（科学技术哲学专业论文）理查德·费曼科学原创性的生成机制.pdf

理查德费曼科学原创性的生成机制摘要理查德费曼以一系列原创性成果帮助建成了二十世纪新物理学大厦的第一层，并对物理学家思考、解释自然和宇宙的方式产生了深刻而持久的影响。深究其因，笔者发现：美国的教育、经济、政治、宗教等，尤其是美国特殊的文化基因构成了费曼科学原创性生成的大环境与宏观机制，使原创精神内化为费曼的价值选择与科研目标；美国物理学共同体特别是其中大学共同体鉴赏原创的精英选择制度、传承原创的学术传统、蕴积原创的学术积累、力助原创的学术交流与激励原创的高效竞争等机制，则构成了费曼科学原创性赖以生长的专业始基，从中观与境上精心呵护并充分开发了费曼的科学原创性；而作为微观机制的费曼个体所构建的动力、知识能力结构与个性化思维技巧等则最大限度地释放了他的原创潜力，并使其原创思想和方法得以独特表达。费曼科学原创性的生成机制是我们可以且应当借鉴的宝贵资源。它对于解弊我国科学原创性发展现状、培养科学原创型人才，都具有极其重要的指导作用。关键词：科学原创性生成机制社会机制物理学共同体机制个体机制r i c h a r dp h i l i p sf e y n m a n ss c i e n t i f i co r i g i n a l i t yo ft h ef o r m a t i o nm e c h a n i s ma bs t r a c tr j c h a r dp h i l l i p sf e y n m a ne s t a b l i s h e st h ef i r s tn o o ro fn e wp h y s i c sb u 订d i n gw i t hh i ss e to fs c i e n t i 6 co r i g i n a ld i s c o v e r i e si nt h et w e n t i e t hc e n 饥l r y ，p r o f o u n d l ya n dc o n t i n u a l l yi n f l u e n c i n gt h ew a yo fp h y s i c i s t st h i n ka n di m e 印r e t st h en a m r ea n du n i v e r s e t h r o u 曲a n a l y z i n ga n dr e s e a r c h i n gt h em a i nf a c t o r st h a ta f 俺c tf e y n m a ns c i e n c eo n g i n a l i 吼i ti se a s yt of i n dt h ef 0 1 l o w i n gm e c h a n i s m ：f i r s t l y ，t h ee d u c a t i o n ，e c o n o m y ，p o l i t i c s ，r e l i g i o ni na m e r i c a ns o c i e t y ，e s p e c i a l l yi t ss p e c i a lc u l t u r ee l e m e n t ，c o n s i s to ft h em a c r o m e c h a n i s mo ff e y n m a ns c i e n c eo r i g i n a l i 劬a n df o s t e rt h ep e r s o n a l i t yt h a tf e y n m a np u r s eo r 追i n a lc r e a t i o n s e c o n d l y ，t h em e c h a n i s mo f e x c e u e n c e ss e l e c t i o n ，s u p e r i o ra c a d e m i ct r a d i t i o n ，l e n i e n tc o m m u n i c a t i o na n de a e c t i v ec o m p e t i t i o ni na m e r i c a np h y s i c sc o m m u n i 吼i np a n i c u l a ri t su n i v e r s i t yc o m m u n i t y f o r mt h ef e n i l es o i lt h a tt h eg r o w 七ho ff e y n m a n so r i g i n a lm o v a t i o nn e e d s ，p r o t e c t i n ga n dc u l t i v a t i n gf e y n m a n so r i g i n a li i u l o v a t i o ni ns c i e n c e f i n a l l y ，a sm i c r o m e c h a n i s m ，t h ed y n a m i cs y s t e m ，t h es t m c t u r eo fk n o w l e d g ea n da b i l i t y ，t h es k i l lo ft h i n k n ge t ct h a tf e y n m a ni n d i v i d u a lc o n s t m c t s ，m a x i m a l l yr e l e a s et h ep o t e n t i a l i t yo fh i so r i g i n a li n n o v a t i o n ，a n dp a i r t i c u l a r l ye x p i e s sh i so r i g i n a lt h i n k i n ga n dm e t h o d s i t i si m p e r a t i v ef o ru st ou s ef o rr e f e r e n c et h em e c h a n i s mo