建設(shè)具有中國特色的自然科學(xué)

黃志洵

(中國傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院，北京100024)

1 引言

2014年9月21日，中國傳媒大學(xué)成功主辦 “《波科學(xué)與超光速物理》新書出版座談暨學(xué)術(shù)討論會(huì)”[1]。全國人大常委會(huì)教科文衛(wèi)委員會(huì)副主任、國家科技部原副部長(zhǎng)、中國科學(xué)院院士程津培，中國計(jì)量科學(xué)院首席科學(xué)家、中國工程院院士張鐘華，中國科學(xué)院半導(dǎo)體所研究員、中國科學(xué)院院士夏建白，以及來自各高等學(xué)?？蒲性核膶＜覍W(xué)者約30人參加了會(huì)議。中國傳媒大學(xué)蘇志武校長(zhǎng)、高福安副校長(zhǎng)、廖祥忠副校長(zhǎng)以及理工學(xué)部劉劍波學(xué)部長(zhǎng)等領(lǐng)導(dǎo)出席了會(huì)議。

這次會(huì)議中，三位院士及校領(lǐng)導(dǎo)講了話；筆者作中心發(fā)言；隨后各位專家學(xué)者進(jìn)行討論，發(fā)表了許多真知灼見。筆者的發(fā)言題為“建立和建設(shè)有中國特色的自然科學(xué)”。由于憂心于祖國基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的相對(duì)落后，我在發(fā)言時(shí)激動(dòng)之情溢于言表。本文在發(fā)言稿的基礎(chǔ)上作了很大的充實(shí)提高，是長(zhǎng)期思考和體驗(yàn)的結(jié)果，希望引起科學(xué)界的關(guān)注和討論。

2 從《波科學(xué)與超光速物理》一書看基礎(chǔ)科學(xué)研究

《波科學(xué)與超光速物理》是2014年7月出版的[2]，約67萬字，用銅版紙印刷，精裝。這本書屬基礎(chǔ)科學(xué)研究范疇，書中包含了豐富的科學(xué)工作成果，核心內(nèi)容有三部分：①對(duì)波科學(xué)基礎(chǔ)理論的深化和對(duì)物理學(xué)當(dāng)前情況的分析討論，這里的“波”主要指電磁波；②提出新學(xué)科“超光速物理”并作深入闡述；③研究負(fù)性物理現(xiàn)象和負(fù)的物理參數(shù)?！藭膶W(xué)術(shù)貢獻(xiàn)主要有幾方面：首先是對(duì)金屬電磁理論、消失場(chǎng)本質(zhì)的經(jīng)典解釋和虛光子解釋、經(jīng)典波動(dòng)和量子波動(dòng)的特性等問題作較深刻的論述。其次是突出了超光速物理的學(xué)科概念，科學(xué)地反映了超光速研究在多個(gè)國家展開的現(xiàn)實(shí)和幾十年來研究的歷史，并努力把分析置于量子理論的基礎(chǔ)上。再次，提出物理學(xué)參數(shù)的正或負(fù)也是自然界對(duì)稱性機(jī)制的一種，應(yīng)當(dāng)重視對(duì)它的成立和破缺的研究；論述了電磁波負(fù)性運(yùn)動(dòng)的概念，證明負(fù)群速的本質(zhì)是超前波。最后，提出了“三負(fù)(負(fù)波速、負(fù)折射、負(fù)GH位移)研究”的思想，指導(dǎo)博士生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)取得了一系列新成果。筆者不過高估計(jì)書的成就，但有句話敢說：這本書有較深刻的思想，有獨(dú)特的個(gè)人風(fēng)格。

9月17日，宋健院士通過秘書轉(zhuǎn)告我：“21日因已有安排，不能出席傳媒大學(xué)的會(huì)議了。我已拜讀過大作，不勝鼓舞”。對(duì)他的話可從幾方面理解——既是對(duì)有人在困難條件下堅(jiān)持基礎(chǔ)科學(xué)研究的欣慰；又是對(duì)超光速的可實(shí)現(xiàn)性的信心不斷增強(qiáng)；也是對(duì)波的負(fù)性運(yùn)動(dòng)和負(fù)物理參數(shù)研究的認(rèn)同。筆者認(rèn)為對(duì)于這樣一位智慧超凡的老科學(xué)家、中國科技界領(lǐng)導(dǎo)者之一來說，成為這本書的知音是不奇怪的。

總之，超前波是Maxwell方程的一個(gè)解，時(shí)間上的超前，也是存在負(fù)速度的物理表現(xiàn)。波方程有兩套解不是什么“嚴(yán)重的問題”，而是大自然的特性之一。2013年筆者提出“電磁波負(fù)性運(yùn)動(dòng)”的概念，認(rèn)為盡管負(fù)波速現(xiàn)象中雖可能有空間的反向運(yùn)動(dòng)，但更本質(zhì)的卻是時(shí)間上的反向運(yùn)動(dòng)?！?/p>

上述兩個(gè)例子都說明，創(chuàng)新思維的特點(diǎn)是敢于打破常規(guī)提出表面上看來奇怪的新概念?！恫茖W(xué)與超光速物理》書中有多個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，例如在對(duì)表面等離子體波理論研究的基礎(chǔ)上，在光頻用玻璃單三棱鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量納米級(jí)金屬薄膜的負(fù)介電常數(shù)。又如，深入討論了在界面獲得負(fù)Goos-H?nchen位移的可能性，并在微波(厘米波)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量了三棱鏡斜面覆蓋納米金屬薄膜時(shí)的負(fù)Goos-H?nchen位移，證明了在TE極化的條件下獲得負(fù)Goos-H?nchen位移是可能的。另外在短波波段對(duì)同軸晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的計(jì)算分析，建議了一種新型的同軸晶體結(jié)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)負(fù)群速傳播。此外還設(shè)計(jì)了一種微帶左手傳輸線，在微波(厘米波)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)到超前波的輸出波形，得到了負(fù)群速的定量數(shù)據(jù)。

3 為什么近代自然科學(xué)產(chǎn)生和主要發(fā)展于西方[3，4]

再看中國古代的物理學(xué)。墨子(前478—前392)的書《墨經(jīng)》認(rèn)為物質(zhì)構(gòu)造有最小單元，是原始狀態(tài)的原子論。此外，該書認(rèn)為物質(zhì)不滅；時(shí)間、空間不可分割相互依存；力是物體產(chǎn)生加速度的原因；另外還提出了幾何光學(xué)的一些原理。墨子讓我們想起古希臘的Archmedes?！墒呛髞砟?雖然沈括(1031—1095)的《夢(mèng)溪筆談》涉及聲學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等；宋應(yīng)星于1637年刊行了著作《天工開物》，被譽(yù)為中國的工藝百科全書。但是，中國人從未提出過用數(shù)學(xué)形態(tài)表述的系統(tǒng)的物理理論，實(shí)際上并未參與創(chuàng)立近代自然科學(xué)。

近代科學(xué)是從什么時(shí)候誕生的?對(duì)此必須提出一個(gè)衡量與判斷的標(biāo)準(zhǔn)。筆者以為主要檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有二：一看是否實(shí)現(xiàn)了科學(xué)分析的數(shù)學(xué)化，即以簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)形式表達(dá)邏輯思維分析成果；二看是否實(shí)現(xiàn)了用受控實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)假設(shè)和理論，即開始搞一種以探索未知為目的的專門實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。回顧歷史，1643年波蘭天文學(xué)家Nicolaus Copernicus用拉丁文寫作的著作《De Orbium Coelestium Revolutionibus》(中譯本名為《天體運(yùn)行論》)出版。1609年～1619年間德國天文學(xué)家Johannes Kepler發(fā)表行星運(yùn)動(dòng)三定律。1592年～1610年間意大利物理學(xué)家Galileo Galilei做了一系列力學(xué)實(shí)驗(yàn)并制成歷史上第一架天文望遠(yuǎn)鏡，用它發(fā)現(xiàn)了許多天文現(xiàn)象。1687年英國物理學(xué)家Issac Newton的著作《Philosophiae Naturalis Principia Mathematica》(中譯本名為《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》)出版。因此近代科學(xué)是誕生于歐洲，時(shí)間在1543—1687年間。中國人被遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在了后面。

