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7月18日,由中国科学技术协会主办,中国自然辩证法研究会、黑龙江自然辩证法研究会、天津市自然辩证法研究会承办的第二十八届中国科协年会“跨学科科研与人才支撑”专题论坛上,中国科学院理化技术研究所研究员胡忠军在接受光明网记者采访时,从自己的科研经历和科学史上诸多案例出发,表达了自己对跨学科的观点:那些对人类文明产生深刻影响的科学家,往往不是“偏科”培养出来的。
在他看来,跨学科不仅是一种科研方法,更是一种思维习惯,而这一切的根基,是广博的通识教育。
科学史上的“通才”基因
胡忠军首先从自己的师承讲起。他的导师师从德国现代低温工程开创者之一,再往上追溯是固体物理学的开拓者之一,再往上便是量子概念的提出者普朗克,这位物理学家同时是一名出色的钢琴高手。
他接着梳理:普朗克的老师亥姆霍兹,既研究声学又提出能量守恒定律;再往前是洪堡,世界地理学的创始人,“被称为最后一个博物学家,知识面特别广”。胡忠军又举了法拉第和丁达尔的例子,这些人没有受过系统的大学本科教育,但通过听科普讲座和自学,“在很多个不同领域都有重要贡献”。
“这些人为什么能对科学和人类文明产生重要影响?因为他们有很强的好奇心,对自然界有很强的好奇心。基于这种好奇心和求知欲,他们去广泛涉猎。”胡忠军说,“大学的分科反而把人的求知欲和思维方式在一定程度上局限了。”
从火箭推进到热声制冷,亲身经历跨界解决问题
胡忠军分享了自己的科研经历。他本科学习食品冷冻冷藏,读研时接到低温火箭的一个课题:液氢液氧燃烧后产生的水蒸气在零下200多度的环境里会结冰堵塞发动机,需要模拟结冰过程。当时对他最有用的资料并非航空航天领域的理论,而是大气物理,能够研究降雨降雪、云的形成。“用了那里的基本原理和方法,解决了火箭低温推进的小问题。”他说。
后来,他又转向热声制冷,不得不学习声学、信号处理、时间序列分析等与原本热物理完全不同的课程。他举例,当年有一门数学课叫“平稳过程与时间序列分析”,难度很高:“毛玻璃黑板有四大块,我的同学是力学所应用数学出身,老师布置一道题目,他上去把四块黑板都写满了,我还没明白,然后人家都要擦掉了。另有一门数学课考试的时候,老师出三道题,三小时,只给你三行字和六张A3纸,三小时我只完成了两道半。”
他说,那段学习经历“非常艰苦、很难理解”,但后来从事跨学科的前沿研究时,恰恰是这些看似“无用”的数学工具,成了他解决问题的关键支撑。
胡忠军表示,做前沿研究,“需要各种各样积累出来的知识——研究声波怎么增强,就要去学声学;研究信号怎么屏蔽,就去查信号处理”。
“你要想解决别人没研究明白的东西,里面涉及的所有门类你都得去了解、去学习。”胡忠军说。他认为,正是这种跨越多个学科的训练,让他后来在接到完全陌生领域的散裂中子源正仲氢转化等任务时“敢接、能做”——因为“所有方法的逻辑是相通的”。
东西方智慧的“不期而遇”
胡忠军讲了一个科学家的故事。量子力学奠基人玻尔有一位助手的夫人是位翻译家,在一次聚会时,她建议玻尔去了解《易经》。玻尔提出了“互补性原理”与之类似,后来设计家族族徽时也采用了太极图的元素。“海森堡提出的测不准原理(不确定性原理),与东方哲学也高度契合。”胡忠军说。
在他看来,科学发现往往不来自单一学科内部的知识积累,而来自跨界的灵感碰撞。“如果没有这个偶然的文化交汇,对量子力学的理解可能需要更长的时间。”他补充说,中国古人在春秋战国时期就已有了制冷方面朴素的科学思想,比如《列子》等典籍中记载的“夏造冰”的方法,“只是这些科技思想在流传过程中没有被充分挖掘”。
“中国古代的汉字里就有丰富的科学技术。”胡忠军举例说,翻译元素周期表的郑贞文是一位化学家,但文学功底深厚。气体元素用气字头、金属用金字旁、半导体等用石字旁,“没有很好的人文修养,造不出这些字,让你一眼就知道它是什么状态”。在他看来,科学从来不是孤立存在的,它深深植根于文化的土壤。
通识教育:面向未来的根基
胡忠军认为,培养能够应对未知挑战的人才,关键在于通识教育。“在中学阶段可以有分科,但一定要有一些选修的,或者必修但不考试的课程,文学、哲学、科技史的熏陶,让年轻人有这个基础。”他提到,华中科技大学原校长杨叔子曾要求博士生必修《大学语文》,甚至背诵《道德经》,“目的就是让搞工科、搞理科的人具备文学的基础,思维才能打开”。
他进一步说:“哲学讲认识论,讲人是怎么认识世界的。理解了哲学,就知道科学发展其实是一种对自然世界的理解。”在他看来,今天的教育体系虽然已经形成分科培养的传统,但在面向未来的创新人才培养上,“应该让年轻人有更广泛的知识积累和科学素养”。
胡忠军说,科学精神和科学思想需要通过人与人之间的交流来传递,“AI可以告诉你标准化的知识,但它不会告诉你串联起来的科学精神、科学家的经验——这些需要人去领悟,悟到的东西才是最重要的”。他认为,无论是基础教育还是高等教育,都应该为学生打开更多扇窗,让他们看到不同领域的风景,因为未来的重大突破,往往发生在学科的交叉地带。
记者:李欣哲
剪辑:陈偲(实习)
