科畫名家 | 周培源：努力把基礎(chǔ)理論搞上去（1977年第11期）

2025年4月1日出版的《求是》雜志發(fā)表了習(xí)近平總書記的重要文章《朝著建成科技強(qiáng)國的宏偉目標(biāo)奮勇前進(jìn)》。文章強(qiáng)調(diào)，科技興則民族興，科技強(qiáng)則國家強(qiáng)，要求努力提出原創(chuàng)基礎(chǔ)理論、掌握底層技術(shù)原理，筑牢科技創(chuàng)新根基和底座。

47年前的1977年，中國科學(xué)正迎來撥亂反正、繼往開來的新紀(jì)元。為迎接1978年“全國科學(xué)大會(huì)”的召開，時(shí)任中國科協(xié)副主席、代主席的周培源先生為1977年第11期《科學(xué)畫報(bào)》撰寫長(zhǎng)文，熱情洋溢地為科學(xué)基礎(chǔ)理論研究鼓與呼。時(shí)至今日，文中關(guān)于高等人才培養(yǎng)、中小學(xué)科學(xué)素養(yǎng)普及的建議，以及關(guān)于“有用”與“無用”、針對(duì)性和適應(yīng)性、眼前和長(zhǎng)遠(yuǎn)、抽象和動(dòng)手的見地，仍極具現(xiàn)實(shí)意義和啟示價(jià)值。

努力把基礎(chǔ)理論搞上去

——談?wù)剬?duì)自然科學(xué)基礎(chǔ)理論的幾個(gè)認(rèn)識(shí)問題

周培源

《科學(xué)畫報(bào)》1977年第11期

一

回顧自然科學(xué)理論發(fā)展的歷史，我們可以看到一部分理論是從生產(chǎn)斗爭(zhēng)中直接產(chǎn)生和發(fā)展的。比如，十九世紀(jì)中葉出現(xiàn)的熱力學(xué)理論，就是在提高蒸汽機(jī)效率的推動(dòng)下發(fā)展起來的；金屬物理中許多理論是從冶金工業(yè)中發(fā)展出來的；植物生理學(xué)、人體生理學(xué)、遺傳學(xué)、解剖學(xué)等等，則是由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的需要而形成的。但是，我們還可以看到自然科學(xué)中的許多重大發(fā)現(xiàn)和重要理論，往往是通過包括觀察自然現(xiàn)象在內(nèi)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)形成的，而在當(dāng)時(shí)并不一定都是因?yàn)樯a(chǎn)上的直接需要。例如，物體的運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力的發(fā)現(xiàn)，就是來自對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)和在實(shí)驗(yàn)室中關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。即使直接來自生產(chǎn)需要的課題，從提出科學(xué)問題與求解到自然科學(xué)基礎(chǔ)理論的建立，也往往需要經(jīng)過長(zhǎng)期科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐。十六世紀(jì)，波蘭天文學(xué)家哥白尼根據(jù)自己對(duì)天體（特別是行星）的長(zhǎng)期觀測(cè)提出了“日心說”，以科學(xué)的論證推翻了托勒密的“地心說”，這是一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)。之后，丹麥天文學(xué)家第谷等人對(duì)行星繞日運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仔細(xì)的觀測(cè)，積累了大量數(shù)據(jù)。十七世紀(jì)初，德國天文學(xué)家開普勒總結(jié)了第谷等人的觀測(cè)結(jié)果，確定了行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律。在同一時(shí)期，意大利物理學(xué)家伽利略在實(shí)驗(yàn)室中，用科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)了自由落體的運(yùn)動(dòng)定律。到十七世紀(jì)末，英國科學(xué)家牛頓系統(tǒng)總結(jié)了伽利略、開普勒等人的工作，發(fā)現(xiàn)了物體的運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力，解決了行星運(yùn)動(dòng)的力學(xué)問題。為了求解行星運(yùn)動(dòng)問題，在前人長(zhǎng)期實(shí)踐的基礎(chǔ)上，牛頓發(fā)明了微積分，從此，物體的運(yùn)動(dòng)定律一般可用微分方程嚴(yán)密地表達(dá)出來了。所以可以說，牛頓是理論物理學(xué)及其方法論的創(chuàng)始人。

