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武際可:給基礎研究和教學留一席之地

發(fā)布時間:2020-06-04 來源: 幽默笑話 點擊:

  

  提要:本文從我們民族的重實用輕理性思維的傳統(tǒng)出發(fā),結合我國近代力學傳播與發(fā)展的艱苦歷程以及世界力學發(fā)展的歷史事實,再列舉近年來對力學學科基礎理論教學與研究的各種沖擊。說明力學的基礎理論的研究與教學在今天已經瀕臨于絕跡,呼吁應當給力學學科從基礎理論的研究與教學留有一席之地。

  關鍵詞:力學 基礎理論 急功近利 理論力學 應用力學 工程力學

  

  1.中國人搞學問的實用立場

  

  中國人思考問題,很實惠。對于一個“用”字情有獨鐘。自古就提倡做學問要學以致“用”。當“用”了幾千年,成了洋人手下敗將而不得不向洋人學習之后,又搬出西學為“用”,洋為中“用”。

  在最近半個多世紀里,思考問題更實際得多。“讀書是學習,使用也是學習,而且是更重要的學習!薄盎顚W活用、學用結合、立竿見影”“在用字上狠下功夫”。已經可以看出到了維“用”是從的地步。

  對這個“用”字是怎樣理解的,雖然可以有各種各樣的不同。為了推動“用”的發(fā)展,人們制定了各種各樣的考核標準,把它度量化。對個人來說,基金、獎金、提升、表揚、溫飽等等效益是看得見摸得著的,是每個人都可以親身感覺到的。對社會來說,對國家、民族、團體、單位帶來榮譽的“用”,就格外受到鼓勵。人們創(chuàng)造了各種各樣的尺度去衡量社會效益和經濟效益,文章篇數、引用率、盈利、節(jié)約、固定資產、納稅量等數據可以通過各種表報看出來。

  急功近利的觀點,在我國影響是非常深遠的,即使是比較英明的政治家,也不能幸免這種傳統(tǒng)的影響。據《嚴復集》〔1〕記載,1905年,嚴復因開灤煤礦訟事赴倫敦,孫中山先生適在英,特訪嚴復征求意見,嚴復說:“以中國民品之劣,民智之卑,即有改革,害之除于甲者將見于乙,泯于丙者將發(fā)之于丁。為今之計,惟急從教育上著手,庶幾逐漸更新乎!”意思是要重視教育。而孫中山先生回答說:“俟河之清,人壽幾何!,君為思想家,鄙人乃實行家也。”可見連孫中山先生,也只看到近期的用和實效。

  嚴重的考驗是民國初,教育部在1912年7月初以所謂程度不高、管理不善、經費困難為理由提出停辦北京大學之議,嚴復向教育部上《論北京大學不可停辦說帖》(抄件現藏北大檔案館),據理力爭。經過多方努力和各界支持,北大總算繼續(xù)辦了下來!2〕

  更可怕的是,有時我們以“用”作為一種約束全民的法令。研究、教育、企業(yè)都要惟“用”是問。對于理性地思考問題研究學問,是不留任何空間的。有時候簡直是禁止的。

  早在民國期間還有些有識之士寫點文章談論做學問不能一味只是為了“用”,而給以抨擊。例如蔡元培校長在《北大二十周年紀念會演說詞》中,總結中外大學的經驗,認定是由易入難循序漸進:“蓋興學之初,目光短淺,重實用而輕學理,人情大抵如此也。”據吳宓日記記載陳寅恪一九一九年末“縱論中西印文化”的談話中陳氏說到:“天理人事之學,精深博奧者,亙萬古、橫九垓而不變,凡時凡地均可用之。而救國經世,尤必以精神之學問為根基!痹谒麄兛磥恚袊糯笆孔尤毫暟斯梢缘霉γ毁F”,現代“留學生皆學工程實業(yè),希慕富貴,不肯用力學問”,都是一種急功近利的方法,用時髦話講是“急用先學”,一旦“境遇學理略有變遷,則其技不復能用,所謂最實用者乃適成為最不適用!