歐洲人能建立近代自然科學(xué)體系的根本原因，是由于繼承了古希臘文明之珠——數(shù)學(xué)家Euclid(前330年～前275年)的數(shù)學(xué)與哲學(xué)的邏輯演繹思想，即13卷的著作《Elements》(中譯名應(yīng)為《原本》，徐光啟譯為《幾何原本》)[5]。它先提出一些定義、公設(shè)和公理，據(jù)此推出許多定理。自有印刷術(shù)以來此書有過上千個(gè)版本，是千古不朽之作。西方人奉行嚴(yán)格的邏輯推理和無懈可擊的證明，而這正是近代自然科學(xué)的根本精神。后來的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)(意大利)和工業(yè)革命運(yùn)動(dòng)(英國)則為科學(xué)發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力?！袊那闆r不同；雖然作為儒家學(xué)派創(chuàng)始人的孔丘(前551年～前479年)一生有豐富的言論和著述，是中華民族文化史的優(yōu)秀代表，但他主要著力于治國、個(gè)人修養(yǎng)、教育等方面的論述?！吨荀滤憬?jīng)》則是世俗計(jì)算之作，思想性、演繹性均不如《原本》。總之，中國人似乎一開始就不重視邏輯演繹與推理，與西方人正好相反。漫長(zhǎng)的封建社會(huì)和科舉制度則使中國社會(huì)處于窒息狀態(tài)——為了科考，學(xué)生必須背熟《論語》(11705字)、《孟子》(34685字)、《書經(jīng)》(25700字)、《詩經(jīng)》(39234字)、《禮記》(99010字)、《左傳)(196845字)，總計(jì)407179字。此外還要看更多的注釋及其他材料。這種體制能造就什么人才呢?直到19世紀(jì)末，中國才有接近西方教育體系(小學(xué)、中學(xué)、大學(xué))的組織和機(jī)構(gòu)；國家不落后才是咄咄怪事。而在西方，英國劍橋大學(xué)(Cambridge University)竟是1209年創(chuàng)辦的！

面對(duì)西方科學(xué)文化的蓬勃發(fā)展，明、清以來中國當(dāng)政者卻狂妄自大，以天朝大國自居，閉關(guān)鎖國、拒絕開放，視西方先進(jìn)科學(xué)為異端邪說，使國家一再失去歷史機(jī)遇。進(jìn)入20世紀(jì)后，1900～1950年間中國引進(jìn)西方科技，派出的公費(fèi)留學(xué)生有數(shù)千人。李政道、楊振寧于1946年離開西南聯(lián)大啟程赴美留學(xué)，11年后獲Nobel物理獎(jiǎng)，證明中國人的聰明才智并不差，可以在自然科學(xué)方面取得成功。但從整體上講這幾十年中國人主要是向西方學(xué)習(xí)，沒有重大的創(chuàng)新成果。

顯然，我們的起點(diǎn)很低。任何開始學(xué)科學(xué)的人都會(huì)發(fā)現(xiàn)，各種物理量的單位沒有中國人的名字。我統(tǒng)計(jì)了15個(gè)具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位，其中英國人名字4個(gè)(牛頓、焦耳、瓦特、法拉弟)，法國人名字4個(gè)(帕斯卡、庫侖、流明、貝克勒爾)，德國人名字4個(gè)(赫茲、歐姆、西門子、韋伯)，美國人名字2個(gè)(亨利、特斯拉)，意大利人1個(gè)(伏特)。中國人、俄國人、日本人都是零。這一方面反映近代自然科學(xué)最早發(fā)生發(fā)展于西歐，也說明歐洲人創(chuàng)新精神很強(qiáng)。當(dāng)然，后來美國發(fā)展很快，Nobel獎(jiǎng)獲得者最多——甚至一所大學(xué)里就有好幾位。

中華人民共和國成立后，初期完全學(xué)蘇聯(lián)；科技發(fā)展方式雖適應(yīng)了國家工業(yè)化和國防現(xiàn)代化的要求，基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展則較差，創(chuàng)新精神也嚴(yán)重不足；這種情況延續(xù)至今。雖然我們不能說像“兩彈一星”這樣的任務(wù)只是技術(shù)活，其中當(dāng)然也有中國科學(xué)家的理論建樹。但我們一直沒有開創(chuàng)性的科學(xué)思想和真正的科學(xué)大師恐怕也是事實(shí)。

2014年6月9日習(xí)近平同志在“兩院院士大會(huì)”上做了一個(gè)報(bào)告[6]，其中說中國科技原創(chuàng)力低，核心技術(shù)受制于人，跟在別人后面亦步亦趨，用別人的昨天裝扮自己的明天。而且“說了很多老是沒有根本改變”。他提出“要高度重視基礎(chǔ)理論上的突破”，“要有世界級(jí)大師，造就一批世界水平的科學(xué)家”。這些話很深刻，但卻是最難做到的，因此是長(zhǎng)期目標(biāo)。

雖然中國當(dāng)前在科學(xué)論文總數(shù)方面有很大增長(zhǎng)，但我們存在的問題不容忽視。首先，基本上沒有重大的科學(xué)思想，而是以西方科學(xué)家的工作為指針，論文質(zhì)量總體水平不高。其次，一直以來西方科學(xué)家指出的方向就是我們的方向，他們搞什么我們就搞什么，經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)也必須論證這種所謂“國際動(dòng)向”。再次，本國的研究論文須用英文寫出投向國外才算上檔次，用本國語文寫作而又在國內(nèi)發(fā)表的文章被認(rèn)為不是優(yōu)秀的成果；因此本國科學(xué)家的優(yōu)秀成果要在西方科學(xué)刊物上才能找到。最后，只有留過學(xué)的專家才會(huì)真正受到重視；而我們自己最好的大學(xué)培養(yǎng)的人才大量前往國外并多數(shù)留在那里，因而有人戲稱中國的名牌大學(xué)不過是“留美(或留歐)預(yù)備學(xué)校”。……人們對(duì)這些都已習(xí)以為常；而且，我們建國以來在長(zhǎng)達(dá)65年的時(shí)間中獲得Nobel自然科學(xué)獎(jiǎng)的人數(shù)為零，人們對(duì)此也習(xí)以為常。中國足球在世界排名第97位，中國科學(xué)的排名據(jù)說是第26位。

很明顯，中國目前的科研路線需要改變。我覺得，中國人的問題在于過份迷信和崇拜權(quán)威，相信大師們的東西都絕對(duì)正確。中國科學(xué)工作者一般不認(rèn)為自己能提出新的科學(xué)思想，也不認(rèn)為寫進(jìn)科學(xué)史的東西可以懷疑可以反對(duì)。在這里我要明確地講：如果一個(gè)科學(xué)工作者畢生都沒有對(duì)現(xiàn)存知識(shí)的任何方面提出過質(zhì)疑，他肯定不會(huì)有真正的創(chuàng)新，也不會(huì)是有成就的科學(xué)家！……回顧我自己的一生，波導(dǎo)理論中有多個(gè)我提出的新方程(有的在國外稱為“黃方程”)[7]；研究“超光速問題”[8]，提出“超光速物理”[2]，這與權(quán)威Einstein所說正好相反；提出電磁波可以有負(fù)性運(yùn)動(dòng)[9]，這說法在書上也找不到?！恫茖W(xué)與超光速物理》出版后我又寫了兩篇文章：“預(yù)測(cè)未來的科學(xué)”[10]和“真空中光速c及現(xiàn)行米定義質(zhì)疑”[11]。這些情況說明我在創(chuàng)新方面作了努力，但我并不認(rèn)為自己的創(chuàng)新能力很強(qiáng)；而有許多人恐怕還不如我。

基礎(chǔ)科學(xué)以發(fā)現(xiàn)和總結(jié)自然現(xiàn)象規(guī)律為目標(biāo)，實(shí)用科學(xué)技術(shù)只有在基礎(chǔ)科學(xué)的基礎(chǔ)上才能發(fā)展。但在當(dāng)前愿意做基礎(chǔ)研究的人越來越少；應(yīng)用技術(shù)搞好了可以申報(bào)專利甚至開公司，做基礎(chǔ)研究卻沒有實(shí)際利益。動(dòng)力既然不足，重大的原創(chuàng)性科學(xué)思想產(chǎn)生不出來是必然的。在當(dāng)今的世界上，中國人對(duì)重大科學(xué)問題缺乏話語權(quán)。這種落后狀態(tài)有點(diǎn)像中國足球。直到現(xiàn)在也沒有人知道中國足球隊(duì)哪年才能出現(xiàn)在世界杯的賽場(chǎng)，也沒有人能說出大陸科學(xué)家何時(shí)才能現(xiàn)身Nobel領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。

