關于科學理論研究的一個觀點

李宜和,喬慶鵬

(河南財政金融學院 計算機與人工智能學院, 河南 鄭州 450046)

0 引言

在本文中,就從事科學理論研究的兩個方面講述筆者的一點心得體會,即主要闡述一個理論研究工作者從事理論研究而應該具備的基本條件和品性,當然也包含一些具體的方法。這兩個方面是理論研究工作者應具備的基本態度,也是理論研究工作者從事理論研究應遵循的一些原則。

1 理論研究者應具備的科研態度

無論做任何事,我們都要有一個端正的態度。所謂態度,我們的理解是對自己從事的研究工作所持有的主觀思想與對這項工作的個人感覺及如何落實的問題。個人感覺無非是對這項工作的愛好程度:如討厭、無興趣、有興趣或者有強烈的愿望等,而這些又決定了自己如何具體落實這項工作。要想真正從事理論研究就必須有一個端正的態度。

1.1 堅定目標不動搖的態度

每個人一生中都有自己奮斗的目標或者理想。目標有大有小,大的目標可能短時間內無法實現,可以分步驟分階段實現它。但要想實現自己的目標,可能會遇到各種各樣的困難,其中有個人因素也有環境因素、社會因素等,由于不能克服這些困難,很多人就會慢慢地放棄自己的理想。事實也是如此,很多成功人士大都會想方設法克服困難而堅持實現自己的理想,相對來說,普通人由于不能堅持克服困難就會放棄或改變自己的理想。要想在科學理論上有所建樹,肯定會遇到很多困難,所以不放棄自己的理想,努力實現自己的理想,是理論研究工作者必須具備的最基本的態度。當然,這里所說的堅定目標不動搖的態度,絕不能只是一句空話,要不斷地努力去實現,不能心里只想著目標而不付諸行動,否則那就是空想。

1.2 遇到挫折不放棄的態度

要實現自己的理想,不可能一帆風順。特別是很高的理想目標,在實踐過程中,難免會遇到各種挫折,還會有很多失敗。要想實現自己的理想,就要有遇到挫折不放棄的態度,否則就會半途而廢。但是,要想堅持下來繼續奮斗也是非常不容易的。特別是從事理論研究的科研人員,他們可能會花費很長時間,努力地苦思冥想,有時甚至認為自己已找到了一直想要解決問題的方法,但經過詳細論證卻證實這種方法還是不能解決問題。如果接二連三地遭到失敗,可能就會有很多人難以從挫折中走出來,從而放棄自己的理想。而真正的成功者是不會放棄的,可能會消沉一段時間,但很快就會從挫折中重新站起來,重新審視自己的思想方法,找出原因,繼續努力奮斗。所以,成功者往往都擁有一個良好的心態,具有強大的心理素質,能夠反復從失敗中站起來,尋找新的方法克服自己以前的錯誤,繼而實現自己的理想。這樣的例子舉不勝舉,令人印象深刻的是愛因斯坦的故事。大家知道,愛因斯坦在理論物理上做出過非常重大的貢獻,但在發現這些物理規律過程中,他遭受過多少失敗,心里受到多少煎熬又有多少人能夠體會[1]。

1.3 克服困難堅持研究的態度

前面講到的困難和挫折主要相對于研究者本人的主觀因素,但實際上,每個人都不可能孤立地生活在這個世界上,在實現自己目標的同時,也會在現實生活中遇到各種各樣的困難,因而也要克服這些困難,堅持下去。每個人的情況不同,遇到的困難也不一樣,但克服困難的態度一定不能變。伽利略在晚年不僅健康狀況很差,還遭到教會的壓迫與監禁,但他仍然堅持進行科學研究;著名的理論物理學家霍金患上了帕金森綜合征,全身癱瘓仍堅持做研究;諾貝爾在失去親人后,冒著生命危險,好幾次被炸得血肉模糊,仍然堅持研發的炸藥;我國老一輩科學家中,很多人都是在生活非常困難的情況下依然堅持科學研究,從而作出了舉世矚目的貢獻。因此,當我們看到別人成功時,不要僅僅是羨慕,還要看到他們的堅持與付出。同樣,如果每個人都能堅持自己的目標并努力奮斗,就一定會有收獲。我國著名科學家錢學森曾說過:不要失去信心,只要堅持不懈,就終會有成果的!

