科学与人文精神纵横谈

1、科学精神与人文精神纵横谈1目录什么是科学精神？2从中西文化对比谈两种精神4从中国科学史三大问说起31什么是人文精神？332第一节从中国科技教育史“三大疑问”说起 3中国科技教育史的“三大疑问” 1、“李约瑟难题” ； 2、“零诺贝尔奖现象”； 3、“钱学森之问” 4 李约瑟（19001995），著名英国生物化学家、科学史家，剑桥大学博士，中国科学院外籍院士，他是是大家熟悉的中国科学技术史研究专家，以撰著多卷本的中国的科学与文明（中文通常译作中国科学技术史，以下简称SCC）著称于世。长期以来，“李约瑟”在中国几乎成了“中国科技史”的代名词。1、“李约瑟难题”5 李约瑟博士站在世界科学史、比较科学

2、史和中外科学交流史的高度研究中国科技史，把中国科学文明置于世界史中应有的地位，从而纠正了西方过去对中国科学文化的各种错误看法、误解和严重低估。6 李约瑟认为，近代以前，中国一直是世界上最文明最发达的国家。 有资料显示，明朝以前世界上主要的发明创造和重大科技成就大约有300项，其中中国170项。 他列举了公元后15世纪内中国完成的一百多项重大发明和发现，大部分在文艺复兴前后接二连三地传入欧洲，为欧洲文艺复兴准备了重要物质技术基础。7 甚至到清朝的乾隆末年，中国的经济总量仍然占世界第一位，人口占世界的三分之一。 他说：“在公元三世纪到十三世纪之间（中国）保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平。中国的

3、这些发明和发现远远超过同时代的欧洲，特别是在十五世纪之前更是如此。（关于这一点可以毫不费力地加以证明）”。8 由此，李约瑟博士提出了一个著名的“李约瑟问题”，即为什么人类的近现代科学首先产生于西方，而不是首先产生于具有伟大古代科学技术成就的东方，其中尤其是伟大的中国？9“李约瑟问题” “ 李约瑟难题”或称“李约瑟问题”（Needham Problem, 或Needham Question）、“李约瑟之谜”（Needham Puzzle）、“李约瑟命题”（Needham Thesis）等等，所有这些名目都译自于英文。其一般表述是：10 “为什么现代科学，对大自然的数学化假设，全部涵义是为了先进技

4、术，它仅仅迅速崛起于伽利略时代的西方？” “为什么在公元前1世纪至公元15世纪之间，在将人类的自然知识应用于实用目的方面，中国较之西方更为有效？”11 李约瑟这样写道： “我们讨论一个问题，即，在科学技术史上中国文化的地位。只有研究了中国的社会、文化和经济制度，才能理解为什么在上古和中古时代，中国的理论科学和应用科学有惊人的发展，而在17世纪初期伽利略时代之后，现代科学在中国却没有发展，或者，可以说，完全没有发展呢。12 “从广义说，我们可以说，在纪元前3世纪至公元15世纪之间，中国比欧洲的科学技术（除了希腊光辉灿烂的理论建设高潮之外）要进步得多，但是从文艺复兴以后，欧洲的科学就开始占领先地位

5、了。”13 “对于中国本身，我们要研究的问题仍然是：为什么在公元8世纪以前中国社会比西方社会更有利于科学的发展，而到18世纪后却阻止了科学的发展呢？为什么现代科学的勃兴发生在欧洲而不发生在东亚的文明中？在这个问题后面，牵涉到有关中国社会的性质和发展的一切问题。14 “为什么在文艺复兴以前，从纪元前200年到大约公元1400或1450年这一段时期内，中国比欧洲总是要进步得多？还需要回答一个问题：为什么中国的官僚封建主义能够更好地把科学（可以说，常常是一种客观上似乎并不存在的理论科学）应用于人生事务上，在这方面比希腊的帝国主义，或者中古世纪的西方封建主义，要高明得多呢？这种情况似乎不大好解释。”1

6、5 对这个难题的讨论，中国科学家们仍然在激烈的争鸣之中。李约瑟本人也未给出明确地回答。16172、“零诺贝尔奖现象” 在诺贝尔科学奖111年的历史上,中国本土科学家一直处于无人折桂的尴尬境地。人们不禁要问:中国本土科学家为什么至今无人问鼎诺贝尔科学奖?中国距离诺贝尔科学奖还有多远?这是继“李约瑟难题”之后摆在国人面前的又一个世纪难题,人们把它称为“后李约瑟难题”，也有人称之为零诺贝尔奖现象。18诺贝尔奖(Nobel Prize)的由来 创立于1901年，是根据瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德贝恩哈德诺贝尔(18331896) 的遗嘱以其部分遗产作为基金创立的。1896年12月10日

7、,诺贝尔在意大利的圣雷莫逝世。逝世的前一年，他立下遗嘱，将其遗产的大部分(约920万美元) 作为基金，把每年所得利息分为5份，设立物理、化学、生理和医学、文学及和平5种奖金，授予世界各国在这些领域对人类作出杰出贡献的人。19诺贝尔奖(Nobel Prize)的由来 据此，1900年6月瑞典政府批准设置了诺贝尔基金会，瑞典议会通过了颁发诺贝尔奖金章程，并于诺贝尔逝世5周年纪念日，即1901年12月10日首次颁发诺贝尔奖。自此以后，除因战时中断外，每年的这一天都分别在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆举行隆重授奖仪式。 20诺贝尔奖(Nobel Prize)的由来 1968年瑞典中央银行于建行30

8、0周年之际，为纪念诺贝尔，出资增设了诺贝尔经济学奖(全称为“瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德伯恩德诺贝尔经济科学奖”，亦称“纪念诺贝尔经济学奖”)，授予在经济科学研究领域作出重大贡献的人。该奖于1969年开始与其它5个奖项同时颁发。诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金支票。21诺贝尔奖章的正面和背面22诺贝尔奖的获奖人数 据统计,截止2009年，在诺贝尔奖109年的历史上,共有811人和22个国际性组织获得过诺贝尔奖，其中192人获物理奖、157人获化学奖、195人获生理学和医学奖、107人获文学奖、96人和22个国际性组织获和平奖，64人获经济学奖。华裔科学家杨振宁、李政道、丁肇中、李远哲、朱棣文、崔

