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科学研究方式的历史性变化(一)
陈雨思（2001-01-22）
自从16世纪伽利略以他的温度计和望远镜为近代实验科学举行奠基礼后,自然科学摆脱了从权威和理性的推演中寻找结论的老路,而走上了以科学的实验和观察为基础来揭示大自然秘密的正确道路.从此,科学便以突飞猛进的姿态向前迈进.
在整个20世纪,科学研究是以科学家与实验、观察的仪器设备相结合为特征的,科学研究工作包括实验和观察的设计、实验和观察数据的处理、实验和观察结果的解释等方面.
在新世纪来临的今天,科学研究己开始出现了一些新的发展和变化,这些变化体现在以下方面:
(1) 为了有效地进行实验和观察,人们创造出了各式各样的仪器设备,目前,这些仪器设备已相当先进,它大大地减轻了科学家的技能性劳动,并且使科学研究更为迅速和有效.
(2) 计算机与实验、观察设备的结合初步得到实现,这使得大量技术性信息处理工作由计算机代劳.科学家工作的起点,主要不再是原始信息,而是计算机处理过的信息.
(3) 因特网技术的迅猛发展,突破了人们在信息交流方面的时空障碍,使大量信息在很小的空间中聚集,使信息的处理变得迅速和容易,使科学家们可以在全球范围内直接互动、讨论和交流.
科学研究的这些新的发展和变化,将使在科学研究中充分应用系统方法成为现实;将使科学研究的职能出现重新划分;将使人脑潜能获得充分开发; 将使科学精神得到进一步发扬光大.而发展和变化的结果,则是知识生产形态从知识作坊(含知识个体户)向知识大生产转移,从而使科学研究进入信息自组织的新时代.
1.系统方法的现实化
20世纪下半叶,随着系统科学的发展,人们在科学研究中开始应用系统方法,但是这种应用主要还是观念性的,即在科学研究中运用系统观点来看问题.技术上的系统方法还主要体现在计算机(实验和观察)数据处理、计算机模拟和科研系统工程方面,系统方法的综合性、动态性、自组织性和最佳化的特点在科学研究中还未得到充分体现.
然而,在21世纪的今天,计算机与因特网已实现有效的结合、世界各地的科学信息库正在建设起来、科学家们已逐步适应了因特网技术,这就使大量信息可以在很小的空间中聚集,科学研究第一次可以面对整体性、综合性的(研究对象的)信息;而计算机与仪器设备的结合、因特网所带来的科学家间便捷的互动功能,又使得科学研究的动态和自组织特性得以体现;另外,由于计算机信息处理的强大功能、信息交流的迅速及时、仪器设备的先进,必然使科学研究具有最佳化的特点.这样,必将使在科学研究中充分应用系统方法成为现实.
2.科学研究职能的重新划分
20世纪的科学研究是与实验和观察密不可分的,尤其是与实验密不可分的.
科学实验是一个相当特殊的过程,正如狄德罗形象地指出的,实验方法是把自然押上刑具台,多方地"拷问"它,用各种奇怪的方式挑逗它,逼迫它交出自己的秘密,自然的供词被精确地记录下来,然后人们在这些供词中寻找自然的谜底.
科学实验的特殊性,决定了科学工作的特殊组织形式.20世纪科学工作的特殊组织形式是实验室.实验室可以说是知识生产的作坊,它的主要工作是利用某些仪器设备来获取信息,当然,实验是带目的性的,如验证假说、确定工程参数、了解对象体系的结构和功能等等.因此,在进行实验时,理论思惟也相当重要.由此,20世纪的科学研究职能可划分为实验研究和理论研究,相应的科学家可划分为实验科学家和理论科学家.亦可按照与应用的关系划分为侧重应用研究的科学家和侧重理论研究的科学家.
