科學(xué)史上的“科技滯后現(xiàn)象”

陳仁政

兩個(gè)“奇”的故事——

技術(shù)滯后，發(fā)明夢(mèng)斷

意大利藝術(shù)家和科學(xué)家達(dá)·芬奇被譽(yù)為“萬(wàn)能的人”、“歷史上最全面的天才”。

達(dá)·芬奇為什么會(huì)有這些美譽(yù)呢?在1796年即他死后200多年，有人精心地整理了他留下的7000多頁(yè)筆記，大為驚異地發(fā)現(xiàn)記載著幾乎應(yīng)有盡有、無(wú)所不包的重大技術(shù)發(fā)明：梯式船閘、潛水艇、飛機(jī)等。

然而，我們卻沒(méi)有看到達(dá)·芬奇的任何重大發(fā)明——唯有他作為藝術(shù)家標(biāo)志的“蒙娜麗莎”，在向我們“神秘地微笑”。

那么，這位“圖紙上的天才”，為什么“壯志未酬身先死”呢?除了其他原因以外，就是他的設(shè)計(jì)不能在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)。比如飛機(jī)——當(dāng)時(shí)沒(méi)有效率高(動(dòng)力強(qiáng)大而重量輕)的發(fā)動(dòng)機(jī)和適合飛機(jī)的優(yōu)質(zhì)(強(qiáng)度高而輕)材料。

由此可見(jiàn)，達(dá)·芬奇“栽”在了技術(shù)滯后面前。

“自動(dòng)計(jì)算機(jī)夢(mèng)”困擾著19世紀(jì)的英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇的后半輩子——從一個(gè)無(wú)憂(yōu)無(wú)慮的年輕人變成一個(gè)白發(fā)蒼蒼的老頭。為了解決冗長(zhǎng)計(jì)算的問(wèn)題，他傾其所有——開(kāi)始10年還有英國(guó)政府的鼎力資助。但遺憾的是，直到撒手人寰，他卻依然不見(jiàn)“自動(dòng)計(jì)算機(jī)”的影子。

是巴貝奇的思路、構(gòu)想等不正確嗎?不是。恰好相反，他設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的本質(zhì)原理如出一轍。原來(lái)，他用的是“機(jī)械”的方法去“圓夢(mèng)”——當(dāng)時(shí)并沒(méi)有現(xiàn)代的“電子”技術(shù)，也沒(méi)有現(xiàn)代的精密制造技術(shù)。在這種技術(shù)滯后的情況下，只好讓巴貝奇“長(zhǎng)使英雄淚滿(mǎn)襟”了。

達(dá)·芬奇和巴貝奇的遺憾，以及多年后來(lái)者的成功告訴我們，技術(shù)發(fā)明依賴(lài)著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步。只有解決了相關(guān)技術(shù)之后，技術(shù)發(fā)明才能瓜熟蒂落。

從湯姆遜到弗洛里——

技術(shù)到手，科學(xué)突破

1897年，湯姆遜在研究“陰極射線”時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。但是，從19世紀(jì)下半葉開(kāi)始，就有許多科學(xué)家研究陰極射線啊，那他們?yōu)槭裁淳汀跋沽搜邸?，讓電子從眼皮子底下“溜走”?

原來(lái)，雖然湯姆遜和其他科學(xué)家所用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備類(lèi)似，但是其他科學(xué)家用的陰極射線管的真空度不夠高，以致不能做出正確的判斷。而湯姆遜提高了真空度，揭露了陰極射線的本質(zhì)就是電子流，從而發(fā)現(xiàn)了電子。你看，又是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題——“敗”者止步于技術(shù)滯后，“成”者得益于技術(shù)“到家”。

1928年，英國(guó)醫(yī)學(xué)家弗萊明發(fā)現(xiàn)了青霉素，相關(guān)論文發(fā)表在1929年6月的英國(guó)《實(shí)驗(yàn)病理學(xué)》雜志上。

然而，弗萊明卻沒(méi)有辦法提純青霉素，更不用說(shuō)大量生產(chǎn)——甚至求助于生物化學(xué)家也無(wú)濟(jì)于事。

1938年，在“二戰(zhàn)”隆隆的炮聲中，牛津大學(xué)的弗洛里和德國(guó)化學(xué)家錢(qián)恩在圖書(shū)館里翻閱資料的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了弗萊明關(guān)于青霉素的論文。經(jīng)過(guò)幾年努力，他倆先后解決青霉素提純的問(wèn)題，從而使青霉素成為“二戰(zhàn)”中的“神藥”，并使用至今。青霉素的發(fā)明，開(kāi)創(chuàng)了抗生素防治疾病的醫(yī)學(xué)新時(shí)代。

那么，弗洛里和錢(qián)恩有何高招，解決了青霉素的提純難題呢?其實(shí)，是他倆得益于一項(xiàng)重大的技術(shù)發(fā)明——“分配色層分析法”。

原來(lái)，正值弗洛里和錢(qián)恩試圖解決提純青霉素問(wèn)題的1941年，英國(guó)分析化學(xué)家馬丁和英國(guó)生物化學(xué)家賽恩其，就發(fā)明了分離復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)的紙層分析法。

你看，技術(shù)的進(jìn)步又一次解決了重大科學(xué)問(wèn)題——這次是醫(yī)學(xué)創(chuàng)新。

兩個(gè)猜想和兩個(gè)統(tǒng)一——

科學(xué)制約，成敗各別

一個(gè)猜想——歌德巴赫猜想，困擾了數(shù)學(xué)界200多年。為了摘下這顆“數(shù)學(xué)皇冠上的明珠”，自1742年以后，無(wú)數(shù)“有識(shí)之士”就被歌德巴赫這位德國(guó)數(shù)學(xué)家攪得頭昏腦脹。然而，直到今天，還沒(méi)人如愿以?xún)?。這是什么原因呢?

