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二十一世紀(jì)的科技

   2001-12-20 中國(guó)食品網(wǎng)中食網(wǎng)11350
二十一世紀(jì)的科技
  編者按著名科學(xué)家楊振寧11月6日在解放軍總醫(yī)院“知識(shí)場(chǎng)”學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上,縱論21世紀(jì)世界科技的發(fā)展,給人以深刻的啟示。為了讓廣大讀者了解楊振寧的精彩演講,現(xiàn)將其報(bào)告錄音整理成文:《二十一世紀(jì)的科技》在本報(bào)刊出。

  200多年以前,富蘭克林(1709—1790)在講到未來(lái)年代時(shí)曾經(jīng)說過:人類的知識(shí)將會(huì)大大增長(zhǎng),今天我們想不到的新發(fā)明將會(huì)屢屢出現(xiàn)。我有時(shí)幾乎后悔我出生過早,不能知道將要發(fā)生的事物。

  他說得不錯(cuò),這200年來(lái),人類知識(shí)確實(shí)大大增長(zhǎng)了,也確實(shí)出現(xiàn)了許許多多新生事物。舉凡火車、輪船、高樓、電燈、電影、電話、無(wú)線電都是富蘭克林所沒有看見過的。到了20世紀(jì)后半葉,新生事物更是層出不窮:計(jì)算機(jī)、核能發(fā)電、電視、超音速飛機(jī)、人造衛(wèi)星、激光、生物工程、器官移植、網(wǎng)絡(luò)通訊,等等,等等,不但都是富蘭克林所沒有見過的,也是比他晚100年的人都?jí)粝氩坏降氖挛铩?br>
  為什么人類歷史發(fā)展到了20世紀(jì)能有如此高速的進(jìn)步?回答很簡(jiǎn)單:科學(xué)發(fā)展通過五六個(gè)世紀(jì)的醞釀、萌芽與成長(zhǎng),到了20世紀(jì)達(dá)到了技術(shù)起飛的地步,從而使人類的生產(chǎn)力以指數(shù)的速率年年增長(zhǎng),使致力于新技術(shù)的人數(shù)年年增加,使投資于新技術(shù)的資金年年增長(zhǎng),所有這些發(fā)展造成了21世紀(jì)的今天的興旺前景。

  舉兩個(gè)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)上面所說的高速發(fā)展情況。第一個(gè)數(shù)據(jù):200年前世界農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝?0%以上;而今天美國(guó)農(nóng)業(yè)人口只占全人口1%到2%。以這么少的農(nóng)業(yè)人口,而農(nóng)業(yè)產(chǎn)品還可以出口,表示農(nóng)民生產(chǎn)力已達(dá)以一當(dāng)百的效率。第二個(gè)數(shù)據(jù):近30年來(lái)新成立的科技公司之總資產(chǎn)已接近1萬(wàn)億美元(見美國(guó)Fortune雜志1998年4月27日),這是史無(wú)前例的加速重點(diǎn)投資。

  在討論21世紀(jì)科技發(fā)展前景以前,讓我們先看一下20世紀(jì)兩個(gè)極重要的科技發(fā)展的起源:近代計(jì)算機(jī)與DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

  近代計(jì)算機(jī)

  1930年代開始就已經(jīng)有了用許多真空管連接起來(lái)的計(jì)算機(jī),可以說是近代計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)祖??墒且M(jìn)化成近代計(jì)算機(jī)還須要兩個(gè)關(guān)鍵性的新觀念與新技術(shù)。第一個(gè)是數(shù)學(xué)家J.VonNeumann(1903-1957)所指出的觀念。他在1945年討論一個(gè)新計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)時(shí),曾寫道:The overall logical of the machine will be effected from memory……by orders formulated in binary digital code.(此機(jī)之總體邏輯將由記憶部門之程序控制,這些程序用二進(jìn)位數(shù)字表示。)

  這是革命性的新觀念,因?yàn)槌绦蛴浽谟洃浿?,極容易,也極迅速地可以更改,不必經(jīng)過人的操作。所以近代計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)稱為“儲(chǔ)存程序的計(jì)算機(jī)”(Stored Program Computer)。

  為什么引進(jìn)此觀念的人是數(shù)學(xué)家Von Neumann而不是工程師呢?這里面有一令人深省的道理:Von Neumann曾在數(shù)理邏輯領(lǐng)域做研究,而此領(lǐng)域一重大突破是Godel(1906-1978)所引進(jìn)的Godel數(shù):用數(shù)字表列所有可能的邏輯命題(Propositions)與證明(Proofs)。Von Neumann對(duì)Godel數(shù)有極深的認(rèn)識(shí),所以想到應(yīng)把此邏輯領(lǐng)域的突破引到計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中,從而產(chǎn)生了儲(chǔ)存程序的計(jì)算機(jī)。