  竺可禎先生在引用錢寶琮先生當年在浙江大學《吾國自然科學不發(fā)達的原因》〔3〕演說里的幾句話:“我國歷史上亦曾提倡過科學,而科學所以不為人重視者,實因中國人太重實用。而外國人則注重實用之外,尚能繼續(xù)研究,由無用而至有用,故自然科學能大有發(fā)展。”

  我國著名物理學家吳大猷(1907-2000)則說的更加直白,由于過分注重實用,科學未能充分發(fā)展。1976年他在臺灣淡江大學講演說:“我國有些人士以為科學我國古已有之,看了李約瑟的大著《中國之科學與發(fā)明》而大喜,蓋其列舉許多技術發(fā)明,有早于西歐數世紀的,足證超于西歐也。然細讀該書,則甚易見我國的發(fā)明,多系技術性,觀察性,個別性,而……若于抽象的,邏輯的,分析的,演繹的科學系統(tǒng)。舉例言之,我們有機械的發(fā)明,而從未能建立抽象的動力學原則;
我們的光學有凸凹鏡影之觀察,而未有物理光學(光波之觀念);
我們的數學有應用性的代數,而無邏輯演繹的幾何;
我們有磁石的應用,而從未達到定量性的磁作用定律;
我們的哲學中心是倫理,是人與人,人與社會的關系,而無西歐的哲學。一般言之,我們民族傳統(tǒng),是偏重實用的。我們有發(fā)明,有技術而沒有科學。這也是清朝時期我們和西方接觸敗跡后,很易受西方物質文明的表面(機械,武備),而不知這些物質文明表面之下,還有科學的基礎的原因。”

  孔子說:“君子述而不作”。這話說白了,就是那些被稱為君子的有學問人,或者說是知識分子,他們是一伙只會注釋圣人的話,而不會自己思考的人。這話的意思和西方人的主張恰好相反。路易斯·科塞明確宣稱,大學教授也不一定是知識分子,知識分子必須是“為了思想而不是靠了思想而生活的人”。就是說知識分子,是要能夠自己思考,追求思想自由,能夠創(chuàng)造思想的人,而不是靠別人的思想而活著的人。

  由于中國的知識分子的這種特點,所以只要圣人一發(fā)話便注釋家蜂起,各種經驗都會總結出來說明圣人的正確。有思想的人,噤若寒蟬,要是稍有異議,便會招來滅頂之禍。一些教授因反對理工分校而主張合校,被戴上“右派”帽子,幾十年不得翻身。

  這種情況到了“文革”荒唐到否定分工和任何理論教育的可笑的程度,認為理論就是實踐,特別是生產實踐。1968年7月21日最高指示說:“學生也是這樣,以學為主,兼學別樣,即不但學文,也要學工、學農、學軍,也要批判資產階級。學制要縮短,教育要革命,資產階級知識分子統(tǒng)治我們學校的現象,再也不能繼續(xù)下去了。”

  緊接著姚文元1968年8月25日的大塊文章《工人階級必須領導一切》中挖苦廣大教員說:“教理工的不會開機器,教文科的不會寫文章,教農業(yè)化學的不懂得施肥料,這樣的笑話不是到處都是嗎?理論與實踐一致的無產階級教育制度,只能在無產階級的直接參加下才能逐步創(chuàng)造出來,你們于此是一竅不通的!

  不這樣想和說的人,一律被認為是嚴重的政治問題。一時社會上到了“談理色變”、理科被認為 “洪水猛獸”的地步。整個知識分子隊伍被認為是脫離生產脫離勞動脫離勞動人民的“三脫離”,必須徹底換血。

  清華大學在蔣南翔領導下,在1958年,把課堂搬到了工地,進行“真刀真槍稿設計”,設計成功了密云水庫。從現代教育的觀點看,這已經是很不正常了,它把教育混同于職業(yè)培訓。這個“經驗”被樹為樣板在全國推廣。然而文革中,認為它強調“用”還不夠,蔣南翔被批判為17年教育的黑線代表。還要砸爛,走所謂“721”辦學的道路。

  到了20世紀70年代末,“文革”算是被否定了。不過大致上只是在政治領域內給以否定,而文革傳承和強化了的幾千年的實用思想,特別是近50年來的實用思想,非但沒有被否定,而在一定程度上說還有所增長。2004年教育部在全國實行的新的《義務教育數學課程標準》將中學的幾何教學中的證明取消的所謂“改革”就是一個典型的代表。他們認為幾何證明得到的事實,比證明的邏輯思維過程要重要。以為只要教給學生結論就可以了。例如要學生知道三角形的內角之和為180度就可以了,不必證明。吳大猷所說的“我們的數學有應用性的代數,而無邏輯演繹的幾何”,不但古代沒有幾何,民國之后實行了近百年的在中學教授幾何的邏輯證明的傳統(tǒng)也要被革掉了,重新使我們的后代回到沒有幾何邏輯證明的狀態(tài)。盡管有不少人大代表和政協(xié)委員反對,又有像姜伯駒院士那樣的一群專家學者的反對。教育部仍然在全國推行,而且所有的學校,一無例外地推行。近年來,在大學的教學“改革”中首先砍基礎課的學時,特別是大量削減理工科作為基礎課的力學課程的學時,是又一種普遍的現象。

