2025年4月1日出版的《求是》雜志發(fā)表了習近平總書記的重要文章《朝著建成科技強國的宏偉目標奮勇前進》。文章強調(diào)，科技興則民族興，科技強則國家強，要求努力提出原創(chuàng)基礎理論、掌握底層技術原理，筑牢科技創(chuàng)新根基和底座。
47年前的1977年，中國科學正迎來撥亂反正、繼往開來的新紀元。為迎接1978年“全國科學大會”的召開，時任中國科協(xié)副主席、代主席的周培源先生為1977年第11期《科學畫報》撰寫長文，熱情洋溢地為科學基礎理論研究鼓與呼。時至今日，文中關于高等人才培養(yǎng)、中小學科學素養(yǎng)普及的建議，以及關于“有用”與“無用”、針對性和適應性、眼前和長遠、抽象和動手的見地，仍極具現(xiàn)實意義和啟示價值。
努力把基礎理論搞上去
——談談對自然科學基礎理論的幾個認識問題
《科學畫報》1977年第11期
一
回顧自然科學理論發(fā)展的歷史，我們可以看到一部分理論是從生產(chǎn)斗爭中直接產(chǎn)生和發(fā)展的。比如，十九世紀中葉出現(xiàn)的熱力學理論，就是在提高蒸汽機效率的推動下發(fā)展起來的；金屬物理中許多理論是從冶金工業(yè)中發(fā)展出來的；植物生理學、人體生理學、遺傳學、解剖學等等，則是由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的需要而形成的。但是，我們還可以看到自然科學中的許多重大發(fā)現(xiàn)和重要理論，往往是通過包括觀察自然現(xiàn)象在內(nèi)的科學實驗形成的，而在當時并不一定都是因為生產(chǎn)上的直接需要。例如，物體的運動定律和萬有引力的發(fā)現(xiàn)，就是來自對行星運動的觀測和在實驗室中關于自由落體運動的科學實驗。即使直接來自生產(chǎn)需要的課題，從提出科學問題與求解到自然科學基礎理論的建立，也往往需要經(jīng)過長期科學實驗的實踐。十六世紀，波蘭天文學家哥白尼根據(jù)自己對天體（特別是行星）的長期觀測提出了“日心說”，以科學的論證推翻了托勒密的“地心說”，這是一個劃時代的發(fā)現(xiàn)。之后，丹麥天文學家第谷等人對行星繞日運動進行了仔細的觀測，積累了大量數(shù)據(jù)。十七世紀初，德國天文學家開普勒總結(jié)了第谷等人的觀測結(jié)果，確定了行星運動的三個定律。在同一時期，意大利物理學家伽利略在實驗室中，用科學實驗方法發(fā)現(xiàn)了自由落體的運動定律。到十七世紀末，英國科學家牛頓系統(tǒng)總結(jié)了伽利略、開普勒等人的工作，發(fā)現(xiàn)了物體的運動定律和萬有引力，解決了行星運動的力學問題。為了求解行星運動問題，在前人長期實踐的基礎上，牛頓發(fā)明了微積分，從此，物體的運動定律一般可用微分方程嚴密地表達出來了。所以可以說，牛頓是理論物理學及其方法論的創(chuàng)始人。
行星運動的觀測和研究對生產(chǎn)有什么作用呢？就當時的遠洋航行來說，要精確地測定船舶的位置無非是測定它所在位置的經(jīng)度與緯度。測定經(jīng)度可以通過確定時差來做到。十六世紀時，機械鐘表的走時已經(jīng)很精確，足夠航海之用。測定緯度主要靠觀測恒星，而行星在天穹中的位置經(jīng)常變化，不能作為確定緯度的依據(jù)?？梢赃@樣說，行星運動的觀測至今仍然對生產(chǎn)沒有什么直接作用。牛頓為什么沒有直接從生產(chǎn)實踐中，而是從觀測自然現(xiàn)象的科學實驗中總結(jié)出物體運動定律和萬有引力來呢？這是因為，行星圍繞太陽運行時，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(zhì)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(chǎn)實踐中總結(jié)出來的呢？這是因為，即使像馬拉車這樣的常見例子，作用在車子上的力(例如，馬的拉力、地面對車子的負荷力與各種摩擦力等)還是較復雜的，在當時還看不出存在于它們之中的主要矛盾。
由此足見科學實驗對于基礎理論發(fā)展的重要性，特別是現(xiàn)代自然科學理論的發(fā)展，將越來越多地依賴于科學實驗。這是因為在實驗室中，人們可以借助各種實驗條件，有控制地更集中、更深入地揭示并驗證自然發(fā)展的特定規(guī)律。在學校教學中，實驗課不僅能驗證科學理論，而且能訓練學生實際動手進行科學實驗的本領，其中包括設計實驗，操作儀器，進行觀測，分析、判斷和處理實驗數(shù)據(jù)等等。我們一定要重視實驗人材的培養(yǎng)，搞好實驗室的建設，加強實驗技術的訓練，把科學實驗大規(guī)模地深入開展起來，讓它為實現(xiàn)四個現(xiàn)代化，建設社會主義強國，發(fā)揮更大的作用。
