有价值的提问

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/29 00:12:10
基础理论科研的idea从何而来?
—— 一封写给中国的科学博士和他们导师的公开信
投入科研常常需要准备多久才算适宜呢?不仅是针对研究生,也许还应该包括本科生。是不是该把这个提问再粗略地分类一下才好呢?
比如:
1.“投入常规的应用科研要准备多久”?
2.“投入国内空白而发达国家已有的先进常规的应用科研要准备多久”?
3.“投入任何国家都没有的向前的基础理论科研要准备多久”?
一般而言,期望的科研目标的高低,决定着研究者需要蓄势待发的准备周期的长短。处于研究生阶段,最大的科研弊端,莫过于天天去调阅各种已发表和已出版的各种文献,急着发表多篇SCI或EI这类论文,或者全力以赴地着急地帮助导师协作完成各种国家级和省级的项目。这是国内最常见的通病。
由于我国的研究生是应试录选的,被很多人美化为“严进宽出”。录取率低而毕业率高。而关键的是:希望考研的学生,很多都未必具有进行科研的研究实力,而是出于各种个人利益的目的,走上了考研之路。
一个人的科研能力,这不是导师可以培养出来的。如同运动员一样,需要一定的天分。如果先天就不具备夺冠的身体素质,再怎么请名教练培训,最终还是竹篮打水一场空!同样,从事科研不无相似,考研的考分再高也无用。
美国的博士研究生被中国人可笑地简化为“宽进严出”。这是很搞笑的。一个人究竟最后有没有科研能力?美国逼迫这些不用考试就直接跟着导师读博的学生,在做毕业答辩论文的时候,必须要写出一篇具有在前人基础上的创造性的论文。
再看看德国人海森堡的学生经历,先是在本国读了没几年,就出国做了法国索末菲的学生。而索末菲发现海森堡具有一种通常学生都很难得的物理直觉,感到把他留在自己身边读研究生,会耽误这个年轻学生的物理天才。于是,赶紧把他转手推荐给比自己实力更强的玻尔。海森堡对这位大名鼎鼎的新导师玻尔当然十分崇敬,可是他偏偏却和玻尔的想法不一致,直言不讳地批评已经被当时物理学界公认的玻尔量子力学理论,说玻尔原子的电子轨道是虚假的,没有丝毫的实验证据,他说他不相信玻尔的量子力学是正确的。
当然,玻尔很大度,对于海森堡这个学生的这种坚韧的学术批评,或许是认为这是德国人特有的一种民族性格吧。玻尔一直都很宽容地对待这位和自己学术意见相左的学生,允许海海森堡固执己见,自由去发挥他个人的思想,这正是玻尔作为一名导师最伟大的地方。试想:要是把玻尔换做是一个中国大陆的某名人院士,假如该院士的某个学生敢于斗胆学习和仿效海森堡,直言不讳地声称那种已被世界公认的该院士的学术观点是不正确的,一直顽固地和该导师在学术上对着干,不仅等不到论文答辩,很可能早就被逐出师门了!
玻尔是一个伟大的导师,他手下的几个外国学生:海森堡,狄拉克,泡利等学生,玻尔始终都允许每个学生的个性的自由发展,也一直都容忍和在学术上和自己作对的学生海森堡。玻尔的这种放任和宽怀的最后结果,连他本人也没有预料到:这个海森堡竟然是埋葬自己和索末菲一手缔造的旧量子力学的终结者!海森堡在同学狄拉克的帮助下,创立了新量子力学——矩阵力学。
海森堡的故事告诉了人们:读研究生一定要有选择,即选择最优秀的导师,类似于索末菲,玻尔这样的导师,这样你才能真正的有所作为,所谓“强将手下无弱兵”。作为一个学生如果不首先选择好的导师,或者好的学校,等于自毁个人的科研前途。假如赴美读博,就要首选加大伯克利分校,次选哈佛,三选加大洛杉矶分校。因为这三个是全美博士教育最成功的学校。
海森堡的故事告诉了人们:对于那种举世公认的玻尔量子力学,即使其中关键性的概念集没有实验的证实,也是可以彻底扳倒的。因为物理学不是数学,尽管这种玻尔的量子力学最后的结论可以用实验鉴定真伪性。海森堡的主张,坚持要以可被实验操作证伪的物理概念为核心,物理学应该最大程度减少那些不能被实验证伪的纯数学性的物理概念。凡是那些没有实验支持的“物理概念集”,都是值得怀疑的,虽然这些概念能够推导出的最后结果具有实验上的可证性。
海森堡的故事还告诉人们:一个年轻的学生做科研,要勇闯那种举世未知的明日科学世界,就是要敢于直接冲击任何国家还都没有的、向前的基础理论课题,而不是在更低的应用科研目标上浪费人生最宝贵的青春年华!然而,这种基础科研的idea从何而来呢?