  這就是我們在談論力學的基礎理論時所必須認識到的客觀環(huán)境。

  

  2.力學在中國發(fā)展的艱辛歷程

  

  在如此實用和急功近利的氛圍中,要發(fā)展力學的基礎理論非常艱辛是不言而喻的。

  第一、中國古代沒有力學。

  19世紀末在中國致力于介紹翻譯西方科學著作的英國人傅蘭雅(J. Fryer,1839 1928)于1890年前后,在他編寫的《格致須知》的《重學》一卷的引言中,有如下一段話:

  “至于重學,不但今人無講求者,即古書亦不論及,且無其名目?芍A人無此學也。自中西互通,有西人之通中西兩文者,翻譯重學一書,兼明格致算學二理!

  其中的“重學”是早期對西方力學(Mechanics)一詞的譯名。傅蘭雅的這段話說明,第一,中國古代沒有力學,第二,中國的力學是外國人送上門來的。后來的歷史發(fā)展進一步說明的是,第三,即使是外國人送上門來,中國人接受也不痛快,甚至有時采取排斥的態(tài)度,接受的過程是緩慢和曲折的!4〕

  有的人反對這個觀點,他們說:“墨經的杠桿原理、趙州橋、萬噸輪船,不都是力學嗎?”其實,這些大多還是屬于工程和技術的領域。大科學家馬赫在他的巨著《力學史評》中說:“必須把機械經驗與力學科學區(qū)別開來,而后一術語的含義是我們現在要使用的。毫無疑問,機械經驗是很古老的。如果我們仔細考察古代埃及和亞述的遺址,我們會發(fā)現他們用圖畫表現了許多種類的工具和發(fā)明;
至于談到這些民族的科學知識,則要么完全缺少,要么處于一種很低的水平!

  事實是,我們的許多與力學有關的知識,都是和實際的技術關聯(lián)著的。至于說到作為科學的力學知識,其水平和馬赫說的相去不大。動力學的一些最基本的概念,例如速度、加速度、力、質量、頻率等等都不是中國歷史上形成的,而是由外國人帶來的。更不要說近代力學中的一些最重要的定律,例如自由落體和拋體運動的規(guī)律、天體運行的開普勒三定律、牛頓三定律、虛功原理、力學中的守恒定律和連續(xù)介質力學的一些基本內容了。如果把這些內容稱為現今所說的力學,則我們可以簡單地說,在中國古代沒有力學。這就是傅蘭雅所說的“至于重學,不但今人無講求者,即古書亦不論及,且無其名目!

  第二 力學是發(fā)展西方的現代工業(yè)和工程的附屬物而引進的

  直到1840年鴉片戰(zhàn)爭之后,晚清在近代力學的傳播上,雖然產生了若干重要的譯著、出現了一些杰出的翻譯家、少數人進行過有益的探索、一些學校開始教授力學知識。

  但是所有的有關力學的譯著僅限于普及型的著作,對于西方奠基性的力學研究的經典著作,不但沒有翻譯,甚至沒有比較深入的介紹。例如,牛頓的《自然哲學的數學原理》、拉普拉斯的《天體力學》、拉格朗日的《分析力學》、亥姆霍茲的《論力的守恒》,納維和圣維南的《力學在結構和機械方面的應用》等重要著作。

  由于官方所組織的洋務運動,是基于要“師夷之長以制夷”,而又認為“中國一切皆勝西人,所不如者兵而已。”〔5〕所以大部分人只是看到設廠、買炮而已,對于西方的力學與科學仍然沒有認識。所以清末的力學傳播,是以為使人們能夠理解洋槍洋炮來服務的。力學和近代自然科學還沒有取得獨立生存和發(fā)展的地位。

  從辛亥革命之后到1949年這大約40年的時期中,中國的力學大致上仍然是向外國學習的階段。在明末清初時期,中國的力學主要是由外國人送進來的,在中國傳播力學知識的,主要是一批傳教士。在清末,最初的大學工科教育中的力學基礎課,教師大半是外國人,課本是外文的。中國人研究和學習力學的實在是鳳毛麟角。

  許多從事力學教學與研究的,都是作為其他理工科的基礎課教師來開展教學與研究的,是依附與其他理工科而存在的。派出的留學生大部分是學工的。學理的很少,學理的又大多是學與實際有關的課題。整個國家沒有一個專門從事力學的研究機構,也沒有一個專門培養(yǎng)力學師資和力學人才的系科。其所以是這樣,一方面當時中國的工業(yè)十分落后,沒有提出獨立發(fā)展力學的課題,更為深刻的原因,中國歷史上形成的唯用是從的傳統(tǒng),對自然界的理論思考是沒有任何發(fā)展的空間的。

