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主 题 z坚持科研中的实践标准 向版主报告此贴
作者：yuren(愚人)
2003-04-20 16:31:32
坚持科研中的实践标准
(2003-04-07 10:40:43)
在自然科学领域，一向存在实验与理论哪个更重要之争。事实上，作为现代科学发展的两翼，实验与理论分别承担着不同的功能，因而不能轻言孰轻孰重。但在具体实践中，又难免遇到对两种工作的评价与判断，这就涉及到拿什么作为取舍标准的问题。北京广播学院教授、中国科学院电子学研究所客座研究员黄志洵在接受本报记者采访时指出：在自然科学研究中必须坚持实践是检验真理的唯一标准。
记者：请您先谈谈对科学研究中理论与实验二者的看法。
黄志洵：在回答您的问题之前，我想先谈谈有关自然科学产生的一些情况。
近代科学是什么时候诞生的？对此必须提出一个判断标准。我认为，主要检验标准有二：一看是否实现了科学分析的数学化，即以简洁的数学形式表达和归纳逻辑思维与分析的成果；二看是否实现了用受控实验检验假说和理论，即开始搞一种以探索未知为目的的特定实验设计。在欧洲，中世纪黑暗时期以后，科学精神开始闪光。１５４３年有两件大事发生，一是比利时人维萨留斯出版了以尸体解剖实际观察为基础的著作《人体构造论》，二是波兰人哥白尼的著作《天体运行论》问世。以后，德国人，开普勒６０９年在著作《新天文学》中提出了关于行星运动的两个定律，１６１９年在新书《宇宙谐和论》中又发表了第三定律。此外，１５９２～１６１０年间，意大利人伽利略做了一系列力学实验；而１６８７年英国人牛顿的著作《自然哲学之数学原理》出版，经典物理学诞生。按照上述两条标准，参考这些事件，我们可以说，近代自然科学诞生于欧洲，时间在１５４３～１６８７年间。
现在大家都知道，研究自然科学有三个途径或方法：做理论研究、做实验、用电脑作计算。但是，电子计算机是１９４６年才发明的，而此前３００多年已有了不断发展着的自然科学。因此，长期以来，理论工作与实验工作就是科学发展的“两条腿”，缺一不可。
记者：理论工作与实验工作，哪个更重要一些？
黄志洵：在自然科学研究中，理论重要还是实验重要是一个长久争论不休的问题。伽利略（１５６４～１６４２）曾说：“那本永远在我们眼前展开的伟大书本——宇宙，是用数学语言写成的。”在回答他是否做过某项力学实验时，他说：“没做过；我不需要做，因为它不能不是这样（ＮｏＩ ｄｏｎ＇ｔ ｎｅｅｄ ｉｔｂｅｃａｕｓｅ ｉｔ ｃａｎ＇ｔ ｂｅ ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ．）。”在伽利略时代，力学的理论和实验都比较简单、初级；后来的科学发展，理论研究日益复杂化，实验设备的技术水平和精密程度越来越高。今天的科学家如要那样讲，就成笑话了。
其实，伽利略并非不做实验，１６０８年他手制折射望远镜，开创了天文观测的新篇章。这架仪器放大能力仅有２０倍，但伽利略用它观测月面、发现了木星卫星和金星卫星，他也曾在Ｐｉｓａ斜塔上做自由落体实验。物理学家既搞理论又做实验的传统一直延续到１９世纪后期，典型的例子是麦克斯韦（１８３１～１８７９），他不仅提出了著名的电磁场方程组，也测量过电学中电磁单位与静电单位的比值，由此提供了光速的实验数据。到２０世纪，情况发生了变化，有了理论物理学家与实验物理学家的区分。这样的事态发展有它的内在原因，但由此也产生了“哪类人（或哪类工作）更重要”的议论。
记者：我知道有人认为做实验才是真正的科学工作。
