5月12日  科學文化漫談  王直華

    主講人簡介

    王直華，60年代從清華大學電子專業(yè)畢業(yè)，畢業(yè)后從事科學研究工作多年，后調(diào)至科學時報從事科技新聞報道工作。曾任科學時報副總編。現(xiàn)任中國科普作協(xié)副理事長。出版過《小行星撞地球》等多篇科普著作，發(fā)表《論新聞科普》、《論素質(zhì)教育》等多篇論文。

    內(nèi)容簡介

    科學和文化應該有一個很好的融合。但是科學和文化的融合需要轉(zhuǎn)變觀念，真正的科學大師們一般都有獨特的視角。在這里我想舉一個物理學家的例子。這個物理學家是狄拉克，他在三十年代前后，提出來反物質(zhì)的概念，他的觀念也是非常的超前的。突破了當時人們的日常思維。現(xiàn)在大家再看一幅科學圖像，在這兒我們真的欣賞到科學之美，在這里我們也看到科學的線條美。實際上科學既有它的線條美，也有它的色彩美，還有它的動態(tài)美，我們看科學它有美感，科學是完全可以欣賞的，而科學體現(xiàn)出來的美，有的時候是需要轉(zhuǎn)換我們的視角，才能發(fā)現(xiàn)科學的真理之美。著名的科學家湯姆生，他說，在對科學發(fā)現(xiàn)做出貢獻的諸多因素當中，觀念的轉(zhuǎn)變是最偉大的。所以我們要注意在做研究的時候，在我們做藝術(shù)創(chuàng)造的時候，要注意觀念的轉(zhuǎn)變。

    另外我們也需要豐富想像，轉(zhuǎn)換視野。比如著名的物理學家愛因斯坦，他總結(jié)他的經(jīng)驗，就認為研究科學，也需要在藝術(shù)上有所涉獵。愛好非常廣泛才能開拓思路，敏銳直覺，啟發(fā)思維。所以他做出了物理學史上的第四次大綜合，并不是偶然的。愛因斯坦總結(jié)他的經(jīng)驗，他說：“如果沒有我少年時代音樂方面所受到的教育，我以后的各方面的成功，就是不可能的。”我們要把理性和感性、認知和情感、知識和文化很好地融合起來，實現(xiàn)互融互補和互動。

    全文

    今天我們講的題目是《科學文化漫談》，我先從語言文字說起。比如說我們經(jīng)常見到這樣的表述：說香蕉可以防止便秘，說石榴可以防止衰老。我就講這個事情恐怕是有條件的，香蕉能夠防止便秘，你把香蕉放在桌子上放兩個月，它也不會防止你便秘。你把石榴放在那兒不吃它，也不會使任何人防止衰老。所以這樣的語言表述它本身就不夠準確，它就需要有一個條件在那兒管著這幾句話。所以語言文字的事情是跟我們生活密切相關(guān)，又非常重要的一個文化的載體。

    這個時候我就想到我一個朋友翻譯的一本書，我這個朋友是文化功底非常深的，整個書翻譯得非常漂亮。我就給他提了一個意見，我說你這個佼佼者不能這樣用，他講一個諾貝爾獎金獲得者是佼佼者里的佼佼者，在咱們?nèi)粘Ｉ钪校蠹叶颊J為佼佼者是非常水平高，非常優(yōu)秀的人。實際上在咱們的漢語里佼佼者并不是這樣的人，中國的古人說叫做“庸中佼佼”，就是平庸之上的人這是佼佼者。所以你說一個人是佼佼者里的佼佼者，那就是說他在中等以上的這種人里頭還不是水平不是很高的，還是一個中等的人。所以這樣的表述就等于不是在表揚一個人，而是在批評一個人。所以對于語言文字的了解呢，需要我們下功夫來做。即使是水平相當好的人，也有進一步提高自己的語言藝術(shù)這樣的問題。這個時候我就想起北大的一位教授，實際上他是系主任了，在每年開學的時候他就會給同學們講：你們來學文學這個專業(yè)，首先要敬畏文學，要敬畏它，對文學要有一種敬畏之感。所以我們的語言文字一定要用得非常規(guī)范，一定要以敬畏之心來珍惜祖國的語言文字，像嚴復他就說過，叫做“一名之立”，確立一個名詞，一名之立，他要輾轉(zhuǎn)反側(cè)，要猶豫不決，十天半個月，所以用這種精神來做我們的事業(yè)，所以我就講我們?nèi)巳艘是笾R，人人要積淀文化。