  第二個(gè)是1950年代的半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)。半導(dǎo)體代替了真空管,而半導(dǎo)體體積可以非常小,所以今天可以很便宜地大量制造功能相當(dāng)于100萬(wàn)個(gè)真空管的芯片,從而使計(jì)算機(jī)應(yīng)用伸延到了社會(huì)的每個(gè)角落,使計(jì)算機(jī)工業(yè)變成世界最大工業(yè)之一。 在這里我要特別提出一點(diǎn),即半導(dǎo)體是怎么被發(fā)現(xiàn)的:它是量子力學(xué)的產(chǎn)物,而量子力學(xué)是1920年代純基礎(chǔ)物理學(xué)研究的產(chǎn)物,當(dāng)時(shí)與任何應(yīng)用都完全無(wú)關(guān)。

  DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)

  1953年James Watson(1928-)與Francis Crick(1916-)發(fā)表了一篇文章,指出生物遺傳分子叫DNA的結(jié)構(gòu)為雙螺旋。這篇文章現(xiàn)在公認(rèn)為是二十世紀(jì)生物學(xué)界最重要的文章,因?yàn)樗赋錾镅苌敝车臋C(jī)構(gòu)是基于雙螺旋中兩個(gè)螺旋之間的化學(xué)力量,可以連合,也可以分開。這篇文章指出了造物者的一項(xiàng)重大秘密,把人類帶進(jìn)了人造生命的時(shí)代,影響極其深遠(yuǎn),生物工程的誕生就是其影響之一。

  在這里我也要特別提出一點(diǎn),就是雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是純理論的發(fā)現(xiàn),本來(lái)也與應(yīng)用無(wú)關(guān)。

  未來(lái)三四十年的科技發(fā)展

  今天科技發(fā)展的高速度使得我們無(wú)法預(yù)測(cè)21世紀(jì)末世界將發(fā)展成什么樣子,就像20世紀(jì)之初沒有人能夢(mèng)想到20世紀(jì)末的生物工程與網(wǎng)絡(luò)通訊一樣??墒侨绻覀冎挥懻撘院笕氖觊g的發(fā)展,那么有一些大趨勢(shì)現(xiàn)在實(shí)際上就已經(jīng)相當(dāng)明朗化了,下面我想就此問題提出我個(gè)人的幾點(diǎn)看法。

  一、今后三四十年全球科技發(fā)展的重點(diǎn)將繼續(xù)向技方面傾斜。

  科技研究可以大略分成基礎(chǔ)研究、發(fā)展研究與應(yīng)用研究三個(gè)階層。舉個(gè)例子,量子力學(xué)的研究是基礎(chǔ)研究,因?yàn)樗膶W⒛繕?biāo)是基本自然規(guī)律,與實(shí)用無(wú)關(guān),它是20世紀(jì)前30年的一項(xiàng)研究領(lǐng)域。半導(dǎo)體的研究是發(fā)展研究,因?yàn)樗膶W⒛繕?biāo)是用量子力學(xué)觀念發(fā)展出可以廣為應(yīng)用的元件,是介乎原理與商品之間的研究,它是1950年代的一項(xiàng)研究領(lǐng)域。芯片制造的研究是應(yīng)用研究,因?yàn)樗膶W⒛繕?biāo)是日新月異的芯片的制造,它是1970年代開始的一項(xiàng)研究領(lǐng)域。

  另一個(gè)例子是生物工程。1953年發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的工作是基礎(chǔ)研究。以后幾十年,一直到今天,世界上許多生物學(xué)家基于DNA的結(jié)構(gòu)研究出來(lái)許多新觀念與新技術(shù),這是基礎(chǔ)研究加發(fā)展研究。而基于這些觀念與技術(shù),近30年發(fā)展出來(lái)了新工業(yè):生物工程,這是發(fā)展研究加應(yīng)用研究。這里面三種研究的分野比較不那么完全明顯,但是大體上有上、中、下三游的分類是不成問題的。

  一般講起來(lái),基礎(chǔ)研究加發(fā)展研究是“科”,是大學(xué)與研究所里面的研究;發(fā)展研究加應(yīng)用研究是“技”,是工業(yè)研究所與工廠里面的研究。我認(rèn)為今后三四十年全球科技發(fā)展的重點(diǎn)將繼續(xù)向“技”方面傾斜。通過比較可明顯看出來(lái):雖然從1950年到2000年,基礎(chǔ)、發(fā)展與應(yīng)用研究三者都有增加,但增加的幅度卻以后二者,尤其是第三者為大。這個(gè)大趨勢(shì)是源于下面一個(gè)歷史事實(shí):20世紀(jì)上半基礎(chǔ)研究的成果大大增加了人類對(duì)物理世界與生物世界的了解與控制能力,從而使得新應(yīng)用、新產(chǎn)品可以層出不窮,造成了今天應(yīng)用研究的欣欣向榮的趨勢(shì),而此趨勢(shì)在以后三四十年還會(huì)繼續(xù)下去。