这的确是一个很好的关键性话题。可惜,在我们国家,正如[游客]gyls1314 [2010-9-30 13:30:47] ip:202.122.32.* ……,我们搞得“科研”不是西方意义的科研。
诸如这种“重技术-轻理论”的“两弹一星”,“863”,“973”之类,压根就不需要你有什么“科研的idea”!那是上头给你安排指定好的项目。中国科学家和工程师不过是国家的长工,就如同古代中国地主家里的长工。中国古代的知识分子为啥不能发明数学?不能发明科学?而只会做各种地主家让你做的数学应用题,只是一名会干各种地主布置下来的各种技术活的工匠。
可惜,20-21世纪太多的中国的臭老九,就是非常争先恐后地习惯做这种“重技术-轻理论”的国家长工和工匠,他们把这种诸如“两弹一星”,“863”,“973”之类的上头布置下来的工匠活,美其名曰是“科研”。固然,我们不能否认国家布置下来的大量数学应用题和大量技术活不属于科研范畴。可是,这些无多少,甚至就没有任何向前性研究的活,你若是不干的话,那么连养家糊口的工资也挣不上了。问题的关键是,那种“重理论-轻技术”的基础理论科研,也需要人来做,甚至需要“这个国家最聪明的人”来做!
国家作为地主,发展工业经济,发展信息产业,发展强大军备,当然少不了无数的长工和工匠。可是,国家为何要强行把所有的科学家和工程师都捆绑为长工和工匠呢?古希腊为何会发明数学和科学?就是因为雅典人深知,这个国家的最聪明的一些人,绝对是不能去做长工和工匠的。国家养着他们,从不给他们圈定做任何具体的俗事和俗物,放任他们从事抽象的几何学,几何学基础之上的哲学和形而上学,还有用几何学去描述自然的科学。因为,柏拉图认定大自然是按照数学方案设计的。这种观点已经深入了希腊知识分子的灵魂深处。当阿基米德分心研究工程技术中常见的各种“超越代数曲线”(他们称作“机械曲线”),被同行好心地加以劝阻。
中国的理工类博士以上的知识分子的总数虽然在2009年已经是世界第一多,可是他们几乎全是清一色的长工和工匠,他们也不需要任何什么“科研的idea”之类的东东。至于那种从事“重理论-轻技术”的基础理论科研的中国数学家和科学家身份的知识分子,在国内几乎已经都绝迹了60多年了。
科研的idea从何而来?这种问题,不仅身为中国学生一脸茫然,就是中国学生的博导们也往往只会给出那种似是而非的“经验回答”。
“有什么样的师傅,就有什么样的徒弟——因为徒弟是跟着师傅学艺的”。这是一个永远无法解套的、类似于计算机上的死循环问题,它所导致的现实结果很严重。很像是生物圈的遗传育种学一样:“有什么样的种子,最终就有什么样的结果”。中国人早就已经全然忘记了什么是古希腊人发明创造的“科研”,中国人只善于玩“任务版”,“OEM版”和“山寨版”。这种复制改良的本领,可谓是世界第一,无人能比!
然而,美日欧这些国家却忠实地继承了古希腊人的科研传统,他们知道“科研的idea”从何而来?那一定不是从中国人最熟的“上面下发的课题”中来,而只能从自由研究人人都不知的世界中来。直言之,就是在研究已知理论的基础上,并勇敢地跨越出这个熟悉已知的世界的最后边界,长年累月地、无目标地、非理性地、非逻辑地、非历史地在向前方黑暗未知的世界中盲目探索!
科研的idea从何而来?
或许,未来的中国长工和工匠中的部分人,一旦有一天也能像美日欧的数学家和科学家一样,知道这个idea不能提前预知,只能来自于他们不熟悉,甚至连美日欧也一无所知的那个彼岸世界的时候,觉醒了的他们,也许会要求朝廷给他们恩赐自由,不再做长工和工匠,开始学习做一名真正的数学家和科学家,回归古希腊人开创的这种向前科研,勇敢地离开他们所熟悉的此岸世界,冲进全人类都未知未识的彼岸世界,进行伟大的探险,加入到名副其实的科研的队伍中来。
当然,探索彼岸世界是需要做充分预备的。这就是第一个话题“投入科研要准备多久”?当跃跃欲试的海森堡、狄拉克、泡利等众多年轻学生来到玻尔身边的时候,玻尔对他们语重心长又极其果断地说道:“去皇宫的路很遥远”!这颇有点像西方那种落入窠臼、老生常谈的童话故事:一个王子想要抱得美若天仙的公主归来,他必须要勇敢地杀出一条血路,九死一生,用力量和智慧才能斩尽途中遇到的所有极其强大凶狠无比的妖魔鬼怪。
科研的idea从何而来?