4 中國應(yīng)為世界貢獻(xiàn)出創(chuàng)造性的學(xué)理與證明

現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展離開實(shí)驗(yàn)是不可想象的。任何科學(xué)理論總歸要由實(shí)踐來檢驗(yàn)，決定其是否正確，錯(cuò)誤的理論一錢不值；而精確、可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻常常表現(xiàn)出長(zhǎng)久的穩(wěn)定性，為后人所稱道。事實(shí)上，科學(xué)家們最關(guān)心的事情就是實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的更新，而發(fā)達(dá)國家也往往在科研經(jīng)費(fèi)、儀器研制上面大力進(jìn)行投資。然而，如果我們由此得出“理論研究無用”的結(jié)論，對(duì)理論思維和數(shù)學(xué)分析采取蔑視的態(tài)度，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。大自然不會(huì)自動(dòng)地、輕易地撩起面紗，把她那美好的容顏和細(xì)節(jié)顯示給人們。要掌握事物的本質(zhì)，就要思考、推演、論證、分析，不能只在實(shí)驗(yàn)室擺弄儀器。我國歷史上“左”的流毒之一，就是把科學(xué)理論研究和數(shù)學(xué)分析指斥為“紙上談兵”，以小生產(chǎn)的狹隘性來看待理論與實(shí)踐的關(guān)系。在這種氣氛下，喜歡思維、愿意從原理上找新路子的人反而被認(rèn)為是“脫離實(shí)際”。在這種錯(cuò)誤思想的影響下，一些人多年來習(xí)以為常地從事“模仿性發(fā)展”，甚至是一窩蜂地搞“低水平重復(fù)”，卻忽視了思維、分析和獨(dú)創(chuàng)。自然科學(xué)史實(shí)表明，單純依靠觀察和實(shí)驗(yàn)的科學(xué)水平，只能是低等的水平。實(shí)際上，這正是我國(一個(gè)有古代燦爛文明的國家)近幾百年來嚴(yán)重落后于西方的原因之一。例如，中國的天文觀測(cè)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，許多觀測(cè)記錄(關(guān)于彗星、日食、太陽黑子)都是世界最早。對(duì)于哈雷彗星，我國史籍有從春秋到清末的完整記錄。但是，這種單純依靠觀測(cè)和記錄的“科研”根本深入不下去。在同一時(shí)期的歐洲卻是另一番情景：建立了日心說；提出了行星運(yùn)動(dòng)三大定律；提出了萬有引力定律；等等。我國的國土面積與歐洲相當(dāng)，但我們卻沒有能與Copernicus、Kepler、Newton相當(dāng)?shù)娜宋?。這是由于我國的天文學(xué)一直未能產(chǎn)生由單純的儀器制作和觀測(cè)記錄向建立在深刻的數(shù)學(xué)分析基礎(chǔ)上的研究方法的轉(zhuǎn)變，在科學(xué)水平上面的差距也就越來越大!在明、清兩代，西方傳教士帶來了一些圖書、儀器，中國人對(duì)外部開始有所了解。但在天文學(xué)方面，我國再也未能躋身于世界前列。

有一件事很能說明問題。在18世紀(jì)初的歐洲，日心說已成為公認(rèn)的理論。能表演地球等行星繞日運(yùn)轉(zhuǎn)的儀器后來傳到中國，竟被鎖入深宮。18世紀(jì)末，我國才出版了關(guān)于日心說的介紹文字。但已是該理論提出250年之后了。

在16世紀(jì)之前，中國的科技發(fā)明(水車、織機(jī)、火藥、羅盤、紙、絲綢、瓷、印刷術(shù)、冶金術(shù)……)潮水般涌向西方；大大落后于西方只是近300年來的事。因此，一方面必須認(rèn)識(shí)到中華民族在歷史上對(duì)人類的文化發(fā)展有過偉大的貢獻(xiàn)，從而批駁自卑的“西方優(yōu)越論”。同時(shí)，也要批判過去的那種自認(rèn)為是“中央之國”、拒絕了解外部發(fā)展的夜郎自大思想。中華民族是智慧的民族。我們的祖先發(fā)明了紙、印刷術(shù)、指南針、火藥，確實(shí)值得自豪?？墒堑搅私?，我們嚴(yán)重地落后了。封建制度的長(zhǎng)期桎梏，又繼之以半封建、半殖民地制度的摧殘；時(shí)局多變，日本侵略，戰(zhàn)亂流離，政治動(dòng)蕩……，這諸多因素使舊中國的科學(xué)極其落后。

自中華人民共和國建立以來，我們的科學(xué)技術(shù)水平確有很大的提高，其中也有若干堪稱偉大的成就。然而真正的愛國者也一定會(huì)看到差距，承認(rèn)我們的不足。最突出的問題：缺乏真正全新的、創(chuàng)造性思想與學(xué)理。在中國，科技人員接受任務(wù)之后，在“查文獻(xiàn)”的階段常常在心理上做出了向外國人的已有方法進(jìn)行模仿的決定，這導(dǎo)致了對(duì)自己可能具有的創(chuàng)新能力的自我否定。在這種情況下，即使在成果鑒定會(huì)上宣稱自己“達(dá)到了國際先進(jìn)水平”，也是沒有多大意義的。一個(gè)系統(tǒng)或裝置，如果方法、核心部件、輔助部件的設(shè)計(jì)思想都是外國人的，研制人卻一再聲稱自己達(dá)到了國際先進(jìn)水平，豈不是自欺欺人？！

因此，最重要就是打破陳規(guī)，提出新的idea，在科學(xué)論證與計(jì)算的基礎(chǔ)上取得突破。創(chuàng)造力的特點(diǎn)就在于此，它不一定與人的年齡、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)成正比。換句話說，只要發(fā)現(xiàn)舊的框框不能解釋新的事實(shí)，就要考慮這里是否有新的原理要破土而出。這種作風(fēng)和方法，不是任何有才智、學(xué)問、經(jīng)驗(yàn)的人都具有的。有的人雖擁有高級(jí)職稱，但回顧自己的足印，可能發(fā)現(xiàn)自己畢生都是在使用別人的思想，屬于本人發(fā)明的新思想、新原理、新理論竟然沒有。也就是說，有不少人確實(shí)善于學(xué)習(xí)、善于移植，能在舊框框內(nèi)做許多工作，解決困難的或深?yuàn)W的問題。但是，如果向他要全新的idea，他卻沒有，終生都不能有所創(chuàng)新。

科學(xué)的核心是一個(gè)“新”字，即新的原理、公式、概念、方法和數(shù)據(jù)。人類活動(dòng)只有符合以上各點(diǎn)之一，才能稱為科學(xué)研究。從本質(zhì)上講，科學(xué)是對(duì)未知的探索，是一種沒完沒了的懷疑。由于自然界永遠(yuǎn)不會(huì)有最終的謎底，因此這種探索是不會(huì)停止的。

5 要科學(xué)的數(shù)學(xué)化，不要“數(shù)學(xué)上帝”

前面我們講了中國古代數(shù)學(xué)的情況。然而很奇怪，這樣的思維發(fā)展并未導(dǎo)致極限概念的明確化、系統(tǒng)化，更未導(dǎo)致微分學(xué)的發(fā)明。近幾百年，在古代曾有輝煌數(shù)學(xué)發(fā)展的中國又落后了。我們的數(shù)學(xué)滿足于簡(jiǎn)單的用途，缺乏抽象的理論探討及嚴(yán)密的證明體系。在歐洲，除了公元前的希臘學(xué)派以外，真正的數(shù)學(xué)發(fā)展是在文藝復(fù)興時(shí)期開始的。先是意大利學(xué)派研究三次、四次代數(shù)方程；而后是法國學(xué)派發(fā)展了代數(shù)、解析幾何、數(shù)論、概率論。這時(shí)，中國的數(shù)學(xué)水準(zhǔn)已大大落后。17世紀(jì)，Newton、Leibniz創(chuàng)立微積分學(xué)；18世紀(jì)，歐洲人發(fā)展了橢圓積分、無窮級(jí)數(shù)、常微分方程、偏微分方程、微分幾何、變分法。19世紀(jì)，歐洲的復(fù)變函數(shù)、微分方程、置換群、矩陣、射影幾何、微分幾何、非歐幾何、代數(shù)幾何、積分方程、泛函分析、張量分析、拓?fù)涞壤碚摯鬄榘l(fā)展[12]，而被封建制度窒息的中國人簡(jiǎn)直不知其為何物了!這種局面到20世紀(jì)才改觀，因?yàn)槲覀冇辛艘慌芯拷鷶?shù)學(xué)的杰出數(shù)學(xué)家(熊慶來、江澤涵、趙訪熊、莊圻泰、許寶騄、華羅庚、陳省身……)。