9、琦、钱永健、高锟等8人曾获此殊荣。23诺贝尔奖的学术地位 人们一般把诺贝尔奖中的物理学奖、化学奖以及生理学和医学奖这三大自然科学奖项统称为诺贝尔科学奖，它是世界公认的最具权威、最有影响、最高级别的国际性奖项。正如有人所说的：“如果把科学比作一座神圣殿堂的话,那么,诺贝尔奖就是科学殿堂里至高无上的王冠”。24诺贝尔奖的学术地位 诺贝尔科学奖不仅是对科学家在某个领域取得突破性成就的一种肯定和奖励，在某种程度上它也代表了一个国家基础科学研究与发展的水平，是一个国家科学创新能力的重要标志。能获得诺贝尔奖，不仅是获奖者个人的荣耀，也是一个国家的荣耀、一个民族的荣耀。2526诺贝尔科学奖获奖最多国家人数统

10、计27美国的获奖人数最多 美国人口占世界人口总数的比例不到5%,美国获得诺贝尔科学奖的人数却占全球获得该奖人数的70%以上，让人惊叹。美国共有278位诺贝尔奖获得者，其中文学奖获得者11位，和平奖19位，经济学奖34位，化学奖54位，物理学奖75位，生理学或医学奖85位。 28当代的“李约瑟难题”曾有学者作过统计，一个具有一定的经济基础和科学实力的国家，自革命胜利或独立后30至40年内，一般会出现一名诺贝尔奖获得者。例如，巴基斯坦是29年，印度是30年，前苏联是39年，捷克是41年，波兰是46年。可是，新中国成立已经60年了，而我国本土科学家至今没有一位问鼎过诺贝尔科学奖，这已成为我国科技界和

11、教育界不解的情结。于是有人便把“中国本土为什么没人拿到诺贝尔奖”这个问题,视为当代的“李约瑟难题”。29为什么印度和巴基斯坦能出诺贝尔奖获得者，而中国本土不能？ 好多人都说中国是发展中国家，似乎一个发展中就可以为很多问题开脱。为什么比我们更贫穷落后的邻居印度（物理学、经济学各1）和巴基斯坦（物理学，1979年）都有诺奖得主？ 30诺贝尔奖得主称中国没有诺奖也没什么诺贝尔奖得主贾埃弗（左）和奥谢罗夫（右）2011年9月30日做客首都科学讲堂31诺贝尔奖得主称中国没有诺奖也没什么 2011年9月30日，诺贝尔奖得主伊瓦尔贾埃弗和道格拉斯奥谢罗夫做客首都科学讲堂，与北京居民分享他们在科学上的发现和获

12、得诺奖的经历。对于中国至今无人获得诺贝尔奖，贾埃弗表示，“没有诺奖也没什么。”贾埃弗说，他1974年曾经来过一次北京，那时候街上行驶的是数百万辆自行车。经过30多年的发展，北京现已高楼林立，变化很大。“你们已经做了很多了不起的事情了，没有诺奖也没什么。”32诺贝尔奖得主称中国没有诺奖也没什么贾埃弗表示，获得诺奖要具备两个条件，首先要有一个好的理念，然后坚持下去。他寄予中国的年轻人，要首先拥有好奇心，接着是竞争意识、创造力、固执，以及自信、耐心和怀疑精神。最后，还有运气。“中国有十几亿人，某些人肯定会有好运的。”在谈到创造力问题时，贾埃弗表示，“成绩好不代表有创造力”。33诺贝尔奖得主称中国没有

13、诺奖也没什么在面对“应持什么样的态度学习科学”这一问题时，奥谢罗夫也表示，好奇心很重要。奥谢罗夫告诫年轻人，也要花点时间做点新的不同的事情，换换脑子。34诺贝尔奖得主精彩言论“幸运是很重要的”贾埃弗谈到自己获得诺贝尔奖的经历时表示，在高中时，他把时间都用在了下象棋、桌球和扑克牌上。在应聘美国通用电气公司时，因为挪威与美国对学业的评分系统相反(挪威及格分为4.0，美国则是最高分为4.0)，贾埃弗幸运地被认为“你肯定是个很好的学生”而被录用。此后贾埃弗读了通用电气的工程师，并因发现了超导体和半导体中的“隧道效应”而获得1973年诺贝尔物理学奖。35诺贝尔奖得主精彩言论“幸运是很重要的。”贾埃弗笑着

14、表示。与贾埃弗不同，奥谢罗夫在研究生阶段便已发现了液态氢-3的三种超流动性。1996年，奥谢罗夫获得诺贝尔物理学奖。谈到自己的诺贝尔奖牌，奥谢罗夫笑着说：“我会考虑在金价涨的时候把它卖出去。”363、“钱学森之问” 爱国知识分子的杰出典范、被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”的钱学森先生生前在各种场合曾不止一次地提出这样一个发人深思的问题：为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？人们把这个问题命名为“钱学森之问”。这是继“李约瑟难题”、“零诺贝尔奖现象”之后摆在国人面前亟待解答的又一个世纪难题。373、“钱学森之问” “钱学森之问”实质上反映的是我国高等学校人才培养质量问题。毋庸讳言，中国高等学

15、校人才培养质量不高，已经成了高等学校“挥之不去的梦魇”，社会各界对此多有诟病和不满。北大许多教授公开表示：“北京大学自解放后就没有出过世界级的大学问家！”383、“钱学森之问” 据有关资料披露，21世纪教育科学研究院联合搜狐网站,于2005年11月10日至12月8日在搜狐网的教育频道上进行了一次教育满意度问卷调查。其中“高等教育里最突出的问题”调查显示，33.3%的人认为是“大学教育质量滑坡”。调查同时显示，68.9%的公众表示对当前大学的教育质量“很不满意”、“不太满意”。这反映了公众对高等教育质量滑坡问题的关注和不满。39科学精神和人文精神的缺失 对于上述中国科技教育史的“三大疑问”，网上

