学科交叉与现代科学范式转移——在全国首届前沿交叉学科论坛暨前沿交叉研究院联席会上的讲话

  • 发布日期:2021-04-15
  • 作者:韩启德
  • 发布:交叉科学部

各位同道:

非常高兴来参加全国首届前沿交叉学科论坛暨前沿交叉研究院联席会,这个联席会是真正的学术共同体。上午我参加“清华会讲”,所以没办法来。清华的朋友跟我打趣说:“以前清华会做,现在清华也会讲了。”我很高兴作为一个北大人,到“隔壁”学校做了个会讲,更高兴的是清华的听众还给了我热烈的掌声。

下午,我听了几位院士的报告,非常受启发。我知道上午有领导谈了学科交叉的宏观战略部署,以及具体工作计划,还有北大、清华、南科大、南京大学介绍了学科交叉开展的情况。下午各位院士向我们展示了他们的学科交叉研究成果,尽管有些具体内容我听不太懂,但大概能了解到他们的研究思路和取得的成果。

今天,我先大概谈谈我对交叉学科的认识,估计大家已有共识,所以我尽量讲简短些。

从科学发展的历史来看,开始并没有学科预设,人们只是有认识自然的朴素愿望和追求。比如仰望星空,从古希腊就开始了,人类从渴望认知自己生活的星球,进而发展到想要知道自己的身体是什么样的。

牛顿可谓现代科学的创始人,在数学、力学、光学、天文学等方面都有划时代的贡献,但那时候的科学还没有明确分科,他的研究都被划入自然哲学范畴,他的经典力学著作的书名还是《自然哲学的数学原理》。即使到了19世纪中期,像焦耳定律这样的重大科学发现,也还是发表在英国的《哲学杂志》上。随着研究内容越来越多,成果越来越丰富,分工也越来越精细。开始时学者们的研究各有侧重,比如一部分的学者研究这个多一点,一部分学者研究那个多一点,然后从事类似研究的学者之间的交流增加,慢慢就形成了学术共同体,他们共同研究的内容慢慢就形成了一个学科。但是探索某一个规律,往往并不局限于某一群人——虽然某些人擅长对某一特定方向的深度挖掘,但在面对一些更大的问题时,就需要不同的学科联合在一起共同解决,科学发展从来都是如此。

特别是18世纪以后,科学大发展,由于研究内容的迅速扩展,学科也不断细分。但与此同时,单一学科无法解决的科学问题不断出现,学科的边界也在不断被打破并不断融合。两个世纪以来,学科的分化与融合总是保持着一种张力。例如,生物学的名词到1800年才出现,当时仅包括地质学(古生物学)、分类学、动物学、植物学,达尔文自然演化理论的提出促进了遗传学、胚胎学与生物统计学的形成,后来物质科学不断融入生物学,产生了生物化学、生物物理学、细胞生物学和分子生物学等,到如今连生物学的名字都几乎改成了生命科学,而生命科学又和医学紧密结合……这是一个不间断、动态的分化与整合过程。

学科的交叉与融合,是基于对重大科学问题的探索而促成的。实际上,学科的分类本来就是由研究的问题来决定的——为了解决某个问题,探究某个规律,渐渐形成了学科。因此,当原来的学科不能解决问题的时候,如果相关的研究和技术条件已经成熟,自然会形成新的学科。所以,学科交叉是水到渠成的事情。

我们现在也多少认识到了这个规律。落实到具体做法,就是要以问题为导向,而不是人为划界限。如果太着急的话,会造成拔苗助长的现象,或者是出现追风、一拥而上。如果本着以解决问题为出发点的话,自然会形成健康的学科交叉态势。

在学科交叉当中,本学科是最重要的基础。交叉需要依靠本学科里做得最好的学者,或者在本学科里有“一招鲜”技术的学者。这些人为了解决一些重大问题,逐渐形成交叉学科,而不是先忙着去划定界限。