在近代科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，離開了數(shù)學(xué)表達(dá)往往就無從下手。由于信息的可濃縮性，我們可以把包含大量規(guī)律性的內(nèi)容壓縮在一條占地極小的方程式中。事實(shí)上，那些線性的數(shù)理方程現(xiàn)在已經(jīng)是很不夠用了，需要使用各種非線性的方程才能描繪出自然的真實(shí)情況。

歐洲人的成功其實(shí)是理性認(rèn)識(shí)的勝利。例如，在歐洲，變分法奠基于1696—1736年間，即從提出最速降線問題到建立Euler方程的時(shí)期。由求弧長(zhǎng)、最速降線等簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)物理問題引出泛函分析概念，通過Euler的工作又與求解常微分方程相聯(lián)系。這類思想在中國卻沒有產(chǎn)生。在歐洲，19世紀(jì)時(shí)變分原理成為理論力學(xué)的重要原理，本世紀(jì)以來又成為廣義相對(duì)論、量子場(chǎng)論的基本工具之一。近年來變分學(xué)又與最優(yōu)控制、有限元法等相結(jié)合，促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展。Green函數(shù)的提出是西方實(shí)現(xiàn)科學(xué)的數(shù)學(xué)化的又一個(gè)例子；Green是在1828年提出這種函數(shù)的，作為處理位勢(shì)方程的一個(gè)產(chǎn)物。而早在1813年，Poisson即已用位勢(shì)方程表述像重力吸引和電學(xué)問題的情況。類似事例都表明歐洲較早地?cái)[脫了那種蒙昧的狀態(tài)。現(xiàn)在，即使研究光導(dǎo)纖維也需要有Green函數(shù)、δ函數(shù)的知識(shí)。

1610年Galilei說：“那本永遠(yuǎn)在我們眼前展開的偉大書本——宇宙，是用數(shù)學(xué)語言寫出的?！边@句話可用當(dāng)時(shí)及以后的許多科學(xué)事實(shí)來支持，但他以下的話可能會(huì)引起爭(zhēng)議。在回答他是否做過某項(xiàng)關(guān)于運(yùn)動(dòng)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，Galilei說：“沒做過；我不需要做，因?yàn)樗荒懿皇沁@樣?！碑?dāng)然，我們都知道Galilei并不反對(duì)實(shí)驗(yàn)——正是他做過許多早期的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。許多物理定律的確立是直接由實(shí)驗(yàn)解決的。Galilei一直是實(shí)驗(yàn)家，在觀測(cè)、制作方面有許多貢獻(xiàn)。另一方面同樣真實(shí)的是，有許多科學(xué)規(guī)律是經(jīng)由數(shù)學(xué)思維的途徑而發(fā)現(xiàn)和確立的。因此，當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特征之一就是科學(xué)技術(shù)的數(shù)學(xué)化過程。

在20世紀(jì)初，有一些學(xué)者接受不了相對(duì)論。德國的Ditrisch就是一個(gè)例子，他在1923年發(fā)表《Einstein的相對(duì)論及其批評(píng)》一書，其中有這樣兩個(gè)觀點(diǎn)：①Einstein的學(xué)說，當(dāng)作數(shù)學(xué)上的大成功，可；當(dāng)作物理學(xué)的大成功，不可?！匀豢茖W(xué)為匯集事實(shí)，求共同現(xiàn)象，定為公理。公理是否有效，應(yīng)視事實(shí)多少而決?！雹陉P(guān)于1919年日食的實(shí)測(cè)結(jié)果，“承認(rèn)結(jié)論不等于承認(rèn)理由。此實(shí)驗(yàn)固然重要，不能說Einstein學(xué)說已證實(shí)?！?/p>

Ditrisch認(rèn)為：“物理學(xué)家喜歡用數(shù)學(xué)解釋物理現(xiàn)象。數(shù)學(xué)者，自理論物理學(xué)家視之，等于上帝矣……。然則數(shù)學(xué)之能為力，不過限于自然之可量部分，而非全體也?！苯裉煳覀冮喿x這些90年前的書仍覺親切，因?yàn)橐詳?shù)學(xué)代替物理不僅是中外理論物理學(xué)界普遍存在的現(xiàn)象，而且是當(dāng)前物理學(xué)陷入迷茫的重要原因之一。

自然科學(xué)理論是描述客觀世界的規(guī)律的，在大多數(shù)情況下，它要用數(shù)學(xué)來表達(dá)?？茖W(xué)史實(shí)證明，借助數(shù)學(xué)方法常常使人們得以預(yù)見事態(tài)的進(jìn)程。即使是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也只是證明某個(gè)理論或某項(xiàng)公式的正確。正是在這個(gè)意義上，Hertz說：“運(yùn)用數(shù)學(xué)邏輯能得到好像親手操作才能得到的結(jié)果?！鄙踔劣腥苏J(rèn)為，買設(shè)備，建實(shí)驗(yàn)室要花錢，依靠數(shù)學(xué)工作者們的勞動(dòng)要便宜多了。

但是任何自然科學(xué)理論都沒有可以不接受實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的特權(quán)。例如，狹義相對(duì)論(SR)中的“光速不變性公設(shè)”至今也沒有在實(shí)驗(yàn)上得到證明(迄今的實(shí)驗(yàn)只證明了回路光速不變而非單向光速不變[13])。早在20世紀(jì)50年代，就有人懷疑光速與頻率有關(guān)。1971年Bay提出，光速隨時(shí)間的變化約為2×10-9/年；1972年他又根據(jù)雙星、脈沖星做了“光速有無色散”的實(shí)驗(yàn)研究；等等。真空中的光速c一直是國際單位制(SI)中米定義的基礎(chǔ)，然而這樣做的前提c的絕對(duì)不變性。最近筆者有文章對(duì)米定義的現(xiàn)狀提出了質(zhì)疑[11]。Einstein關(guān)于光速不可超過的原理也只是以某些數(shù)學(xué)公式為基礎(chǔ)，缺乏實(shí)證；而超光速倒是有眾多實(shí)驗(yàn)的[2，8]。

廣義相對(duì)論(GR)主要是數(shù)學(xué)成就還是物理學(xué)成就，一直是一個(gè)引起爭(zhēng)論的問題；Ditrisch的意見不無道理。Einstein于1907—1917年間提出GR以后的百年，幾乎每一種高精度設(shè)備都曾被用來檢驗(yàn)該理論?！拔锢韺W(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)”的說法是正確的，過份崇拜數(shù)學(xué)并不可取。天文學(xué)家王綬琯先生曾指出：“數(shù)學(xué)本著它自身的自洽條件，是可以論證一個(gè)(宇宙)模型中任何參量的有限性和無限性的。但是，它并不能證明模型本身的正確。事實(shí)上，一個(gè)宇宙模型是否正確，只有天文觀測(cè)才是唯一的判斷者。”數(shù)學(xué)是極其重要的，但它并不是全能的“上帝”。

我們這樣說并非貶低數(shù)學(xué)在科學(xué)研究中的意義，西方自17世紀(jì)以后，科學(xué)理論、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工業(yè)技術(shù)三方面相互促進(jìn)，從而出現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)循環(huán)加速、迅速增長(zhǎng)的局面。實(shí)驗(yàn)常常是理論的先導(dǎo)，又是鑒別、檢驗(yàn)理論的方法和標(biāo)準(zhǔn)，無論過去或現(xiàn)在都是十分重要的。然而，科學(xué)理論又自行相對(duì)獨(dú)立發(fā)展，以其自身內(nèi)在的邏輯證明的力量發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。例如微波技術(shù)中的金屬壁波導(dǎo)，數(shù)學(xué)論證是1893—1897年間提出來的，是在數(shù)學(xué)上提出全部思想，其時(shí)并沒有對(duì)微波傳輸?shù)钠惹行枰?936年，圓形截面波導(dǎo)傳輸微波的實(shí)驗(yàn)首先成功，從數(shù)學(xué)預(yù)言提出到工程實(shí)踐完成中間相距39年[7]。這是依靠數(shù)學(xué)分析取得成功的例子。因此我們反對(duì)的不是數(shù)學(xué)，而是反對(duì)把理論物理學(xué)研究變成數(shù)學(xué)游戲。人們對(duì)此已忍耐了很久，現(xiàn)在必須大聲把話說出來！