  值得一提的是,在1949年以前,留學生學成歸國而且一直在國內從事力學研究與教學的,其中最著名的是周培源和錢偉長兩位先生,前者是學習物理出身,而后者是學習應用數學出身。他們在極其困難和艱苦的條件下從1949年之前堅持力學的教學與研究是很難能可貴的。

  第三 從1952年到1958年中國力學的大發(fā)展,大致上是政治上向蘇聯(lián)一面倒的結果

  1951年在中國科學院數學研究所成立了力學研究室,(點擊此處閱讀下一頁)

  1952年在北京大學成立了數學力學系力學專業(yè),緊接著,直到1958年在數十所大學相繼設立了力學系或力學專業(yè)。相應地建立了若干力學研究所。這一段可以說是中國力學發(fā)展的黃金時代。

  這一階段,力學學科所以在中國獲得較快的發(fā)展,有兩層原因:

  其一,上世紀50年代初,中國在政治上實行向蘇聯(lián)一面倒的政策。那時只要是與英美有關的事情都要受到批判和清算。即在知識分子之間批判崇美、親美和恐美,而樹立向蘇聯(lián)學習的思想改造。緊接著在1952年進行了全國大規(guī)模的院系調整,這次調整主要是全盤拷貝蘇聯(lián)的教育體制。

而蘇聯(lián)差不多所有的綜合性大學內都設有數學力學系力學專業(yè)。因之,在教育部蘇聯(lián)專家的建議下,自然在北京大學設立了力學專業(yè)。

  其二,由于西方國家,主要是美國,把研究經費主要放在發(fā)展電子技術上,對航天事業(yè)沒有放到應有的地位。1957年蘇聯(lián)率先成功發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星。這件事振奮了社會主義陣營的優(yōu)越感。而人造衛(wèi)星的各個環(huán)節(jié)都是緊密同力學學科相聯(lián)系的,所以力學學科的教學和研究,受到全國上上下下的重視。適逢1958年國內的大躍進的氣氛下,一批力學專業(yè)和力學研究所紛紛上馬。先后請了許多蘇聯(lián)的力學專家來中國講學,并且向蘇聯(lián)派出了不少力學方面的留學生和進修生。

  應當說,在上世紀50年代,我國力學學科的大發(fā)展,在推動我國的建設和工業(yè)化方面是起了很好的作用的。我國的兩彈一星和許多大型工程建設的成功,力學學科在其中起了很關鍵的作用。

  不過,我們仍然應當看到,即使在力學學科的大發(fā)展中,仍然可以看到我們實用傳統(tǒng)的影子。作為工科的工程力學和應用力學專業(yè)在各大學中有數十所之多,而作為理科的力學專業(yè)始終不超過5個。作為力學的研究單位,大部分業(yè)務都是對口具體工程部門的。如水利科學院,鐵道科學院、煤炭科學院、船舶研究院、空氣動力研究院等。僅有的綜合性的力學研究所各室也大部分業(yè)務承擔具體工程課題。立足于基礎理論研究的只有一兩個室。

  

  3.作為基礎學科的力學的困境

  

  對于力學學科性質的兩種觀點

  

  從20世紀50年代開始建立力學隊伍之始,國內就有力學到底是屬于基礎學科還是屬于應用技術學科的兩種不同意見。

  主張力學屬于技術學科的代表人物是錢學森和張維兩位先生。錢學森在1957年發(fā)表了重要文章《論技術科學》〔6〕在談到力學時說:“力學對航空技術的貢獻是有決定性的,是技術科學與工程技術作用的典型。力學本身也就成為技術科學的一個范例,也是我們現在對技術科學這一個概念的來源!

  張維先生1994年在《力學與實踐》上發(fā)表文章說:“19世紀古典力學基本上處于停滯階段。Love教授關于彈性力學的書與Lamb教授關于流體力學的書是前一階段固體力學與流體力學的發(fā)展最高水平的總結。本世紀20、30年代用已有的理論和方法不能解決生產中所遇到的大量問題,因而較切合實際的新理論和新方法就應運而生。如機翼理論塑性理論和板殼理論。從而推動了固體力學和流體力學的發(fā)展,逐漸形成了近代力學或工程力學。所以工程力學的根在于生產,工程力學屬于工科。”〔7〕

