科畫名家 | 周培源：努力把基礎(chǔ)理論搞上去（1977年第11期）

2025年4月1日出版的《求是》雜志發(fā)表了習(xí)近平總書記的重要文章《朝著建成科技強國的宏偉目標(biāo)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(chǔ)理論、掌握底層技術(shù)原理，筑牢科技創(chuàng)新根基和底座。

47年前的1977年，中國科學(xué)正迎來撥亂反正、繼往開來的新紀(jì)元。為迎接1978年“全國科學(xué)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(xué)畫報》撰寫長文，熱情洋溢地為科學(xué)基礎(chǔ)理論研究鼓與呼。時至今日，文中關(guān)于高等人才培養(yǎng)、中小學(xué)科學(xué)素養(yǎng)普及的建議，以及關(guān)于“有用”與“無用”、針對性和適應(yīng)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(chǔ)理論搞上去

——談?wù)剬ψ匀豢茖W(xué)基礎(chǔ)理論的幾個認(rèn)識問題

周培源

《科學(xué)畫報》1977年第11期

一

回顧自然科學(xué)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(jì)中葉出現(xiàn)的熱力學(xué)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(xué)、人體生理學(xué)、遺傳學(xué)、解剖學(xué)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(xué)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(xué)實驗形成的，而在當(dāng)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(guān)于自由落體運動的科學(xué)實驗。即使直接來自生產(chǎn)需要的課題，從提出科學(xué)問題與求解到自然科學(xué)基礎(chǔ)理論的建立，也往往需要經(jīng)過長期科學(xué)實驗的實踐。十六世紀(jì)，波蘭天文學(xué)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(xué)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(xué)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(jì)初，德國天文學(xué)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(xué)家伽利略在實驗室中，用科學(xué)實驗方法發(fā)現(xiàn)了自由落體的運動定律。到十七世紀(jì)末，英國科學(xué)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(xué)問題。為了求解行星運動問題，在前人長期實踐的基礎(chǔ)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(yán)密地表達出來了。所以可以說，牛頓是理論物理學(xué)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(dāng)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(jì)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)。可以這樣說，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(xué)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(dǎo)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(fù)雜的，在當(dāng)時還看不出存在于它們之中的主要矛盾。

由此足見科學(xué)實驗對于基礎(chǔ)理論發(fā)展的重要性，特別是現(xiàn)代自然科學(xué)理論的發(fā)展，將越來越多地依賴于科學(xué)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(xué)校教學(xué)中，實驗課不僅能驗證科學(xué)理論，而且能訓(xùn)練學(xué)生實際動手進行科學(xué)實驗的本領(lǐng)，其中包括設(shè)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(shè)，加強實驗技術(shù)的訓(xùn)練，把科學(xué)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(shè)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(dǎo)實踐，為實踐服務(wù)。人們?yōu)槭裁匆岢龇N種自然科學(xué)理論呢？我在一九七二年所寫的一篇關(guān)于綜合大學(xué)理科教育革命的文章中，在強調(diào)研究當(dāng)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(dāng)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(xué)技術(shù)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(yán)肅態(tài)度提出的問題本身倒是十分嚴(yán)肅的，即怎樣看待基礎(chǔ)理論研究成果的“有用”與“無用”。

從自然科學(xué)發(fā)展史看，有些概括程度較高、涉及范圍較廣的基礎(chǔ)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(xué)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(rèn)識大大深入一步，從而對于生產(chǎn)實踐具有更普遍的指導(dǎo)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(jì)，又發(fā)現(xiàn)了電流及電流與磁場的聯(lián)系，然而，當(dāng)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(guān)系。1831年，法拉第在實驗中發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，1864年，麥克斯韋在法拉第實驗的基礎(chǔ)上，發(fā)展了電磁感應(yīng)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(dāng)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(jì)帶來電的大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)說，有一次法拉第在講演電磁感應(yīng)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(yù)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(chǔ)理論作用的認(rèn)識。

自然科學(xué)基礎(chǔ)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(shù)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(xué)導(dǎo)出的質(zhì)量-能量關(guān)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(gòu)的科學(xué)實驗，人們終于發(fā)展了當(dāng)代的尖端技術(shù)—— 原子能技術(shù)。目前，原子能技術(shù)已經(jīng)與軍事、能源等重大問題息息相關(guān)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(jì)二十年代后人們發(fā)展了量子力學(xué)。現(xiàn)在，量子力學(xué)已經(jīng)成為半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)的理論依據(jù)了。