16、有许多专家学者做出了很多很好的回答，许多都是很有真知灼见的。而我自己想在这里补充一点自己的解读，就是我们的教育、科研之所以上不去，其原因一部分在于我们的传统文化中科学精神和人文精神不足或者说是缺失。所以，我们有必要把这两个问题好好讨论一下。40第二节什么是科学和科学精神？ 41一、什么是科学？ 在座的都是研究科学的，“科学”这个词对于大家都不陌生。但是，真要问起来，什么是科学，却可能有千百种答案。42“科学”一词的起源 在中国古代并没有“科学”这个词。16世纪，也就是明朝后期西方传教士将英文单词“science” 引入中国，最初被翻译成“格物致知”，取自儒家经典札记大学中“致知在格物，物格而后

17、知至”。19世纪下半叶，日本明治时代启蒙思想家福泽谕吉首次把“science”译为“科学”，意思是分科的学问。1893年，康有为翻译日本书目时首先引进了“科学”这个词。后来，严复在翻泽天演论和原富时也使用了“科学”一词。此后，“科学”二字便在中国广泛运用。43“Science”和“Technology”出现很晚 “科学”在英语里是Science，它来源于拉丁文的scio，后来又演变为scientin，最后成了今天的写法，其本意是“知识”、“学问”。但这个词在英语里出现却很晚。Technology “技术”这个词出现的比Science还要晚一些，而“科学家”一词出现的就更晚了。这是非常耐人寻味的

18、一件事情。44 今日所谓科学在人类历史上是非常晚近的东西。许多听众也许不信，“科学家”(Scientist)一词直到十九世纪才出现。那是在1833年剑桥召开的英国科学促进会的一次会议上，著名科学史和科学哲学家威康休厄尔建议仿照“艺术家”(artist)一词创造出一个新词“科学家”，用来称呼像法拉第那样一些在实验室中探索自然奥秘、增进人类自然知识的人。“Scientist”一词的由来45科学曾依附于哲学和神学之中 大家也许要问，在出现“科学家”一词之前，像牛顿那样的大科学家被称做什么呢？要知道，到了1833年人类历史上出现的大科学家已经不计其数了，他们的名分是什么? 原来，他们自称也被称为自然哲

19、学家，他们自以为从事的是自然哲学研究。对这一点，我们从许多科学著作的名字中亦能看出。46 牛顿创立牛顿力学体系的原著是自然哲学的数学原理(1687)，进化论最伟大的先驱拉马克的代表作是动物哲学(1809)，近代原子论在化学中的复兴者道尔顿的著作是化学哲学的新系统(1808)，光之波动说的光大者、英国物理学家托马斯杨写过自然哲学讲义(1807) ，而且以这个题目作为当时教科书的名字是比较普遍的。 47独立科学传统的形成是很晚的事 这个事情说明了什么呢?它表明，独立的科学传统的形成是非常非常晚的事情，在这以前，科学寄附在别的传统之上。 从历史上看，真正意义的近代自然科学，是从1543年哥白尼“天文

20、学革命”以后才发展起来的，而在此之前，科学是依附在所谓“自然哲学”甚至神学里的。48中国历史纪年歌诀唐尧虞舜夏商周 公元前9世纪春秋战国乱悠悠 公元前93世纪（古希腊）秦汉三国晋统一 B.C.3世纪-A.D.4世纪（古罗马）南朝北朝是对头 公元46世纪（欧洲中世纪）隋唐五代又十国 公元610世纪（阿拉伯帝国）宋元明清帝王休 公元1120世纪（宋朝时西方开始十字军东征、文艺复兴和航海运动，明朝时开始科学革命，清朝时开始产业革命）495051西方历史年表阿拉伯历史中国历史年表5-8世纪诸蛮族王国建立阿拉伯帝国兴起7世纪（隋唐南周）5-8世纪诸蛮族王国建立阿拉伯帝国时期8世纪（南周唐）843凡尔登条

21、约签订形成后来的德国、法国和意大利阿拉伯帝国时期9世纪（唐）欧洲经济开始复苏阿拉伯帝国时期10世纪（唐五代十一国宋辽）5253 1113世纪：大翻译运动时期（我国宋朝） 14 世纪：文艺复兴时期 （我国元明朝） 1516世纪：地理大发现时期（我国明朝） 1617世纪：科学革命时期 （我国明清朝） 18 世纪：工业革命时期 （我国清朝） 19 世纪：古典科学全面发展时期（清朝） 20 世纪：现代科学技术时期 西方科学技术史断代年表54555657十字军东征大翻译运动大学的创立航海运动文艺复兴宗教改革近代科学诞生11 13 14 15 16马可波罗游记来自西方的推动力来自东方的推动力1543近代科

22、学产生的原因58“科学”一词的定义 但是，科学至今还没有一个为世人公认的定义。甚至有人认为，给科学下定义是无益的，也是不可能的。英国著名科学家贝尔纳指出：“科学在全部人类历史中确已如此地改变了它的性质，以致无法下一个适合的定义”，“科学不是个能用定义一劳永逸地固定下来的单一体”。59达尔文对科学的定义 1888年，达尔文曾给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，作出结论”。达尔文的定义指出了科学的内涵，即事实与规律。 但是，一般公众往往只是把科学当作实验室里发现的事实，而往往忽略了隐藏在科学发现后面的科学精神。60科学的两个来源 科学从一开始就有两个来源，首先是好奇心，以及获得一