学科交叉的发起,从形式上来讲,可以从上到下,也可以从下到上。从上到下就是提出需要解决的重大问题,然后组织各有关学科一起研究;从下到上就是某些学科中站在前沿的学者或者掌握“一招鲜”技术的学者相互寻找合作对象,解决跨学科的科学问题。

组织学科交叉研究免不了同行评议问题。学科交叉做什么?怎么做?谁做得好?支持谁?表彰谁?谁出局?这些都需要同行评议,而交叉学科的同行评议特别不容易,需要采取一些特别的做法,如在评审专家的选择、评审的过程、更多的申诉机会和渠道、评审专家的培训,等等。这些问题国家自然科学基金委正在研究,科技部、教育部等政府部门也会采取相应措施。未来越来越多的重大科技项目将是学科交叉的,所以改革和完善交叉学科同行评审机制体制刻不容缓。

当然说到底,要搞好学科交叉,最重要的基础还是科学精神和科学文化的土壤,这在我们国家尤其缺乏。我认为学科交叉更要重视学风建设,搞好学术文化和科学文化的建设。如果不讲科学精神、科学思想、科学方法,尽管可以组织一些学科交叉的项目,但都只能停留在技术层面上,到达不了更高的层面。

当然,除此之外,还需要国家的重视。学科交叉尽管现在渐渐得到认可和重视,但落实到政府财政投入、相关政策出台,乃至交叉学会是否能够尽快批准成立,都还需要努力。

以上讲的都是些大家已经有共识的问题,我只是简单归纳一下。

我今天发言的重点,是提出两个问题来请大家讨论:第一个问题是当前是不是应该把发展生物医学放到最重要的战略位置上;第二个问题是当前是不是处于现代科学范式转移的重大转折期。

当前生物医学已经成为最热门的学科,世界各国竞相把发展生物医学放到战略重点位置上,我国显然也是如此。今天会议的报告,基本上都是生物医学内容。很多高校与科研机构也越来越多地把研究重点放到了生物医学方向。我昨天下午到中科院先进技术研究院去调研,他们原来的学科布局是六大块,现在他们开始放弃信息和机器人这两块,剩下重点发展的四块都是生物医学领域。我国自然科学基金委的经费盘子里医学和生命科学占了近一半,并且在相关文件里面明确提出学科交叉的重点是生物医学。我认为这个问题值得研讨。生物医学是不是应该成为科学技术发展的重点?学术交叉的重点是不是应该落到生物医学上?美国这么做,我们是不是也应该这么做?

我谈谈我的观点,不一定对,供大家探讨。如果从需求来讲,似乎不应该这样。我国是一个发展中国家,工业现代化还没有完成,在制造业高端还有很多环节不能独立,国家对物质科学技术的需求太多太大了!人们可以说人的生命是最重要的——现在我们生活好了,当然要考虑健康,要把生物医学作为重点了。我认为这样的说法其实是站不住的。为什么?无论从历史还是现实来看,决定人类健康的主要因素不是医学,而是经济社会发展,是物质生活条件的提高,生活方式的改进,以及教育与社会服务的公平。美国在医药卫生上投入那么多,它的生物医学不可谓不发达,但公众的各项主要健康指标却只排在全球第三十几到四十名。随着磁共振技术的提高,医生对人体内的结构能看得越来越清楚,发现的病灶越来越小,能让更多的人去接受手术,但是这对人均期望寿命的影响却微乎其微。也有人说,现在全球范围内医疗消费需求与市场份额增长迅速,医药产业经济效益高,在发达国家已经成为支柱产业,所以要把生物医学研究放到更重要的地位。这个理由同样不够充分。我国底子薄,人口多,人均收入还远远低于发达国家,提高衣食住行和教育水平仍然是占人口绝大多数的普通群众最迫切需要解决的问题,也是提高公众整体健康水平最重要的途径。即使在发达国家,也不应该主要依靠产业来推动医疗健康事业的发展。当前存在医药产业盲目与过热发展的情况,似乎与背后资本的逐利驱动脱不了干系。

