Science 版 (精华区)

发信人: PeterWang (PW), 信区: Science
标  题:  杨振宁：新世纪的科技(转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年09月14日18:58:16 星期五), 转信

【 以下文字转载自 Physics 讨论区 】
【 原文由 mingxu 所发表 】
特邀报告：
                                     新世纪的科技
                                        杨振宁


200多年以前，富兰克林(1709-1790)在讲到未来年代时曾经说过：“人类的知识将会大大
增长，今天我们想不到的新发明将会屡屡出现。我有时几乎后悔我出生过早，不能知道将
要发生的事物。”他说得不错，这200年来，人类知识确实大大增长了，也确实出现了许许
多多新生事物。举凡火车、轮船、高楼、电灯、电影、电话、无线电都是富兰克林所没有
看见过的。到了20世纪后半，新生事物更是层出不穷：计算器、核能发电、电视、超音速
飞机、人造卫星、激光、生物工程、器官移植、网络通讯等等，不但都是富兰克林所没有
见过的，也是比他晚100年的人都梦想不到的事物。

为什么人类历史发展到了20世纪能有如此高速的进步？回答很简单：科学发展通过五、六
个世纪的蕴酿、萌芽与成长，到了20世纪达到了技术起飞的地步，从而使人类的生产力以
指数的速率年年增长，使致力于新技术的人数年年增加，使投资于新技术的资金年年增长
，所有这些发展造成了21世纪的今天的兴旺前景。

举两个简单数据来证实上面所说的高速发展情况。第一个数据：200年前世界农业人口占总
人口80%以上；而今天美国农业人口只占全人口1%到2%。以这么少的农业人口，而农业产品
还可以出口，表示农民生产力已达以一挡百的效率；第二个数据：近30年来新成立的科技
公司之总资产已接近一万亿美元（见美国Fortune杂志1998年4月27日），这是史无前例的
加速重点投资。

一、在讨论21世纪科技发展前景以前，让我们先看一下20世纪两个极重要的科技发展的起
源：近代计算器与DNA的双螺旋结构。

（一）近代计算器

19世纪30年代开始就已经有了用许多真空管连接起来的计算器，可以说是近代计算器的远
祖。可是要进化成近代计算器还须要两个关键性的新观念与新技术。第一个是数学家J. v
on Neumann (1903-1957)所指出的观念。他在1945年讨论一个新计算器的结构时，曾写道
：The overall logical control of the machine will be effected from the memory 
•••••• by orders formulated in a binary di
gital code.〔此机之总体逻辑将由记忆部门之过程控制，这些程序用二进制数表示。〕这
是革命性的新观念，因为程序记在记忆中，极容易，也极迅速地，可以更改，不必经过人
的操作。所以近代计算器实际应称为“储存程序的计算器”(Stored Program Computer)。


为什么引进此观念的人是数学家von Neumann而不是工程师呢？这里面有一令人深省的道理
：von Neumann曾在数理逻辑领域做研究，而此领域一重大突破是Gödel (1906-1978
)所引进的Gödel数：用数字表列所有可能的逻辑命题(Propositions)与证明(Proofs
)。von Neumann对Gödel数有极深的认识，所以想到应把此逻辑领域的突破引到计算
器结构中，从而产生了储存程序的计算器。

第二个是1950年代的半导体的发现。半导体代替了真空管，而半导体体积可以非常小，所
以今天可以很便宜地大量制造功能相当于100万个真空管的芯片，从而使计算器应用伸延到
了社会的每个角落，使计算器工业变成世界最大工业之一。

在这里我要特别提出一点，即半导体是怎么被发现的：它是量子力学的产物，而量子力学
是1920年代纯基础物理学研究的产物，当时与任何应用都完全无关。

（二）DNA的双螺旋结构

1953年James Watson (1928 -  ) 与Francis Crick (1916 -   )发表了一篇文章，指出生
物遗传分子DNA的结构为双螺旋。这篇文章现在公认为是20世纪生物学界最重要的文章，因
为它指出生物衍生繁殖的机构是基于双螺旋中两个螺旋之间的化学力量，可以连合，也可
以分开。这篇文章指出了造物者的一项重大秘密，把人类带近了人造生命的时代，影响极
其深远，生物工程的诞生就是其影响之一。

在这里我也要特别提出一点，就是双螺旋结构的发现是纯理论的发现，本来也与应用无关
。

二、未来三、四十年的科技发展

今天科技发展的高速度使得我们无法预测21世纪末世界将发展成什么样子，就像20世纪之
初没有人能梦想到20世纪末的生物工程与网络通讯一样。可是如果我们只讨论以后三、四
十年间的发展，那末有一些大趋势现在实际上就已经相当明朗化了，下面我想就此问题提
出我个人的几点看法。