23、个整体世界观的内在要求。 人类永远需要为自己的心灵创造一个家园，一个不会因为千变万化的眼前现象而经常改变的理解框架，一种系统地理解世界的方式。这种内在的要求构成科学史上的哲学家传统。61 第二个来源是，为满足人类的物质生活需要，人类必须提高自己制造、使用和改进工具的技艺和能力，广而言之，人类需要提高自己支配自然界为自己服务的能力。在这里形成了技术和工艺的进步，以及近代大工业的发展，这构成了科学史上的工匠传统。62科学与技术的区别 事实上，从科学史上的哲学家传统中，可以很容易看出科学的实质是人类对于未知的一种远征，是人类神圣好奇心的表现。 从科学史上的另一种传统工匠传统中，我们又可以很容易地看出

24、技术的实质在于技术是人们改造自然的方法和手段的集合，是人类不断改善自己生活状态所取得的物质成果。63对科学和技术的简要概括 什么是科学？ 科学是人们对未知的一种远征。科学的目的在于不断地有所发现。 什么是技术？ 技术是人们改造自然的工具和成果。技术的发展在于不断地有所发明。64 科学一般被定义为：甲，精确科学，如化学、物理等等；乙，一种通过逻辑推理从观察到的事实得出可验证的结论的思维方式。 你去问任何一个科学家或是几乎任何一个受教育的人：“什么是科学？”你很可能得到一个与乙相近的答案。而在日常生活中，人们所说的科学指的都是甲：科学是发生在实验室里的事。有人告诉我们说：年轻人必须得到科学方面的教

25、育，但他们不外乎是说年轻人应该多知道一点辐射、恒星或是人体的生理机能，而并非指应该教年轻人学会更严密地思考。 因此，科学发展所依赖的科学精神往往被科学发现的巨大光环所湮没了。65什么是科学精神？狭义的科学精神 = 理性，即求真广义的科学精神 = 求真、求善、求美求真 = 理性求善 = 人性求美 = 超越性66科学精神体现在哪几个方面？1、科学始于好奇；2、科学成于实证；3、科学致力完美；4、科学必须创新；5、科学追求真理;6、科学造福人类。67如果我们要问这样三个问题： 第一，什么是科学？ 第二，科学开始于何处？ 第三，作为一个优秀的科学家，他最重要的品质首先是什么？ 你该如何回答呢？有关科学

26、的三个问题68我们可以这样回答： 第一，科学是对于未知的一种远征； 第二，科学开始于好奇，科学开始于猜谜 第三，作为一个优秀的科学家，他最重要的品质首先是要有神圣的好奇心。科学始于好奇69科学精神之一：好奇心 科学精神首先体现在好奇和探索精神。科学始于好奇。“天上星，亮晶晶，数来数去数不清”。它最早是好奇：为什么人生下来是人？猫生下来是猫？狗生下来是狗？好奇，所以人的好奇心是科学诞生的第一动力。 所以我们经常说，在教育当中要保持我们孩子们的好奇心。爱因斯坦正是从对指南针的好奇中开始探索物理学的。70 好奇心就是探索为什么。物质是什么组成的？过去我们说金木水火土，那么近代科学发现金木水火土它又是

27、由分子组成的，分子又是原子组成的，原子又是质子、中子、电子组成的，质子、中子、电子又是最基本的电子，基本的电子由更基本的电子组成的，一直到现在发现了三对夸克，那么夸克又是什么组成的？科学家还在不断地探索。如果我们不了解物质是由原子和分子组成的，就没有现在的化工产业，所以科学精神首先就表现为要去探索。71世界近代三大数学难题之一：哥德巴赫猜想 哥德巴赫是德国一位中学教师，也是一位著名的数学家，1725年当选为俄国彼得堡科学院院士。1742年，哥德巴赫在教学中发现，每个不小于6的偶数都是两个素数（只能被1和它本身整除的数）之和。如633，1257等等。 72世界近代三大数学难题之一：哥德巴赫猜想

28、公元1742年6月7日哥德巴赫(Goldbach)写信给当时的大数学家欧拉(Euler)，提出了以下的猜想: (a) 任何一个=6之偶数，都可以表示成两个奇质数之和。 (b) 任何一个=9之奇数，都可以表示成三个奇质数之和。 这就是著名的哥德巴赫猜想。73世界近代三大数学难题之一：哥德巴赫猜想 欧拉在6月30日给他的回信中说，他相信这个猜想是正确的，但他不能证明。叙述如此简单的问题，连欧拉这样首屈一指的数学家都不能证明，这个猜想便引起了许多数学家的注意，都不断努力想攻克它，但都没有成功。有人对33108以内且大过6之偶数一一进行验算，哥德巴赫猜想(a)都成立。但严格的数学证明尚待数学家的努力。

29、 从此，这道著名的数学难题引起了世界上成千上万数学家的注意。74世界近代三大数学难题之一：哥德巴赫猜想 200年过去了，没有人证明它。哥德巴赫猜想由此成为数学皇冠上一颗可望不可及的“明珠”。到了20世纪20年代，才有人开始向它靠近。1920年、挪威数学家布爵用一种古老的筛选法证明，得出了一个结论：每一个比6大的偶数都可以表示为（9 + 9）。这种缩小包围圈的办法很管用，科学家们于是从（99）开始，逐步减少每个数里所含质数因子的个数，直到最后使每个数里都是一个质数为止，这样就证明了“哥德巴赫”。75世界近代三大数学难题之一：哥德巴赫猜想 目前最佳的结果是中国数学家陈景润於1966年证明的，称为陈

30、氏定理（Chens Theorem）“任何充分大的偶数都是一个质数与一个自然数之和，而后者仅仅是两个质数的乘积。” 通常都简称这个结果为大偶数可表示为 “1 + 2 ”的形式。76世界近代三大数学难题之一：哥德巴赫猜想 在陈景润之前，关於偶数可表示为 s 个质数的乘积与 t 个质数的乘积之和（简称“s + t ”问题）之进展情况如下： 1920年，挪威的布朗(Brun)证明了 “9 + 9 ”。 1924年，德国的拉特马赫(Rademacher)证明了“7 + 7 ”。 1932年，英国的埃斯特曼(Estermann)证明了 “6 + 6 ”。 77世界近代三大数学难题之一：哥德巴赫猜想 19