1.4 甘于平凡生活抵制各種誘惑的態度

從事理論研究,特別是最基礎的理論研究,是一項非常復雜和困難的工作,具有長期性。很多年輕人一開始由于有強烈的愿望而從事這項工作,但經歷了現實的生活后,絕大多數人慢慢選擇了放棄。原因很簡單,一是理論研究者要有扎實深厚的知識積累,要投入更多的時間精力,但即使如此也很難做出重大突破;二是研究得到的理論成果相對較少或者沒有,相應的物質回報就會很少。因而理論研究者就會面臨生活的壓力,以至于很多年輕人選擇放棄理論研究。所以從事理論研究的工作者要甘于平淡甚至清貧的生活,并且要抵制各種誘惑:不要羨慕別人較好的生活水平,更不要為了提高生活質量而選擇薪水較高的職業或研究方向。

這里希望大家能明白理論工作者的實際情況:一個理論工作者可以甘愿過平淡甚至清貧的生活,但作為社會的一分子,他必須考慮自己的家庭,他也有讓自己的家人過上幸福生活的責任;不能因為自己的愛好而讓父母、愛人、子女受苦,所以面臨這種壓力他可能會被迫放棄自己的理想。雖然國家非常重視理論研究,對理論研究加大了投入,但理論研究具有復雜性、長期性及不確定性,而資金的投入往往與成果成正比,因而,很多理論研究者真正的待遇可能并沒有得到相應的提高。而社會上有些人也片面地認為:理論研究根本不需要太多的資金投入。是的,理論研究不需要太多投入,但理論工作者也需要更好的生活。如果這種狀況不能得到改變,那么從事基礎理論的研究者就會越來越少。

當然如果決定從事理論研究,最好不要輕易放棄。一個很好的例子就是偉大的科學家法拉第[2]?？催^有關法拉第資料的人都知道,他出生于一個貧苦家庭,兄弟姐妹很多,很小的時候就出來做工,幸運的是他的青少年時期都是在書匠鋪里度過的。在這期間,他堅持自學,有機會聆聽了化學家戴維的幾次報告并做了詳細的記錄,他深受啟發,愿意從事科學研究工作。雖然能力出眾,但他的生活依舊很困難。對于現在的我們,生活水平遠遠超過了法拉第那個時代的生活水平,我們更應該像法拉第那樣堅持自己喜愛的研究工作!

1.5 做事認真的態度

做任何事都要認認真真,不可粗心大意,否則就會出現問題。古人云:差之毫厘,謬以千里?，F實生活中,由于粗心大意出現了多少事故,醞釀出了多少悲劇。當然,從事理論研究不一定都會出現這樣的事故,但它會讓理論研究走向歧途,以至于花費了大量的時間精力卻得到一個錯誤的結果。所以,理論工作中的每一句話,每一個公式都要清楚地明白其來源和正確性,而不是想當然認為就應該是這樣的。

1.6 實事求是,有信心和耐心的態度

實事求是很關鍵,我們做任何事一定要實事求是。比如我們制定一個目標,不能毫無根據,憑個人主觀意愿就輕率地做出決定。一定要根據自己的實際情況、實際能力、目標本身的特點、難度等因素加以分析,從而制定出一個可行的目標。一般的做法是,先把一個目標分解成幾個依次遞進的小目標,若每個小目標都能實現或有實現的可能,則大的目標就有實現的可能。通過這樣實事求是的分析,自己就會有很大的信心,但毫無疑問,不可能沒有挫折,所以既要堅信自己又要有耐心,切不可半途而廢!

2 從事理論研究的一般原則

2.1 具有扎實完備的基礎知識

做科學研究特別是理論研究,研究者一定要有扎實完備的基礎知識,這是顯而易見的。每個人可能都有自己的學習方法,在這里只從學習的效果上說明如何做到,也就是如何做到“懂”“會”“用”這3個要點[3]。一是“懂”,就是能正確理解所學知識的真正含義,一定不能一知半解或者感到有些知識點無用而放棄;二是“會”,懂了并不意味著會了,會了才是真正地掌握了知識,一定要用自己的語言或親自動手獨立地把所學知識重新加工出來,切勿眼高手低;三是“用”,會了只是把知識學到了,還需要進一步加強鞏固,最好的方法就是熟練運用它。