    這里我向大家推薦美國著名的天文學家，也是美國著名的科學作家叫卡爾薩根的一句話，他說“我們探索宇宙，一要勇于懷疑，二要富于幻想”。所以咱們就從這個話題開始，下面講我們需要轉(zhuǎn)變觀念，科學大師的視角。現(xiàn)在大家看到的呢，就是世界上第一塊集成電路芯片的樣子。大家都經(jīng)常說，最初的科學發(fā)現(xiàn)，最初的技術(shù)發(fā)明，很可能就是一個丑小鴨，現(xiàn)在大家經(jīng)常用到芯片，我們經(jīng)常用到計算機。大家都知道，現(xiàn)在計算機的芯片非常小巧，它的樣子做得也非常美，是一件非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，但是第一個集成電路芯片就是這個樣子，在這個芯片上，一共集成了幾個東西呢？只有一個晶體管，里邊有四個電阻和三個電容，一共就這么八件東西。然后它們當中的連線當然也都集中在這個電路里邊，這個集成電路最早是由美國的一個工程師叫做基爾比，在1958年做出來的。因為我們要講到科學家的視角，我們就要看一看，他做集成電路，他是怎么看這個問題的。

    當時科學家把電子的元件盡量做小，因為把這些元件做小了，損耗的功率可以減小。但是當時基爾比是1958年剛進入美國得克薩斯儀器公司，當時他就對這個減小元件尺寸這個做法，并不感到滿意，他就要闖一條另外一條路，用一種新的視野，新的視角來看這個問題。他就想，我能不能把這些元件都用一個新的工藝做在一個芯片上，這樣就可以大大地降低它的尺寸和重量。這個時候正好老板帶著員工到外地去出差了，去休息去了。那么他就沒有去，他就在他的實驗室里邊設(shè)計他這個第一個集成電路的圖紙，等這些人休息回來以后，他的方案也出來了，又經(jīng)過兩個月的努力，世界上第一個集成電路就做出來了。

    大家知道，在集成電路之前，我們使用的都是電子管，電子管就是這個東西，一個玻璃管，像拇指這么大的玻璃管。現(xiàn)在最新的集成電路，大家經(jīng)常用的計算機里邊的奔騰4，一個集成電路里邊有多少個晶體管？一個集成電路里邊現(xiàn)在有五千萬個晶體管，就相當于在這樣一個芯片上面，有五千萬個這樣的電子器件。就是我手里拿的，如果用電子管來做這些設(shè)備的話，有五千萬個這個東西，有的人計算了一下，如果現(xiàn)在的手機用電子管來做，用電子管來做現(xiàn)在的手機，它那個大小就相當于一個160米高的一個巨大的紀念塔。而我們知道，最近幾年大家也經(jīng)歷了電子器件的變化，也經(jīng)歷了我們所使用的，比如說移動電話的變化。我這里帶來一個八十年代末的手機，大家看看這個手機，現(xiàn)在如果誰再打這個手機，大家一定感覺到他是老古董。這個是2000年左右出現(xiàn)的手機，然后大家再想像，如果是1958年他發(fā)明集成電路的時候，用電子管做的手機，將是一個160米高的一個紀念塔。所以這個基爾比集成的概念，給我們?nèi)祟惿顜矶啻蟮淖兓覀兡軌蛏钌罡惺艿健?
    而且現(xiàn)在一個芯片上有五千萬個晶體管，而當時在二十世紀五、六十年代，全世界一年的電子管的總產(chǎn)量是十億個。大家可以比較出來，現(xiàn)在的20個芯片里邊，含有的晶體管就相當于四五十年前全世界所有的廠家的電子管的產(chǎn)量。所以就看到，一個觀念上的變革，由單個到集成的這樣一個觀念上的突破，就給科學和技術(shù)、給人類的生活，給我們經(jīng)濟和社會帶來了多么翻天覆地的變化，這是我想講的一個問題。

