关于重大基础理论开创性研究地思考.PDFVIP

关于重大基础理论开创性研究的思考 邢修三（2010.3.15） 一、时代在呼唤理论大师 二、重大基础理论成果的体现 三、如何能取得重大科研成果 1 一、时代在呼唤理论大师 近代科学史表明，一个重大基础理论的出现，能改变人类的思想认识，引领 世界科技发展。进化论，周期表，经典力学，统计热力学，电动力学，相对论， 量子力学，信息论等就是各有关学科领域的重大基础理论。达尔文（华莱士）、 门捷列夫、牛顿、克劳修斯、玻尔兹曼、麦克斯韦、爱因斯坦、普朗克、海森堡、 薛定谔、狄拉克、香农等，则分别是这些理论的创建者。他们是顶级的理论大师。 他们书写了科学史。他们的理论、方程、公式和模型等，构成了人类科学大厦的 基石，长期为后人学习和应用。 我国近代科学落后。建国以来，我国在经济、军事、工业、农业、商业、科 技等很多领域都取得了辉煌成就。但在基础科学领域，特别在基础理论领域，我 们开创性的重大成果却寥寥无几。引用温家宝总理的话，则是“我国培养出像李 四光、钱学森、钱三强那样有重大成就的杰出人才太少。”钱学森为此一再提问： “为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才？”更有甚者，在自然科学领域， 我国迄今尚未诞生过深刻影响人类文明进程的系统的基础科学理论。一个两千多 年前就产生过大思想家孔子、老子、孙子等的民族，岂能在现代基础科学理论领 域永远落后！伟大时代呼唤着伟大人物的出现。今天，是我们中华民族全面复兴 的时代，是党中央号召我国要成为创新型国家、要出一流科学家和科技领军人才 的时代，是全国上下热切期待科学大师辈出的时代，我相信，随着我国教育体制 和科技体制的不断改善及我国科学精英使命感的不断提高，我国定能不断产生自 己的理论大师，新时代的达尔文、门捷列夫、牛顿和爱因斯坦等。中国人书写科 学史，中国人的理论、方程、公式和模型等引领世界科技发展的时代一定会到来。 二、重大基础理论成果的体现 何谓重大基础理论成果？答曰：解决重大基础理论问题的成果。根据科学史， 特别是物理学史，以实验为基础的物理学、生物学、信息科学等学科为例，重大 基础理论成果，主要体现于下列几方面（数学属于另一类型，不在此类）。 1、新思想 一切科学革命都从新思想的提出开始，如日心说、进化论、能量守恒、熵增 加、能量子、时空相对性等。在物理学领域，通常这些新思想还有定量的数学表 述。 2、方程 这儿方程是指微分方程或微分积分方程，可分为基本方程和次级方程。 2.1、基本方程 以物理学为例，基本方程是物理基本运动（演化）规律浓缩成的数学表述， 是物理学基本理论的核心和框架。300 多年来，千变万化的物理现象，都受少数 物理基本方程支配。迄今为止，物理学基本方程不超过十个，如牛顿运动方程、 麦克斯韦电磁场方程，薛定谔方程，狄拉克方程，爱因斯坦引力场方程，杨（振 2 宁）—米尔斯规范场方程等。其他基础学科的基本方程则是其他科学基本运动（演 化）规律的数学表述。 2.2、次级方程 它们最终可由基本方程推导出。与基本方程相比，它们的应用范围和重要性 较小，数目较多。如热导方程、纳维—斯托克斯方程、波动方程、拉普拉斯方程 等。 3、公式 公式，偶尔亦有人叫方程（应叫代数方程），是描述物理系统或其他科学系 统的几个重要特征量之间的关系式，是科学规律的另一种表述。最重要的公式如， 爱因斯坦的质能转换公式，普朗克的能量子公式，波尔兹曼的熵公式，香农的信 息熵公式和通信公式，齐奥尔科夫斯基的火箭公式等。各学科还有其他好多公式， 但大都没有这些公式重要。 4、模型 原子太阳系模型、DNA 双螺旋结构模型、地学板块模型，这三者是普适性 最广泛的三大模型。再如基本粒子夸克模型、原子核壳层模型、固体中位错模型 等。此外，各学科还有好多自己的模型。 5、自成体系的理论 如弹性理论、半导体理论、激光理论、固体力学等，他们中既无革命性的新 思想，亦无物理学中的基本方程。它们是物理学基本理论与本领域的实际规律相 结合而形成的各种特殊理论，在本领域起着指导作用。 革命性的新思想、基本方程（包括少数重要的次级方程）、重要公式和模型