知其所以然,而后創新
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“知其然並知其所以然”,進而創新,是物理學大師彭桓武、周光召、於敏先生躬行一生並積極倡導的理念。1962年,我從浙江大學物理系理論物理專業畢業后,進入核武器理論研究領域,有幸在他們的指導下走上科學研究的道路,承擔並完成一項又一項為國鑄盾的重大任務,在事業壯大的過程中,個人也得到了成長。回顧自己60多年的研究生涯,我深刻地體會到:做科研,一定要掌握一套遵循科學規律、抓住事物本質的科學思維方法。有了這套方法,就能在“知其然並知其所以然”之后,更進一步獲得科學創新。
我們搞理論研究的人,首先想到的是怎麼通過研究獲得對象的物理量,如能量、溫度、壓力、密度等的大小,去抓住事物的主要矛盾,掌握事物演化的科學規律。彭桓武先生告訴我一種研究方法是“3與1之比,3就是無窮大”,在實踐中我深深體會到這是十分重要的思維方法。什麼是“3與1之比,3就是無窮大”?那時我剛進入單位不久,被安排做第一顆原子彈爆炸中一個重要物理量的計算,要求解一個復雜非線性偏微分方程,而且是多項的。為了求解這一偏微分方程,我去請教彭先生。他告訴我,要根據系統物理特性和時空大小等來估計方程各項大小。如果估計得到這一項是1,另一項是3,那麼就可把3看作無窮大,毫不猶豫忽略1的項,這就是“3與1之比,3就是無窮大”。這給我很大啟發:處理問題不要眉毛胡子一把抓,要從物理認識上去粗取精,找出主要矛盾,抓住主要物理本質。
這種方法稱為“粗估”:先粗略估計,抓住主要物理圖像,然后再進行總體數值模擬。雖然“粗估”結果與實際結果在量上會有些差別,但主要物理圖像得到了,研究工作就可以深入下去。
我和同事們所研究的事物(系統)通常包含多個物理因素,它們相互作用導致了事物的發展或系統的演化。我們要分解研究這些物理因素,尋找對系統演化起主導作用的物理因素(也就是主要矛盾,通常隻有一個或幾個),其他均為從屬因素。掌握了主要物理因素,在系統總體演化規律研究中,就能很好地抓住事物發展的本質。
怎麼才能掌握這一套方法,形成自己的科學思維方式?我的經驗是,要不斷地吸收旁人的好想法,不斷總結和感悟,最終還得靠自己琢磨出來。
我年輕時非常喜歡聽彭桓武、周光召、於敏做學術報告,起初聽得很艱難,許多內容都不懂,會后我就自己去查資料,弄懂、學通,逐漸也就聽懂了。而且,我還會認真思考,如果自己來做這個課題會是什麼思路?和大專家的思路有何不同?這個不同,就是自己思維方式與大專家的差距。然后,總結經驗和實踐,變為自己的感悟,就使自己的思維方式一步步地獲得提升。可以說,幾十年來在承擔國家任務的過程中,我逐漸形成了抓主要矛盾的科學思維方式,也增強了搞科學研究的興趣和信心。在一次重大任務中,我和團隊成員分解了大量物理因素,抓住了關鍵特征,發現了一種此前研究過的系統中沒有的、支配系統演化的新效應,最后,試驗証實了這種新效應,令我們倍加自豪和振奮!在這樣的實踐中,我們更加深刻地體會到科學思維方式的重要性。
進入新時期,國家競爭更多地體現為科技創新能力的競爭。當下,我們要倍加重視基礎研究,基礎研究獲得的創新成果,可能是今后10年、20年新技術發明的基礎。我們還要十分重視應用基礎研究,技術背后有很多科學規律需要我們去研究探索,突破技術瓶頸,發現新的科學規律,就可推進技術革新和新的發明。
我們要想實現科技創新自立自強,就要不斷加大在基礎研究方面的投入。但是,當前很多科研工作者似乎還缺乏真正的創新驅動力。
創新驅動由何而來?真正的興趣和激情,一定來自工作實踐。我上大學時,對基本粒子物理的研究特別感興趣,曾夢想在這一領域做出些成績。但是國家分配讓我改行了,在國家安全利益面前,我無條件地放棄個人興趣。60多年科研生涯,我從未離開國家尖端科學研究,前30年承擔武器研究重大任務,后30多年領導我國激光驅動慣性約束聚變研究,我總是不滿足於取得的成果,從國家任務中提煉和挖掘新的需要探索和解決的基礎問題,不斷深化對相關物理問題的認識,越是深入探索越有興趣,也就不斷獲得新的認知。有祖國這麼強有力的支持,我和團隊總是面向未來目標,充滿研究激情。
所以,我不贊成籠統地提興趣驅動創新的說法。隻有深入地認識問題、研究問題,找到其中還存在的需要解決的關鍵難題,進一步深化研究並解決它,這才是科技創新真正需要的內驅力。尤其是國家需要的,我們就必須干、堅持干,干出成績。知其然並知其所以然,還不夠,還要再進一步,必須對現有的結果進行升華和抽象,提出一些新的更加有深度的東西。愛因斯坦相對論和薛定諤方程都是這樣,他們之所以偉大,就是對現有理論升華后提出來具有革命性的新東西。我非常期盼我們國家的基礎科學研究能出現此類革命性的新發現。
當下我們討論科技創新時,應該以科學的態度來深入認識人才成長規律。實現真正的創新,首先要建立科學思維方式,要不斷淬煉執著追求精神,不斷廣博自身知識,堅持以實踐驅動研究。我們要清醒地認識到——培養出什麼樣的人才,就能開展什麼樣的科研工作。
(作者:賀賢土,系中國科學院院士、理論物理學家)
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