  以后三四十年間應(yīng)用研究發(fā)展最快的將有幾個(gè)領(lǐng)域:一是芯片的廣泛應(yīng)用,應(yīng)用到大小建筑,到家庭,到汽車,到人體,到工廠,到商店,到幾乎一切地方。二是醫(yī)學(xué)與藥物的高速發(fā)展。三是生物工程。這三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展我以為將是以后三四十年世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的火車頭。

  二、如何處理“科”與“技”發(fā)展的相對(duì)比重將是十分復(fù)雜的問題,尤其是在人口較少的國(guó)家(比如1000萬(wàn)人口以下的國(guó)家),與在發(fā)展中的國(guó)家。一方面在這些國(guó)家資金比較缺乏,同時(shí)短期經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力又比較大,所以從“科”向“技”傾斜的傾向會(huì)特別明顯??墒橇硪环矫嬗直仨氉⒁獾健凹肌钡陌l(fā)展的根源是“科”。前面所舉的數(shù)理邏輯、量子力學(xué)與雙螺旋結(jié)構(gòu)都是“科”,不是“技”,可是長(zhǎng)期下去,這些“科”都引發(fā)出了龐大的“技”。如何處理“科”與“技”的相對(duì)比重的問題必須從每一個(gè)國(guó)家的歷史發(fā)展?fàn)顩r來(lái)著眼,不能有全球性的規(guī)律。在這里我要特別指出,印度、巴西和中國(guó)這三個(gè)人口眾多的發(fā)展中大國(guó),過去的政策有一點(diǎn)不同之處,而此不同之處有重要的長(zhǎng)期影響,這就是新中國(guó)的自力更生的精神。這個(gè)精神過去實(shí)施了30年,然后在此精神之外加上改革開放的長(zhǎng)遠(yuǎn)政策,又實(shí)施了20年,就產(chǎn)生了今天中國(guó)“科”與“技”都遠(yuǎn)比印度和巴西進(jìn)步的局面。這是十分值得詳細(xì)分析的歷史。

  三、貿(mào)易全球化勢(shì)將繼續(xù)發(fā)展,尤其在中國(guó)進(jìn)入世界貿(mào)易組織(World Trade Organization)以后??茖W(xué)與技術(shù)的發(fā)展,到了今天,有了貿(mào)易全球化的可能。當(dāng)然這么大的,影響這么多人的動(dòng)向,不可能沒有反對(duì)的聲音。可是總體來(lái)說,全球化今天符合世界大多數(shù)人民的利益,所以必會(huì)繼續(xù)下去。

  20多年以前,鄧小平以他的卓越的遠(yuǎn)見和無(wú)比的毅力,把中華民族帶上了一個(gè)新的方向,趕上了全球化的列車。這不止是中國(guó)歷史上的大事,也是世界歷史上的大事。

  全球化是沒有前例的大變更。一二十年間它會(huì)帶來(lái)更多的全人類生產(chǎn)力,可是長(zhǎng)久下去它也會(huì)帶來(lái)十分復(fù)雜的新問題,而這些新問題將和高速科技發(fā)展所帶來(lái)的資源、環(huán)保、道德與宗教等問題糾纏在一起,造成21世紀(jì)中葉人類必須面臨的新挑戰(zhàn)。

  四、中國(guó)在世界科技發(fā)展中的地位將大幅提高。今天中國(guó)的高科技比起先進(jìn)國(guó)家還差一大截,這就使得許多人以為中國(guó)的科技不行。這是完全錯(cuò)誤的看法。近代科學(xué)引進(jìn)中國(guó)是20世紀(jì)的事情。一個(gè)世紀(jì)之間只幾代人就從真正的零開始發(fā)展到了今天中國(guó)的神舟號(hào)飛船可以升天與收回的地步是史無(wú)前例的高速發(fā)展。關(guān)于這一點(diǎn)我曾于1993年的一篇文章《近代科學(xué)進(jìn)入中國(guó)的回顧與前瞻》(載于《楊振寧文集》782頁(yè),華東師范大學(xué)出版社,1998年)中做過一些分析。我認(rèn)為中國(guó)科技發(fā)展如此迅速有其內(nèi)在的基本原因,而這些原因在21世紀(jì)是更加強(qiáng)了,更鞏固了。所以到了2030年與2040年代,中國(guó)的科技水準(zhǔn)必定會(huì)達(dá)到世界的最前線。(本報(bào)記者唐先武特約記者錢勇整理)






摘自[科技日?qǐng)?bào)]

 
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