數(shù)學(xué)、物理學(xué)兩者都重要，但在詮釋自然、服務(wù)人類方面，物理學(xué)更勝一籌。Nobel獎(jiǎng)項(xiàng)中沒有數(shù)學(xué)，內(nèi)有深意在焉。我們尊敬數(shù)學(xué)家，但反對(duì)用數(shù)學(xué)取代物理學(xué)，因?yàn)檫@會(huì)帶來越來越大的混亂。事實(shí)上，現(xiàn)在已經(jīng)難于區(qū)別純數(shù)學(xué)與理論物理學(xué)了。超弦(super-string)理論即為一例；比方說超弦研究者A.Connes其實(shí)是數(shù)學(xué)家，是非對(duì)易幾何創(chuàng)始人……。中外理論物理家都喜歡在自己的天地里自得其樂，或許沒有想到有許多人注視自己，對(duì)于大自然“越解釋越胡涂”的狀況憂心忡忡。有理論物理學(xué)家會(huì)說：“請(qǐng)不要評(píng)論自己不懂的東西”。這話不錯(cuò)，但人們也會(huì)要求：“請(qǐng)不要塞給大家莫明其妙、違反常識(shí)與邏輯、根本無法由實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的東西”！……超弦、超引力、M理論、D膜、膜宇宙、超對(duì)稱、11維時(shí)空[14]；甚至還有所謂“萬有理論”(theory of everything)。這些東西對(duì)認(rèn)識(shí)大自然是幫忙還是“添亂”？理論家們不能只是自己“玩”得痛快而不顧別人的感受。這樣搞下去世界再也無法認(rèn)識(shí)；多數(shù)人既然“不懂”也就無法抗議了?！噯枺趺纯赡艽嬖凇皌heory of everything”？！難道只要理論家找到一條公式，就可以“修身、齊家、治國、平天下”？真是既狂妄又無知。科學(xué)家要懂得熱愛大自然敬畏大自然；因此還是不要那么傲慢吧！宋健院士希望大家不再輕信、輕傳“某些理論家的神話故事”，說得太好了。另外，有的理論家寫文章洋洋萬言，但沒有一句話提到理論該如何用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)；那么人們憑什么相信你所說的是正確的？“物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué)”，在今天有強(qiáng)調(diào)的必要。

2013年6月10日～12日，《科技日?qǐng)?bào)》刊登了一篇長(zhǎng)文“物理學(xué)陷入困境，該怎么辦？”[15]，是編譯自《New Scientist》網(wǎng)站文稿，而后者來自對(duì)多位知名物理學(xué)家的采訪。以色列物理學(xué)家J.Bekenstein在年青時(shí)(1972年)以發(fā)表黑洞與熱力學(xué)的關(guān)系理論開始其科學(xué)生涯，他發(fā)現(xiàn)黑洞有一個(gè)不為零的熵。后者他長(zhǎng)期研究黑洞的量子物理，又致力于“修正的Newton力學(xué)”(MOND)。正是這位資深物理學(xué)家在不久前對(duì)GR表示了懷疑，這當(dāng)中有科學(xué)界研究暗物質(zhì)、暗能量的背景。眾所周知，GR理論是幾何化的，在本質(zhì)上與量子力學(xué)(QM)和粒子物理學(xué)有矛盾和沖突。Bekenstein不肯像許多理論家那樣拋棄Newton力學(xué)，說明他有物理直覺，不走以數(shù)學(xué)取代物理之路。

6 試論“SCI崇拜”和好論文多數(shù)流向西方

所謂SCI是Science Citation Index(科學(xué)引文索引)的簡(jiǎn)稱[16]，既是文獻(xiàn)檢索工具又是科研評(píng)價(jià)的一種依據(jù)。它最早是美國人搞的一個(gè)數(shù)據(jù)庫。SCI刊物在世界有數(shù)千種；中國有約4000種學(xué)術(shù)刊物，被SCI收錄的約100種。中國每年出產(chǎn)科學(xué)論文約18萬篇，多數(shù)并不是SCI論文；質(zhì)量水平與西方國家有明顯差距，引用次數(shù)據(jù)說在世界上排第13位。公正而論，SCI起了激勵(lì)作用；但在國內(nèi)似已形成了“SCI崇拜”。目前流行一種說法：中國一流的科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)為發(fā)達(dá)國家的SCI刊物打工；地方高校和科研單位為國內(nèi)的一級(jí)學(xué)報(bào)打工?？茖W(xué)家有好的成果首先考慮向國外高影響因子SCI刊物投稿，如被拒后，再試低因子的SCI刊物；實(shí)在沒有辦法才轉(zhuǎn)回國內(nèi)學(xué)報(bào)發(fā)表。這樣，國內(nèi)學(xué)報(bào)來稿質(zhì)量無從保證，幾乎成了研究生們“練筆”的場(chǎng)所。至今中國科學(xué)家仍為發(fā)表SCI論文而打拼。

一直以來在國內(nèi)科學(xué)界的作法是，當(dāng)學(xué)術(shù)帶頭人的博士生和團(tuán)隊(duì)在預(yù)定課題的進(jìn)行中做出較好的實(shí)驗(yàn)時(shí)，作為導(dǎo)師的他一定會(huì)建議和鼓勵(lì)他們用英文寫出論文，然后投稿到西方的SCI刊物上去發(fā)表。這一作法幾乎沒有例外(筆者也在其中)，因而好科學(xué)論文一般不在國內(nèi)學(xué)術(shù)刊物發(fā)表似乎成了定例。還要指出，這些投向國外的科學(xué)論文中，最后的References里面基本上沒有中國刊物上發(fā)表的文章，亦即作者不引用中國同行的有關(guān)工作，除非它也用英文寫作并發(fā)表在國外刊物上?！瓱o疑的，任何有尊嚴(yán)的國家都不喜歡這種狀態(tài)，但我們大家似已習(xí)以為常，不這樣做仿佛才是不正常的和可笑的。實(shí)際上，西方科學(xué)家一般不讀中國刊物，雖然這些刊物的每篇論文都附有英文Abstract。所謂我們?cè)趪H科學(xué)界“缺乏話語權(quán)”，上述情況也是一種表現(xiàn)。

不過我們不能簡(jiǎn)單地把向國外投稿看成壞事，因?yàn)楸煌犊锍３Ｓ休^高聲望(prestige)，表示其高學(xué)術(shù)水平已被公認(rèn)。因而如能在這種刊物上發(fā)表論文，就能使各國同行認(rèn)可中國科學(xué)家的貢獻(xiàn)和實(shí)力，從這個(gè)角度看又是加強(qiáng)了中國在國際科學(xué)界的話語權(quán)。試以英國科學(xué)期刊《Nature》為例，它創(chuàng)辦于1869年，至今已有145年歷史。雜志社位于倫敦北部，發(fā)行量超過60000份。已有約200位Nobel獎(jiǎng)獲得者在其上發(fā)表了近2000項(xiàng)成果，被稱為“Nobel獎(jiǎng)的搖籃”。編輯部每年收到的上萬篇來稿已是高水平的，但僅錄用5%～10%，實(shí)際上它每年僅發(fā)表3000篇左右。另一個(gè)著名刊物是美國的《Science》，它是大發(fā)明家T. Edison創(chuàng)辦的，每年發(fā)表論文約2800篇?！袊箨懣茖W(xué)家在這二者之上發(fā)表的文章很少。

《Nature》、《Science》和《Cell》這些名刊，文章多為處理和解決一些重大的科學(xué)問題?！?dāng)然中國作者也可能把論文投向地位不如前述名刊的雜志，例如1893年創(chuàng)刊的《Physical Review》，1952年創(chuàng)刊的《Physical Review Letters》等等。僅物理學(xué)方面西方就有許多優(yōu)秀的期刊。

因此，向國外投稿是禁止不了的。這個(gè)問題暫時(shí)無法解決，除非中國大陸出現(xiàn)可與之相比的非常出色的刊物。中國的科學(xué)技術(shù)總體上落后于西方，由此可見一斑。2008年有報(bào)道說，日本科學(xué)家有用日文寫作論文在本國發(fā)表而獲Nobel獎(jiǎng)的例子，這應(yīng)對(duì)我們有所啟發(fā)。2014年Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)授予三位日本科學(xué)家[17]，是由于LED燈的發(fā)明(評(píng)委會(huì)說這種燈“將照亮21世紀(jì)”)。為什么近幾十年來東方的日本科學(xué)家頻獲Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)，有理論成果也有實(shí)用性成果，而中國本土科學(xué)家卻不行？值得我們思考。