行星運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)和研究對(duì)生產(chǎn)有什么作用呢？就當(dāng)時(shí)的遠(yuǎn)洋航行來說，要精確地測(cè)定船舶的位置無非是測(cè)定它所在位置的經(jīng)度與緯度。測(cè)定經(jīng)度可以通過確定時(shí)差來做到。十六世紀(jì)時(shí)，機(jī)械鐘表的走時(shí)已經(jīng)很精確，足夠航海之用。測(cè)定緯度主要靠觀測(cè)恒星，而行星在天穹中的位置經(jīng)常變化，不能作為確定緯度的依據(jù)。可以這樣說，行星運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)至今仍然對(duì)生產(chǎn)沒有什么直接作用。牛頓為什么沒有直接從生產(chǎn)實(shí)踐中，而是從觀測(cè)自然現(xiàn)象的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出物體運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力來呢？這是因?yàn)椋行菄@太陽運(yùn)行時(shí)，行星和太陽之間的吸引力占主導(dǎo)地位，其他各種相互作用處于可以忽略不計(jì)的次要地位。這樣，主要矛盾突出，萬有引力的本質(zhì)就比較容易暴露出來了。在牛頓的時(shí)代，物體的運(yùn)動(dòng)定律為什么不是從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的呢？這是因?yàn)椋词瓜耨R拉車這樣的常見例子，作用在車子上的力(例如，馬的拉力、地面對(duì)車子的負(fù)荷力與各種摩擦力等)還是較復(fù)雜的，在當(dāng)時(shí)還看不出存在于它們之中的主要矛盾。

由此足見科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于基礎(chǔ)理論發(fā)展的重要性，特別是現(xiàn)代自然科學(xué)理論的發(fā)展，將越來越多地依賴于科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室中，人們可以借助各種實(shí)驗(yàn)條件，有控制地更集中、更深入地揭示并驗(yàn)證自然發(fā)展的特定規(guī)律。在學(xué)校教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課不僅能驗(yàn)證科學(xué)理論，而且能訓(xùn)練學(xué)生實(shí)際動(dòng)手進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的本領(lǐng)，其中包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，操作儀器，進(jìn)行觀測(cè)，分析、判斷和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等等。我們一定要重視實(shí)驗(yàn)人材的培養(yǎng)，搞好實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的訓(xùn)練，把科學(xué)實(shí)驗(yàn)大規(guī)模地深入開展起來，讓它為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化，建設(shè)社會(huì)主義強(qiáng)國，發(fā)揮更大的作用。

二

理論來自實(shí)踐，反過來又指導(dǎo)實(shí)踐，為實(shí)踐服務(wù)。人們?yōu)槭裁匆岢龇N種自然科學(xué)理論呢？我在一九七二年所寫的一篇關(guān)于綜合大學(xué)理科教育革命的文章中，在強(qiáng)調(diào)研究當(dāng)前生產(chǎn)中急需解決的理論問題的同時(shí)指出，有些研究課題對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)的直接作用可能一時(shí)還看不出來，但通過長(zhǎng)期的實(shí)踐，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展卻大有影響，也必須予以足夠的重視，并提到三百年前對(duì)微積分的研究就是這樣的。誣蔑我提倡“三百年后可能有用”的理論研究，這種無恥誹謗本來不值一駁，但是這一極不嚴(yán)肅態(tài)度提出的問題本身倒是十分嚴(yán)肅的，即怎樣看待基礎(chǔ)理論研究成果的“有用”與“無用”。

從自然科學(xué)發(fā)展史看，有些概括程度較高、涉及范圍較廣的基礎(chǔ)理論研究工作，看來似乎并不直接與這項(xiàng)或那項(xiàng)具體的生產(chǎn)需要發(fā)生聯(lián)系，似乎只是為了理論本身系統(tǒng)化的需要，是科學(xué)內(nèi)部矛盾邏輯發(fā)展的結(jié)果。但是，由于這種理論工作使人們對(duì)于自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)大大深入一步，從而對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐具有更普遍的指導(dǎo)意義。歷史上，人們很早就觀察到相互獨(dú)立的電、磁現(xiàn)象，十七至十八世紀(jì)，又發(fā)現(xiàn)了電流及電流與磁場(chǎng)的聯(lián)系，然而，當(dāng)時(shí)并不知道電場(chǎng)和磁場(chǎng)的時(shí)間變化率與磁場(chǎng)和電場(chǎng)的空間變化的關(guān)系。1831年，法拉第在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，1864年，麥克斯韋在法拉第實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了電磁感應(yīng)理論，建立了闡明電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的統(tǒng)一的麥克斯韋方程組。所有這些理論工作在當(dāng)時(shí)并不是為了解決從生產(chǎn)上提出的特殊問題，誰也沒有想到它們會(huì)給十世紀(jì)帶來電的大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)說，有一次法拉第在講演電磁感應(yīng)理論后，一個(gè)聽講的貴婦人譏諷地問他：“教授，您講的這些東西將來會(huì)有什么用處呢？”法拉第辛辣地回答道：“夫人，您能預(yù)言您生下的孩子將來做出什么樣的重大事情來嗎？”這個(gè)故事也許只是個(gè)傳說，但它卻使人能夠加深對(duì)基礎(chǔ)理論作用的認(rèn)識(shí)。

