☆☆人人可上,事事可修,明德悟道,斯为大学。☆☆
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感悟学习之道实例20:科学研究与“道”

  我知道,我写的这些只能是“道”外说“道”。老子曾经说过,“道,可道,非常道”。假如道是可以说写的话,那也就不是真正意义上的道了。“道”是中国传统思想学术体系中的重要范畴。在探讨宇宙法则和人文关怀等形而上的问题时,中国的哲人早在先秦时期就将“道”确立为天地万物的本原,并以天人一体之道作为逻辑基点,探求中国文化的终极依托,构建中华民族的精神支柱。因此,“道论”从来就是中国古代最为高深的学问,“原道”成为历代知识分子最高层次的学术追求。纵观历史,中华学人对“道论”的每一次成功开拓,都会使中国文化的境界获得一次大的提升。但是,关于道论和自然科学研究关系的探讨,却还很少有人涉及的。这里我只是结合我自己的一些经历,谈一谈道在我接触科研的一些领悟。

  从小到大,就一直听说要创新,要开拓进取。不过很奇怪的是,虽然报纸上整天都是要素质教育,老师却告诉我们一个很残酷的现实,必须要考高分,不然就只能打道回家种田。在这种残酷现实压榨下,很少人不以考试为中心,我们知道高考考不好,那就只能是很悲惨的结局。就算现在,我们回想起来也不觉得我们老师有什么错,但是,在无聊的题海战术和连番轰炸的月考的折磨下,基本从来没有想过什么叫做素质教育。于是,自己心里边很崇拜一个理论,那就是,我们虽然现在没什么创新思想,但是,我们有很扎实的基础。凭借这么扎实的基础,相信今后还是能好好过日子的。带着好好过日子的想法,我来到了中国科大。

  在科大,激烈的考试让我日复一日的为了及格或者高分而奔波,创新是什么,我觉得对我来说真的还很遥远。就这样,浑浑噩噩地进了实验室。第一天,师兄就跟我说,我们需要的是创新,这是第一次有人居然面对面对我说要创新。师兄给了我一堆文献,都是我们实验室做的,我仔细地看了两三篇,发现都是通篇一律的格式。难道这就是传说中的科学研究?我真糊涂了,科学研究之中的“道”究竟是什么?不由得引起了我的深思。于是,我对比了国内和国外的很多文献,发现国外的很多工作确确实实具有很多原创性的东西。究竟应该怎么样做科研呢?于是,我想起了我第一个工作经历。那是今年三月份,我跟我一个师姐讨论的时候,她说她用一些高分子能够产生一些三维的纳米材料的构架。她做的是用NiCI和PEG-20000形成一个络合物,然后将这个络合物用硫代乙酰胺这种温和的硫源在水热的环境下让其反应。最后得到的就是三维构架的NiS。由于文献中说的这种高分子对于顺磁材料都有相同的效用,所以我看了她的思想和结论,我觉得特别的新奇。我相信这种思想能够进行扩展。当时我立马想到这种形成三维构架的方法应该也能适用于我一直在研究的一种非常有用的锂-二氧化锰电池的Y-MnO2。但是,问题不像我想象的那么简单,因为我用的体系是MnSO4作为锰源,KBrO3作为氧化剂,总反应方程式是:

  5MnSO4+2KBrO3+4H2O2~5γ-MNO2+Br2+K2SO4+4H2O

  刚开始,高分子加入时,我设置的温度为140摄氏度,结果发现反应釜里边只有少量的黑色固体,跟加入的物质的量出入很大。于是,我想这个反应应该已经反应了,可能是温度高了,于是我将温度降了仅仅30摄氏度,结果是喜人的。我得到了等物质量比的产物。透射电镜和扫描电镜表明得到的是海藻状的三维纳米构架材料。实验取得了成功,被美国化学会期刊the Journal of Physical Chemistry B.刊出。

