书城自然西方科技十二讲
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第44章 理论、思想、方法与精神:科学技术的杰出人才(3)

拉马克的进化论,首先给人们显现了生物进化的一种环境作用因果链的图景,即由于环境的变化,导致了生物体产生了内部的需要和行为,由此进一步引起了生物体器官的适应性变异和变异的积累,直到新结构的产生,即新的物种的形成,这是一条因果链的系列。其次,拉马克的进化论给人们指出了生物进化的一种环境决定论的图景。他认为,在上述因果链的变迁过程中,环境对生物进化来说是首要的袁而且其作用和影响是贯穿这个链条的始终的。只有环境的变化才能引起生物体的“需要”,才能引起行为上的变化,才能引起变异的产生。可以说,环境怎样变化完全决定了生物体进化的方向。当环境变得迥然不同时,随着时间的推移,动物的形状和结构便产生出相应的变化。因此,拉马克的生物进化论,实际上是一种环境因果决定论的拉学说。再次,这种因果决定论实质上又具有机械论的性质。由于拉马克认为生物先天地具有趋于完美的潜力和对环境中特殊条件反应的能力,因此一旦环境发生变化,则必然会导致生物的进化。

达尔文在科学思想上,既拒斥单纯的决定论,也拒斥单纯的非决定论。他认为生物进化既不是单纯的偶然性、随机性的结果,也不是单纯的必然性、因果性的结果,生物进化恰恰是随机性(变异)与必然性(环境选择)

共同作用的结果,是决定论与非决定论共同起作用的结果。于是他提出了“自然选择,生存竞争”的进化论。其理论以长颈鹿从羚羊进化而来为例,可以这样形象地表述:长颈鹿的祖先是羚羊,它们的头颈原来是短的,但是它们个体之间存在性状的变异,由于当时它们生活在食物贫乏的环境里,当较矮的树的叶子被吃光之后,那些具有头颈较长变异的羚羊,就能吃到较高树上的叶子,于是就适应了环境而生存下来,并且性状得到积累。那些具有头颈较短变异的羚羊,由于吃不到较高树上的叶子,于是就被饿死而淘汰。之后,这个过程不断地反复,羚羊的头颈不断地变长,终于成为现代的长颈鹿。

在达尔文看来,自然选择涉及到两个过程, 第一步是遗传变异的产生,这实际上的确是偶然的、随机的。第二步是对遗传变异的选择控制,这个过程却不是偶然的、随机的,而是决定论的。因为在这个过程中环境决定了生物的变异哪些是“有利”的,哪些是“有害”的,从而保存有利的变异而淘汰有害的变异,然后通过某一时期有利变异的积累,通过这些变异的遗传,也就是说环境对变异的筛选,使随机变异转成一种有定向的趋势,转变成对环境的适应,从而导致新物种的形成。换言之,环达尔文 境决定了生物进化的方向。由此可见,达尔文认为在生物的进化过程中,环境这种必然性、因果性、决定论的因素是起主导作用的。而变异这种随机的、偶然的和非决定论的因素,是处在一个次要的地位。

达尔文学说中的环境决定论与拉马克学说比较起来,那要弱得多。这还因为,拉马克认为环境的变化是首要的,它们使生物产生了需要和行为,从而引起适应的变异。达尔文则认为是先有生物性状的变异,而后才是环境的控制作用(自然选择),变异不是由环境的直接或间接作用引起的。

关于必然性与偶然性、因果性与随机性、决定论与非决定论的命题,都在科学思想层面上,第六个例子确实表明了科学思想与科学理论的关联性。您的这个例子,从不同的侧面说明了科学思想与科学研究的关联性。所以具有关注、洞察科学思想的睿智,势必成为杰出科学人才的基础。下面,请您再介绍一下科学精神与杰出科技人才的素质的关系。