  兩位先生的主要意思是,在20世紀之后的力學是屬于技術科學或工程學科的。之前的力學是古典力學。

  主張力學屬于基礎學科的代表人物是周培源、談鎬生和錢偉長三位先生。

  周培源先生說:“力學是關于物質宏觀運動規(guī)律的科學!薄皬牧W長期發(fā)展的歷史看來,我們可以得出這樣一個初步的結論,就是力學具有很強的基礎性,又有極為廣泛的應用性。兩者相輔相成,互相促進。所以力學既是基礎科學又是應用科學,這和數學、物理學、化學、生物學等門科學,并沒有什么兩樣的地方!薄熬退男再|來說,力學屬于基礎科學,和數、理、化、天、地、生一起共稱七大基礎科學;
同時我們也能否這樣說:就它的應用范圍的廣泛性來說,力學也屬于技術科學,因此,我們既要重視力學的基礎研究,又要十分注意力學的廣泛應用。為什么說要充分重視,因為我們這幾年來受到‘四人幫’破壞最甚的是基礎理論研究!薄8〕

  談鎬生先生在1977年上書中說:“按照近代觀點,物理、化學、天體物理、地球物理、生物物理可以全部歸納為物理科學。力學是物理科學的,數學又是所有學科的共同工具,力學和數學原是科學發(fā)展史上的孿生子,因此,形象的可以認為,物理科學是一根梁,力學和數學是它的兩根支柱!薄9〕他的這個觀點曾多次以不同形式發(fā)表,他曾簡練地說:
“數、理、化、天、地、生中的五大科學可以統(tǒng)一歸納為‘物理科學’。力學當然就是物理科學的共同基礎。而數學則是物理科學和所有科學的共同工具!薄10〕

  有一個時期,我們有一個“科教興國”的口號,談鎬生先生看后對人說“應當改為‘國興科教’!闭勬生先生這一改動,表明他的著眼點是從更為長遠的國家民族的利益著想,而不是僅僅看到科教對當前利益的使用價值。它更不同于要動員廣大教師和科技研究人員,搞生產直接賺錢的殺雞取卵急功近利的做法。

  錢偉長先生在《談鎬生文集序言》中說:“在那‘科學的春天’里,我們有過幾次促膝長談。我們倆驚喜地發(fā)現,雖然兩人各自歷經滄桑,但報效祖國的壯心未變;
而且盡管此前三十年我們沒機遇盡情暢談,我們的觀點卻完全一致,可說如出一轍。例如,我們一致認定,力學既是應用性很強的技術科學,更是一個深藏玄機的基礎科學,我們對當時一些人鼓吹的“力學是純粹的工類學科”的錯誤觀點嗤之以鼻,予以嚴正批駁,并在新一輪的科學規(guī)劃中,力主將力學與數、理、化、天、地、生一起,納入與之并列的基礎科學,經過據理力爭,我們的正確觀點終于占了上風;
再如,我們都認為力學事業(yè)的發(fā)展必須從基礎研究入手,為國民經濟建設服務,決不能就事論事,照抄照搬,而必須狠下工夫,大力從事機理性探索,只有這樣,力學才能在實踐中發(fā)揮其無與倫比的巨大作用!

  

  兩種不同觀點的境遇不同

  

  在我國的條件下,本來是屬于學術上的兩種不同觀點,卻有很不同的境遇。自然支持前一種觀點的人居多數,在實踐中,他們的意見也能夠得到貫徹。而堅持后一種觀點的,在實踐中就會遇到重重困難,而且有時是要貿風險的,甚至會被當作政治上的反對派問題來處理。

  錢偉長先生,在1957年被錯劃為右派。其主要罪狀之一就是堅持理工合校的主張和在教學上主張厚基礎。

  談鎬生先生的境遇比起錢偉長稍好。他是1965年歸國的,沒有遇到反右和反右傾的運動。不過,由于某些原因,他一回國就被當作“特嫌”內控使用!拔母铩敝杏忠蕴叵影ふ。

  1977年“文革”后,鄧小平抓科學,開始搞基礎科學研究的規(guī)劃。起初力學并沒有列入基礎科學的規(guī)劃中。談鎬生先生1979年10月15日直接上書科學院指出:當時的科學規(guī)劃“提出了數、理、化、天、地、生六大基礎學科,而把最具有基礎性的力學學科漏掉了。因此在制定力學規(guī)劃上發(fā)生了重重困難!辈⑶医ㄗh“至少在明年召開一次全國力學規(guī)劃會議,并肯定力學學科的基礎性(數、力、理、化、天、地、生七大基礎學科,分別制定全國性規(guī)劃)”。他的建議,被領導批準了,并且在當年就著手組織制定力學學科作為基礎學科的發(fā)展規(guī)劃。以致在一個時期力學能夠被官方認為是屬于基礎學科,力學界也普遍接受了力學既是基礎科學又是技術科學的看法,F在適逢這件事的30年,這是一件值得力學界紀念的事。