黄志洵：不能那样讲。虽然科学的发展绝对离不开实验（数学除外），但如果因此认为“理论无用”，蔑视理论思维和数学分析，那就大错特错了！大自然不会自然地、轻易地撩起面纱展示她的容颜，要掌握事物本质就要思考、推演、论证、分析。自然科学史表明，单纯依靠观察和实验是达不到高水平的。例如，中国的天文观测源远流长，许多观测记录（关于彗星、日食、太阳黑子）都是世界最早；但这种单纯依靠观测和记录的研究根本深入不下去。实现了由单纯的天文观测和仪器制作向深刻的数学与理性分析转变的是欧洲人，代表人物有开普勒、牛顿等，研究一路领先。近代中国天文学未能跻身世界前列，就是因为理论上不去（当然仪器研制也落后了）。１８世纪末，中国才开始介绍哥白尼学说，但该学说已提出２５０年了！
记者：爱因斯坦的故事也是科学理论重要的例子吧？
黄志洵：是的。大家都知道爱因斯坦一生不做实验，这并未妨碍他被人们普遍推崇为伟大的科学家。但是，他的狭义相对论（ＳＲ）和广义相对论（ＧＲ），从过去到现在都被人们反复用实验来检验，这就表明任何人的任何理论都没有不受实验检验的特权。尽管多数科学家认为ＳＲ、ＧＲ二者都已被实验证明正确无误，甚至认为它们是绝对真理，但国内外也有一些专家至今持不同意见，而且新的实验被不断设计出来，并采用了现时所能使用的高技术。
去年在北京举行的一次学术会议上，耿天明教授提出对某些有争论的科学问题（例如超光速研究）应坚持“实践是检验真理的唯一标准”，对爱因斯坦不要搞“两个凡是”，我认为很有道理。“实践”一词，比“实验”更为广泛，用在这里更不容易引起争议。１９７８年５月１１日，《光明日报》发表文章《实践是检验真理的唯一标准》，引起一场大讨论。当时，如不破除“两个凡是”的思想障碍，搞改革开放是不可能的。但在当时，就有人（不是一般人，是高层的人）说该文是“方向错误”，因为毛泽东思想只能维护，不能创新、不能发展。当时就这么绝对化。现在我们是谈自然科学，但问题也存在，例如对爱因斯坦的理论是否也“只能维护，不能创新和发展”呢？！这个问题我们无法回避。
记者：您能否讲具体一些？
黄志洵：可以ＳＲ为例。这个理论可概括为１０个主要方面，即１个变换、２个公设、３个公式、４个推论。我掌握的国内外的大量情况表明，人们对ＳＲ如果有质疑，主要集中在以下４个问题上：“光速不变性”公设、“运动的尺变短”推论、“光子静质量为零”推论、“不可能有超光速”推论。产生疑问的原因，归根结底还是实验的确证不足，而反证（即科学理论证伪）实验却不断增加。有的相对论学者没有看清国际科学界的这种动向和趋势，对国外一些学术名刊上公布的实验或是根本不了解，或是采取漠然的态度，令人遗憾。
再看ＧＲ。虽然相信这个理论的人更多，但其正确性究竟如何，仍在接受许多专门设计的实验的检查。１９８０年６月，钱学森院士在一次讲话中提到：“外国人对爱因斯坦的广义相对论早有几种不同意见，允许并存，因为你不能证明哪一个对，哪一个不对。”他认为学术期刊不允许发表对相对论的不同意见是不妥的。
爱因斯坦的ＥＰＲ思维也引起了长久的争论。１９３５年的ＥＰＲ论文表达了爱因斯坦对量子力学的不满，想以此文痛击其要害。虽然玻尔起而反驳，后人总觉得茫然，莫衷一是。１９６５年贝尔的不等式发表，自此以实验检验ＥＰＲ思维（或说检验量子力学）成为可能，于是出现了１９８２年（及后来）的Ａｓｐｅｃｔ实验。自此，多数科学家认为量子力学的普遍有效性已获证明，爱因斯坦的局域实在性有问题，反映出他对量子力学非局域性相关缺乏认识。据此，人们乘胜前进建立了一个全新学科——量子信息学。但也有物理学家至今认为，贝尔不等式只反映Ｂｏｈｍ思维实验，而不反映ＥＰＲ思维，由此派生的量子信息论亦“毫无价值”。这虽是个别人的看法，但量子信息学还搞不搞岂不也成了问题？！
