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从德国的科研机构看“科学文化”

时间:2013-09-04 00:15:52  来源:  作者:

 2012年6月,我参加中国科学院人事教育局组织的赴德科研管理高级培训班,参观了德国很多地方和部门的科研机构,历时三个星期。一路上所见所闻,所思所想,还有与培训班同学们的交流,增长了见识,收获很大。我主要关心的问题是“科学文化”的问题。科学是一个共同体,科学的创新,与这个共同体的文化密切相关。科学文化的内涵非常丰富,涉及科学家的知识结构,科研组织、科研活动,科研管理,科学评价,乃至科学与社会的关系等方面。一种好的科学文化,是科学创新的土壤;没有好的科学文化,所谓的“创新”,不过是自欺欺人的空谈。在这篇简短的总结报告中,不可能对科学文化做出深入的讨论。我只是根据我在这次培训中对德国科研机构的考察,对比国内科学界的情况,就科学文化的若干方面做一些思考。

 

一、科学的见识

在德国马普学会的宣传材料中,我们常常看到“科学应用,见识先行”这样的字眼。这个“见识”就是科学的见识。科学研究上要有创新,首先要有对科学全面而深刻的认识和把握。创新是富有见识地选择新的研究方向和提出新研究问题,而不是简单地做“别人没做过的”、标新立异的研究。所以,要具备提出恰当的科学研究问题的能力,就必须有卓越的科学见识。

 

整体性与交叉性

现代科学的发展越来越显示出科学的有机性和整体性。早在上世纪40年代,当机械观的科学处于巅峰的时候,英国哲学家怀德海就预见的未来的科学将是整体性和有机性的科学,即探究自然界事物多样性和复杂性将成为科学研究的主旋律。探究最深层的自然规律固然非常重要,但自然界事物复杂性和多样不是单一的基本理论就能解决的,更多的研究问题处在基本理论和日常感知现象之间的“中层”。在自然界的“中层”,各种因素交互作用,形成千变万化的多样性,而它们又如一个生命体一样有机地结合在一起。因此,整体性和交叉性的研究方法成为现代科学的最鲜明的特点。

我们访问的德国亥姆霍兹联合会和马普学会的几个研究所,从他们提出的科学问题及其研究方法来看,都特别明显地看出科学的整体性和交叉性。

亥姆霍兹联合会的的于里希研究中心(Juelich Research Center), 建于1956年,目前由8个研究所, 1个中心研究所, 2个中心部门,和2个项目组织组成,是一个多学科研究机构群,研究介于开发运用研究和纯粹的基本问题研究之间的“中层”科学问题。研究重点是关于人类健康、能源和环境的科学问题,涉及生物、医学、脑科学、神经科学、大气科学、生物化学、分子物理、高分子化学等方面,完全打破了所有学科的边界。当我问及他们招收的科研人员来自什么学科背景时,回答是“所有学科”。也就是说,为了研究他们的科学问题,他们可能需要各种学科背景的人,甚至包括社会科学背景,不以学科边界进行限制,而是强调多学科的交叉。例如,气候变化肯定是一个复杂的过程,要理解这个过程就必须理解空气、植物、土壤在这过程中如何单独或交互发生作用。氢气对气候的影响如何?云层如何改变气候?空气污染物如何扩散?二氧化碳如何被植物如何被植物和土壤吸收、贮存和排放?至今为止,对于这些问题的回答仍然要么是笼统的、要么是零零碎碎的。于里希的科研人员在研究这些问题时,关注的视角是整体性的,即人类的环境和能源问题,但研究的问题是多样化的,总是涉及多学科的交叉。

在这样的多学科的交叉研究中,科学问题的解决往往不是简单的,线性的,而是复杂的,非线性的。因此就涉及大量的计算和模拟分析,需要采取各种计算方法。为此,于里希中心还专门建立了模拟计算中心,可以为研究中心的所有科学研究提供支撑。

 

基础研究与应用研究

虽然大多数科学家不会声称“基础科学研究”与“应用科学研究”是互相对立的,但是在中国的科学界,我们常常会看到把两者隔裂开来的情况。人们认为基础科学研究是那种“纯科学”研究,是不需要考虑社会因素,只需要有“好奇心”驱动的科学研究,因此有所谓“为科学而科学”的说法,好像只要一涉及到实际应用问题,科学就沾是铜锈气,就不是真正的科学了。事实上,这种理想的,离开人类实际需要的“纯科学”实际上是不存在的。基础科学存在于各种各样的应用科学之中。

在于里希科学研究中心,基础科学与应用科学的相互依存就表现得特别突出。还是用气候变化的例子。上面提到的研究气候变化的复杂过程的科学问题可以说都是基础科学研究问题,它们的目的是对自然现象及其变化规律有更深刻和清晰的认识。但是在这些研究问题有过程中,科学家需求采用和设计多种研究方法和实验工具,进行多种观测和实验,研究各种对象,这里边势必就可能有新工具、新方法、新仪器甚至是新材料的发明。 例如,于里希研究中心的能源研究所就在研究对气候无害有益的能源供给,他们正在研究一种特殊的高分子膜,可以分离烟道气体中的二氧化碳;还研究新材料来制造燃料电池和节能灯泡。所有这些研究一方面是基础研究的必要组成部分,另一方面也是很可能有应用前景的应用研究。在整体性与交叉性的科学视野中,基础科学与应用科学研究实际上是一体的。

 

“博”与“专”

我们在德国参观的大多数研究所,他们的科学研究定位都是非常专门、非常明确的,不像国内研究所喜欢采用大而笼统的研究定位。德国的一个研究所,往往由3-4个研究组构成,每个研究组的组长是首席科学家,由他(她)确定研究的方向。研究的问题非常具体,而有很“专”,但这种“专”是建立在对该学科乃至多学科全面了解基础上的“专”。也就是说,“专”是在“博”的前提下的“专”,这种“专”掌握了广泛的自然现象的共性,所以它本身就具有向“博”拓展的“基因”。

我们在耶拿(Jena)访问的马普生态化学研究所,其三个所长之一Wilhelm Boland 教授的团组专门研究植物保护自己的“语言”-挥发化合物,即研究植物在受到昆虫侵害时如何放出化学物来吸引动物来保护自己。这样的研究问题,看起来很专,却抓住了生态化学的本质,即研究植物-动物生态系统如何通过化学过程来维持平衡。听Wilhelm Boland教授的解释,你会觉得他的研究问题设计得非常巧妙,包含了很深的科学见解。然后你会发现,这么“专”的问题原来是植物生态体统中的一个共性问题。在他的研究问题设计上, “博”与“专”达到了完美的统一。

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