随着科学研究的深入,人们面对着许多相互关联的科学技术课题(例如太空飞行问题),需要许多科学家来协同工作,这导致了各种形式的科研联合体的出现,这是知识生产形态从知识作坊(含知识个体户)向知识大生产转移的先声.这时,科学研究职能发生了一些新变化,即出现了在科研联合体中进行协调的职能.不过,在科研联合体中,知识作坊(实验室)仍然是新知识产生的主要形式,而由联合产生新知识,仅仅体现在知识作坊(实验室)间的联接点上,科研联合体还不是完全意义上的知识大生产.因此,在科研联合体中,科学研究职能并未产生根本性变化.
在21世纪,由于科学家工作的起点不再是原始信息,人们在信息交流方面的时空障碍已被突破,大量信息可以高度集中,科学家的研究将集中在高度不确定问题的处理上,这就使得科学研究工作的组织形式将发生重大变化,即从知识作坊(实验室)向知识大生产转移.
知识大生产的组织形式具有如下特征:
(1)全球信息资源共享 全球信息资源共享包括有偿使用、无偿使用、限制使用几种.其中有偿使用是主要形式,它使信息成为商品,从而使信息生产市场化.全球信息资源共享的发展使得从实验室、自然和社会中获取的信息形成一个个信息库.信息库相当于一个个信息商场.
(2)科学信息的自组织 科学信息的自组织是人们为了某种科学目的,而从科学信息库中选择有价值的信息,以形成新的科学和技术知识的过程.进行科学信息自组织的机构相当于一个个信息加工厂.
(3)新科技知识的市场化 由科学信息的自组织所产生的知识,必须转化成具有使用价值的形式,并进入市场,方能产生效益,而市场效益又反过来促进新科技知识的生产.
在上述三个特征中, 科学信息的自组织特征是关键,它是21世纪的科学研究组织形式有别于20世纪的标志.科学信息的自组织特征决定了科学研究职能和科学家类型的重新划分,这种划分大致为:
(1)信息选择科学家 其主要职能是在对所从事课题有充分了解的基础上,通过互动和自己特殊的判断力,从自然、社会以及全世界的庞大信息库中选择符合于某种科学目的的、有价值的信息.
(2) 信息分析科学家 其主要职能是在掌握大量信息的基础上,通过互动和自己的创造性智力劳动,形成新的知识.
(3) 知识评价科学家 其主要职能是在掌握大量信息和知识的基础上,通过互动和自己的智力劳动,对形成新的知识进行逻辑检验并判断新知识的意义.
(4) 知识检验科学家 其主要职能是在掌握大量实验、观察的知识和技能的基础上,精心设计检验体系,对形成新的知识进行实践检验并判断其应用的可能性.
(5) 知识推广科学家 其主要职能是在掌握大量知识和经验的基础上,精心设计知识推广方案并加以实施,把新知识推向市场,产生社会效益和经济效益.
科学研究组织的这5种职能是相互紧密联系的,它们构成了一个完整的知识大生产体系,而这个体系的中心工作,即是进行科学信息的自组织.
3.人脑潜能的充分开发
科学研究中最重要的工具始终是人的头脑,科学信息自组织方式的出现,为充分利用人的头脑提供了前提.
计算机能够在多大程度上代替科研劳动呢?可以说,对于足够确定的复杂问题,计算机是有办法的;对于不确定程度较低的问题,计算机也可以处理,但是,对于高度不确定问题,计算机则无能为力.故在科学研究中充分开发人脑的潜能,将集中在高度不确定问题的处理上.
高度不确定问题的处理有赖于非线性思维,非线性思维体现在概念的建立、假说的形成、想象的拓展、机遇的把握、直觉的捕捉、认识的升华、理论的构筑等方面,而这些,都是人脑特有的功能.而计算机与因特网技术的有效结合,为充分利用人脑的这些特有功能提供了条件,这表现在如下方面:
(1) 全方位拓展你的想象 在实验和观察的基础上,想象便成为科学理论的设计师.大量信息在很小的空间中聚集,为你提供了进行想象的大量原材料,你的想象可以在巨大的信息空间中傲游,而科学家之间的互动、讨论和交流还将进一步激发你的想象.