縱觀證明這個(gè)猜想的每一個(gè)前進(jìn)的腳步，都有數(shù)學(xué)新理論和方法的創(chuàng)新。舉例來(lái)說(shuō)，中國(guó)數(shù)學(xué)家陳景潤(rùn)差點(diǎn)摘下這顆明珠的成果——“1+2”，就是他改進(jìn)“大篩法”創(chuàng)立了獨(dú)特的“轉(zhuǎn)換原理”得到的?，F(xiàn)在，證明這個(gè)猜想的腳步幾乎完全停頓了，其原因就在于更新的理論和方法沒(méi)能被創(chuàng)造出來(lái)。

另一個(gè)猜想——費(fèi)馬猜想(指費(fèi)馬大定理)，也困擾了數(shù)學(xué)界200多年。然而，它卻比歌德巴赫猜想“幸運(yùn)”得多——英國(guó)數(shù)學(xué)家維爾斯在1994年10月14日寄出的證明這個(gè)猜想的論文，被長(zhǎng)達(dá)半年的審查確認(rèn)。那么，費(fèi)馬猜想的命運(yùn)為什么不同于歌德巴赫猜想呢?

原因也很簡(jiǎn)單，不斷創(chuàng)新的數(shù)學(xué)理論——從“理想數(shù)論”到“谷山豐一志村五郎猜想”，讓數(shù)學(xué)家們?cè)谧C明費(fèi)馬猜想的征程中一路高歌。

從上面兩個(gè)猜想最終成敗各別的事實(shí)可以看出，科學(xué)的進(jìn)展是多么直接地受到科學(xué)理論和方法的制約啊!

在物理學(xué)中，也有兩個(gè)“統(tǒng)一”成敗各別的故事。

喜歡在“木板的最厚處鉆孔”的愛(ài)因斯坦，晚年要“更上一層樓”——?jiǎng)?chuàng)立“統(tǒng)一場(chǎng)理論”。統(tǒng)一場(chǎng)理論就是要把廣義相對(duì)論加以推廣，使它不僅包括引力場(chǎng)，也包括電磁場(chǎng)。然而，這次他卻“江山不盡英雄淚”——直到瞑目的時(shí)候，也沒(méi)有看到統(tǒng)一場(chǎng)理論的蹤影。

愛(ài)因斯坦企圖創(chuàng)立統(tǒng)一場(chǎng)理論失敗的根本原因在于，物質(zhì)間的引力、電磁力、強(qiáng)力和弱力的許多規(guī)律，在當(dāng)時(shí)(和現(xiàn)在)還沒(méi)有完全認(rèn)識(shí)。又是一個(gè)科學(xué)理論制約科學(xué)發(fā)展的故事。

另一個(gè)“統(tǒng)一”——比統(tǒng)一場(chǎng)理論范圍小一點(diǎn)的“弱電統(tǒng)一理論”，卻在“十月懷胎”之后“自然分娩”。它的“母親”是格拉肖、溫伯格和薩拉姆。又是一個(gè)科學(xué)理論在科學(xué)發(fā)展之后“瓜熟蒂落”的故事。

科學(xué)的確制約著科學(xué)的發(fā)展——即使像愛(ài)因斯坦那樣橫絕一世的天才，也無(wú)法動(dòng)搖這個(gè)規(guī)律。

“法寶”是等待時(shí)機(jī)——

在科技滯后的時(shí)候

在科研中遇到科技滯后的時(shí)候，唯一的“法寶”就是耐心等待時(shí)機(jī)。

在1880年，英國(guó)的年輕人漢內(nèi)就開(kāi)始嘗試用高壓把石墨變成鉆石。然而，他和其后的許多科學(xué)家都沒(méi)能得到足夠的高壓來(lái)制得鉆石。直到美國(guó)物理學(xué)家布里奇曼發(fā)明了超高壓裝置“BELT”之后的1953年，美國(guó)的本迪、霍爾、斯托爾和溫托爾夫等，才第一次用高壓法制成了人工鉆石。為了這美麗的人工鉆石，科學(xué)家們足足等待了大半個(gè)世紀(jì)。

事實(shí)上，弗萊明就是耐心等待的典范——他把青霉素菌株傳宗接代的工作堅(jiān)持了10年，最終交到需要它的弗洛里手中。

當(dāng)然，有時(shí)等待終生，也只能像巴貝奇那樣含恨九泉。但是，這對(duì)科技的進(jìn)步也是有益的——自己的工作為來(lái)者開(kāi)了路、導(dǎo)了航。

耐心等待，并不是“守株待兔”。在20世紀(jì)初德國(guó)化學(xué)家哈伯合成氨的時(shí)候，遇到了氨產(chǎn)率不高的“瓶頸”。他“主動(dòng)出擊”，結(jié)果這個(gè)“瓶頸”被德國(guó)化學(xué)家博施為首的大批技術(shù)人員“打破”——經(jīng)過(guò)兩萬(wàn)多次試驗(yàn)，找到了較為理想的含有少量氧化鋁的鐵催化劑。

“心若在，夢(mèng)就在?！蹦托牡却伞却潜貙⒌絹?lái)的“春回大地”時(shí)的“雨露”。

（洪云摘自龍?jiān)雌诳W(wǎng)）