一般具体而言,需要分为三个不同的等级。
第一级那就是先要对现有的科学理论,重新进行识别和重组。比如,牛顿根据从自己老师那里学会的微积分几何学,加以提高,并熟练地用这种新几何学,对前人笛卡尔,伽利略,开普勒,以及同时代胡克,惠更斯的理论,进行伟大的综合统一,创建出公理化的质点力学。又比如,在19世纪,描述宏观世界的自然现象的庞大经典力学理论体系和描述微观世界的自然现象的庞大经典热力学理论体系都已经完工。这时,麦克斯韦和波尔兹曼等物理学家使用了经典力学的概率统计模型重新再造了整个经典热力学,如此一来,这种经典统计物理学就一举成功地统一了描述宏观世界的经典机械力学和描述微观世界的经典热力学!这是科学史上空前未有的一个令人目眩、极其辉煌的伟大统一!这种世界观给出的是:微观自然界和宏观自然界,都必须归顺于经典力学理论体系中来,它们遵循着相同的物理学定律。19世纪的这种无与伦比的科学成就,很自然地征服了全世界所有的科学家!还比如,爱因斯坦所写的“论动体的电动力学”,他从麦克斯韦的电动力学中提炼出来“洛伦兹时-空变换群”之后,用它成功地把牛顿的机械力学和麦克斯韦的电动力学统一了。
第二等级就是要在前人的基础上,勇敢地创造性地去扩展前人没有能够抵达的最远边界。比如,拉格朗日和哈密顿,就是把牛顿质点力学各自独立地加以史无前例的拓展,创立拉格朗日力学和哈密顿力学。虽然不是什么革命性的科研,多少都令人有些出生恨晚的沮丧,就如拉格朗日在分析力学的序言里满腹辛酸和嫉妒得所说的那样:“只有一个宇宙,而牛顿发现了它的秘密”。又比如,涉足全部数学领域和全部科学领域的欧拉,今天全世界大学中的物理学分支的书写范式,几乎全都是欧拉一个人创立的!即大学教材中:质点力学,刚体力学,流体力学,弹性力学(即振动力学),波动力学等等,编排顺序,物理公式表达的数学形式,都是欧拉制定的,并被一直继承到今天。欧拉是数学史和科学史上有史以来最伟大的通才和巨匠,此外他对各种物理方程的求解理论——即“数学物理方法”这门独立学科的贡献也是无人能比的!其最大的遗憾,莫过于他极其辉煌的一生,对数学和科学均缺乏重大的原创性贡献。又比如,伟大的数学家冯•诺依曼用数学公理化的形式,重新再造了整个量子力学,被全世界所有大学一直沿袭至今!
第三个等级就是从前人的此岸世界纵身一跃,跨入前所未有的彼岸世界,并把这部分的彼岸世界彻底征服,将它化作此岸世界的新的版图!比如,麦克斯韦创立的“电动力学”,它是人类历史上和科学历史上,第一次用“物质场模型”成功统一了空间局域性的“物质粒子模型”和空间全域性的“物质波动模型”。如果立足严格的数学几何学,更准确地讲,就是用“连续物质场模型”成功统一了连续空间局域性的“连续物质粒子模型”和连续空间全域性的“连续物质波动模型”。又比如,海森堡创立量子矩阵力学,薛定谔创立的量子力学,狄拉克创立相对论量子力学。这是人类历史上和科学历史上,第二次用“物质场模型”成功统一了空间局域性的“物质粒子模型”和空间全域性的“物质波动模型”。如果立足严格的数学几何学,更准确地讲,就是用“离散泛函物质场模型”成功统一了离散泛函空间局域性的“离散泛函物质粒子模型”和离散泛函空间全域性的“离散泛函物质波动模型”。又比如,爱因斯坦创立的“广义相对论”(这个名称不正确,一般在美国被称作为“引力时-空场论”),成功地刷新和改写了以往的牛顿的永远和时间无关的稳恒态的静止不变宇宙模型,给出一种和时间密不可分的非稳恒态的运动变化宇宙模型(当然,爱因斯坦本人没有这么做,他为了防止这种非定态的宇宙模型,追随牛顿的定态宇宙模型,特意增加了一个宇宙常数项。事后,为此追悔莫及!)。
只有以上的这三种形式的基础理论科研才是所谓的向前研究的科研。至于什么叫作科学研究呢?如果是继承性的常规应用科学研究,那就是research;假如是创造性的向前理论科学研究,那就是study。
也只有这三种不同等级的科研工作,才能缔造出中国人耳熟能详的、享誉全球的、所谓的“学术大师”。为何三种不同等级的科学研究,就等同于第一次刚刚踏进校门的小学生的study呢?因为这种科学研究就像马蒂斯的创立的“野兽派”,他甚至跟着自己的儿子来重新study画这种儿童画——即野兽派特有的这种绘画风格。一个儿童去绘画,他就是用一种全新的、好奇的眼光,来打量这个他一点儿都不熟悉的未知陌生世界,这恰好就是数学家和科学家探索研究彼岸世界的情形一样,只能是像第一次刚刚踏进校门的小学生一样,从最无知的第一步,跌跌撞撞地study,无法胸有成竹地去research。而且,当数学家和科学家闯入了这种彼岸世界做这种向前研究的study的时候,以往那种对付此岸世界而惯用的那种调阅各种已发表和已出版的各种文献著作的卓有成效的做法,这时全部统统失灵,再也毫无任何指导意义和价值了!