  不過,好景也并不長久,盡管是鄧小平同志批示的,一個時期,力學被納入基礎理論,在力學界也達到力學學科既是技術學科又是基礎學科的共識。但是,在實用的氛圍之下,過若干年月,人們也會把它忘記得干干凈凈的。近幾年的事實表明,一些原來工程力學專業(yè)紛紛改名為某種工程專業(yè)如航空航天專業(yè)等。原來以基礎理論為特點的力學專業(yè)也改名或歸入工程學院。如堅持基礎理論研究的科學界的旗手周培源開辦起來以基礎理論教學與研究為主要特色的北京大學力學系,經過50年的艱苦歷程和卓有成效的教學和科學研究后,被他的學生劃歸工學院,并且改了系名。可以毫不夸張地說,這件事標志著作為基礎理論的力學學科已經瀕臨于絕跡的境地。

  所以我們今天紀念談鎬生先生上書和鄧小平同志的批示,是有特別重要的意義的。它關系到作為基礎理論的力學學科,在我國是否能夠存在的問題。

  周培源先生在他們三人中是頗為幸運的。這是由于,第一,他在北大任教務長時期的黨委書記正好是江隆基同志。這位書記不僅支持他的厚基礎的教學主張,而且各方面都尊重周培源的意見。使他能一舒抱負。第二,在1957年“整風鳴放”期間,他正好率團出席加拿大舉行的禁止原子武器的帕格沃什會議。他的發(fā)言為國家贏得了聲譽;貒笳L的“鳴放”階段已經過去。第三,在整個1957年反右過程中,江隆基同志對教師是采取保護的方針,所以北大教師中的右派很少。盡管這樣,他多年堅持的湍流研究,不得不多次中斷,人員喪失,設備損毀。

  不過,一個嚴肅的科學家,在任何情況下是不會隱瞞自己的觀點的。在談理色變、萬籟俱寂的“文革”中,周培源不能忍受不允許開展理論研究的大棒。1972年7月20日直接上書周恩來總理,指出1956年科學規(guī)劃中基本理論問題和基礎科學規(guī)劃基本上都沒有落實,指出科學院的一些研究所大部分花在搞任務上,“以任務帶學科”,任務搞完了學科并沒有帶起來,指出每一次運動來了,受沖擊的首先是基礎研究,指出教師“不愿搞也怕搞基礎研究,怕短期搞不出成績,怕挨‘理論脫離實際’的批評。教師中對基礎理論的重要性,還沒有建立其正確的認識!贝送,他出席教育部理科座談會發(fā)言,他發(fā)表文章《對綜合大學理科教育革命的一些看法》(1972年10月6日光明日報)到處呼吁重視基礎理論的教學與研究。他的這些意見雖然得到了周恩來總理的支持,但卻遭到了批判和圍攻。有的批判文章矛頭看起來是批判周培源的實際上曲折地影射周恩來總理。

  

  應當給力學的基礎研究和教學留一席之地

  

  為了要給力學學科的基礎研究和教學爭取一席之地,首先要對力學的基礎研究有一個正確的認識。多年來在各種運動和批判運動中,人們對主張發(fā)展力學基礎理論的觀點留下了許多誤解和錯誤的看法。有必要加以澄清。

  第一,對力學理論來源的誤解。認為力學理論是從工程中來的,第一流的力學家都是工程師出身。把工程技術研究好了,自然會生出好的力學理論。簡單地認為只有從生產出發(fā),才能夠發(fā)現力學的新理論。甚至直接認為現今的力學就是工程力學。

  不錯,有不少杰出的力學家有著工程背景,如Timoshenko、v.Karman、和Prandtl。不過也有許多并不是工程師的杰出的力學家。如W.R.Hamilton、Newton、齊奧爾可夫斯基等。我們非常尊重在已有工程領域中做出力學貢獻的學者,不過我們也更為尊重,在沒有這些工程領域之前從理論上嚴格論證一種新的工程領域即將產生的學者。我們尊重萊托兄弟和布勞恩這樣的航空和航天事業(yè)的開拓者,我們也同樣尊重像G.Cayley和齊奧爾可夫斯基這樣論證航空和航天事業(yè)可能性的學者。在我們組織科學隊伍時,是不是應當給這后一種研究者以應有的地位呢。