31、37年，意大利的蕾西(Ricci)先后证明了5 + 7 , 4 + 9 , 3 + 15 和2 + 366 1938年，苏联的布赫夕太勃（亦译布赫斯塔勃）证明了“5 + 5 ”。 1940年，苏联的布赫夕太勃证明了 “4 + 4 ”。 1948年，匈牙利的瑞尼(Renyi)证明了“1 + c ”，其中 c 是一很大的自然数。 1956年，中国的王元证明了 “3 + 4 ”。 78世界近代三大数学难题之一：哥德巴赫猜想 1957年，中国的王元先后证明了 “3 + 3 ”和 “2 + 3 ”。 1962年，中国的潘承洞和苏联的巴尔巴恩(BapoaH)证明了 “1 + 5 ”， 中国的王元证明了“1

32、 + 4 ”。 1965年，苏联的布赫夕太勃和小维诺格拉多夫(BHHopappB)，及意大利的朋比利(Bombieri)证明了“1 + 3 ”。 1966年，中国的陈景润证明了 1 + 2 。 最终会由谁攻克 1 + 1 这个难题呢？现在还没法预测。 79哥德巴赫与陈景润哪个厉害？ 众所周知，陈景润至今保持着哥德巴赫猜想证明方面的最佳纪录，是中国的骄傲。但是，哥德巴赫比陈景润更厉害，人家只不过是一个普通的德国中学教师，可人家就是非常好奇地提出问题，弄得几百年来那么多大数学家做不出来！陈景润再厉害，不过是做题，是老师和学生的差别。我们今天的中国什么时候能出几个题让老外去做做？我们为什么要老做别人

33、的题，这就是我们的好奇心不够！80四色猜想的诞生和证明 地图四色定理(Four color theorem) 又称四色猜想，是世界近代三大数学难题之一。 四色猜想的提出来自英国。1852年，毕业于伦敦大学的弗南西斯格思里来到一家科研单位搞地图着色工作时，发现了一种有趣的现象：“看来，每幅地图都可以用四种颜色着色，使得有共同边界的国家都被着上不同的颜色。”这个现象能不能从数学上加以严格证明呢？他和在大学读书的弟弟格里斯决心试一试。可是没有进展。 81 1852年10月23日，他的弟弟就这个问题的证明请教了他的老师、著名数学家德摩尔根，摩尔根也没有能找到解决这个问题的途径，于是写信向自己的好友、著

34、名数学家哈密顿爵士请教。汉密尔顿接到摩尔根的信后，对四色问题进行论证。但直到1865年汉密尔顿逝世为止，问题也没有能够解决。1872年，英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题，于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。世界上许多一流的数学家都纷纷参加了四色猜想的大会战。82 不到一年，律师肯普就提交了一篇论文，声称证明了四色问题。人们以为事情到此就已经完结了。谁知到1890年，希伍德在肯普的文章中找到一处不可饶恕的错误。不过，希伍德没有彻底否定肯普论文的价值，运用肯普发明的方法，希伍德证明了较弱的五色定理。 追根究底是数学家的本性。一方面，五种颜色已足够，另一方面，确实有例子表

35、明三种颜色不够。那么四种颜色到底够不够呢？这就像一个淘金者，明明知道某处有许多金矿，结果却只挖出一块银子，你说他愿意就这样回去吗？ 83 后来美国数学家富兰克林于1939年证明了22国以下的地图都可以用四色着色。 1950年，有人从22国推进到35国。 1960年，有人又证明了39国以下的地图可以只用四种颜色着色； 1975年，又推进到了52国。看来这种推进仍然十分缓慢。84 数学家希奇早在1936年就认为，讨论的情况是有限的，不过非常之大，大到可能有10000种。对于巨大而有限的数，最好由谁去对付？今天的人都明白，计算机！ 从1950年起，希奇就与其学生丢莱研究怎样用计算机去验证各种类型的图

36、形。这时计算机才刚刚发明，存储量和运算速度都无法完成计算任务。两人的思想可谓十分超前。85 1972年起，黑肯与阿佩尔开始对希奇的方法作重要改进。到1976年，他们认为问题已经压缩到可以用计算机证明的地步了。于是从1月份起，他们就在伊利诺伊大学的IBM360机上分1482种情况检查，历时1200个小时，作了100亿个判断，最终证明了四色定理。 由一个绘图员提出的猜想，经过一百多年科学家的努力，终于变成科学真理。所以说科学始于好奇，科学始于猜谜！86科学精神之二：实证精神 第二是实证精神。科学源于事实，成于思维，一个是实一个是证，要多次重复的事实，找到规律，但是，还要思考。 比方哥白尼当初提出日

37、心说的时候，除了用自己的眼睛观察以外，他更重要的是用自己的脑子去思考，因为当时还没有望远镜，所以观察还是很粗略的。87 科学的思维方式，一般说来我们把它概括成为：一个是归纳的思维方法；一个是演绎的思维方法。当然还要加上想像、灵感、直觉等等。所以科学精神就表明一个人善于去观察，而且还要善于去怀疑，就叫有根据的怀疑精神。然后对观察的事物进行假设，然后再去慢慢地去证实它。88科学精神之三：求美精神 第三是科学精神，我们又把它叫做原理精神。就是干什么事情都要追求根本，最根本的原理。这也就是科学中的美学原理。 像我们的物理学，F=ma，就是我们就找到了力是产生加速度的原因，而不是产生速度的原因。那么任何

38、物体动则恒动，静则恒静，惯性的原理，加速度的原理，这样呢我们就解释了事物的一些最根本的东西。而且这个公式非常漂亮。89 牛顿最伟大的贡献是提出了万有引力，而爱因斯坦却取消了它：引力的本质是没有引力，宇宙中无处不在的引力其实不是引力，而是时空的弯曲！广义相对论指出，由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，引力场实际上是一个弯曲的时空。也就是说在弯曲的宇宙时空中，天体只能沿路程最短的短程线运动，投射到欧几里得的空间中，就呈现出椭圆形的运动轨道。90时空几何量 = 物质的物理量 （时空度规张量） (能量动量张量)爱因斯坦的引力场方程91空間弯曲就好像把一塊石子放在橡皮模上石子=重力橡皮模= 弯曲的空