自然科學(xué)基礎(chǔ)理論一旦通過實(shí)踐取得重大突破，不僅會(huì)給生產(chǎn)帶來革命性的變革，而且也推動(dòng)了技術(shù)的突飛猛進(jìn)。愛因斯坦在1905年發(fā)表了狹義相對(duì)論，由狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)導(dǎo)出的質(zhì)量-能量關(guān)系定律，是人類利用原子能的理論依據(jù)。此后，在這一理論成果的指引下，又經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)期的探索原子核結(jié)構(gòu)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，人們終于發(fā)展了當(dāng)代的尖端技術(shù)—— 原子能技術(shù)。目前，原子能技術(shù)已經(jīng)與軍事、能源等重大問題息息相關(guān)了。同樣，為了解釋從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的許多微觀世界物理現(xiàn)象，在本世紀(jì)二十年代后人們發(fā)展了量子力學(xué)。現(xiàn)在，量子力學(xué)已經(jīng)成為半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)的理論依據(jù)了。

三

毛主席多次強(qiáng)調(diào)：“我國人民應(yīng)該有一個(gè)遠(yuǎn)大的規(guī)劃，要在幾十年內(nèi)，努力改變我國在經(jīng)濟(jì)上和科學(xué)文化上的落后狀況，迅速達(dá)到世界上的先進(jìn)水平。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)偉大的目標(biāo)，決定一切的是要有干部，要有數(shù)量足夠的、優(yōu)秀的科學(xué)技術(shù)專家”。建國以來，廣大知識(shí)分子辛勤勞動(dòng)為社會(huì)主義事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。今天，為了迅速把我國的自然科學(xué)基礎(chǔ)理論研究搞上去，必須采取有力措施，培養(yǎng)更多的又紅又專的科研人材。綜合大學(xué)理科是培養(yǎng)基礎(chǔ)理論研究人材的主要基地。可是，這些年來綜合大學(xué)理科受到很大破壞：理科各專業(yè)有的取消了，有的在所謂“理向工靠”的做法下，與工科專業(yè)幾乎沒有什么區(qū)別；基礎(chǔ)課教學(xué)受到很大削弱，理論教學(xué)被扣上“理論脫離實(shí)際”的大帽子后，實(shí)際上被取消了；基礎(chǔ)理論研究課題幾乎被砍伐精光等等。所有這一切，造成基礎(chǔ)理論研究人材培養(yǎng)上的嚴(yán)重脫節(jié)，使綜合大學(xué)理科出現(xiàn)了“理”(科)不講“理”(論)的怪現(xiàn)象。

高等學(xué)校理科必須加強(qiáng)基礎(chǔ)課教學(xué)，只有這樣才能使學(xué)生在學(xué)習(xí)較深?yuàn)W的現(xiàn)代科學(xué)理論時(shí)，有一個(gè)比較扎實(shí)的基礎(chǔ)。而且，學(xué)生畢業(yè)后能在之后的工作中，從比較廣泛的范圍內(nèi)吸取現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展所帶來的新知識(shí)、新理論，掌握新技術(shù)，學(xué)習(xí)新學(xué)科，得以不斷提高，適應(yīng)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展的新局面。大學(xué)理科搞“用典型產(chǎn)品、典型任務(wù)組織教學(xué)”，容易造成學(xué)生所學(xué)知識(shí)面狹窄，就圍繞一個(gè)產(chǎn)品那么一點(diǎn)零星知識(shí)，一接觸鄰近的領(lǐng)域就感到陌生，無能為力，這也是一種理論脫離實(shí)際的表現(xiàn)。學(xué)生畢業(yè)后所從事的工作總不可能與他在學(xué)校學(xué)習(xí)的內(nèi)容完全一致，如果學(xué)生只能搞某個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品，換一個(gè)產(chǎn)品就不行了，那怎么能適應(yīng)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)一日千里飛速發(fā)展的需要呢？我們要認(rèn)真總結(jié)解放以來大學(xué)理科基礎(chǔ)課教學(xué)中正、反兩方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，根據(jù)人的認(rèn)識(shí)規(guī)律，科學(xué)地、合理地安排基礎(chǔ)課程。我們要正確處理針對(duì)性和適應(yīng)性之間的矛盾，既要針對(duì)目前的情況，使學(xué)生畢業(yè)后能較快適應(yīng)本職工作的需要；又要兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，使學(xué)生掌握面較寬的基礎(chǔ)較厚的理論知識(shí)，并在這個(gè)基礎(chǔ)上通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐獲得進(jìn)一步的發(fā)展，以適應(yīng)今后學(xué)習(xí)新學(xué)科，掌握新技術(shù)和繼續(xù)提高的需要。此外，為了提高我國人民的科學(xué)水平，提高綜合大學(xué)理科學(xué)生的入學(xué)水平，我們要切實(shí)加強(qiáng)中、小學(xué)自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，廣泛開展課外科技活動(dòng)。大力宣傳和普及科學(xué)知識(shí)，開展專業(yè)人員科研成果的交流，也是當(dāng)務(wù)之急。在加強(qiáng)基礎(chǔ)課教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力是個(gè)值得注意的問題。把培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力曲解為只是動(dòng)手的能力，并把它與培養(yǎng)抽象思維能力對(duì)立起來，似乎解決實(shí)際問題是用不上抽象思維能力的，事實(shí)完全不是那么一回事。領(lǐng)導(dǎo)建造世界上第一座原子核反應(yīng)堆的并不是工程師，而是意大利理論物理學(xué)家費(fèi)米。領(lǐng)導(dǎo)造出第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的馮·諾依曼，是在抽象數(shù)學(xué)的研究中成績(jī)卓著的數(shù)學(xué)家。許多事例說明，掌握抽象思維，對(duì)培養(yǎng)解決實(shí)際問題，特別是開拓性的技術(shù)問題，有很大好處。對(duì)于理論性很強(qiáng)的那些專業(yè)，諸如理論物理、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、量子化學(xué)、分子生物學(xué)等，抽象思維能力的培養(yǎng)必須放在十分重要的地位。