科学精神与杰出人才。

具有科学精神,是杰出科技人才素质的第三个特征。

科学精神是科学探索活动得以开展的社会文化条件之一。

这是因为: 第一,科学研究活动是一项艰巨的认知活动。科学研究的目的,在于探究自然现象背后的规律。这种规律并不是表象的,而是隐藏在表象背后的本质。因此,科学理论并不是信手拈来、唾手可得的。它需要科学家付出辛勤的劳动,经历无数的磨难。科学家在从事这种艰辛的工作时,比从事其他认知活动更需要精神力量的支撑和维系。

在这里我举一下诺贝尔化学奖两次获得者英国化学家桑格的例子。从1943年起,他经过10年艰苦研究,终于在1953年精确测定了牛胰岛素中的氨基酸排列顺序和位置,第一次精确测定出蛋白质的结构,因而荣获1958年诺贝尔化学奖。之后,桑格又进一步着手探究测定RNA中核苷酸的排列顺序的工作。核苷酸与氨基酸不一样,极难识别。他动足脑子,艰难地探究着。在这项任务即将完成时,美国生物化学家R.W.霍利率先发表了转移核糖核酸(tRNA)中的核苷酸顺序的测定工作。桑格的工作尽管比霍利的工作具有更大的普遍性,但是,毕竟开创性的论文是霍利先发表的。霍利因此获得1968年诺贝尔生理学或医学奖。从某种意义上说,桑格多年的辛苦就此白废了。但是他毫不气馁,又着手从事DNA中碱基顺序测定的新的研究工作。通过长期艰苦卓绝的探究,他最终圆满完成了这项工作,并因此又获得了1980年的诺贝尔化学奖。

桑格事后感慨地说:

我很幸运地获得两次诺贝尔奖。我的工作能得到这么高度的认可,这当然是非常令人激动的,但真正的乐趣却蕴含在工作本身之中。科学研究就像发现新大陆,你不断地尝试以前没有尝试过的新事物。这些尝试中有很多是没有效果的,使你不得不尝试另外一些新的事物……科学研究最大的乐趣之一就是你总是可以进行一些不同的尝试,它从来不会使人厌倦。事情进展顺利是令人高兴的,事情进展不顺利是令人痛苦的。有些人在遇到困难时就泄气,但我在计划遭受挫折时,从来不着急,我会开始设计下一次实验,整个探索的过程都充满了欢乐……有时候我问自己:“要获得诺贝尔奖,我必须做什么呢?”我的答案是:“我不知道,我从没试过。”但我知道有一种方法是得不了奖的,有的人投身科学研究的主要目的是为了得奖,而且一直千方百计地考虑如何才能得奖,这样的人是不会成功的。要想真正在科学领域有所成就,你必须对它有兴趣,你必须做好进行艰苦的工作和遇到挫折时不会泄气的思想准备……

我们也还有许许多多的工作要做。这将是这个新世纪的重要课题,它将导致激动人心的新发现,它给每个有兴趣加入这项带有冒险性的探索、有志于成为科学家的年轻人提供了好机会。

从上文桑格的经验之谈中,我们可以看到科学家热爱自然、崇尚科学的精神,不怕挫折的求真精神,勇于发现新大陆的创新精神,等等。如果缺乏这些精神,很难想象桑格会在科学研究中取得这么杰出的成就。科学探究活动不能仅仅被看做是一组技术性和理论性的操作活动的集合,而且还必须被看做是一种献身于既定精神价值和受伦理标准约束的社会文化活动。这种特定的、合理的精神价值和伦理标准,常常通过科学家们在科学探究活动中的某些高尚卓越的气质、风格、意志、态度和修养体现出来。人们把它们的总和称为科学精神。