（一）今后三、四十年全球科技发展的重点将继续向技方面倾斜。

科技研究可以大略分成基础研究、发展研究与应用研究三个阶层。（见图一与图二）。举
个例子，量子力学的研究是基础研究，因为它的专注目标是基本自然规律，与实用无关；
它是20世纪头30年的一项研究领域。半导体的研究是发展研究，因为它的专注目标是用量
子力学观念发展出可以广为应用的组件，是介乎原理与商品之间的研究；它是1950年代的
一项研究领域。芯片制造的研究是应用研究，因为它的专注目标是日新月异的芯片的制造
；它是1970年代开始的一项研究领域。

另一个例子是生物工程。1953年发现DNA的双螺旋结构的工作是基础研究。以后几十年，一
直到今天，世界上许多生物学家基于DNA的结构研究出来许多新观念与新技术，这是基础研
究加发展研究。而基于这些观念与技术，近30年发展出来了新工业：生物工程，这是发展
研究加应用研究。这里面三种研究的分野比较不那么完全明显，但是大体上有上、中、下
三游的分类是不成问题的。

一般讲起来，基础研究加发展研究是科，是大学与研究所里面的研究；发展研究加应用研
究是技，是工业研究所与工厂里面的研究。我认为今后三、四十年全球科技发展的重点将
继续向技方面倾斜。这一点可以从图一与图二的比较明显看出来：虽然从1950年到2000年
，基础、发展与应用研究三者都有增加，但增加的幅度却以后二者，尤其是第三者为大。
这个大趋势是源于下面一个历史事实：20世纪上半基础研究的成果大大增加了人类对物理
世界与生物世界的了解与控制能力，从而使得新应用、新产品可以层出不穷，造成了图二
所显示的今天应用研究的欣欣向荣的趋势，而此趋势在以后三、四十年还会继续下去。

以后三、四十年间应用研究发展最快的将有几个领域：1.芯片的广泛应用，应用到大小建
筑，到家庭，到汽车，到人体，到工厂，到商店，到几乎一切地方；2.医学与药物的高速
发展；3.生物工程。这三个领域的发展我以为将是以后三、四十年世界经济发展的火车头
。

（二）如何处理科与技发展的相对比重将是十分复杂的问题，尤其是在人口较少的国家（
比如一千万人口以下的国家），与在发展中的国家。一方面在这些国家资金比较缺乏，同
时短期经济发展的压力又比较大，所以从科向技倾斜的倾向会特别明显。可是另一方面又
必须注意到技的发展的根源是科。前面所举的数理逻辑、量子力学与双螺旋结构都是科，
不是技，可是长期下去，这些科都引发出了庞大的技。如何处理科与技的相对比重的问题
必须从每一个国家的历史发展状况来着眼，不能有全球性的规率。在这里我要特别指出印
度、巴西和中国这三个人口众多的发展中大国过去的政策有一点不同之处，而此不同之处
有重要的长期影响，这就是新中国的自力更生的精神。这个精神过去实施了30年，然后在
此精神之外加上改革开放的长远政策，又实施了20年，就产生了今天中国科与技都远比印
度和巴西进步的局面。这是十分值得详细分析的历史。

（三）贸易全球化势将继续发展，尤其在中国进入世界贸易组织(World Trade Organizat
ion)以后。科学与技术的发展，到了今天，有了贸易全球化的可能。当然这么大的，影响
这么多人的动向，不可能没有反对的声音。可是总体来说，全球化今天符合世界大多数人
民的利益，所以必会继续下去。

20多年以前，邓小平以他的卓越的远见和无比的毅力，把中华民族带上了一个新的方向，
赶上了全球化的列车。这不止是中国历史上的大事，也是世界历史上的大事。
全球化是没有前例的大变更。一、二十年间它会带来更多的全人类生产力，可是长久下去
它也会带来十分复杂的新问题，而这些新问题将和高速科技发展所带来的资源、环保、道
德与宗教等问题纠缠在一起，造成21世纪中叶人类必须面临的新挑战。

（四）中国在世界科技发展中的地位将大幅提高。今天中国的高科技比起先进国家还差一
大截，这就使得许多人以为中国的科技不行。这是完全错误的看法。近代科学引进中国是
20世纪的事情。一个世纪之间只几代人就从真正的零开始发展到了今天中国的神舟号飞船
可以升天与收回的地步是史无前例的高速发展。关于这一点我曾于1993年的一篇文章《近
代科学进入中国的回顾与前瞻》〔载于《杨振宁文集》782页，华东师范大学出版社，199
8〕中做过一些分析。我认为中国科技发展如此迅速有其内在的基本原因，而这些原因在2
1世纪是更加强了，更巩固了，所以到了2030年与2040年代，中国的科技水准必定会达到世
界的最前线。



--

※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.91]
--
※ 转载:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn．[FROM: 202.118.247.27]