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科學(xué)元典:科技創(chuàng)新的“思想壓艙石”

發(fā)布時間:2025-12-03 作者:任定成 來源:中國教育報

  在科技浪潮奔涌不息、知識迭代日新月異的今天,我們常常將目光投向未來的風(fēng)口與前沿的突破,卻鮮少回望那些奠定我們認(rèn)知基石的古老航標(biāo)——科學(xué)元典。它們并非沒有生命的故紙堆,而是依然跳動在當(dāng)今科學(xué)血脈中的鮮活基因。它們既是面對驚濤駭浪時穩(wěn)住航向的“思想壓艙石”,亦是催生新方法、新學(xué)科,永不枯竭的“源頭活水”。通過閱讀,理解科學(xué)元典的雙重價值,對于我們在紛繁復(fù)雜的創(chuàng)新迷局中把握根本、汲取力量,具有至關(guān)重要的意義。

  科學(xué)范式保證科學(xué)發(fā)展的穩(wěn)定性和方向性

  任何一門成熟的科學(xué)學(xué)科,都建立在少數(shù)幾部元典所構(gòu)筑的范式之上??茖W(xué)革命是范式的轉(zhuǎn)換,而常態(tài)科學(xué)則是在既定范式下的解謎活動。牛頓的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》(以下簡稱《原理》)構(gòu)建了經(jīng)典力學(xué)的宏偉大廈,其以萬有引力定律和三大運動定律為核心的公理體系,在長達兩個多世紀(jì)里為物理學(xué)乃至整個自然科學(xué),提供了穩(wěn)定且有效的世界觀和研究綱領(lǐng)。它告訴科學(xué)家們哪些問題是值得研究的,什么樣的解決方案是可接受的,以及如何評判知識的真?zhèn)?。這種范式如同一張精確的“科學(xué)地圖”,讓后續(xù)研究者不必從零開始摸索,而是在一個堅實可靠的平臺上進行深耕與拓展。在當(dāng)今信息爆炸的時代,這種由元典提供的認(rèn)知錨點,能有效幫助科研人員抵御淺層知識的干擾,聚焦于真正深刻、根本的科學(xué)問題。

  相對論和量子力學(xué)出現(xiàn)之后,牛頓力學(xué)失去了對全部物理學(xué)的統(tǒng)攝作用,在高速和微觀領(lǐng)域被新范式所取代。然而,《原理》作為一部定義了科學(xué)范式本身的奠基性著作,它的功能非但沒有消失,反而以更深刻的方式融入了現(xiàn)代科學(xué)的血脈之中。在相對論和量子力學(xué)引發(fā)的范式革命之后,牛頓范式并非被完全拋棄,而是被整合和限定在新的、更宏大的范式之中。

  學(xué)習(xí)物理學(xué)得先從身邊的宏觀物理現(xiàn)象及其解釋入手,《原理》是學(xué)習(xí)物理學(xué)時不可繞開的“原點”。在全世界所有大學(xué)物理學(xué)導(dǎo)論和經(jīng)典力學(xué)課程中,牛頓三定律、萬有引力定律仍然是教學(xué)的基礎(chǔ)。學(xué)生們通過學(xué)習(xí)《原理》所建立的框架,來理解“力”“質(zhì)量”“慣性”等基本概念,這是他們未來理解相對論和量子力學(xué)為何“革命”的必經(jīng)之路。書中的科學(xué)推理過程,展示了公理化體系的嚴(yán)謹(jǐn),是留給后世最寶貴的遺產(chǎn)?!对怼凤@示了自然界的統(tǒng)一性和根本規(guī)律精確預(yù)測功能,這一信念是整個現(xiàn)代物理學(xué)的基石,愛因斯坦的場方程和薛定諤的波動方程都是這一范式的直接繼承;而且,從橋梁建筑、汽車設(shè)計、航空航天(除了需要相對論修正的GPS等少數(shù)情況)到機械制造,我們整個現(xiàn)代工程世界幾乎完全建立在牛頓力學(xué)的框架之上。在這些領(lǐng)域使用相對論或量子力學(xué),不僅是多余的,而且是極其低效和不必要的。