二
理論來自實踐，反過來又指導實踐，為實踐服務。人們?yōu)槭裁匆岢龇N種自然科學理論呢？我在一九七二年所寫的一篇關于綜合大學理科教育革命的文章中，在強調(diào)研究當前生產(chǎn)中急需解決的理論問題的同時指出，有些研究課題對當前生產(chǎn)的直接作用可能一時還看不出來，但通過長期的實踐，對科學技術的發(fā)展卻大有影響，也必須予以足夠的重視，并提到三百年前對微積分的研究就是這樣的。誣蔑我提倡“三百年后可能有用”的理論研究，這種無恥誹謗本來不值一駁，但是這一極不嚴肅態(tài)度提出的問題本身倒是十分嚴肅的，即怎樣看待基礎理論研究成果的“有用”與“無用”。
從自然科學發(fā)展史看，有些概括程度較高、涉及范圍較廣的基礎理論研究工作，看來似乎并不直接與這項或那項具體的生產(chǎn)需要發(fā)生聯(lián)系，似乎只是為了理論本身系統(tǒng)化的需要，是科學內(nèi)部矛盾邏輯發(fā)展的結(jié)果。但是，由于這種理論工作使人們對于自然規(guī)律的認識大大深入一步，從而對于生產(chǎn)實踐具有更普遍的指導意義。歷史上，人們很早就觀察到相互獨立的電、磁現(xiàn)象，十七至十八世紀，又發(fā)現(xiàn)了電流及電流與磁場的聯(lián)系，然而，當時并不知道電場和磁場的時間變化率與磁場和電場的空間變化的關系。1831年，法拉第在實驗中發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律，1864年，麥克斯韋在法拉第實驗的基礎上，發(fā)展了電磁感應理論，建立了闡明電磁場運動規(guī)律的統(tǒng)一的麥克斯韋方程組。所有這些理論工作在當時并不是為了解決從生產(chǎn)上提出的特殊問題，誰也沒有想到它們會給十世紀帶來電的大規(guī)模應用。據(jù)說，有一次法拉第在講演電磁感應理論后，一個聽講的貴婦人譏諷地問他：“教授，您講的這些東西將來會有什么用處呢？”法拉第辛辣地回答道：“夫人，您能預言您生下的孩子將來做出什么樣的重大事情來嗎？”這個故事也許只是個傳說，但它卻使人能夠加深對基礎理論作用的認識。
自然科學基礎理論一旦通過實踐取得重大突破，不僅會給生產(chǎn)帶來革命性的變革，而且也推動了技術的突飛猛進。愛因斯坦在1905年發(fā)表了狹義相對論，由狹義相對論動力學導出的質(zhì)量-能量關系定律，是人類利用原子能的理論依據(jù)。此后，在這一理論成果的指引下，又經(jīng)歷了較長時期的探索原子核結(jié)構的科學實驗，人們終于發(fā)展了當代的尖端技術—— 原子能技術。目前，原子能技術已經(jīng)與軍事、能源等重大問題息息相關了。同樣，為了解釋從實驗中發(fā)現(xiàn)的許多微觀世界物理現(xiàn)象，在本世紀二十年代后人們發(fā)展了量子力學?，F(xiàn)在，量子力學已經(jīng)成為半導體技術和激光技術的理論依據(jù)了。
三
毛主席多次強調(diào)：“我國人民應該有一個遠大的規(guī)劃，要在幾十年內(nèi)，努力改變我國在經(jīng)濟上和科學文化上的落后狀況，迅速達到世界上的先進水平。為了實現(xiàn)這個偉大的目標，決定一切的是要有干部，要有數(shù)量足夠的、優(yōu)秀的科學技術專家”。建國以來，廣大知識分子辛勤勞動為社會主義事業(yè)作出了巨大的貢獻。今天，為了迅速把我國的自然科學基礎理論研究搞上去，必須采取有力措施，培養(yǎng)更多的又紅又專的科研人材。綜合大學理科是培養(yǎng)基礎理論研究人材的主要基地。可是，這些年來綜合大學理科受到很大破壞：理科各專業(yè)有的取消了，有的在所謂“理向工靠”的做法下，與工科專業(yè)幾乎沒有什么區(qū)別；基礎課教學受到很大削弱，理論教學被扣上“理論脫離實際”的大帽子后，實際上被取消了；基礎理論研究課題幾乎被砍伐精光等等。所有這一切，造成基礎理論研究人材培養(yǎng)上的嚴重脫節(jié)，使綜合大學理科出現(xiàn)了“理”(科)不講“理”(論)的怪現(xiàn)象。