  其實,有些基本理論研究一開始與生產實踐的關系并不是十分直接的。正如周培源先生說的:“牛頓為什么沒有直接從生產實踐中,而是從自然現象的科學實驗中總結出物體運動定律和萬有引力呢?這是因為,行星圍繞太陽運動時,行星和太陽之間的吸引力占主導地位,其他各種相互作用處于可以忽略不計的次要地位。這樣,主要矛盾突出,萬有引力的本質就比較容易暴露出來了。在牛頓的時代,物體的運動定律為什么不是從生產實踐中總結出來的呢?這是因為,即使像馬拉車這樣常見的例子,作用在車子上的力還是較復雜的,在當時還看不出存在于它們之間的主要矛盾!薄11〕所以把人類的一切真知都說成是直接來自生產的觀點,對主要從事基礎理論研究不留任何空間,是不符合歷史事實的,也是站不住腳的。

  第二,對基礎理論脫離實際的誤解。

  有的學者把力學的發(fā)展機械地分為兩個階段,認為在20世紀之前力學是屬于理論發(fā)展的階段即經典力學階段,而從20世紀開始力學就轉變?yōu)閼昧W或工程力學的階段。認為既然力學整個學科已經進入到與工程緊密聯(lián)系的發(fā)展階段,還強調力學的理論研究,不說是脫離實際,至少也是不合時宜的。

  這是不符合歷史事實的。牛頓在他的《自然哲學的數學原理》序言中說:“古人從兩方面來研究力學,一方面是理性的,用論證來精確地進行,(點擊此處閱讀下一頁)

  另一方面是實用的。一切手藝都屬于實用力學,力學之得名就是為這個緣故。”從牛頓的說法,可見早在牛頓之前研究力學就有側重于理論與應用的區(qū)分,實際上從阿基米德開始力學一方面就是理論研究一方面是應用研究,阿基米德可以說是理論與應用兼長的典范。牛頓在這里說的從兩方面來研究力學,是說理論和實用只是研究力學的兩個側面。兩方面是互為依存的、合作的,而不是相互排斥的關系。

  誠然,作為歷史最悠久的學科,力學在各門基礎學科中其應用部門是最發(fā)展其隊伍也最大。于是人們就誤以為,力學只是工程應用,理論研究是脫離實際的。

  其實,從國際范圍來看,力學的理論與應用并沒有分家。力學中側重理論研究的學者和側重應用研究的學者合作得很好。國際理論與應用力學聯(lián)合會也還是一個統(tǒng)一的組織。許多搞應用研究的學者對理論研究也有興趣,側重理論研究的學者更關心得到成果的應用。還有許多學者既是理論力學家也是應用力學家。力學界在理論與應用方面并沒有發(fā)展到分家的地步。不像數學界純粹數學和應用數學不僅分家,而且各自制造理論不容納對方。例如英國學者哈代在他的《一個數學家的自白》中,將應用數學稱為是壞的數學,認為真正的數學應當純粹得一塵不染。

  就以我國主張加強力學基礎研究的三位學者來說,他們除了在力學理論研究上都做出突出貢獻外都十分關心理論的應用。周培源就進行過彈體入水和水下彈道的應用研究。錢偉長進行過儀表彈性元件和穿甲力學的應用研究。談鎬生則進行過與航空和航天的空氣阻力的一系列重要問題的應用研究。談鎬生先生說:“有人說,談鎬生否定力學的應用性,那樣說是不公平的。我只是要求大家不要丟掉基礎。過去我們對基礎不重視,在科學發(fā)展上吃了大虧!薄12〕

  可見問題并不是理論研究脫離實際的問題,而是從急功近利的角度不允許從理論上長遠上考慮問題,不給理論研究留任何空間的一種鼠目寸光的短視見解。

  第三,對進入20世紀后,力學學科是否還有基礎理論問題可研究的誤解。

  最后需要澄清的一個帶本質的問題是,力學學科內是否還有基礎理論問題可研究,如果力學學科的基礎理論已經山窮水盡了,提倡給基礎理論留有發(fā)展的空間,不就是無的放矢嗎?

  認為力學的基礎理論已經完備,沒有可研究的問題了。這是在19世紀末科學界的一種思潮。有鑒于經典物理取得的輝煌成就,使一些人滿足起來。他們認為“絕大多數基本原理都已經牢固地確立起來了,下一步的發(fā)展看來主要在于把這些原理認真地應用到我們所注意到的種種現象中去。”連英國偉大的物理學家開爾文(Kelvin,1824-1907)也曾經認為:未來的物理學的真理將不得不在小數點之后的第六位去尋找。連物理學都是這樣,比較發(fā)展更早更成熟的力學更不在話下了。人們經常是容易對已經取得的成果滿足的,19世紀末是這樣,20世紀末不是也出現了約翰•霍根著的《科學的終結》一本書嗎,這本書認為“科學發(fā)現的偉大時代已經過去了”,所有的科學都“正面對著知識的極限”已經是科學的“黃昏”。