  科學(xué)精神和方法是抵御“唯成果論”的定力之源

  科學(xué)元典不僅是知識的集合,更是科學(xué)精神最純粹、最生動的載體。它們展現(xiàn)了開創(chuàng)者們?nèi)绾我耘械难酃鈱徱暻叭?,如何以?yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫎?gòu)建體系,如何以實證的態(tài)度面對自然,以及如何以巨大的勇氣挑戰(zhàn)權(quán)威。伽利略《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》不僅是在宣傳日心說,更是在示范一種基于觀察、實驗和數(shù)學(xué)推理的近代科學(xué)研究方法,其背后是對教條主義的不屈抗?fàn)幒蛯φ胬淼膱?zhí)著追求。達爾文的《物種起源》通過海量事實的概括與嚴(yán)密的推理,展現(xiàn)了“大膽假設(shè),小心求證”的科研路徑,其“物競天擇,適者生存”的核心思想,盡管在當(dāng)時石破天驚,卻始終建立在堅實的證據(jù)鏈之上。

  重溫這些元典,就是重溫科學(xué)的“初心”——對真理的敬畏、對理性的尊崇、對證據(jù)的服從。這種精神底蘊,是抵御當(dāng)下科研活動中可能出現(xiàn)的浮躁、功利甚至學(xué)術(shù)不端行為的強大精神力量,確??萍紕?chuàng)新活動始終航行在求真務(wù)實的正確航道上。

  科學(xué)元典提供了批判性思維的永恒典范,是激發(fā)顛覆性創(chuàng)新的思想熔爐。真正的科技創(chuàng)新,尤其是顛覆性創(chuàng)新,往往源于對現(xiàn)有理論框架的根本性質(zhì)疑與超越,而元典本身,就是這種批判與超越的產(chǎn)物。愛因斯坦的相對論論文,其標(biāo)題《論動體的電動力學(xué)》就直指經(jīng)典物理學(xué)中“絕對時空觀”的深層矛盾。他并非在牛頓體系的細(xì)枝末節(jié)上修修補補,而是從兩個基本假設(shè)(光速不變原理和相對性原理)出發(fā),重構(gòu)了整個物理學(xué)的根基。

  學(xué)習(xí)元典,不僅僅是接受其結(jié)論,更是學(xué)習(xí)開創(chuàng)者們?nèi)绾伟l(fā)現(xiàn)舊體系的裂痕、如何提出革命性的概念,以及如何構(gòu)建新范式的思維藝術(shù)。這種批判性思維的訓(xùn)練,比掌握任何具體知識都更為寶貴。它激勵后來者不墨守成規(guī),不盲從權(quán)威,敢于對看似堅不可摧的“真理”提出挑戰(zhàn),從而為下一次科學(xué)革命埋下種子。在這個意義上,科學(xué)元典既是需要學(xué)習(xí)的權(quán)威,更是可以被超越甚至必須被超越的標(biāo)桿,它為持續(xù)的、深層次的創(chuàng)新提供了最原始的動力和最高級的樣板。

  科學(xué)元典是方法創(chuàng)新與學(xué)科發(fā)展的“源頭活水”

  科學(xué)元典作為知識的源頭,其生命力不僅在于其巨大的解釋力和預(yù)見力、理論的簡單性和深刻性,更在于它能持續(xù)地滋養(yǎng)后世,催生出新的研究方法、新的研究領(lǐng)域乃至全新的學(xué)科分支。它是一條奔騰不息的思想長河,沿途不斷匯聚支流,開拓新的河道。

  科學(xué)元典是方法創(chuàng)新的孵化器。許多開創(chuàng)性的科學(xué)研究方法,正是伴隨著元典的誕生而首次被系統(tǒng)性地提出和應(yīng)用。歐幾里得的《幾何原本》則樹立了公理化方法的典范——從少數(shù)不證自明的公設(shè)和公理出發(fā),通過邏輯演繹推導(dǎo)出整個知識體系。這種方法不僅深刻影響了數(shù)學(xué)的發(fā)展,更成為后世無數(shù)科學(xué)理論構(gòu)建所效仿的模板,甚至啟發(fā)了斯賓諾莎用幾何學(xué)方式寫作倫理學(xué)。同樣,伽利略將實驗方法與數(shù)學(xué)分析相結(jié)合的路徑,在《關(guān)于兩門新科學(xué)的對話》中得到了完美體現(xiàn),奠定了近代物理學(xué)的研究范式。這些源于元典的方法論,如同工具箱里的基本工具,被一代代科學(xué)家繼承、改良和擴展,成為探索未知世界的利器。