当然，在对爱因斯坦理论持不同意见的人中间，出现了鱼龙混杂的情况——有的人学问不多，却大骂爱因斯坦；有人自己还未弄懂，却热衷于批判、搞“新理论”；有人不读原著，东抄西凑，爱因斯坦原意是什么根本不知道。这些属于学风不正，我们应当反对。但这些现象的存在不应影响我们认准一条：即使是大师级人物也应照“实践是检验真理的唯一标准”的原则来对待。有人说，“爱因斯坦如有错，他也就不是爱因斯坦了”，这样讲仍是把爱因斯坦放在神坛上，照“两个凡是”原则办事。大家都知道，爱因斯坦批评了牛顿，但后人并未因此而完全否定牛顿，仍认为他很伟大。
记者：看来您还是比较强调科学的实验方面？
黄志洵：坚持在自然科学研究中把实践作为检验真理的唯一标准，并不是说任何实验一经公布以后就神圣不可侵犯。历史上有的实验非常精密可靠，例如１９世纪末的Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ－Ｍｏｒｌｅｙ光学实验，以及２０世纪的许多著名物理实验都是如此。但是，自从创立诺贝尔奖以后，西方有的科学家急于宣布自己的新实验、新结果，以期参加角逐诺贝尔奖，有时会有炒作，不那么可靠，这是中国科学家需要注意和警惕的。例如，今年１月８日在美国西雅图召开的美国天文学会会议上，Ｓ．Ｋｏｐｅｉｋｉｎ等二人宣布“引力速度已被测出，它就是光速（ｃ），这一发现的误差不超过２０％”。然而，实际情况是在美国多数物理学家认为他们的观测只代表引力场中的光速（射电波波速），而不是引力传播的速度（著名物理学家Ｃ．Ｗｉｌｌ及Ｋ．Ｎｏｒｄｔｖｅｄｔ均持此观点）。Ｔ．ｖａｎ Ｆｌａｎｄｅｒｎ则根据自己多年的研究说，引力速度比光速ｃ大得多。
记者：请您谈谈理论家与实验家的关系。
黄志洵：根本不做实验的理论家是否可以（即有资格）批评实验家所做的实验？！应当说，还是可以的。这首先因为理论科学与实验科学并无截然的鸿沟，而且理论家可以对新公布的实验作严密的思考与检查。但是，这种批评必须慎重，应该防止主观臆断，防止在对情况了解不够的条件下粗率地下结论。不久前国外就有一个例子：２００１年４月，美国名刊《科学》发表了题为《负折射率的实验证明》的论文，报道了近年来美国ＵＣＳＤ的科学家对１９６４年苏联物理学家Ｖ．Ｇ．Ｖｅｓａｌａｇｏ提出的左手化媒质（ＬＨＭ）的物理思想的实验实现的情况。２００２年５月，美国的Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．ｌｅｔｔ发表Ｐ．Ｍ．Ｖａｌａｎｊｕ等的文章，认为在ＬＨＭ中那个群折射指数ｎｇ＞０，故以相折射为基础的负折射率解释不正确。我觉得虽然Ｖａｌａｎｊｕ等人正确地论述了群Ｓｎｅｌｌ定律，但他们不知道负群速早已在光子晶体等处发现和在实验上确立，轰动一时的王力军实验的核心也是负群速（ｎｇ＜０）；况且，我过去在对截止波导理论的研究中早就根据消失波的特性发现有负群速和负相速，而英国的Ｋ．Ｗｙｎｎｅ等则于不久前用太赫技术做实验也发现了负相速，对应地有ｎ＜０。因此，ＵＣＳＤ完成的实验是不能推翻的，Ｖａｌａｎｊｕ的文章并不正确。这些情况值得中国科学家参考。
记者：可否请您对今天的谈话作个小结。
黄志洵：以上我们介绍了通过理论工作与实验研究寻找客观规律（寻求真理）时所出现的复杂情况。然而，我觉得有几点至为重要：一是要承认理论有不唯一性的特点，并且处在迅速发展的变动中（这种例子俯拾即是，例如超弦说、Ｍ理论都对大千世界作出自己的诠释）。因此，切忌用凝固的停滞的观点看待自然科学理论。二是必须坚持在自然科学研究中把实践作为检验真理的唯一标准，否则我们就可能在进入新世纪后反而不知道何去何从。三是端正对先辈科学大师的态度，避免不自觉地用“两个凡是”来对待大师——今天他们如果还在世恐怕亦不希望如此，因为他们毕竟是出色的科学家。四是理论物理学家应该密切注意和了解在世界范围内出现的新实验，据此适时修正自己的科学观念，防止固步自封及抱残守缺。
记者 李占军
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刘武青