  事實是,在20世紀,不僅在物理學上有量子力學和核物理方面的重大突破。即是在人們認為古老的力學學科基本理論的面目也發(fā)生了巨大變化。首先是突破牛頓經典力學的狹義和廣義相對論的提出和驗證。湍流理論的研究進展、動力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究和混沌概念的產生、連續(xù)介質力學的基本原理的奠定、固體斷裂與強度理論的發(fā)展等,無不都是影響深遠的基本理論成就。更不要說,力學的基礎研究已經深入到相鄰的學科,與它們結合出現了許多新的研究領域。如:力學介入到宇宙論、天體演化、星系結構、太陽風、大氣、洋流、海浪、地殼運動、地幔對流等領域,和天文學,地學形成新的交叉學科,還有生物力學、物理力學、化學流體力學、爆炸力學、等離子體動力學等交叉學科,以及與數學交叉的動力系統(tǒng)、控制理論,與數學和計算機科學交叉的計算力學等等。

  事實是,在20世紀,世界范圍內涌現了許多優(yōu)秀的從事力學基礎理論研究的學者。英國的大學者開爾文預言說以后成果在小數點后第六位上尋找?墒莾H他的學生G.I.Taylor在力學基礎理論方面的貢獻就遠遠超出老師圈定的范圍。他在湍流理論、流體流動的穩(wěn)定性、位錯理論諸多方面都做出了奠基性的貢獻。

  如果不給力學學科的基礎理論的研究和教學留有發(fā)展的空間,我們在這些領域中將永遠要落在別人的后面,甚至對別人取得的重要成果,我們這么大的國家中競無人能夠看得懂!

  周培源先生說:“力學是關于物質宏觀運動規(guī)律的科學!薄爸灰匀唤绱嬖谥鴻C械運動,以及機械運動和其他各級運動形式的相互聯(lián)系,力學就永遠有無止境的研究課題,就永遠有無限光輝的前景。”〔8〕我們相信,21世紀的科學發(fā)展,也會像20世紀力學發(fā)展突破開爾文的預言一樣,讓約翰•霍根的預言破產的。不過這只是對全世界來說的一種前景,至于我國的力學界能否有所作為,實在首先要看我們把力學學科的基礎研究和教學所擺的地位而定了。

  

  結論

  

  給力學學科發(fā)展留一席之地,是關系到能不能背棄我們歷史上形成的牢固的重實用輕理論傳統(tǒng)的問題,關系到我們的工程技術有沒有創(chuàng)新能力的問題,關系到對力學學科發(fā)展歷史的正確認識的問題,關系到其他基礎學科健康發(fā)展的問題,關系到是辦教育還是只辦職業(yè)培訓的問題亦即如何正確看待理工科教育中力學基礎教育的問題,關系到整個科學技術要不要趕超世界先進水平的問題。所以這個問題值得整個科學界、工程界、教育界深入思考。

  

  參 考 文 獻

  〔1〕王栻主編,嚴復集,第五冊,中華書局,1986年,第1550頁

  〔2〕王曉秋,辛亥革命與民國初年的北京大學,《光明日報》 2001年10月16日

  〔3〕竺可禎,為什么中國古代沒有產生自然科學,原載《科學》28卷第3期(1946年9月),見文集《中國科學與科學革命》,52-62頁,遼寧教育出版社,2002年

  〔4〕武際可,近代力學在中國的傳播于發(fā)展,高等教育出版社,2006年

  〔5〕鄭鶴聲、鄭鶴春,中國文獻學概要1933,上海商務印書館, 166-171頁

  〔6〕錢學森,論技術科學,《科學通報》,1957,No.4,97-104

  〔7〕張維,工程力學要為我國經濟建設服務,《力學與實踐》1988,No.3

  〔8〕周培源,談談對力學的認識和幾個關系問題,《力學與實踐》1979年第一期,創(chuàng)刊號

  〔9〕談鎬生:關于制定科學規(guī)劃的幾點意見,《力學進展》2007年第1期。

  〔10〕談鎬生:力學到底是干什么的,(文集《科學家談科學2》,科學普及出版社,1982)

  〔11〕周培源,努力把基礎理論搞上去,《科學普及》雜志,1977年11月號

  〔12〕談鎬生,力學的展望,《力學與生產建設》北京大學出版社,1982,p.17-19

  

  注:在2007年7月5日于蘭州召開的力學史與方法論學術交流會上宣讀。并收入會議文集。

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