39、間92科学精神之四：创新精神 第四就是创新精神。任何一个科学理论它必须要能够解释现实，也要能够预测未来。当一个科学理论既不能解释现实，也不能预测未来的时候，它就要发生突破，发生革命。93科学精神之四：创新精神 就像19世纪末20世纪初，大家认为已经非常完美的经典物理学，甚至认为它就是下一步要做的就是小数点多少位的完善问题了，但是突然发现它解释不了光速不变的原理，这就是当时说空中飘来了两朵乌云一样，所以就给物理学确确实实带来了危机，那么这样就产生了爱因斯坦的相对论。94 当爱因斯坦的相对论出来以后，它就是反传统的，当时许多经典物理学家，坚决反对，不赞成。他作为一个26岁的年轻人，敢于提出新的见解

40、，所以他必须要有创新精神。 95 当然这种创新精神呢，必须产生在一个比较宽松的社会环境当中。就是说我们暂时不赞成你的意见，但是我们尊重你的意见，所以有这么一个非常有意思的事情，就是当时诺贝尔奖委员会，大多数人都不赞成爱因斯坦的相对论，结果最后呢，诺贝尔奖还不得不授予爱因斯坦，所以他是在比较宽松的环境里边呢，它就有利于人的创造性。96钱学森系统谈话：国家要培养会动脑子的科技创新人才 今天，党和国家都很重视科技创新问题，投了不少钱搞什么“创新工程”、“创新计划”等等，这是必要的。但我觉得更重要的是要具有创新思想的人才。问题在于，中国还没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学，都是些

41、人云亦云、一般化的，没有自己独特的创新东西，受封建思想的影响，一直是这个样子。我看，这是中国当前的一个很大问题。97 最近我读参考消息，看到上面讲美国加州理工学院的情况，使我想起我在美国加州理工学院所受的教育。 我是在上个世纪30年代去美国的，开始在麻省理工学院学习。麻省理工学院在当时也算是鼎鼎大名了，但我觉得没什么，一年就把硕士学位拿下了，成绩还拔尖。其实这一年并没学到什么创新的东西，很一般化。后来我转到加州理工学院，一下子就感觉到它和麻省理工学院很不一样，创新的学风弥漫在整个校园，可以说，整个学校的一个精神就是创新。98 在这里，你必须想别人没有想到的东西，说别人没有说过的话。拔尖的人才很

42、多，我得和他们竞赛，才能跑在前沿。这里的创新还不能是一般的，迈小步可不行，你很快就会被别人超过。你所想的、做的，要比别人高出一大截才行。那里的学术气氛非常浓厚，学术讨论会十分活跃，互相启发，互相促进。我们现在倒好，一些技术和学术讨论会还互相保密，互相封锁，这不是发展科学的学风。你真的有本事，就不怕别人赶上来。99 我记得在一次学术讨论会上，我的老师冯卡门讲了一个非常好的学术思想，美国人叫“good idea”，这在科学工作中是很重要的。有没有创新，首先就取决于你有没有一个“good idea”。所以马上就有人说：“卡门教授，你把这么好的思想都讲出来了，就不怕别人超过你？”卡门说：“我不怕，等他

43、赶上我这个想法，我又跑到前面老远去了。”所以我到加州理工学院，一下子脑子就开了窍，以前从来没想到的事，这里全讲到了，讲的内容都是科学发展最前沿的东西，让我大开眼界。100 我本来是航空系的研究生，我的老师鼓励我学习各种有用的知识。我到物理系去听课，讲的是物理学的前沿，原子、原子核理论、核技术，连原子弹都提到了。生物系有摩根这个大权威，讲遗传学，我们中国的遗传学家谈家桢就是摩根的学生。化学系的课我也去听，化学系主任L鲍林讲结构化学，也是化学的前沿。他在结构化学上的工作还获得诺贝尔化学奖。以前我们科学院的院长卢嘉锡就在加州理工学院化学系进修过。101 L鲍林对于我这个航空系的研究生去听他的课、参加

44、化学系的学术讨论会，一点也不排斥。他比我大十几岁，我们后来成为好朋友。他晚年主张服用大剂量维生素的思想遭到生物医学界的普遍反对，但他仍坚持自己的观点，甚至和整个医学界辩论不止。他自己就每天服用大剂量维生素，活到93岁。加州理工学院就有许多这样的大师、这样的怪人，决不随大流，敢于想别人不敢想的，做别人不敢做的。大家都说好的东西，在他看来很一般，没什么。没有这种精神，怎么会有创新！102 加州理工学院给这些学者、教授们，也给年轻的学生、研究生们提供了充分的学术权力和民主氛围。不同的学派、不同的学术观点都可以充分发表。学生们也可以充分发表自己的不同学术见解，可以向权威们挑战。过去我曾讲过我在加州理工

45、学院当研究生时和一些权威辩论的情况，其实这在加州理工学院是很平常的事。那时，我们这些搞应用力学的，就是用数学计算来解决工程上的复杂问题。所以人家又管我们叫应用数学家。可是数学系的那些搞纯粹数学的人偏偏瞧不起我们这些搞工程数学的。两个学派常常在一起辩论。103 有一次，数学系的权威在学校布告栏里贴出了一个海报，说他在什么时间什么地点讲理论数学，欢迎大家去听讲。我的老师冯卡门一看，也马上贴出一个海报，说在同一时间他在什么地方讲工程数学，也欢迎大家去听。结果两个讲座都大受欢迎。这就是加州理工学院的学术风气，民主而又活跃。我们这些年轻人在这里学习真是大受教益，大开眼界。今天我们有哪一所大学能做到这样？