中華民族從來就是一個(gè)勤勞勇敢、聰明智慧的偉大民族，我們的祖先曾經(jīng)創(chuàng)造了光輝燦爛的古代科學(xué)文化，有許多重大的發(fā)明和創(chuàng)造。解放以來，我們?cè)诳茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展上取得了很大的成就，原子彈、氫彈的爆炸成功，人造地球衛(wèi)星的發(fā)射和準(zhǔn)確回收，牛胰島素的人工合成，基本粒子層子模型的提出等等，都標(biāo)志著我們趕上和超過世界先進(jìn)水平的堅(jiān)強(qiáng)決心和雄壯步伐。我今年雖然已經(jīng)七十五歲了，但是我希望至少還能為黨再工作十年。我的工作崗位主要是在科技戰(zhàn)線和教育戰(zhàn)線上，我要在黨的領(lǐng)導(dǎo)下，和同志們一起為加速實(shí)現(xiàn)我國的科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化，為加強(qiáng)我國的自然科學(xué)基礎(chǔ)理論研究，為培養(yǎng)和造就一大批新的又紅又專的科學(xué)技術(shù)人材，貢獻(xiàn)出自己畢生的精力。

注：原文有刪節(jié)。

1977年第11期封面

原刊版面

注：1966年《科學(xué)畫報(bào)》因特殊歷史原因停刊。1972年以《科學(xué)普及資料》名義復(fù)刊，1974年更名為《科學(xué)普及》。1978年第1期起，恢復(fù)《科學(xué)畫報(bào)》刊名。本文刊于1977年第11期。正式恢復(fù)《科學(xué)畫報(bào)》刊名的啟示，也刊登于該期。

人物小傳

周培源（1902年8月28日－1993年11月24日），著名流體力學(xué)家、理論物理學(xué)家、教育家和社會(huì)活動(dòng)家，中國近代力學(xué)奠基人和理論物理奠基人之一。第五至八屆全國政協(xié)副主席，九三學(xué)社第八屆中央委員會(huì)主席，第九屆中央委員會(huì)名譽(yù)主席。中國科學(xué)院院士，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第二屆主席、第三屆名譽(yù)主席。曾任北京大學(xué)教務(wù)長(zhǎng)、副校長(zhǎng)和校長(zhǎng)，清華大學(xué)教務(wù)長(zhǎng)、校務(wù)委員會(huì)副主任，中科院副院長(zhǎng)，中國物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、名譽(yù)理事長(zhǎng)，中國力學(xué)學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)。1924年畢業(yè)于清華學(xué)堂，1927年在美國加州理工學(xué)院獲博士學(xué)位，是加州理工學(xué)院畢業(yè)的第一名中國博士生。曾在普林斯頓高等學(xué)術(shù)研究院從事理論物理的研究，其間參加了愛因斯坦親自領(lǐng)導(dǎo)的廣義相對(duì)論討論班。

1978年3月，周培源代表中國科協(xié)及所屬學(xué)會(huì)在全國科學(xué)大會(huì)上就科協(xié)和學(xué)會(huì)工作提出4點(diǎn)意見，這對(duì)科協(xié)組織和活動(dòng)的恢復(fù)起到了撥亂反正的重要作用。

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