最近國內(nèi)報(bào)紙(《文匯報(bào)》和《報(bào)刊文摘》[18])披露了中科院院士汪品先的觀點(diǎn)；汪先生說：“現(xiàn)在我們最好的研究成果用英文發(fā)表，學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)最好用英語教學(xué)。展望未來，漢語是不是只能在一般文化和日常生活中保留，而應(yīng)該逐步退出科學(xué)舞臺(tái)?”汪先生用的疑問句，而正確的回答應(yīng)當(dāng)是相反的——雖然“中文會(huì)成為科學(xué)上的全球通用語文”的說法，在當(dāng)前極不現(xiàn)實(shí)，但誰又敢說今后就絕無可能？中世紀(jì)時(shí)西方科學(xué)家用拉丁文寫作，現(xiàn)在都用英文寫作，這也是當(dāng)初想不到的。問題僅在于一種語文背后所代表的科學(xué)水平和工業(yè)技術(shù)實(shí)力如何；我們相信情況會(huì)逐步發(fā)生變化。

7 為什么中國本土科學(xué)家迄今未獲得自然科學(xué)的Nobel獎(jiǎng)

一年一度的Nobel獎(jiǎng)舉世矚目，其科學(xué)獎(jiǎng)更是被認(rèn)為代表了科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最高水平。然而盡管Nobel獎(jiǎng)的頒發(fā)已逾百年，獲獎(jiǎng)?wù)咧幸膊环θA人的身影，但中國本土科學(xué)家卻一直榜上無名。大多數(shù)人承認(rèn)中國自然科學(xué)研究領(lǐng)域缺少原始創(chuàng)新，整體實(shí)力與世界先進(jìn)水平還有相當(dāng)大的距離。雖然科學(xué)研究的目的是為了發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)尚不存在的新事物，不是為了獲獎(jiǎng)。然而世界頂級(jí)水準(zhǔn)大獎(jiǎng)的獲得仍是一個(gè)國家鼓勵(lì)原始創(chuàng)新、在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中處于領(lǐng)先地位的標(biāo)志。而且世界頂級(jí)水準(zhǔn)科技大獎(jiǎng)沒有中國得主反映出來的不僅是科技實(shí)力的差距，更是教育水準(zhǔn)、研究方法、經(jīng)費(fèi)投入、科研環(huán)境、管理體制等深層次問題的集中體現(xiàn)。年復(fù)一年，中國人只是Nobel科學(xué)獎(jiǎng)的旁觀者，可望而不可及。這與我們有許多人在體育上奪得奧運(yùn)會(huì)金牌形成強(qiáng)烈反差；也與中華人民共和國日益提高的國際威望極不相稱。因而這是一個(gè)必須思考和討論的問題。

現(xiàn)在，科學(xué)界有的人當(dāng)上了院士，但并沒有把這當(dāng)成“做一些全新研究工作的新起點(diǎn)”，而認(rèn)為是一生“功成名就”的標(biāo)志，甚至拒絕參加某些涉及最前沿領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會(huì)議，以避免在人們希望自己表態(tài)時(shí)“說錯(cuò)了話”。根據(jù)媒體報(bào)道，最近有一名工程院院士和數(shù)名非院士的科學(xué)家被反貪污腐敗的機(jī)構(gòu)逮捕，更是令人震驚和嘆息——國家的巨額科研經(jīng)費(fèi)竟被少數(shù)壞人揮霍掉了！……至于未當(dāng)上院士的科學(xué)家，許多人則從未考慮過“拿Nobel獎(jiǎng)”這回事，而且現(xiàn)在和將來也不會(huì)考慮。他們的邏輯是：“人家的進(jìn)展學(xué)都學(xué)不過來呢，拿諾獎(jiǎng)哪有我們的事?!”這里暗含的一個(gè)前提是：中國科學(xué)家只能跟著人家的腳印走。有人對(duì)“創(chuàng)新”持“葉公好龍”的態(tài)度，更習(xí)慣于固步自封和抱殘守缺，以陳舊思維對(duì)待新事物、新思想。因而，我們常常坐失機(jī)遇，總是在回憶中重演“當(dāng)初我們?nèi)绻绾稳绾尉秃昧?

筆者統(tǒng)計(jì)了1901～1999年間Nobel物理獎(jiǎng)授予情況，獲獎(jiǎng)?wù)邍曳植既缦拢好绹?含華裔美籍人)73名，英國人19名，德國人19名，法國人11名，荷蘭人8名，前蘇聯(lián)人7名，瑞典人4名；另外，丹麥、日本各3名，瑞士、奧地利、意大利、加拿大各2名。印度、挪威、巴基斯坦、愛爾蘭各1名?？梢?，獲獎(jiǎng)?wù)叽蠖鄶?shù)為歐美科學(xué)家。進(jìn)入21世紀(jì)后，情況也差不多，是美國遙遙領(lǐng)先。

有人說，我們的科研經(jīng)費(fèi)太少、儀器設(shè)備條件太差。如果按13億人口算，我們的人均科研經(jīng)費(fèi)確實(shí)少得可憐。我們的基礎(chǔ)科學(xué)研究經(jīng)費(fèi)僅占R&D經(jīng)費(fèi)的5%左右，而其他國家是10%～20%，這個(gè)問題確實(shí)要解決。但另一方面，一些科學(xué)機(jī)構(gòu)和一些科學(xué)家消耗了大量的經(jīng)費(fèi)，也買了許多先進(jìn)的儀器設(shè)備，至今也沒做出象樣的工作和原創(chuàng)性成果?？礆v史上的一個(gè)先例：1973年的Nobel物理獎(jiǎng)獲得者之一I. Giaever是挪威人，獲獎(jiǎng)原因是他發(fā)現(xiàn)一種超導(dǎo)隧道效應(yīng)。在授獎(jiǎng)典禮上Giaever說：“在科學(xué)發(fā)現(xiàn)方面，新手更有利，因?yàn)樗麩o知，不知道不應(yīng)做某個(gè)實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜理由?！彼€描述了他做實(shí)驗(yàn)時(shí)的情況——液氦杜瓦瓶是借來的，測(cè)伏安特性用的是普通電表，電子示波器則是新學(xué)的技術(shù)，等等。這是“沒有高級(jí)設(shè)備也可以做出突破性工作”的例證。需要特別提及的是，Giaever在大學(xué)并不是門門優(yōu)秀的學(xué)生，相反，有的功課還沒有及格……。當(dāng)然，國家增加科研經(jīng)費(fèi)的投入是應(yīng)該的。這里只是說，如果缺乏創(chuàng)造性的思想和大無畏的精神，經(jīng)費(fèi)再多、設(shè)備再好也是跟著外國人跑，與競(jìng)爭(zhēng)Nobel獎(jiǎng)沒有關(guān)系。

新思想、新觀念的提出，開始時(shí)會(huì)使人們覺得怪異、反常。然而，杰出的觀念可能照亮一個(gè)新區(qū)域，發(fā)現(xiàn)一個(gè)新方向。其實(shí)，創(chuàng)造能力的標(biāo)志正是在科學(xué)基礎(chǔ)上的標(biāo)新立異，敢于打破舊的框架。前已述及Dirac在1928年提出的方程包括有負(fù)能解，據(jù)此他認(rèn)為足夠能量的光子可把負(fù)能電子激發(fā)到正能態(tài)，留下的空穴相當(dāng)于負(fù)能電子海中的正能粒子，其電荷與原來相反。以后很快有人發(fā)現(xiàn)了正電子，Dirac亦干1933年獲Nobel物理獎(jiǎng)。筆者認(rèn)為，如果一味懼怕“怪異、反?！钡脑u(píng)價(jià)，就是現(xiàn)在也未必有人敢提出“正電子”的理論來!