  科學(xué)元典是問題意識的富礦,為學(xué)科發(fā)展提供不竭的議題。一部偉大的科學(xué)元典,其價值不僅在于它解決了什么問題,更在于它提出了哪些懸而未決的、具有永恒魅力的新問題。希爾伯特在1900年提出的23個數(shù)學(xué)問題,雖非傳統(tǒng)意義上的元典,卻無疑具有元典般的綱領(lǐng)性作用,它們?yōu)?0世紀(jì)數(shù)學(xué)的發(fā)展描繪了藍圖,指引了方向。牛頓在《原理》中雖然完美解決了天體與地球上的力學(xué)規(guī)律統(tǒng)一問題,但他也對光的本質(zhì)、以太的存在等提出了疑問,這些“遺留問題”成為后來物理學(xué)研究的重要起點。哥德爾的“不完備性定理”的論文,作為數(shù)理邏輯領(lǐng)域的元典,其意義不僅在于證明了某些數(shù)學(xué)真理不可被證明,更在于它引發(fā)了一系列關(guān)于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、計算極限和人工智能哲學(xué)基礎(chǔ)的深層探討,至今仍是相關(guān)領(lǐng)域的熱點。元典就如同一個智慧的寶庫,其中蘊藏著無數(shù)待解的“謎題”,持續(xù)吸引著最優(yōu)秀的頭腦前去探索,從而推動學(xué)科向縱深發(fā)展。

  元典是學(xué)科交叉與衍生的催化劑。許多新興學(xué)科和交叉領(lǐng)域的誕生,往往源于對不同元典中思想的碰撞與融合。將達爾文進化論與遺傳學(xué)、分子生物學(xué)結(jié)合,則形成了現(xiàn)代綜合進化論。薛定諤的《生命是什么》直接啟發(fā)了眾多物理學(xué)家投身生物學(xué)研究,為分子生物學(xué)的誕生提供了關(guān)鍵的思想動力??刂普摰膭?chuàng)始人維納,其思想正是源于對數(shù)學(xué)、物理學(xué)、工程學(xué)和生物學(xué)等多個領(lǐng)域知識的融會貫通??茖W(xué)元典所蘊含的普遍性原理和思維方式,具有超越其原生領(lǐng)域的強大遷移能力。當(dāng)不同學(xué)科的學(xué)者共同回到這些思想的源頭時,更容易找到對話的共同語言和創(chuàng)新的結(jié)合點,從而孕育出全新的研究范式和研究領(lǐng)域。

  深讀科學(xué)元典,就是回歸整體性、系統(tǒng)性的科學(xué)思維,從源頭處把握問題的本質(zhì),從而有望產(chǎn)生更根本、更宏大的創(chuàng)新。深讀科學(xué)元典,是能夠提出重大科學(xué)問題、開辟新方向的一流科學(xué)家成長過程中,塑造其科學(xué)品位和學(xué)術(shù)格局繞不開的必由之路。深讀科學(xué)元典,是構(gòu)建自主知識體系的文化根基。一個國家要成為真正的科技強國,必須在世界知識寶庫中貢獻屬于自己的元典級成果。深刻理解歷史上的科學(xué)元典,能夠為我們今天培育重大原始創(chuàng)新、構(gòu)建中國自主的知識體系,提供寶貴的歷史鏡鑒與精神滋養(yǎng)。

  科學(xué)元典,這些歷經(jīng)時光淬煉而不朽的著作,它們既是沉默的基石,又是涌動的活泉。作為“思想壓艙石”,它們賦予科技創(chuàng)新以深度、定力和方向;作為“源頭活水”,它們?yōu)榉椒▌?chuàng)新和學(xué)科發(fā)展帶來源源不斷的靈感、問題與動力。在駛向科技強國的偉大航程中,我們既需要奮力劃向未來的船槳,也需要這些古老而永恒的星來指引方向。讓我們懷著敬畏之心,打開這些智慧的寶典,從中汲取那穿越時空的永恒力量,以期在創(chuàng)新的海洋中,行得更穩(wěn),走得更遠(yuǎn)。

 ?。ㄗ髡呦当本┐髮W(xué)出版社“科學(xué)元典叢書”主編)

《中國教育報》2025年12月03日 第09版

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