院士王梓坤谈科学研究的方法（下）
院士王梓坤谈科学研究的方法（下）（八）关于实践检验实践是检验真理的唯一标准，这是马克思主义的一条基本原理，是非常正确的。能获得许多实践活动所检验的理论，连最顽固的不可知论者，也会在事实面前哑口无言。不可知论者有时所以嚣张，常发生在短时间难以用实践检验的问题上。例如：宇宙有限还是无限？时间有无开头？天体（生命、元素等）如何起源？对久已废弃的玛雅文字如何解释？哥德巴赫猜想、费尔马问题等等。这些问题所以难于检验，或者由于它们涉及无限、或者由于难于重现。在这些短时间内难以用实践检验的问题上，科学家特别需要辩证唯物论的指导，才能保持清醒 头脑而不迷失方向。
（九）理论与实际的关系
正确处理这一关系，对科学的发展影响极大：片面强调任何一面而忽视另一面，必然会造成严重后果，这是历史事实所多次证实了的。理论联系实际，是处理这一关系的唯一正确方针。有些基本理论很快就得到应用，而另一些却等待了很长时间。“公元前350年梅尼莫（Menaechmos）发现的圆锥曲线（包括椭圆、抛物线、双曲线），经过公元前220年左右的阿坡罗尼阿斯（Appollonius）的苦心研究，发展成为相当完美的理论。然而，在随后的将近2000年间，它几乎没有得到应用，直至开普勒、牛顿用它来研究行星的轨道，才取得了巨大的成功。另一方面，奥托•哈恩（Otto Hahn）发现核裂变后，只6年，即1945年，就爆炸了第一颗原子弹。由此可见，从理论到应用的时间，不仅依赖于理论本身，而且涉及其它科学技术的发展水平，涉及社会实践的需要。在这个问题上不能操之过急。据说 ，昆虫学家施万维奇终生研究蝴蝶翅膀上的花纹，遭到许多嘲笑，说这是十足脱离实际的繁琐哲学。然而，由于列宁格勒被希特勒匪徒所围困，军事目标必须伪装起来，这时，人们发现对蝶翅花纹的构图原则只有十分模糊的概念，于是吸收施万维奇参加工作。结果他对保卫城市免于空袭作了十分有益的事情。这个故事说明理论储备是重要的。当然，在制订科研计划时应考虑实际需要而有轻重缓急之分，但这与反对、排斥基本理论完全是两回事。
（十）组织与领导
科研是面对大自然的永无休止的战斗，既要有善于冲锋陷阵的优秀战士，又要有多兵团的有机配合，更需要卓越的各级指挥员。科学发展愈深入，它的社会化程度愈高。现在，牛顿式、爱迪生式的个体和小集体的劳动者固然很重要，但科学发展的主流不能不是整个国家甚至国际间的大兵团作战。这样，就必须研究科学本身，包括现阶段的主攻方向、各学科间的配合、队伍的组织、基地的建设等等。目前新兴的科学学就是应需而生的一门新学科，值得很好注意。
在旧中国，科学家的社会地位低下，近于皇帝大官们的弄臣。司马迁说：“文史星历，……固主上所戏弄，倡优所畜，流俗之所轻也”。许多能工巧匠和科学家，过着“科穷而后工”（穷困潦倒地从事优秀的科学工作）甚至“科工而后死”（科研取得卓越成就后被迫害致死）的悲惨生活。赵县石桥、雄视千载然而它的修建者李春，却默默无闻。如果不是唐朝张嘉贞在《安济桥铭》中记下一笔，甚至连他的名字也不会为后人所知。张嘉贞说“赵州?河石桥，隋匠李春之迹也。制造奇特，人不知其所以为”，又说：“非夫深智远虑，莫能创是”。《天工开物》的作者宋应星愤然地说：“请那些热衷于科举大事业的人，把这本书扔到一边去吧！它对于猎取功名、追求高官厚禄是毫不相干的”。东汉名医华佗，医艺超群，万代景仰，却不幸被曹操所杀害，令人发指。此外，谁又能想到，人造卫星的第一个总设计师科罗廖夫是被判死罪的苦役犯，卫星上天后，仍不能公开露面，1966年因劳累过度而死于心力衰竭。
今天，在向四个现代化进军的新长征中，科学工作者受到党与人民的尊重。我们深信，只要大家共同努力，一定会把科学事业迅速搞上去。
科学发展越深入，难度也越大。但这只是问题的一方面。另一方面，科学愈前进，人类的知识和经验也愈丰富，仪器和技术也愈精巧，这些又为新跃进时创造了条件。目前，我们正处于生产和科技飞速发展的年代。可以期望，在不久的将来，一个新的科学技术革命即将出现。它将在征服宏观与微观世界、改良和创造新的生物品种、利用新能源和新资源、提高产品质量、生产自动化以及攻克疑难病症、预防自然灾害等问题上取得重大进展。
随着研究层次的深入，科研社会化的程度也日益增长，科学研究的方法就显得越来越重要了。为了指挥战斗，就必须研究科学本身，其中包括研究现阶段的主攻方向、学科间的有机配合、队伍的组织、仪器设备和基地的建设、成果和情报的及时交流等等。
科学发展过程中的突破
