搞基礎理論研究有什麼用？

演算法與數學之美發表於2018-12-23

出於愛好，我近期在知乎的專欄上寫了一些普及數學知識的文章。也許是因為我寫的大多數文章涉及的數學知識都比較抽象一些，身邊的朋友、知乎的評論偶爾會問“研究這個東西有什麼用？”。問的人多了，讓我覺得實在有些遺憾，因此寫了這篇文章表達一下自己的觀點。

人類文明的誕生是一個奇蹟，構築在現代科學技術基礎之上的現代人類文明的誕生更是奇蹟中的奇蹟。這個奇蹟中的奇蹟的根基是現代技術及其廣泛應用，而現代技術的根基則是現代科學，科學的根基是以數學為主要工具的基礎科學理論（本文提到的科學，是指英文中的science，相當於我們漢語中的自然科學，不包括我們所認知的社會科學、文化藝術等）。從這個意義上講，基礎科學理論的重要性毋庸置疑。但在這裡必須說明的是，幾乎沒有哪一個基礎科學理論的產生是由於事先我們知道了它的重大意義與作用從而努力研究形成的！基礎科學理論被發現從來不是源於其用途帶來的功利的目的，而主要是源於人類探索未知的好奇心！

當伽利略思考力與運動的關係的時候，當開普勒從無數繁雜的觀測資料中尋找天體執行的規律的時候，當牛頓發明微積分來描述他所發現的力學規律的時候，當玻爾茲曼研究熱力學的統計性質的時候，當麥克斯韋基於法拉第的實驗成果探索電磁學的數學規律的時候，當愛因斯坦坐在瑞士專利局思考光的運動的時候，當普朗克為了解釋黑體輻射而提出自認為“牽強”的量子化假設的時候，當達爾文隨船遠洋考察的時候，當孟德爾種植並研究豌豆性狀的時候，當...... ，他們中的哪一位能準確預知自己的思考將為人類文明帶來的巨大貢獻呢？

設想一位巧舌如簧的人士當年闖進瑞士專利局詢問愛因斯坦思考的東西有什麼用，我想愛因斯坦必然張口結舌，不知如何回答。再進一步，如果這個人勸說愛因斯坦別再想那些沒有的東西，認真做好本職工作，養家餬口，而且愛因斯坦聽從了這個人的勸告，結果會怎麼樣？今天我們都知道了，人類歷史上一位最偉大的科學家就會被這樣扼殺了。

我曾經在一篇文章中引用過畢達哥拉斯的一段話，那是我非常喜歡的一段話，“有些人因愛好財富而被左右，另一些人因熱衷於權力和支配而盲從，但是最優秀的一類人則獻身於發現生活本身的意義和目的。他們設法揭示自然的奧祕。這就是我稱之為哲學家的人。”。我把這叫做畢達哥拉斯的情懷！這個情懷來源於探索未知的好奇心，來源於揭示奧祕的求知慾。

那些偉大的基礎科學理論的發現者們往往沒有從中獲得什麼物質利益，甚至其科學成就也往往是後來才被世人認可的。麥克斯韋如今被認為是牛頓和愛因斯坦之間的最偉大的理論物理學家，沒有他的貢獻，我們今天什麼4G、5G通訊都將是空中樓閣，但是1879年年僅48歲的麥克斯韋病逝的時候，沒有人覺得一位偉大的科學家去世了，幾十年後，人們才認識到了他那天才而偉大的貢獻。被認為具有洞察時空的眼界的偉大數學家黎曼建立了黎曼幾何，但是當1866年黎曼因肺結核而去世的時候，誰又知道他那黎曼幾何會是50年後愛因斯坦廣義相對論的數學基礎，沒有黎曼和愛因斯坦的貢獻，我們今天每個人日常使用的GPS、北斗等導航系統將不會出現。如果1866年你詢問臥在病榻上的黎曼，你研究的黎曼幾何有什麼用？我想包括黎曼自己在內的當時地球上所有的人都無法回答這個問題。

中國傳統文化中有著非常深厚的實用主義傳統，卻非常缺少探索未知的浪漫主義情懷與勇氣，這比起西方文藝復興與宗教改革之後形成的把基礎科學研究看作上層社會的高雅活動相比還要不如。我們的百年屈辱史多少是與這種上千年的實用主義傳統有關係的。

今天，國家強調創新驅動發展，顯然直接驅動發展的創新絕大多數都是技術創新，但是我們也要認識到，基礎科學理論研究的突破是技術創新之母。而這方面的突破，絕不是國家主導搞幾個五年規劃就能完成的，這種突破主要源於人們的情懷，有著巨大的偶然性，且永遠不會受功利主義的指導。

我國與美國這樣的已開發國家在高新技術領域、高科技創新能力方面的差距不小，缺乏情懷、習慣性地基於實用主義去思考問題是一個重要原因。我們看美國知名人物，無論是否科技領域，很多都有著極為強烈的責任感與情懷。賈伯斯的願望是做出最好的產品，祖克伯的理想是把全世界的人聯接起來，我最願意舉的例子是Google的DeepMind團隊的核心人物哈薩比斯，他率領DeepMind團隊研發出了AlphoGo這樣的人工智慧產品，但是他的初衷絕不是為了搞人工智慧而賺錢，他的初衷是為了你研究人腦到底是如何思考的，人的智力的本質是什麼？

反觀我們國家，有多少人是為了滿足求知慾、好奇心或者自己的情懷與追求去做研究、做事業的？一個典型的例子就是當Google在人工智慧領域突飛猛進的時候，我們的百度卻在投資搞“百度送餐”。這裡面固然有多種原因，但是這種有害的實用主義思維的因素不可低估。正因為我們很多人缺少那種追求事物本質規律的情懷，才會造成我們今天基礎科學工作者動力不足，普通大眾基礎科學知識與精神極度匱乏。普及科學知識往往不被接受，鼓吹偽科學反而應者雲集；介紹基礎科學理論會被質疑有什麼用，反而一些不懂得現代科學理論卻大談科學、哲學與玄學的人有著大量擁躉。談起大物理學家，大眾首先想到的是霍金，談到真正的大物理學家楊振寧，大眾想到的卻是八卦，殊不知就對物理學的貢獻而言，如果楊振寧是“東邪黃藥師”，那麼霍金可能只能算是一個尹志平。這絕不是否定霍金作為一個物理學家的作用，而是實實在在的評論他們對物理學的貢獻。

如果今天我們的大眾面對基礎科學理論還在問“有什麼用”，那麼長此以往，我國在基礎科學研究方面就真的沒什麼用了。

少問一些有什麼用，多保留一點好奇心和求知慾，並努力將之轉化為人生的情懷與價值。哪怕你是一個並不從事科研工作的人，面對科學知識和科學研究的時候，也應該追尋一下為什麼，努力瞭解一些能夠理解的內容。要知道，如果你這樣做了，你就為提高全民的科學素養盡了一份力；如果我們全民科學素養提高了，就會湧現出更多的有情懷、有追求的人從事基礎科學研究；如果我們有成百上千個有天賦有情懷的科研工作者，那麼也許不久的將來，我國就會出現自己的伽利略、牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦、楊振寧！到那一天，我堅信我國的科技創新能力一定不在任何其它國家之下！

END

∑編輯 | Gemini

來源 | 趙昊彤科學網部落格

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