三

毛主席多次強調(diào)：“我國人民應(yīng)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(xué)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(biāo)，決定一切的是要有干部，要有數(shù)量足夠的、優(yōu)秀的科學(xué)技術(shù)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(xué)基礎(chǔ)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(xué)理科是培養(yǎng)基礎(chǔ)理論研究人材的主要基地。可是，這些年來綜合大學(xué)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(chǔ)課教學(xué)受到很大削弱，理論教學(xué)被扣上“理論脫離實際”的大帽子后，實際上被取消了；基礎(chǔ)理論研究課題幾乎被砍伐精光等等。所有這一切，造成基礎(chǔ)理論研究人材培養(yǎng)上的嚴(yán)重脫節(jié)，使綜合大學(xué)理科出現(xiàn)了“理”(科)不講“理”(論)的怪現(xiàn)象。

高等學(xué)校理科必須加強基礎(chǔ)課教學(xué)，只有這樣才能使學(xué)生在學(xué)習(xí)較深奧的現(xiàn)代科學(xué)理論時，有一個比較扎實的基礎(chǔ)。而且，學(xué)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(xué)技術(shù)迅速發(fā)展所帶來的新知識、新理論，掌握新技術(shù)，學(xué)習(xí)新學(xué)科，得以不斷提高，適應(yīng)社會主義建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展的新局面。大學(xué)理科搞“用典型產(chǎn)品、典型任務(wù)組織教學(xué)”，容易造成學(xué)生所學(xué)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(lǐng)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(xué)生畢業(yè)后所從事的工作總不可能與他在學(xué)校學(xué)習(xí)的內(nèi)容完全一致，如果學(xué)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(yīng)社會主義建設(shè)事業(yè)一日千里飛速發(fā)展的需要呢？我們要認(rèn)真總結(jié)解放以來大學(xué)理科基礎(chǔ)課教學(xué)中正、反兩方面的經(jīng)驗教訓(xùn)，根據(jù)人的認(rèn)識規(guī)律，科學(xué)地、合理地安排基礎(chǔ)課程。我們要正確處理針對性和適應(yīng)性之間的矛盾，既要針對目前的情況，使學(xué)生畢業(yè)后能較快適應(yīng)本職工作的需要；又要兼顧長遠的發(fā)展，使學(xué)生掌握面較寬的基礎(chǔ)較厚的理論知識，并在這個基礎(chǔ)上通過科學(xué)實驗的實踐獲得進一步的發(fā)展，以適應(yīng)今后學(xué)習(xí)新學(xué)科，掌握新技術(shù)和繼續(xù)提高的需要。此外，為了提高我國人民的科學(xué)水平，提高綜合大學(xué)理科學(xué)生的入學(xué)水平，我們要切實加強中、小學(xué)自然科學(xué)基礎(chǔ)知識的教學(xué)，廣泛開展課外科技活動。大力宣傳和普及科學(xué)知識，開展專業(yè)人員科研成果的交流，也是當(dāng)務(wù)之急。在加強基礎(chǔ)課教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力是個值得注意的問題。把培養(yǎng)學(xué)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(lǐng)導(dǎo)建造世界上第一座原子核反應(yīng)堆的并不是工程師，而是意大利理論物理學(xué)家費米。領(lǐng)導(dǎo)造出第一臺電子計算機的馮·諾依曼，是在抽象數(shù)學(xué)的研究中成績卓著的數(shù)學(xué)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(shù)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(chǔ)數(shù)學(xué)、量子化學(xué)、分子生物學(xué)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(xué)文化，有許多重大的發(fā)明和創(chuàng)造。解放以來，我們在科學(xué)技術(shù)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(zhǔn)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(biāo)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(lǐng)導(dǎo)下，和同志們一起為加速實現(xiàn)我國的科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化，為加強我國的自然科學(xué)基礎(chǔ)理論研究，為培養(yǎng)和造就一大批新的又紅又專的科學(xué)技術(shù)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(xué)畫報》因特殊歷史原因停刊。1972年以《科學(xué)普及資料》名義復(fù)刊，1974年更名為《科學(xué)普及》。1978年第1期起，恢復(fù)《科學(xué)畫報》刊名。本文刊于1977年第11期。正式恢復(fù)《科學(xué)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(xué)家、理論物理學(xué)家、教育家和社會活動家，中國近代力學(xué)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(xué)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(xué)院院士，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會第二屆主席、第三屆名譽主席。曾任北京大學(xué)教務(wù)長、副校長和校長，清華大學(xué)教務(wù)長、校務(wù)委員會副主任，中科院副院長，中國物理學(xué)會理事長、名譽理事長，中國力學(xué)學(xué)會名譽理事長。1924年畢業(yè)于清華學(xué)堂，1927年在美國加州理工學(xué)院獲博士學(xué)位，是加州理工學(xué)院畢業(yè)的第一名中國博士生。曾在普林斯頓高等學(xué)術(shù)研究院從事理論物理的研究，其間參加了愛因斯坦親自領(lǐng)導(dǎo)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(xué)會在全國科學(xué)大會上就科協(xié)和學(xué)會工作提出4點意見，這對科協(xié)組織和活動的恢復(fù)起到了撥亂反正的重要作用。

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