您说得对。科学精神不仅对科学家个人的科学研究活动的成功起着维系作用,而且对科学事业的健康发展也起着积极作用。科学家共同体也是一个小社会。要使科学这个小社会正常而有效地运行,科学家们的行为也需要由一些社会化的规范来约束,否则就会产生种种越轨现象而不利于科学事业健康、有序的发展。科学精神正是科学家共同体内正面提倡的种种优良的行为规范。这些精神引导和规范着科学家的行为,告诉科学家应该怎样正确地对待自己,正确地对待他人和正确地对待科学事业。科学精神在科学共同体内的存在和弘扬,也与个别科学家的越轨行为形成强烈的反差,并对后者起了鞭挞和制止的作用。可见,科学精神对于引导科学家健康成长,维系科学这个小社会的有序运行,促进科学事业的日益繁荣,起着重要作用。科学精神伴随着科学研究活动的开始而形成,伴随着科学研究活动不断深入、科学事业不断繁荣而完善。

科学方法与杰出人才

请您再介绍一下科学方法与杰出科技人才的素质的关系。

杰出科技人才都是很讲究科学方法的,像亚里士多德、伽利略、波义耳、牛顿和爱因斯坦等科学大师,都在科学方法论上有精辟的见解,甚至可以说他们是科学方法论的创始人和实践者。有关这方面的内容将在中介绍。讲究科学方法,是杰出科技人才的素质的第四个特征。大凡杰出的科技人才,都在学习和提高自己的科学方法上下过工夫。

美国科学社会学家哈里特·朱克曼在20世纪70年代曾经采访过美国在世的诺贝尔科学奖获得者,许多获奖人都说,他们研究生在读期间十分重视向他们的导师——其中许多导师本身也是诺贝尔科学奖获得者——学习科学研究的方法。对他们说来,读研究生的主要受益之处在于打下一个包括工作标准和思想方式在内的比较广泛的基础。一位化学奖获得者代表他们当中很多人说:

与导师彼此的关系是:看看他们怎样活动,怎样思考,怎样对待事物。我想,这是学习一种思考方式……学习那种真正能够解决问题的工作方法。

诺贝尔医学奖获得者奥托·沃伯格说:

一个年轻科学家一生中最重要的事情是跟他那时代的科学巨人所进行的个人接触。在我的一生中,这样的事情发生在埃米尔·费希尔(第二个获得诺贝尔化学奖的科学家,1902年获奖)于1903年接受我为蛋白质化学上的合作者的时候,这门化学当时正处在发展的高峰。在随后的三年中,我几乎每天都见到埃米尔·费希尔……我了解到一个科学家必须有勇气攻克当时最大的难题,通常是在不屈不挠地进行了无数次的实验后而终于获得解决。

诺贝尔奖获得者生物化学家汉斯·克雷布斯回顾说:

如果我扪心自问,我怎么会有朝一日来到斯德哥尔摩的,我毫不怀疑我之所以有这个幸运的机会得归功于我在我科学生涯的关键阶段里有过一位杰出的老师……

(导师)奥托·沃伯格树立了一个第一流研究的方法和质量的榜样。如果没有他的话,我可以肯定,我永远不会达到作为诺贝尔奖金委员会考虑的前提的那种标准。盂克雷布斯还说:

如果我试图总结我从沃伯格身上具体地学到了一些什么,我认为他对我来说是一个提出正确问题的榜样,一个创造新的方法以解决选中的问题的榜样,一个无情地进行自我批评和严格地尊重事实的榜样,一个简单明了地阐明结果和概念以及把生命完全投入真正有价值的事物中去的榜样。

诺贝尔物理学奖获得者杨振宁回顾他向其导师诺贝尔奖获得者费米学习科学方法时说:

他常常是从头开始处理简单的事例和避免……“形式主义”(他常常开玩笑说,复杂的形式主义是“高僧”们的事)。他在推理时的那种简明性给人一种毫不费力的感觉。

但是这种感觉是错误的。简明性是仔细的准备和认真地衡量了不同的表现方法后产生的结果。经常要把重点放在问题的主要部分和实质部分。

以上这些内容确实表明,悉心学习科学方法,为一些人后来成为杰出科学人才奠定了基础。从您今天的讲解中,我们走近了杰出的科学人才。能否这样理解,所谓杰出的科学人才,就是那些依托自己在科学思想、科学知识、科学方法和科学精神上的高素质,在攀登科学高峰上取得成就的科学家?

是的。