，就是“学”与“术”二字。什么是“学”与“术”呢？清末思想家严复认为：“盖学与术异，学者考自然之理，立必然之例;术者据已知之理，求可成之功。学主知，术主行。”梁启超认为：“学者术之体，术者学之用。”通俗地说，“学”是指科学理论或基础学科，回答“是什么”和“为什么”;而“术”是指应用学科，回答“有什么用”。

按照创造学的理论，无论是科学还是技验—求证，当然也有例外，例如偶然性或意外发现等。科学实验不可能一次完成，多数需要反复进行，甚至有被假象蒙蔽的现象，所以要去伪存真，只有通过反复实践检验的方可视为真理。好奇心是灵魂之源，实验是认识真理的手段，而求证是科学研究的目的。这三者互为因果关系，只要掌握了这三要素，就能更加自觉地将科学技术的发明推向前进，并登上一座又一座的高峰。

好奇心人皆有之，它产生于对陌生环境、陌生事物与怪异现象的追问，并力求认识和改变它们。好奇心与平常心是对应的，具有好奇心的人，总能从司空见惯的事物中发现怪异的现象，从而有所发现和有所发明。而抱着平常心态的人则总是见怪不怪，视不正常为正常，从而错过了发现新事物的机遇。好奇心大多是后天训练养成的，背后是对知识和新鲜事物强烈追求的渴望。

好奇心是一种非常可贵的素质，虽然它不易获得，但训练却是有法可循的。培养好奇心应当从少儿开始，且越早越好。人是习惯性的动物，一旦形成思维定势就容易因循守旧。从教育学的角度说，训练少年好奇心的方法大致有：阅读、观察、实践、模仿及“破坏”如把钟表拆开）。在这些训练中，教育者一定要抱着开明态度，支持他们从好奇心出发的各种实践活动，千万不能挫伤他们的好奇心。

19世纪苏格兰的一所小学有一个叫麦克劳德的调皮小男孩，出于好奇心，想看看狗的心脏是怎样跳动的，他伙同几个男孩杀了一条狗，不料它却是校长心爱的宠物。校长当然十分生气，他有充分理由开除他们的学籍。但校长没有这样做，而是给出了聪明的处罚：他责令麦克劳德画两幅图，一是狗的骨骼结构图，二是狗的血液循环图。麦克劳德知错认错，事件也就此画上了句号。未曾料到，麦克劳德后来成了解剖学家，并因发现胰岛素而获得1923年诺贝尔生理学医学奖。麦克劳德的两幅画被陈列在伦敦亚皮丹名人博物馆，对后人具有启示作用。这件事说明，保护少年的好奇心是多么重要，如果校长当初做出粗暴惩罚，兴许就扼杀了一位杰出的科学家。

庞加莱是法国著名的数学家、哲学家，是法兰西唯一跨越五个学科的院士。他在著作《科学与假设》中说道“科学的创造首先是创造方法”，因为方法是达到科学彼岸的桥梁。人类认识真理的方法是多种多样的，但实验方法却是最普遍和最有效的。科学实验方法诞生于17世纪。意大利物理学家伽利略于1607年用实验测量光的速度，虽然受条件限制，测量结果并不准确，但这个实验却开辟了科学实验的新纪元，伽利略也成为了近代实验科学的先驱者。

再说到科学技术发明的第三个步骤——求证，包括证实和证伪，这是人们认识真理的目的。伽利略不仅第一个发明了实验方法，而且还以实验证伪了亚里士多德关于物体从空中降落的速度与重量成正比的结论。1590年，伽利略在意大利比萨斜塔上当众进行自由落体实验，纠正了流行了1900多年的错误观点。

证实与证伪的事例在科学史上屡见不鲜，当代最引人瞩目的争论莫过于冷核聚变。鉴于地球的能源日益减少，科学家瞄准轻原子核聚变，以获取巨大的能源。但高温下的核聚变装置复杂，条件苛刻，成本太高。于是人们想方设法做室温下的核聚变，如果实现，那将会有取之不竭的能源。1989年，美国犹他大学化学系的斯坦利·庞斯和马丁·弗莱希曼对外宣布成功实现了冷核聚变。经过媒体炒作，这项研究引起了轰动。于是，欧、日化学家们纷纷重复实验，可惜在同样条件下并未发现任何核聚变现象。最终，犹他大学不得不声明研究缺乏足够证据，并关闭了新建的研究所。这项研究证伪了庞斯的结论，也成为科学发现史上的一件丑闻。

但失败乃成功之母，由于核聚变的巨大诱惑力，科学家们仍跋涉在探索的道路上。这也说明，科学研究是集前人之大成，从错误中吸取教训，将使科学技术发明更健康地推进。

【创新精神根植于国民性中】

在科学发展史上，曾有一个科技中心转移理论，提出者是日本科学史学家汤浅光朝。他在对自文艺复兴后科技文献分析的基础上，证实了英国学者贝尔纳在《在历史上的科学》中阐述的科学中心转移观点。他的划分标准是，当一个国家的科学技术成果占世界25%以上，那么该国就是世界科技中心。据此，世界科技中心转移的路径如下：意大利（1504～1610），转移周期是106年;英国（1660～1750），转移周期是90年;法国（1760～1840）转移周期是80年;德国（1875～1920），轉移周期是45年;美国（1920至今）。美国中心已维持了近百年。从文艺复兴到现在，世界科技中心先后5次转移，但转移到美国后，似乎转移就慢了，这是什么原因？

我认为，这与美国人的国民性有关，他们既是爱发奇想的民族，又是爱做实验和冒险的民族，他们的科学技术发明已根植于民众之中。美国人爱做实验是出了名的，不论是自然科学家还是社会科学家，都爱做实验，有的实验甚至匪夷所思，如“什么是爱”实验，“什么是私心”实验，揭露人性之恶的“监狱实验”，“死亡前的恐惧”实验……

众所周知，美国硅谷形成了“硅谷文化”车库文化”，它们汇合成强大的创新文化。在美国，主导发明创造的是民众自觉的创新行为，不仅科学家、发明家在从事科技发明与创新，而且青少年也是一股发明创造的后备军，因此形成了大批少年发明家和年轻富豪。这恰恰表明，少年最富有好奇心，想象力丰富，天马行空，敢于闯入科学研究的“无人区”。

我们应当在国内外的经验与教训中反思，及早开发青少年的创造潜力，转变教育理念，把广大青少年引导到发明创造的道路上，长此以往，必将跻身世界先进科学技术之林。