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袁正光:当今世界科学技术发展的最新进展(2)

当今五大科学前沿

第一,宇宙科学。认识宇宙要大胆,宇宙科学现在主要研究爆炸理论、膨胀学说,走在最前沿的是美国休斯敦航天中心的一些科学家,因为这项研究,他们越来越深入到宇宙的深层次,不过人类现在还只是在宇宙一个很小的局部。

第二,基本物质科学。中国的阴阳五行观认为世界是由金木水火土五种物质组成的,西方国家接着追问下去,他们发现金木水火土是分子组成的,分子是原子组成的,原子是质子、中子、电子组成的,质子、中子、电子是基本电子组成的,基本电子由更基本电子组成,再往下追问就叫一种波、一种旋,所以现在物质科学领域最新的理论叫做超旋理论。

如果我们不了解物质是由原子分子组成的,就不会有现在的人造纤维、人造橡胶和塑料。德国发现了苯环,进一步发现了碳链,物质碳链的长短决定了这个物质的特性,所以人类就通过一定的催化剂控制一定的温度或者一定的压力,让长的链变短或短的链变长以及通过断裂、聚合来分散出我们需要的物质。只有对事物有了科学认知以后,才能发明相应的技术,所以科学是发现,技术是发明。

第三,地球科学,就是地圈、水圈、气圈及其相互关系的科学。地圈涉及地质学,水圈涉及海洋学,气圈就是气象预报所依赖的学科。就这么一个地圈,我们到现在都没有弄清楚,比如地震的长期预报还可以,10年、20年以后地壳的变化我们多多少少知道一点,近期的临震前的预报应该说到现在世界各国都没有把握。而气象预报是近期的可以,越远越说不准。人类在认知地球,地球本身也在不断深化。

成立于1968年4月的罗马俱乐部是关于未来学研究的国际性民间学术团体,也是一个研讨全球问题的全球智囊组织,它在网络上流传最广的头衔是“世界十大神秘组织之一”——罗马俱乐部将会员人数严格控制在300人之内,而且为了保证会员不受政治经济利益以及意识形态的影响,一旦某一会员成为某国政府的高级官员,他的会员资格将自动进入休眠状态。罗马俱乐部于1972年发表了第一个研究报告《增长的极限》,预言经济增长不可能无限持续下去,因为石油等自然资源的供给是有限的,做了世界性灾难即将来临的预测,设计了“零增长”的对策性方案,在全世界挑起了一场持续至今的大辩论。此后人类就开始重视生态问题,经济发展在原来的供需、生产、近期增长、货币平衡原理基础之上,又加了第五个平衡原理,叫做生态平衡原理。我们最近一二十年的发展是以生态的严重破坏为代价的,这种发展是不可取的,当然我们有我们的难处,如果不达到8%的经济增长,失业率就更高,各种社会问题就出来了。但是,要缓解这个问题有可能造成经济等各个方面的失衡,我们目前是进退两难,就是因为我们还没有掌握规律,我们还是在凭经验办事。我国的科学研究领域存在一个问题,就是现在我国自然科学和社会科学是分开的,大家知道最早的中科院院长是郭沫若,也就是说解放初期自然科学和社会科学还在一起,后来分开了,搞自然科学的人不了解社会科学,搞社会科学的人不了解自然科学,这就使得我们在掌握规律的道路上走得更加艰辛。

第四,生命科学。

第五,非线性科学,就是研究复杂性的科学。线性的一般都是简单的,比如成正比的、成反比的。测量一次就可以决定的空间是一维空间,那就是一条线,测量两次才能决定的空间叫做二维空间,要测量三次才能决定的空间叫三维空间,如果还要测量这个物体在某一个时间在什么地方叫做四维空间,如果还要测量下一个时间在什么地方就叫五维空间。一张纸是一个平面,二维空间,但我这么一揉之后变成几维空间?谁都说不清楚,这叫非线性。很多事情很复杂,计算机都很难算出来,尤其是天气预报,涉及的数据太复杂了,如果计算机运行过程中暂停了一下,然后重新启动,最终算出的结论跟不停顿得出的结论可能是相反的,这就叫原因的不确定性。还有非加合性,一加一等于二,有的时候母系统不等于子系统的加合,而是大于或者小于,这都是非线性的。

目前,一大批科学家默默无闻地在这些领域里面去探索大自然的秘密,他们更多的是因为对这件事情感兴趣,一天工作10个小时、20个小时一点不觉得苦,为什么?因为对自己的工作有兴趣。所以最近我认为刻苦学习永远学不出好学生来,应该是愉快学习,带着兴趣学习,这是孩子成长的决定性因素。现在孩子们大多数学得并不愉快,这是我们教育的最大的问题。

当今六大高技术领域

我们掌握一些科学原理之后就可以不断地转化为技术,当然不是所有的科学都可以转化,就目前来讲有六大高技术领域。

第一,纳米及新材料技术

NEC集团全称日本电气公司,简称“日电”,是日本最大的电子工程和通讯设备的制造厂家之一,在通讯、计算机、半导体技术三大领域,NEC都居于世界前沿。NEC的总裁、创始人是东京大学物理系毕业的,他曾经被问到,为什么要选择材料行业作为未来一生的工作,他说材料技术是一切技术的基础。他说的材料技术就是硅片材料,就是现在微电子芯片所用的材料。上世纪九十年代芯片技术一日千里,但最近几年没有太大的发展,计算机为了提高自己的效率采用两个芯片,即双核。我们所说的微处理器也好,存储芯片也好,线宽已经达到0.07微米(一米的千分之一是一毫米,一毫米的千分之一是一微米,10的负6次方),也就是说已经达到极限了,下一步的材料很可能就是纳米材料。纳米和米、微米等单位一样,是一种长度单位,一纳米的长度是一米的十亿分之一,10的负9次方,相当于一个中等原子的大小。纳米与米对比,就好象是一只蚂蚁与一条5000公里长的公路。1984年,德国著名学者格莱特把6纳米的金属粉末压制成纳米块,制出了世界上第一块纳米材料,开纳米材料学之先河。1990年7月,在美国召开了第一届国际纳米科学技术学术会议,正式把纳米材料作为材料科学的一个新分支。

责任编辑:采编二部校对:总编室最后修改:
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