    另外我想向大家介紹一位著名的生物學家，她叫麥克林托克，她是美國的一個女科學家。她在二十世紀五十年代初就提出來，就是基因在染色體里邊不是完全固定不動的，人們的觀念就是基因就像一串珠子，串到這一串珠子里邊來的珠子，它就不可能跳來跳去。但是她在研究這個玉米籽粒的基因突變的時候，她就提出來，老玉米的顏色發(fā)生了變化。它這里邊就是因為它的基因發(fā)生了突變，她就提出來可以移動的遺傳因子。所以在美國冷泉港一次學術(shù)交流會上，她就提出了這個觀點。有的遺傳學家就嗤之以鼻，說不要理她，她這個人簡直是個瘋子。過了幾年，還是在冷泉港又開這個學術(shù)交流會，那么麥克林托克就把這幾年的研究成果，又繼續(xù)地向大家來報告。就是這樣一個超前人們?nèi)辏叭藗兯枷肴甑囊粋€理論，在1983年獲得了諾貝爾生物學獎。所以我們就看到，一個全新的，一個超前人們原來的觀念的一個新的理論，往往跟人們的看法是完全相反的。一個說基因是不能動的，她自己的理論認為基因是可移動的，所以也是一個180度的轉(zhuǎn)彎。

    在這兒我又想起一個物理學家——狄拉克，他在三十年代前后提出來反物質(zhì)的概念。這個現(xiàn)在屏幕里演示的大家看的是非常美的一幅科學圖像，從下邊打進來的是一個伽瑪射線，產(chǎn)生了一個帶負電的電子，做螺旋運動。另外一個方向上又產(chǎn)生了一個帶正電的電子在螺旋運動，這樣正反電子或者叫正負電子它們在磁場里邊劃出了完全相反的兩個軌跡，在這兒我們真的欣賞到科學之美，在這里我們看到科學的線條美。實際上科學既有它的線條美，也有它的色彩美，還有它的動態(tài)美。我們看科學它有美感，科學是完全可以欣賞的，那么狄拉克在1933年獲得諾貝爾物理學獎的時候，他有一番講話，這番講話在我們今天的人們聽來，可能都像是天方夜譚。我們就可以看到這個科學家的思想，他的想像是多么超前，跟我們原來的想法是多么地相反。他講在我們地球上或者在我們太陽系里邊，所有的物質(zhì)都是由帶負電的電子和帶正電的質(zhì)子組成的原子來構(gòu)成的，這種很可能是宇宙里的一個特例。

    他說如果我們相信正負電荷具有完全對稱性，宇宙里的物質(zhì)具有完全對稱性，那么就會想像還有星球是由帶負電的質(zhì)子，以及帶正電的電子這樣的原子來組成的。就跟地球上的物質(zhì)完全相反，就是有的星球是完全是由反物質(zhì)組成的，很多物質(zhì)他說在宇宙里，有由反物質(zhì)組成的星球。他說很可能這樣的星球，正好是各一半。由物質(zhì)組成的星球，由反物質(zhì)組成的星球，在宇宙間可能是各一半。這樣一種推測，這樣一種科學的假設(shè)呢，實際上幾十年來，人們都在進一步地做實驗來研究。在今天幾乎所有的粒子都找到了它的反粒子，科學家都找到了這一粒子的反粒子，未來的國際空間站，阿爾法磁譜儀升空以后，其中一個重要的任務(wù)，就是探測太空里的反物質(zhì)。所以我們看到呢，這些科學家們的思維多么超前。