2.2 對知識具有融會貫通的能力

一名優秀的理論研究工作者,一定要具有把一門科學知識融會貫通的能力,切忌把每一節、每一章、每一本書獨立起來,當然要想做到這點非常困難。也有很多人認為沒有這個必要,認為只要把自己所研究領域的知識掌握就行了。這樣的話,固然所掌握的知識比較深、比較透,但知識的廣度就會受限,間接影響自己的研究能力。

2.3 要勤于思考

做研究工作一定要勤于思考。對于某些問題,可能一時不明白,但是一定要堅持思考,不能思考一段時間就放棄。當然,一個理論工作者在上述學習的過程中,不能只機械地全部接受,一定要對整個知識體系進行思考:是否所有的問題都已得到解決?還有哪些問題沒有得到解決?整個知識體系是否都能自洽?有些知識有沒有可能它不是正確的等諸如此類的問題。如果經過合理的、認真的分析,發現了問題,就要敢于提出來,敢于挑戰權威。如果連一個問題都不能提出,談何要解決問題。當然,提問題一定要慎重,要有合理的依據。

2.4 積極行動起來,探索解決問題的方法

能提出問題是非常關鍵的一個步驟,另一個步驟就是要解決自己提出的問題。其實這是一個問題,如果只提出問題而不能解決問題,所提的問題就失去了意義。怎樣解決問題,當然要結合提出問題所涉及的整個知識體系。一般有兩種解決方法:一是改進方式,即認為目前的理論是正確的,只不過需要進一步的拓展改進,比如麥克斯韋提出的位移電流的概念;二是否定方式,即認為目前的理論有誤,或只是近似理論,這種情況就更復雜,需要改變目前理論的根基,最明顯的例子就是相對論及量子力學對牛頓力學的改進。所以具體問題具體分析:我們必須從提出的問題切入,為什么會提出這樣的問題,與現有理論整體性有無沖突等。因此,可以選擇多種方式嘗試解決問題。在此,舉幾個例子來說明。

其一是狹義相對論的建立[1]。通過麥克斯韋方程組得知,在任意慣性參考系下,光速是不變的,并且光是電磁波已被赫茲證實,而這個不變性與伽利略變換相矛盾。但這兩個規律在宏觀條件下都是成立的,因而洛倫茲采用改進法,提出一種可以接受的變換——洛倫茲變換。而愛因斯坦卻采用了否定方案,他否定了牛頓的絕對時空觀,提出光速不變假設,從而得到洛倫茲變換。

其二是海森堡方程[4]。一個多自由度體系,每一個廣義坐標都可用傅里葉級數表示出來,即寫成諧波的線性疊加,它的振幅和頻率都是連續變化的積分常數和諧波階數的函數。為了滿足能量量子化條件及里德伯-里茲組合原則,就必須把廣義坐標用兩組分離的量子數表示出來,這樣就構成一個矩陣表達式,再根據里茲組合原則和對應原理,得出量子力學的正則方程。

其三是狄拉克方程[5]?？紤]到微觀粒子具有自旋,狄拉克認為波函數是多分量的,再根據概率正定、幾率守恒及相對論協變的要求,從而得出相對論性量子力學基本方程。

當然,我們現在分析別人的研究成果是容易的,而我們要面對的是自己遇到問題應當如何分析。借鑒是必須的,如何能夠成功地解決問題,是需要理論研究工作者真正付出努力進行思考的,其中既有機遇又有挑戰!

2.5 教研相長,溫故而知新

一個很好的建議,就是教研相長,溫故而知新。溫故而知新,是流傳了兩千多年、富有哲學意義的思想,無論在何時都不會過時。怎樣做到溫故而知新呢?一個好的方式就是從事教學工作,可以多上幾門本學科基礎課程。這樣就做到了溫故,但如何知新呢?那就是我們不僅對學生采用引導啟發式的教學,也要對自己采用這種方式,把自己看做是學生,嘗試如何引導自己,如何啟發自己,然后延伸到目前我們遇到的問題并嘗試分析之。

3 總結

本文主要講述筆者從事理論研究的一些心得體會,僅是一家之言,希望能對從事研究工作者有所幫助,疏漏或不足之處請大家予以批評指正。