因此,我们应该充分重视生物医学的发展,但在我国当前发展阶段是否要把发展生物医学放到物质科学之上,是值得斟酌的。

第二个问题是关于科学范式的转移。始于16世纪的科学革命催生出现代科学。现代科学在古希腊科学的基础上增加了几个要素:一是要求实证,结论需要得到实验证明;二是要求确定性,能精确定量,乃至用简单数学公式概括普遍规律;三是要了解机制和因果关系。这些形成了现代科学的范式。但是科学发展到今天,这样的范式开始逐渐被打破。量子科学研究中发现很多不可确定性现象;大数据加上人工智能技术可以在未经还原和不破解机制与因果关系的前提下发现新的规律;暗物质无法直接见到,人体内的很多功能找不到结构基础,很多变化完全是随机发生而无一定规律;人类基因组计划的完成以及转录组、蛋白质组和代谢组等各种生命组学的进展,正在使假设驱动的实验研究转变为数据驱动的研究;甚至现在的研究发现某些规律无法通过实验方式得到验证;临床研究中往往无法做到随机对照和双盲,人们开始摸索所谓的“真实世界”研究方法,等等。所有这些,提示科学研究发展到了现今这个阶段,由科学革命促成的、在过去几百年内发展起来的现代科学范式,可能正面临巨大的转变。

说到这里,我的两个问题就有一些交集了。由于生物,特别是人类,是最典型的巨复杂系统,采用传统科学范式难以进一步深入揭示其规律,这就逼得我们必须去创造新的研究范式,可以说生物医学是催生新的科学范式的母体,各学科的研究前沿逐渐集中到生物医学领域反映了当今科学范式转移的趋势。既然各个学科的前沿都集中到生物医学领域,生物医学自然就成为众多学科交叉的集中点了。

众多学科前沿交叉汇集在生物领域,催生新的科学范式,结果不仅仅会推动生物医学的发展,而且必然从根本上改变科学技术面貌,惠及所有学科,包括物质科学技术的发展。生物医学的发展当然会对人类健康做出直接贡献,而且可以预言,更加重要的是它将促进科学范式转变和整体科学技术发展,进而通过经济社会发展来对人类健康产生更为根本性的影响。

这里我还想再强调一下,人类演化过程是以万年、几十万年的尺度计量的,从农业革命到现在才一万年,工业革命到现在才几百年,人类生活方式发生了如此巨大的根本性变化,人体结构和功能远远不能适应这种改变,这是当今人类疾病的根源。因此,解决人类健康问题,最根本的是改善生活方式,而不是依靠医药。

总之,我并不反对把交叉学科的重点放在生物医学领域,但我认为其目的不仅仅限于解决生物医学本身的问题,重点在于推动整体科学范式的转移。我们从这样的角度来看,可能会对当前全世界都涌向这个方向,有一个更为清醒深刻的认识,有利于主动把握方向,有利于根据我国实际情况调控研究重点,也有利于防止受资本蛊惑而走入歧途。

当然,科学范式的转移不会在短时期内突然完成。原来的范式还会继续发展,而且新的范式一定是建立在旧范式不断发展的基础上的,在相当长时期内新老范式之间将会处于你中有我、我中有你的格局,经历一个此消彼长的复杂过程。

人类从来难以预言未来,历史从来都只是后人对前人的记录和总结。伽利略和牛顿创建了现代科学的范式,但他们自己从来没有总结和表述过这样的范式,今人也不可能先预知当今是否正在实现科学范式的根本转移。但是,对历史与现实多一些考察,多一份自觉,却是应做的努力。

以上只是我的一些粗浅思考,很不全面,甚至有可能是错误的。所以说我只是提出问题希望引起大家的讨论。

最后,刚刚大会提议的组织全国前沿交叉研究院院长联席会,是很好的做法,它不仅将是一个重要的促进学科交叉和学术机构合作交流的平台,还将是联系学术共同体与政府部门之间的纽带,也将对国家科技战略提出咨询意见。

谢谢大家。


注:文章来源于《大学与学科》2021年第1期