(2) 为你创造大量机遇 科学家们大都重视机遇在科学发现和创新中的价值.但是,机遇就意味着机会稀少,而大量信息的聚集和互动将创造大量的新奇信息,在这些新奇信息中,机遇出现的可能大大增加,只要你注意去追求,机遇将垂青你.
(3) 帮你直觉 许多科学家都指出直觉在科学创新中的作用.爱因斯坦说:"真正可贵的因素是直觉".直觉是一种下意识的思想突跃,是一种突变式的信息重组.这种信息重组与放松有关,也与某种触发因素有关,在网际互动中,看看别人在谈些什么,放松放松,涉猎些与自己的课题无关的东西,就有可能触发你的直觉,产生科学创新.
(4) 构筑思维超导体 独创性常常在于发现多个现象和设想间的联系或相似点,而信息的聚集和互动将促使各不相同的信息联系在一起,突破了多个现象和设想间的时空障碍,从而使你的思维产生强大聚变,创造力获得充分展现,新想法不断涌现,从而形成思维超导体.
(5) 借用最优秀的脑袋 在网际互动、讨论和交流中,即使最优秀的科学家,也可以从其它科学家的发言中获得启发.而青年科学家则受益更多.他可以得到最宝贵的指导,可以看到怎样通过发展别人的工作来对知识作出贡献,看到怎样评议论文,根据什么评议论文,了解同行科学家的个性,认识各方面的科学家,培养在科学面前人人平等的作风.
另外,在网际互动、讨论和交流中,可以形成一些新的研究课题,因为任何思想敏锐的人,在研究过程中都会遇到无数有趣的附带问题,而研究者精力不足,但对另一些人来说,附带问题恰是主要问题.科学家可以在网上提出这些问题,这一方面也是提出者的成果,另一方面又可以形成一些新的研究课题.
(6) 及时克服谬误 谬误无所不在,在科学研究中随时都会产生,当人们沿着某种谬误往前走时,他可能耗尽毕生精力而一无所获.而在科学的发展上,对严重谬误的揭露,其价值不亚于创造性的发现,哥白尼即是一例(当然这是很难的,因为你实际上是在向千百个最优秀的脑袋挑战).全球范围内科学家的网际互动,可以使我们从完全不同的角度看问题,从而有可能尽快发现谬误、及时克服谬误.
(7) 克服思惟惯性 科学创新中最困难的是重新编排整理一组熟悉的材料,从不同的角度去看待它,并且摆脱当时流行的理论.我们总是喜欢按习惯的方式去思惟,当然我们也希望挣脱固有的思惟方式,但很难成功,因为战胜自己最难.这种现象就是思惟惯性.
思惟惯性包括许多方面,例如头脑不喜欢新奇的想法,正如身体不喜欢新奇的蛋白质.我们每个人都可能有这样的体验,当新想法刚在脑际出现,我们自己就开始反驳它,有许多新想法就这样被扼杀了.
另一种思惟惯性是偏爱,有经验的科学家都知道,要放弃自己偏爱的一种假说和实验结果,是多么困难.
思惟惯性不仅科学家个体存在,而且科学家集体也存在.对一个按现有学科的惯性产生的新想法,科学家集体一般易于接受,但对于革命性观念,科学家集体则往往取冷淡、怀疑和反对态度,因为已有知识产生的惯性变成了障碍.
计算机与因特网技术的有效结合,使各不相同的信息在很小的空间中聚集,科学家们可以发表各不相同的学术观点,这就有利于打破思惟惯性,使科学创新速度加快.
(8) 提供心理支持 新发现往往受到冷淡和反对,但各不相同的科学家在一起互动,可能减轻冷淡和反对,为发现者提供心理支持,同时使新发现易于引起注意.
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