  应该说这个实验多少带有一点运气在里边。但是,这里边还是带有很多做科学研究的共性在其中。这种偶然来乎于我自己的一个直觉,我就觉得这个东西应该能适用于一种更重要的材料合成当中。还来源于一种执着,并不是一次实验失败了就放弃,而要不断总结经验,总结教训,不断向前摸索。但是这似乎只是局部的一些结论,其实,这个工作结束后,似乎我自己也已经明白做科学研究是怎么一回事情,尽管进实验室的时候,师兄就把所有的程序都跟我说了很多很多,但是真正我自己来设计,还是不会。这种道理跟刚开始学游泳的人似乎是非常相类似的。比如,一个教练,教你怎么游泳,就会有很多条条框框让你慢慢的看,看完之后下到水里边还是不会。我自己学游泳就学了5年,我一直认为自己太笨了。同伙一块教我教了很多,脚要上下打水,手要使劲的划,但是还是不会,每次都只能在水库旁边,用手扶住旁边的树的枝条慢慢的有滋有味的打水。看到别人在游泳,自己只能望水兴叹。直到有一次,自己掉到了水库的一条很深的水沟里边,这时候似乎什么别人教的姿势都忘的一塌糊涂了,喝了几口水之后,却奇迹般地能够在水里游起来了,虽然姿势确确实实是别人教的那样子的,但是游的时候却是真真切切的忘记了。事实上科学研究很多情况跟这也是一致的。说做科学之“道”,却也是跟游泳相似的,说不出来的感觉。很多情况似乎都是“柳暗花明又一村”,却又说不出怎么从“暗”忽然转到“明”的。或许,这就是道。

  “道”是通过对事物的整体领悟,而在实践上达到的境界。管子说:“道满天下,普在民所,民不能知也”。金岳霖说:“中国思想中最崇高的概念似乎是道。所谓行道、修道、得道,都是以道为最终目标。思想和感情两方面的最基本的原动力似乎也是道。”科学研究之道,似乎也是“满天下”,需要我们去行道,修道,然后才能“得道”。这种境界是需要自己以很高的热情积极投入、勤奋的工作和敏锐的洞察力才能得到的。这时候,我想起了王国维的人生三阶段:第一阶段,昨夜西风凋碧树,独上高楼,望断天涯路;第二阶段,衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴。第三阶段,众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑姗处。这似乎恰恰就是科学研究中的得道的必经途径。这里杨振宁和李政道的宇称守恒发现过程似乎就是这个过程的完美体现。在杨振宁以前,物理学家都陶醉在对称的美感之中,认为宇称也不可能例外地对称守恒。杨振宁在诺贝尔演讲辞《物理学中的宇称守恒及其对称定律》中诉说了这段故事:“对称原理之一,即左右对称,是与人类文明一样古老的观念”。杨振宁不断把科学研究和日常生活作对比,他说:“物理定律过去一直显示出左右之间的完全对称性,日常生活中的不对称性也被归咎于周围环境或有机生命体初始条件的偶然的不对称性。”因此他的想象力发挥得加倍淋漓。首先他从宇称守恒定律出发,探讨了物理学家们对自然界中四种基本力量的对称问题的研究,结果他们在弱力中发现一些异常现象,即在弱力中出现一些令人迷惑的新粒子。这种现象困惑着当时所有的物理学家,杨振宁把当时的物理学家比喻为在一间黑屋子里摸索。杨振宁和李政道也在其中摸索,而且他们都相信在某个方向上必定存在一扇脱离困境的门。终于在1956年5月,他和李政道得出了一个反传统观念的结论,认为对称性C、P及T在基本粒子间占优势的作用中是守恒的,而在弱力量里则是宇称不守恒的。这一猜想通过吴健雄的实验被证实了。这一结论震动了世界物理学界,而且成为弱力量的理论基石。美籍奥国物理学家W?包里开始不相信基本粒子强作用会显示对称而弱作用会显示非对称,事后他不得不惊叹:“上帝原来真是个用惯左手的弱者!”很多时候我都认为科学研究者应该就是一个为了追求科学研究中的“道”而不断地向前推进的人。

  《礼记·学记》中说:“虽有嘉肴,弗食不知其旨也;虽有至道,弗学不知其善也。”科学研究之道,需要我们去积极主动地追求,“道”才会常驻我们的研究之中。应该说,假如我从小到大都在玩,没有注重自己科学文化素质的提高的话,我也就没有什么资格来谈这些道外之道了。“道,可道,非常道”的意思不是说道没法说,所以道就是仅仅的一句玄语。恰恰相反,道应该是一种实实在在的境界,不是佛教里边的“空”,也不是基督教里边的“上帝”,是我们所追求的一种最高的境界。到了这种境界的时候,“道”只能法“自然”了,它不再遵循其他的法则了。“天行健,君子以自强不息”,我们的科学追求之道也应该这样。

  (作者:吴长征 中科大化学系2002级硕士研究生)

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