自然科学的重大突破，标志着人类对自然规律的认识有了新的飞跃，基础理论有了重大的进展，并常能促进科学技术的发展，甚至带来重大的技术革新或技术革命。历史上电磁理论的建立导致工业电气化，原子核结构及核裂变规律的发展导致原子能的释放与利用，都是突破的重要先例。
（一）突破的方法
主要有两大类：或者从实验上突破，或者从理论上突破。详细说，可分为下列七种：
第一，通过实验或观察而发现新现象或新事物，从而打开了新领域的大门，或者揭开了某项发展的序幕，或者使研究进入了一个新层次。众所周知，自然界呈现着层次结构。例如，物理学研究的对象可分为五个层次：基本粒子、原子核、原子与分子、聚集态及天体。生物学的研究对象可分为群体、个体、细胞及分子等四个层次。使我们的认识深入一个新层次的发现，都是一次突破。例如，细胞的发展，使生物学的研究由个体水平进入细胞水平；随后，1953年发现DNA的 双螺旋结构，诞生了分子生物学，研究对象又由细胞水平深入到分子水平。细菌的发现为医学开拓了新方向，青霉素的发现揭开了抗菌素研究的序幕。青霉素的发现具有一定的偶然性，由此可见，不要忽视偶然发现是何等重要。
第二，通过实验或观察，证实了理论的预言，从而把理论大大推进一步。例如1928年，狄拉克从电子运动的方程出发，预言存在着一种具有负能量的电子。这一思想，在当时确实大胆到近乎荒谬。然而，三年后，美国的安德逊在分析宇宙射线的照片时，发现了一种新粒子，它的电荷为正，质量与电子的相同，取名为正电子，从而证实了狄拉克的预言。这一发现，吹响了科学界向粒子世界进军的号角。
第三，由于攻克某一久悬未决的重大问题，解放了人们的思想，开辟了新的研究方向。例如，罗巴契夫斯基研究平行公理而发明新的几何学。
第四，根据最新的实验成果，提出新的公理或假说，建立新的思想体系。例如普朗克的量子论、爱因斯坦的相对论、康德的天体起源说。
重大理论的共同特征是能把许多似乎无关的事实联系起来。地球绕日、彗星遨游、苹果落地，表面上毫不相干，但牛顿却证明它们都是万有引力的结果。同样，生物进化论也是如此。这样，人们便不得不把这些理论列入人类智慧的伟大成就之林。
第五，广泛收集证据，严谨地论证并推进某一学说。例如关于原子论的多次突破（电子的存在、原子核的结构、中子的发现）、生物进化论等。
第六，提出新理论，圆满地解释新发现的奇特现象，并作出正确的预言。1911年，人们发现，当温度下降到4K以下时，水银电阻突然趋于零，这就是超导现象首次发现。电阻完全消失后，电流就会长期持续下去，这当然是非常有意义的事。但如何从物质的微观结构找出形成超导的原因，却是一个重大的困难的理论问题。它是在1957年，由美国的老科学家巴丁、30岁左右的库柏和20多岁的研究生施里弗所共同提出的超导微观（BCS）理论所解决的，由此他们获得1972年诺贝尔物理奖。巴丁是发明晶体管老将，由于库柏熟悉量子场论和数学物理方法，巴丁请他来协作，他们既认真研究了前人的成果（导电电子与晶格振动的相互动作、能隙的存在、速度空间的凝聚），又提出了新的概念：两个电子组成的对――库柏对，最后由年轻的施里弗用简单方法所突破。这一故事说明多种科学、多种才能的联合作战是强有力的。
第七，由于引进先进技术、改善实验设备，大大提高了人们的认识和思维能力，从而打开了新局面。现在用场离子显微镜可以看到直径只有0.3Å（10-10m）的原子，用射电望远镜可以观察100亿光年远的天体。电子计算机原来主要用于高速计算，最近用它解决了数学上100多年久悬未决的四色问题。这件事的重大意义，在于表明机器可以帮助思维作出逻辑证明，这是1976年的事。后来又报道，电子计算机帮助人们证明：由317个1构成的数是一素数。这光用人力是很难做到的。
（二）目前面临着理论上的大突破
目前是科学实验与技术领先而理论则相对落后的年代，其原因是由于实验仪器设备不断改善，人类的感官深入到许多以前无法到达的领域，从而使感性知识积累的速度空前提高。例如，关于火星、金星和其他星系的新知识越来越多，新的粒子层出不穷。这就向理论提出了许多新问题，要求建立像当年的量子论、相对论那样崭新的理论来统帅一些新发现，而这种理论的建立，则需要很长的时间和非凡和智慧。一些人预测，将取得重大进展的学科有计算机科学、物理学（基本粒子的一般理论，光纤通讯、把引力、电磁力、核力等结合起来的普遍理论、反物质在宇宙中的扩散程度等）、生物学（例如遗传工程）等。当然，这并不排斥其它学科、其它问题，甚至通常视为“冷门”的领域也可能发生重大突破。
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