高等學校理科必須加強基礎課教學，只有這樣才能使學生在學習較深奧的現(xiàn)代科學理論時，有一個比較扎實的基礎。而且，學生畢業(yè)后能在之后的工作中，從比較廣泛的范圍內(nèi)吸取現(xiàn)代科學技術迅速發(fā)展所帶來的新知識、新理論，掌握新技術，學習新學科，得以不斷提高，適應社會主義建設事業(yè)蓬勃發(fā)展的新局面。大學理科搞“用典型產(chǎn)品、典型任務組織教學”，容易造成學生所學知識面狹窄，就圍繞一個產(chǎn)品那么一點零星知識，一接觸鄰近的領域就感到陌生，無能為力，這也是一種理論脫離實際的表現(xiàn)。學生畢業(yè)后所從事的工作總不可能與他在學校學習的內(nèi)容完全一致，如果學生只能搞某個型號的產(chǎn)品，換一個產(chǎn)品就不行了，那怎么能適應社會主義建設事業(yè)一日千里飛速發(fā)展的需要呢？我們要認真總結(jié)解放以來大學理科基礎課教學中正、反兩方面的經(jīng)驗教訓，根據(jù)人的認識規(guī)律，科學地、合理地安排基礎課程。我們要正確處理針對性和適應性之間的矛盾，既要針對目前的情況，使學生畢業(yè)后能較快適應本職工作的需要；又要兼顧長遠的發(fā)展，使學生掌握面較寬的基礎較厚的理論知識，并在這個基礎上通過科學實驗的實踐獲得進一步的發(fā)展，以適應今后學習新學科，掌握新技術和繼續(xù)提高的需要。此外，為了提高我國人民的科學水平，提高綜合大學理科學生的入學水平，我們要切實加強中、小學自然科學基礎知識的教學，廣泛開展課外科技活動。大力宣傳和普及科學知識，開展專業(yè)人員科研成果的交流，也是當務之急。在加強基礎課教學中，培養(yǎng)學生抽象思維能力是個值得注意的問題。把培養(yǎng)學生解決實際問題的能力曲解為只是動手的能力，并把它與培養(yǎng)抽象思維能力對立起來，似乎解決實際問題是用不上抽象思維能力的，事實完全不是那么一回事。領導建造世界上第一座原子核反應堆的并不是工程師，而是意大利理論物理學家費米。領導造出第一臺電子計算機的馮·諾依曼，是在抽象數(shù)學的研究中成績卓著的數(shù)學家。許多事例說明，掌握抽象思維，對培養(yǎng)解決實際問題，特別是開拓性的技術問題，有很大好處。對于理論性很強的那些專業(yè)，諸如理論物理、基礎數(shù)學、量子化學、分子生物學等，抽象思維能力的培養(yǎng)必須放在十分重要的地位。
中華民族從來就是一個勤勞勇敢、聰明智慧的偉大民族，我們的祖先曾經(jīng)創(chuàng)造了光輝燦爛的古代科學文化，有許多重大的發(fā)明和創(chuàng)造。解放以來，我們在科學技術的發(fā)展上取得了很大的成就，原子彈、氫彈的爆炸成功，人造地球衛(wèi)星的發(fā)射和準確回收，牛胰島素的人工合成，基本粒子層子模型的提出等等，都標志著我們趕上和超過世界先進水平的堅強決心和雄壯步伐。我今年雖然已經(jīng)七十五歲了，但是我希望至少還能為黨再工作十年。我的工作崗位主要是在科技戰(zhàn)線和教育戰(zhàn)線上，我要在黨的領導下，和同志們一起為加速實現(xiàn)我國的科學技術現(xiàn)代化，為加強我國的自然科學基礎理論研究，為培養(yǎng)和造就一大批新的又紅又專的科學技術人材，貢獻出自己畢生的精力。
注：原文有刪節(jié)。
1977年第11期封面
原刊版面
注：1966年《科學畫報》因特殊歷史原因?？?。1972年以《科學普及資料》名義復刊，1974年更名為《科學普及》。1978年第1期起，恢復《科學畫報》刊名。本文刊于1977年第11期。正式恢復《科學畫報》刊名的啟示，也刊登于該期。
人物小傳
周培源（1902年8月28日－1993年11月24日），著名流體力學家、理論物理學家、教育家和社會活動家，中國近代力學奠基人和理論物理奠基人之一。第五至八屆全國政協(xié)副主席，九三學社第八屆中央委員會主席，第九屆中央委員會名譽主席。中國科學院院士，中國科學技術協(xié)會第二屆主席、第三屆名譽主席。曾任北京大學教務長、副校長和校長，清華大學教務長、校務委員會副主任，中科院副院長，中國物理學會理事長、名譽理事長，中國力學學會名譽理事長。1924年畢業(yè)于清華學堂，1927年在美國加州理工學院獲博士學位，是加州理工學院畢業(yè)的第一名中國博士生。曾在普林斯頓高等學術研究院從事理論物理的研究，其間參加了愛因斯坦親自領導的廣義相對論討論班。
1978年3月，周培源代表中國科協(xié)及所屬學會在全國科學大會上就科協(xié)和學會工作提出4點意見，這對科協(xié)組織和活動的恢復起到了撥亂反正的重要作用。
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2025年《科學畫報》
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