科學(xué)史實(shí)表明，核能不是由計(jì)劃部門提出實(shí)用性的“尋找新能源”的項(xiàng)目之后發(fā)現(xiàn)的?？茖W(xué)家要了解宇宙、認(rèn)識(shí)原子，才使核能逐漸被發(fā)現(xiàn)。因此，最難的是打破陳規(guī)，提出新的idea，在科學(xué)論證、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上取得突破。創(chuàng)造力的特點(diǎn)就在于此。許多人畢生都在使用別人的思想、揣摩別人的足跡，如此而已。從深層次考慮，中國傳統(tǒng)文化欠缺大膽創(chuàng)新的精神；而科學(xué)傳統(tǒng)的缺乏、急功近利的愿望則對(duì)創(chuàng)新起阻礙作用。我們的教育體系至今仍未擺脫應(yīng)試教育和灌輸式教育的框框。這些都造成我們總在別人后頭“跟進(jìn)”。面對(duì)Nobel獎(jiǎng)?？赏豢杉啊?/p>

幾年前我在中國科學(xué)院高能物理所參加過一個(gè)座談會(huì)。在會(huì)上我說：“我不懂高能物理；但我要冒昧問一句：你們花了國家那么多錢，是不是該給中國掙回一個(gè)Nobel獎(jiǎng)回來啊？”他們說，不是不想(做夢(mèng)都想)，而是做不到。我說：“這說明你們不自信。為什么非得跟著西方跑——他們說找Higgs粒子，你們也就認(rèn)為最重要的是找Higgs粒子；他們的粒子加速器越做越大，你們也就認(rèn)為必須把中國的加速器極力做大?！边@些話是多年前說的，現(xiàn)在聽說已有計(jì)劃在2028年建成周長(zhǎng)52km的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，2035年造出超級(jí)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，整個(gè)計(jì)劃花費(fèi)將超過200億美元。這個(gè)持續(xù)20年的計(jì)劃，要花掉那么多納稅人錢，卻仍然是跟在人家后頭，因此已出現(xiàn)反對(duì)的聲音。上海學(xué)者季灝給宋健院士寫信說：“拜讀了《前沿科學(xué)》上黃志洵教授的文章，其中說‘是時(shí)候了，中國應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)行有特色的科學(xué)研究，搞出自己的東西。如今的國家投入不算少，一流的、世界級(jí)的研究成果卻沒有。這種情況不能再繼續(xù)下去了’。寫得好，寫得好極了！寫出了一個(gè)真正愛國老科學(xué)家的心里話。習(xí)近平主席在兩院院士大會(huì)報(bào)告中用了102次‘創(chuàng)新’二字。足見對(duì)創(chuàng)新的重視和期望。但是中國科學(xué)家的情況為什么像黃教授說的那樣？正如報(bào)告中所講：‘說了很多年，老是沒有根本改變’。原因在于‘總是用別人的昨天裝扮自己的明天，永遠(yuǎn)跟在別人后面亦步亦趨?！奔緸壬€提出了不用高投資也可以建設(shè)加速器的技術(shù)建議，我已轉(zhuǎn)給有關(guān)方面。

其實(shí)在這類事情上過去已有過教訓(xùn)。大約在2000年，國內(nèi)多家科學(xué)單位聯(lián)合組成團(tuán)隊(duì)，研究(尋找)“一種可能是大爆炸后早期遺留至今的弱作用重粒子——超對(duì)稱粒子”；理由是“這是目前國際上天體物理、粒子物理及宇宙學(xué)界高度重視的最熱門的課題”；如能證實(shí)這種粒子存在，其效果是：①將極大地支持超對(duì)稱粒子理論；②將極大地支持暴漲理論”?！畮啄赀^去了，我們沒有聽到有關(guān)的勝利消息?；剡^頭來看這個(gè)項(xiàng)目，初始創(chuàng)意是西方人的，如取得成功也僅僅是證實(shí)西方人的理論。這似乎就有“用別人的昨天裝扮自己的明天”的味道，其實(shí)一開始就不看好。但是，類似的作法在中國科學(xué)界比比皆是。如不成功，自然浪費(fèi)了經(jīng)費(fèi)和科學(xué)家們的精力；。如成功了，Nobel獎(jiǎng)也不會(huì)給你，而會(huì)發(fā)給你“支持”的那兩個(gè)西方人的“理論”。

8 西方科學(xué)界開始出現(xiàn)亂象

盡管存在眾多問題，中國科學(xué)工作者卻不能氣餒，而應(yīng)增強(qiáng)科技自信和民族自信。因?yàn)榧词乖?8、19、20世紀(jì)國際科學(xué)界由歐美國家領(lǐng)跑，也不表示在21世紀(jì)情況不會(huì)發(fā)生變化。2014年上半年，西方科學(xué)界出現(xiàn)了亂象，更使我相信“踩著歐美科學(xué)家的腳印走”不應(yīng)也無法持續(xù)。大家都知道英國理論物理學(xué)家Stephen Hawking，身殘志不殘做出許多成績(jī)，被稱為“輪椅上的巨人”。他先研究黑洞物理學(xué)，1974年提出“霍金輻射”(Hawking radiation)，后來研究量子宇宙學(xué)。但2014年1月22日霍金在文章中說，根本不存在黑洞邊界(event horizon)；視界線與量子理論矛盾，因此沒有什么黑洞。他又說，黑洞理論是他一生中的大錯(cuò)(biggest blunder)。就這樣他不僅否定了自己，還引起西方物理界的震動(dòng)。他們竟然吵了起來，例如美國UC-Berkeley的R.Bousso說：“Hawking的認(rèn)錯(cuò)令人憎恨”。

幾十年來，科學(xué)家們一直認(rèn)為，當(dāng)一顆質(zhì)量很大的星體在其自身引力作用下坍縮于空間中的奇點(diǎn)時(shí)，就會(huì)形成黑洞。在奇點(diǎn)周圍會(huì)形成一層不可見的邊界，被稱作“視界”。任何越過視界的物體都會(huì)被吞噬。黑洞的奇點(diǎn)具有的引力太過強(qiáng)大，以致任何物體都無法逃脫。實(shí)際上黑洞物理學(xué)一直是許多科學(xué)家的最愛。但早就發(fā)現(xiàn)有關(guān)理論存在矛盾——一方面是Einstein的引力理論，該理論預(yù)言了黑洞的形成；而另一方面是量子論中的一條基本定律，即宇宙中任何信息都不可能永遠(yuǎn)消失。試圖統(tǒng)一這兩種理論的努力只會(huì)得出悖論，再次顯示相對(duì)論與量子力學(xué)不能相容。2014年9月25日有報(bào)道說，美國學(xué)者用數(shù)學(xué)證明了黑洞不可能存在。已登在預(yù)印本網(wǎng)站上的論文說，雖然一如Hawking早指出的：星體在自身重力作用下坍縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生輻射，但表示由于這種輻射的影響，星體也會(huì)損失質(zhì)量。在星體收縮的過程中，其密度已不足以形成黑洞。在形成黑洞以前，即將滅亡的星體就會(huì)發(fā)生最后一次膨脹．并隨后爆炸。因此，黑洞以及黑洞的“視界”永遠(yuǎn)不會(huì)形成。所謂黑洞這種東西是沒有的；故Hawking的聲明很快得到了有力的支持。

另一個(gè)例子是關(guān)于引力波，這是國際科學(xué)界感到困惑的老問題。其實(shí)它本來不成其為問題——正像有靜電場(chǎng)而沒有“靜電波”一樣，有引力場(chǎng)而沒有“引力波”很正常。但一些國家的科學(xué)家耗費(fèi)巨大財(cái)力找引力波，一輩子找不到也不回頭。原因何在？只因?yàn)槭荅instein說了有引力波。與此相聯(lián)系的，Einstein錯(cuò)誤地認(rèn)定引力傳播速度是光速，但這根本不對(duì)。Newton說引力傳播速度是無限大，今天我們認(rèn)為它雖非無限大但也非常大，是超光速。……關(guān)于這些問題我在書[2]中有1篇文章[19]，這里不贅述。

2014年3月，美國一些物理學(xué)家召開新聞發(fā)布會(huì)，說Harvard大學(xué)BICEP小組已用實(shí)驗(yàn)證明引力波存在，大爆炸后的暴漲理論和多宇宙論也得到證實(shí)，可能獲Nobel獎(jiǎng)。暴漲理論的提出者、麻省理工學(xué)院(MIT)的Alan Guth參加了記者會(huì)，可能獲Nobel獎(jiǎng)的話就是他說的。當(dāng)時(shí)我看了新聞報(bào)道就覺得可疑；6月16日，原國家科委主任、82歲高齡的宋健院士給我轉(zhuǎn)來一份《Nature》雜志的復(fù)印頁，上面刊載了美國Princeton大學(xué)P.Steinhardt教授的短文[20]，說“大爆炸錯(cuò)誤突出地釋放多宇宙泡沫。暴漲模式根本無法驗(yàn)證，因而沒有科學(xué)意義”。(Big bang blunder bursts the multiverse bubble; The inflationary paradigm is fundamentally untestable，and hence scientifically meaningless)。宋健則寫了兩句話：“轉(zhuǎn)中國傳媒大學(xué)黃志洵教授一閱；看來不能輕傳有些理論家的神話故事。或許你已讀過，勞神祈諒。”

