吴国盛 | 理论科学的两件大事可以预见的是

▲吴国盛

作者吴国盛（本号主编，

清华大学科学史系教授

）

责编许嘉芩刘愈

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20世纪即将过去，回眸百年科技历程，我们能隐约感到一个伟大的历史转折点正在来临。人类正在和将要面临的变革，是一场可以与16、17世纪的“科学革命”相提并论的历史进程的大转型。

在这个世纪里，理论自然科学发生了两件值得关注的大事。

第一件大事是本世纪前半叶古典科学基础的重建。19世纪，以牛顿力学为基础和模本的古典科学得到了极大的发展。在物理科学领域，以牛顿力学为基础统一了声学、光学、电磁学和热学，有效地支配着小到超显微粒子、大到宇宙天体的物理世界。在生命科学领域，以细胞学说和生物进化论为基础，统一了生物学的诸分支，乃至确立了人在自然界中的位置。这些巨大的成就使人们相信，古典科学已发展到了顶峰，剩下的事情只是将已经建立起来的原理应用于自然界中的种种现象上去。但是，大多数人还没有看到，在理论科学内部已潜伏着深刻的危机。19、20世纪之交，出现了一系列既有理论难以解释的新的实验现象，古典的世界图景开始变得支离破碎。世纪初年诞生的相对论和量子力学，通过深刻的观念转变和理论创新，完成了古典科学基础的再整合，刷新了我们的世界图景，在自然学中演绎了更为纯正的希腊精神：自然的数学化、宇宙的和谐。

以世纪之交的物理学革命为先导，在天文学、地质学和生物学领域均发生了重大的理论变革。粒子物理学中的夸克模型、宇宙学中的大爆炸模型、分子生物学中的DNA双螺旋模型和地质学中的板块模型，被认为是20世纪古典理论科学中最重要的四大模型，它们代表了古典理论自然科学领域中一系列新的理论建树。

第二件大事是有别于古典科学的新科学范式的酝酿和发展。新兴的系统科学、非线性科学和生态科学，试图改变古典的还原论、原子论、决定论的世界图景，向古典科学发起了根本性的挑战；与古典科学注重世界的简单性和原子构成性形成对照，整体的观念、非还原的观念、非决定论的观念、复杂性观念、不可逆性的观念被突出出来，与自然界生命的原则、有机的原则相衔接。

尽管与以相对论和量子力学为代表的新古典科学比，新范式尚显势单力薄，但是它们所代表的研究纲领极有思想魅力，呼应了这个时代人类对自身存在方式的反省。应该说，正是这第二件大事，构成了“转折点”的理论背景。

在这个世纪里，应用科学改造世界和支配事物的能力越来越大，然而，人们享用科技成果的同时，开始注意科学技术的负面影响。

与19世纪一样，20世纪的重大科学成就很快就转变成相应的技术，在经济活动和社会生活中发挥作用。但与19世纪不同的是：20世纪的科学更加高深、更加远离我们的日常生活经验，相应地，它所转化的技术实际威力更大、也更难被人类所控制。原子能的开发与太空的开发最具有典型性，它们充分显示了人类主体“翻天覆地”的伟力，是迄今古典科技在操作能力方面达到的极致。核能代表着无比巨大的难以驾驭的能量，遨游太空代表着对整个宇宙的征服，兑现了“世界图景的时代”。对这些超级能量的掌握和控制，实际上决定了本世纪国际战略格局的形成。

以基因工程和电脑网络为代表，显示了科学对于我们生活世界的重新改造和塑造能力，前者将改变人类的自然属性，后者将改变人类的社会属性。科学不仅刷新了我们的世界图景，也刷新了我们的日常生活：电气化、电子化使我们置身于一个安全、舒适、便利的人工世界中；汽车、火车、飞机等交通工具大大加速了我们的生活节奏；化学和生物药品减轻了人类的病痛，发达的医疗卫生条件延长了人类的寿命。

然而，技术的过度开发引发了一系列人类未曾料到的后果。生活条件的好转、人的寿命的延长，使世界人口空前膨胀，对环境和资源形成极大的压力，大规模的粮食危机随时可能发生。核武库的壮大，已使人类的文明危如累卵。由于大量燃烧化石燃料，大气中的二氧化碳含量局增，它们在地球的表面形成了一个具有温室效应的隔热层，使地球表面温度逐渐上升，改变全球生态环境。严重的工业污染、城市污染，破坏了我们的生活环境。为了开发，森林被砍伐，湖面被围垦，加居了生态不稳定性，引发自然灾害。农药化肥的大量使用，损害了土地的肥力，破坏了食物的营养结构，最终危害人类物种的安全。

20世纪后半叶相继出现并愈演愈烈的能源危机、环境污染与生态危机，引起了思想界和科学界的深思：这一切是否昭示了古典科技的某种界限？未来科学的方向是否仍然延着还原论的线性走向发展，继续要求越来越高的能量，越来越大的资源消耗，越来越不可逆转的环境破坏呢？这正是“转折点”的现实背景。

尽管对古典的世界图景和古典的技术运作能力产生了种种疑虑，但当代科技正象一台开足了马力的战车一样勇往直前。它将因创造一个又一个人间奇迹，继续赢得人们的喝彩和亲睐，也继续引起人们深深地忧思。可以预见的是，21世纪初年，在基因工程和电子信息技术领域，古典科技将再一次大放异彩，而与此同时，非线性科学、生态科学将把自己的创造性工作继续推向一个新的高度。

【本文

原载于

《光明日报》

1997

年

月

日第

版，转载请联系作者获取授权，并注明出处。

】

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