46、大家见面都是客客气气，学术讨论活跃不起来。这怎么能够培养创新人才？更不用说大师级人才了。104 有趣的是，加州理工学院还鼓励那些理工科学生提高艺术素养。我们火箭小组的头头马林纳就是一边研究火箭，一边学习绘画，他后来还成为西方一位抽象派画家。我的老师冯卡门听说我懂得绘画、音乐、摄影这些方面的学问，还被美国艺术和科学学会吸收为会员，他很高兴，说你有这些才华很重要，这方面你比我强。因为他小时候没有我那样的良好条件。我父亲钱均夫很懂得现代教育，他一方面让我学理工，走技术强国的路；另一方面又送我去学音乐、绘画这些艺术课。105 我从小不仅对科学感兴趣，也对艺术有兴趣，读过许多艺术理论方面的书，像普列汉诺

47、夫的艺术论，我在上海交通大学念书时就读过了。这些艺术上的修养不仅加深了我对艺术作品中那些诗情画意和人生哲理的深刻理解，也学会了艺术上大跨度的宏观形象思维。我认为，这些东西对启迪一个人在科学上的创新是很重要的。科学上的创新光靠严密的逻辑思维不行，创新的思想往往开始于形象思维，从大跨度的联想中得到启迪，然后再用严密的逻辑加以验证。106 像加州理工学院这样的学校，光是为中国就培养出许多著名科学家。钱伟长、谈家桢、郭永怀等等，都是加州理工学院出来的。郭永怀是很了不起的，但他去世得早，很多人不了解他。在加州理工学院，他也是冯卡门的学生，很优秀。我们在一个办公室工作，常常在一起讨论问题。我发现他聪明极了

48、。你若跟他谈些一般性的问题，他不满意，总要追问一些深刻的概念。他毕业以后到康奈尔大学当教授。因为卡门的另一位高才生西尔斯在康奈尔大学组建航空研究院，他了解郭永怀，邀请他去那里工作。107 郭永怀回国后开始在力学所担任副所长，我们一起开创中国的力学事业。后来搞核武器的钱三强找我，说搞原子弹、氢弹需要一位搞力学的人参加，解决复杂的力学计算问题，开始他想请我去。我说现在中央已委托我搞导弹，事情很多，我没精力参加核武器的事了。但我可以推荐一个人，郭永怀。郭永怀后来担任九院副院长，专门负责爆炸力学等方面的计算问题。在我国原子弹、氢弹问题上他是立了大功的，可惜在一次出差中因飞机失事牺牲了。那个时候，就是这

49、样一批有创新精神的人把中国的原子弹、氢弹、导弹、卫星搞起来的。108 今天我们办学，一定要有加州理工学院的那种科技创新精神，培养会动脑筋、具有非凡创造能力的人才。我回国这么多年，感到中国还没有一所这样的学校，都是些一般的，别人说过的才说，没说过的就不敢说，这样是培养不出顶尖帅才的。我们国家应该解决这个问题。你是不是真正的创新，就看是不是敢于研究别人没有研究过的科学前沿问题，而不是别人已经说过的东西我们知道，没有说过的东西，我们就不知道。所谓优秀学生就是要有创新。没有创新，死记硬背，考试成绩再好也不是优秀学生。109 我在加州理工学院接受的就是这样的教育，这是我感受最深的。回国以后，我觉得国家对

50、我很重视，但是社会主义建设需要更多的钱学森，国家才会有大的发展。110科学精神之五：科学追求真理 科学精神第五条就是独立精神。因为科学它是一种社会的事业，它研究的是自然界或者人文的社会的现象。但是它是有共同体，是社会行为当中的一部分，它必然就要受到社会的各种影响制约。那么一般从事科学研究的人，他必须要有独立的精神，不依附于某种权威或者权势，必须实事求是地提出自己的看法。那么像我刚才谈的这五条，就是体现着一个人的勇气，不仅是科学家，而且是一个国民的勇气。111科学精神之六：科学造福人类 科学精神最后一条就是科学要为人类造福。我们常说真善美，科学除了求真求美以外，更重要的是为了人类造福。 当然，从

51、纯粹的科学技术来说，它没有善恶之分，它是一把双刃剑，既可以造福人类，也可以毁灭人类。但掌握科学技术的人，真正的科学家，却是必须有社会责任感的。即便是炸药大王诺贝尔，他的发明直接导致了武器的进步，但他还是设立了著名的和平奖，来表彰那些在推进世界和平方面有贡献的人士。112现代工程师应有的素质 中国科学院路甬祥和浙江大学王沛民提出，时代的飞速发展和工业创新的巨大挑战，要求21世纪的工程师至少做好回答四个问题的准备： 第一是“会不会去作”。一项工程技术任务甚至科技难题放在面前，你拿不拿得起。 第二个是“值不值得作”，看你能否在人、财、物和时间要求的现实约束条件下，经济合理地完成这项任务。113现代工

52、程师应有的素质 第三个是“可不可以作”。看你能否在政策法规、社会公德、文化习俗允许的前下，既遵照法律又合乎情理地把事情办成。 第四个是“应不应该作”。看你能否自觉地考虑生态的可行性，以本职的技术工作为可持续发展作出贡献”。114现代工程师应有的素质 在这四个问题中，除第一个“会不会做”的问题属于专业技术方面之外，其余三个问题“值不值得作” “可不可以作” “应不应该作”全是社会人文方面内容，即社会评价问题、道德法规允许问题和生态环境可行程度问题。现代工程观念，已抛弃征服自然、改造自然的主旨，转向尊重自然保护自然的认识。这是现代人文精神在工程中的体现。115科学精神体现在哪几个方面？1、科学始于