Steinhardt文章說，BICEP2南極望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)的觀測(cè)結(jié)果由Princeton大學(xué)和Princeton高等研究院作了分析，結(jié)論是沒有來自引力波的任何貢獻(xiàn)，是暴漲理論的失敗。進(jìn)一步思考顯示暴漲范式根本無法檢驗(yàn)，因而在科學(xué)上毫無意義。……筆者認(rèn)為，由于多宇宙是暴漲的后續(xù)理論，我們僅憑常識(shí)就不會(huì)相信的“存在多個(gè)宇宙”的說法，現(xiàn)在也被Princeton專家否定(對(duì)此我曾形容為“一些理論物理學(xué)家失去現(xiàn)實(shí)感的證明”)?？傊?，在各方批評(píng)下BICEP2團(tuán)隊(duì)6月底承認(rèn)了錯(cuò)誤?！?月22日有報(bào)道說，歐洲航天局認(rèn)為BICEP小組觀測(cè)到的扭曲圖像可以簡(jiǎn)單地用塵埃解釋，因?yàn)檠芯匡@示他們當(dāng)時(shí)觀察的天空宇宙塵埃比之前估計(jì)的要多。BICEP小組沒有利用歐洲“Planck”衛(wèi)星收集的塵埃數(shù)據(jù)?！癙lanck”衛(wèi)星觀測(cè)天空的頻率遠(yuǎn)比其他衛(wèi)星高。

這類事提醒我們，西方科學(xué)界也會(huì)出錯(cuò)，“名人”、“大師”也會(huì)犯錯(cuò)誤。理論物理學(xué)界，無論西方的或中國的，一直招致來自各方的批評(píng)。這不是偶然的，冰凍三尺非一日之寒。多宇宙論、光障、引力波、宇宙膨脹說……這些東西違反邏輯。一些中國科學(xué)家也覺得不對(duì)勁，但卻不敢站出來反對(duì)。某些西方科學(xué)家甚至熱衷于討論“宇宙末日”，試問這種“研究”有何意義？！中國人喜歡盲目跟風(fēng)，這種局面必須改變！因此在短文[21]中我提出：“改變中國在基礎(chǔ)科學(xué)方面的落后，和改變中國在足球方面的驚人落后一樣，是大家的期待。否則我們連話語權(quán)都沒有，情何以堪？如今的國家經(jīng)費(fèi)投入已不算少，一流的、世界級(jí)的科學(xué)成果卻沒有，這種情況不能再繼續(xù)下去了?！惫P者堅(jiān)持要有好的科學(xué)思想作為創(chuàng)新的出發(fā)點(diǎn)。要克服不自信的心態(tài)，敢于標(biāo)新立異。我甚至要說，只要當(dāng)科學(xué)家就必需標(biāo)新立異！沒有這種精神，Dirac就不可能在1928年提出負(fù)能概念和對(duì)真空的新解釋，也就發(fā)現(xiàn)不了正電子、反物質(zhì)。中國始終沒有像Newton、Dirac這樣的大師級(jí)人物——如不改變觀念恐怕永遠(yuǎn)都不會(huì)有。

9 結(jié)束語

常言道：“科學(xué)沒有國界，但科學(xué)家有祖國”。本文是一名中國老科學(xué)家的肺腑之言。往者已矣，一個(gè)貧窮破敗的中國已是昨日黃花，今天她雄踞于世界的東方。本文并非否定西方科學(xué)家曾經(jīng)的偉大貢獻(xiàn)；要承認(rèn)中國的科學(xué)技術(shù)總體上落后于他們，65年來中國本土科學(xué)家Nobel獎(jiǎng)的零記錄也說明了這一點(diǎn)。但中國人對(duì)自己要有信心，我們的航天技術(shù)、高鐵技術(shù)的先進(jìn)性也證明了這樣的論斷。中國人的智商并不比西方人低；國家對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的經(jīng)費(fèi)投入日益增多；中國科學(xué)家有什么理由可以這樣不爭(zhēng)氣？是時(shí)候了，中國應(yīng)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)行有中國特色的科學(xué)研究，建立和建設(shè)有中國特色的自然科學(xué)！在科學(xué)思想方面我們?nèi)鄙僭瓌?chuàng)，這是最大的問題。然而新思想也不可能憑空出現(xiàn)，它要以豐富的科學(xué)想像力、活躍的自由討論作為基礎(chǔ)。搞科學(xué)的人思想要靈活，感情要奔放，這種品質(zhì)與保守主義是格格不入的。領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)科學(xué)工作者大膽提出“自己的想法”，并支持其實(shí)現(xiàn)。……中國科學(xué)家將來會(huì)不斷有人獲得Nobel獎(jiǎng)；本文一再提起這件事其實(shí)只是把它當(dāng)作激勵(lì)和鞭策。

最后我以幾句話作為結(jié)束——只有一個(gè)宇宙，不要聽信某些所謂理論家的胡言亂語；這是唯一的世界，只要大家出力它會(huì)更美好；只有一個(gè)祖國，它已經(jīng)很不錯(cuò)但基礎(chǔ)科學(xué)仍然跟足球一樣落在了后頭。努力把它搞上去是我們大家的責(zé)任！

[1]中國傳媒大學(xué)成功舉辦“《波科學(xué)與超光速物理》新書出版座談暨學(xué)術(shù)討論會(huì)”[J]．中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，21(5)：68-69.

[2] 黃志洵．波科學(xué)與超光速物理[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2014.

[3] 黃志洵．古今中外名作選摘[M]．北京：文化藝術(shù)出版社，1991.

[4] 黃志洵．科學(xué)的魅力[M]．重慶：重慶出版社，1999.

[5] 歐幾里得. 幾何原本(中譯本)[M]．北京：人民日?qǐng)?bào)出版社，2005.

[6] 習(xí)近平. 在中國科學(xué)院第17次院士大會(huì)、中國工程院第12次院士大會(huì)上的講話[N]．中國科學(xué)報(bào)，2014-6-10.

[7] 黃志洵．波導(dǎo)理論的奠基性工作．現(xiàn)代物理學(xué)研究新進(jìn)展[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2011.

[8] 黃志洵．超光速研究——相對(duì)論、量子力學(xué)、量子學(xué)與信息理論的交匯點(diǎn)[M].北京：科學(xué)出版社，1999.(又見：黃志洵．超光速研究的理論與實(shí)驗(yàn)[M]．北京：科學(xué)出版社，2005.又見：黃志洵．超光速研究及電子學(xué)探索[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2008.)

[9] 黃志洵．電磁波負(fù)性運(yùn)動(dòng)與媒質(zhì)負(fù)電磁參數(shù)研究[J]．中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，20 (4)：1-15.

[10] 黃志洵．預(yù)測(cè)未來的科學(xué)[J]．中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，21(4)：1-13.

[11] 黃志洵．真空中光速c 及現(xiàn)行米定義質(zhì)疑[J]．前沿科學(xué)，2014，8(4)：9-24.

[12] Kline M. Mathematical thought from ancient to modern times[M]．New York: Oxford Univ. Press，1972.

[13] 張?jiān)? 狹義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)[M]．北京：科學(xué)出版社，1994.

[14] 李淼. 超弦史話[M]．北京：北京大學(xué)出版社，2005.

[15] 黃志洵．影響物理學(xué)發(fā)展的8個(gè)問題[J]．前沿科學(xué)，2013，7(3)：59-85.

[16] 金坤林．如何撰寫與發(fā)表SCI期刊論文[M]．北京：科學(xué)出版社，2008.

[17] 陳言．日本頻獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的奧秘[J]．中國新聞周刊，2014，(38).(轉(zhuǎn)引自：報(bào)刊文摘，2014-10-24.)

[18] 院士的科學(xué)三問[N]．報(bào)刊文摘，2014-10-22.

[19] 黃志洵．引力傳播速度及有關(guān)科學(xué)問題[J]．中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，14(3)：1-12.

[20] Steinhardt P. Big bang blunder bursts the multiverse bubble[J]．Nature，2014，510:9.

[21] 黃志洵．關(guān)于“引力波實(shí)驗(yàn)”的一點(diǎn)看法[J]．前沿科學(xué)，2014，8(2)：42-43.(又見：科技日?qǐng)?bào)，2014年7月30日.)