53、好奇；2、科学成于实证；3、科学致力完美；4、科学必须创新；5、科学追求真理；6、科学造福人类。116科学精神在当代中国社会中的一个实例117非典在中国：中国失去的机遇 2003年7月18日 (记者马丁恩斯林克，中国特稿社记者丁逸旻、熊蕾协助报道。丁逸旻、熊蕾译。英文原文发表在科学。)118 富有积极进取精神的公共卫生措施使非典得到了控制，但是中国科学家失去了一次崭露头角的独一无二的机会。 北京2003年3月中旬，严重急性呼吸综合症（SARS）疫情开始失控。在香港京华国际酒店911房间居住的一位医生已经传染了12人，他们又在全球范围引发了新的病例。119 日内瓦的世界卫生组织官员深为急迫的危险

54、所震动，于3月12日发出“全球警报”。5天后，他们从全世界招募了11个实验室，联手奋战，查找这个新疾病的原因。 几乎没有人知道的是，在北京城南一个装备很好的实验室里，一个由病毒学家组成的研究小组已经从最早一些患者身上获取的标本中发现了一种新的病毒。他们把这种病毒接种到细胞培养基和乳鼠上，用他们的电子显微镜拍了照。120 他们注意到，这种病毒有一个清晰的带钉刺的光环，属于一种人们还不知道会致人死命的病毒：冠状病毒。到3月的第一个星期，这个研究小组已经有了试探性的证据，证明这个新的病毒可能确实和这次流行病有联系。 121只有一个问题,他们不敢向世界公布! They saw it first. Ya

55、ng Ruifu (left) and Zhu Qingyu had pictures of the new coronavirus (top) on 26 February-but they kept quiet about it. 122 当时，中国官方的口径是，被称为非典型肺炎的这场流行病是一种衣原体细菌引起的，语气柔和的微生物学家杨瑞馥说，他是发现了冠状病毒的军事医学科学院研究小组的成员之一。衣原体假说是资深微生物学家，中国工程院院士洪涛提出的。衣原体假说已经有了很大的市场，所以杨说，要挑战这个假说“大为不敬”。的确，其他人也说，卫生部其实已经封杀了不同观点。 123 所以，这个研究小

56、组既没有谋求媒介关注他们的发现，也没有通报世卫组织网络中的任何一个实验室。否则，协调世卫组织这个网络的德国病毒学家克劳斯斯托尔说，他们就有可能加快这个集体探索的进程，即使提前不了几个星期，也会提前好几天。“这些科学家是第一个看到SARS病毒的，”斯托尔说，他最近访问了军事医学科学院。“可我们一点也不知道。”124 给斯托尔打一个电话或者发一封电子邮件就可能确保杨和他的同事们在疾病史上有一个更突出的地位，或许甚至在权威科学杂志上发表一、两篇论文。“我们过于谨慎了，”杨现在不无惋惜地说。“我们等的时间太长了。” 125 和军事医科院的研究小组一样，这里的很多科学家都为失去了一次显示中国正在增长的科

57、研实力的机会感到难过。他们说，中国科学家本来是能够拿到锁定病原，测序出其基因组并描述其如何致人以病的第一的。但是，正如一位科研人员在一则广为人知的新闻报道中所说的，他们“败给了”外国竞争者。很多人认为，这个失败部分归咎于中国科研体制上的问题：缺乏协调与合作，让人窒息的政治干预，对挑战权威的犹豫，以及与外界的隔离。 126 这个疾病年初开始在华南的广东省爆发。媒介鲜有报道，但是通过电话、电子邮件和互联网的聊天室，很多人怀疑到问题的严重性。直到2月11日，省卫生厅才第一次宣布了这次疫情；当时，这场疾病已默默地传播了两个月，传染了300多人。 127 不管怎样，衣原体成了占支配地位的理论。CDC主任

58、李立明事后回顾说，媒介也有些责任，它们把一种假说当成事实来报道。但是也有人说，他的机构和卫生部其实封杀了讨论的可能。“他们不让别人发表意见，”中国科学院副院长陈竺说。他也是国家抗非典科技攻关组的副组长。“他们把门关死，只考虑衣原体，”世卫组织驻中国代表处主任贝汉卫说。 128 结果，没有几个科研人员加入这一探索；想继续研究的人却很难获得样本。比如，因水稻测序而名声大振的北京华大基因研究中心（BGI）的科研人员就非常想帮忙。在疫情爆发初期，BGI副主任汪健数次飞往广东，却都空手而归。“真是一点办法都没有，”他的同事于军说。 129 不过，军事医科院的科研人员还是设法很早就介入了。由祝庆余和秦鄂德

59、领导的军事医科院微生物学和流行病学研究所的科研小组展开了病原学研究；他们热切地告诉科学他们为锁定病原所采取的步骤和时间表。他们说，2月14日，军事医科院的科研人员从广东拿回几例在部队医院获取的令人垂涎的患者样本。2月22日，他们已经设法将样本中的某种病毒接种到所谓vero细胞上。2月26日世卫组织将疾病命名为SARS之前两周他们在一张电子显微镜照片上观察到冠状病毒样颗粒130 这本身并不能证明什么。世卫组织的斯托尔说，类似的求索发现了各种病原体，因为人身上都携带有若干微生物。但是，杨说，在3月的第一个星期，比香港大学科研人员早好几个星期，该研究小组就发现，非典患者的血清可以抑制这种病毒的生长这

60、是显示一种分离出来的物质和一种疾病的相关性的关键实验。但是，由于军事医科院的研究小组只有几个患者的血清，他们感到挑战名家的底气不足。“我们想有十足的把握，”杨说。“洪涛博士在中国非常有名。我们得尊重他。”131 3月17日，非典已经爆发成全球性问题，斯托尔的网络当时还没有吸收一家中国大陆的研究组。网络成员已经开始每天开电话会议，将自己的发现贴到一个内部网站上，并且相互通过快递交换样本和试剂。他们的工作进展神速；到3月24日，他们已经指向冠状病毒，3周以后，他们表明，这种冠状病毒能在猴子身上引起类似非典的症状，从而完成了确定一种新的传染病原体的最后一个标准。但是斯托尔事后说，假如军事医科院的研究