ff e y n m a n so r i g i n a l i t yi np h y s i c s b yc o m b i n i n gt h ep r e s e n ts i t u a t i o no fc h i n a ss c i e n c eo r i g i n a li 肌o v a t i o n ，t h ep a p e rp u t sf o r w 2 u r ds o m et e n t a t i v es u g g e s t i o n sa b o u th o wt ot r a i ns c i e n t i f l co r i g i n a l t a l e n t si nc h i n a ? k e yw o r d s ：s c i e n c eo r i g i n a l i t y ；t h ef o m a t i o nm e c h a n i s m ；s o c i e t ym e c h a n i s m ；p h y s i c sc o m m u n i t ) ，m e c h a n i s m ；i n d i v i d u a lm e c h a n i s m广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。论文作者签名：唏易吓珊年乡月日学位论文使用授权说明本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。请选择发布时间：回即时发布口解密后发布( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定)论文作者签参吓黝躲虏鸦礁日广西大掌硕士掌位论文理查德费曼科掌原创性的生成机制_ - 一_第一章导论1 1 问题的提出不容否定，科学原创性作为人类第一智慧，已成为知识经济的灵魂。在此基础上，经过开发研究所得的知识产权与核心技术的拥有量则是衡量各国科技与经济实力的重要标志，并已成为各国综合国力角逐的制高点。我国加入w t o 以后，在原始创新方面所凸现出来的不足已经并将继续严重地制约我国经济与社会的发展。据统计，我国科技的对外依存度已高达7 0 ，离附庸经济只有一步之遥。深究其因，主要是基础科学研究上的薄弱所致。显然，聚焦科学原创性的探讨已是我国一个亟待深入的世纪命题。而理查德费曼作为现代科学史上一个最具吸引力科学原创性大师之一，其科学原创成就之多、科学原创之轻松一直为世界科坛所称颂。虽然他无缘参与上个世纪的物理学革命，使得他在成就的影响上仅次于爱因斯坦，但他那最具个性的原创科学风格却独到而迷人，对后来美国人乃至世人的影响极为深远。纽约时报就曾评价他是“自二战以来理论物理学中最有天才、最有影响和言行最不平凡的一个人： 美国人们则昵称他为“科学顽童”、“科学怪才”：不少世人则认定他为“天才中的魔术师”等。目前，国内对费曼的研究仅有几篇停留在介绍层面上的小文章，还没有人专门从原创性这一维度对其研究与成就进行系统的分析与探讨。因此，本文试图以费曼为个案，对科学原创性的生成机制作一深入的分析研究与理论探讨。1 2 费曼其人其成就与相关研究现状1 2 1 费曼其人其成就理查德费曼( 黜c h a r dp h i l l i p sf e y 衄a u l ) ，1 9 6 5 年诺贝尔物理学奖获得者之一，于1 9 1 8 年5 月1 1 日出生于曼哈顿的一个犹太人移民家庭。母亲虽然对科学丝毫不懂，但以其富有幽默、温和与同情的多彩性格影响着费曼。身为服装商的父亲，十分重视小费曼科学兴趣与科学思维的培养，并一心一意希望儿子能成为一名职业科学家。在父亲的影响下，费曼从小就对科学有着异乎寻常的“感觉”，能够用直接洞察事物本质的方式来理解物理世界。费曼的科学原创性贡献开始于学院生时代。1 9 3 5 年，费曼考入麻省理工学院。不久，黄胜平、姜国钧中国自主创新探路，北京：人民大学出版社，2 0 0 7 ，p 9 ；纽约时报1 9 8 8 年2 月1 6 日：i广西大学硕士掌位论文理查德费曼科学原创性的生成机制就和导师巴利亚塔( v a l l a n a ) 一起联名在物理学评论上发表了宇宙线方面的论文。他通过模型证明，整个宇宙的宇宙线确实各向同性地进入我们的银河系并到达地球。接着，在导师斯莱特( s l a t e r ) 的鼓励下，费曼着手研究晶体中原子间力的作用方式，并以分子中的力为题撰文发表于1 9 3 9 年的物理学评论上。这一研究原创了计算分子和晶体中原子行为的简化方法，同时这一方法也被另一研究者赫尔曼( h e l l m a n ) 独立发现，现被称为费曼一赫尔曼定理，沿用至今。圆1 9 3 9 年，费曼进入普林斯顿大学，选择了年仅2 8 岁的科学家惠勒( j o h n 啪e e l e r ) 做导师。师生俩一起致力于解决量子力学中所出现的发散困难，提出了带有半超前势与半滞后势的惠勒一费曼辐射吸引理论。费曼还尝试用超距直接作用来避免自有场，并仅用此想法写成了他的博士论文。1 9 4 2 年6 月3日，该论文以“罕见的原创性 通过校方答辩。之后，费曼独立地用经典力学中的拉格朗日量去解决涉及复合时空中事件的路径问题，找到了基于作用量的量子力学的第三种表达式，并以此进一步实现了量子力学的“历史累加”。自此至二战结束，他去洛斯阿拉莫斯参加了研制原子弹的“曼哈顿计划”，担任理论部一个计算小组的组长，是从事这一研制项目最年轻的科学家，也是整个理论部的“万能博士”先生。二战结束后的四十年代中期至六十年代是费曼科学原创性的鼎盛时期。1 9 4 6 年1 0月间，费曼来到了康奈尔大学成为这里的首席实验物理学家。1 9 4 8 年，他提出量子电动力学新理论的计算方法和重正化方法，从而避免了量子电动力学中的发散困难。由于这一贡献他和施温格( s c h w i n g e r ) 、朝永振一郎( s i n i t i r ot o m o n a g a ) 共同分享了1 9 6 5 年的诺贝尔物理学奖。同时，量子场论中的“费曼图”、“费曼振幅”、“费曼传播子”，“费曼规则”等均以他的姓氏命名。1 9 5 1 年，他来到了加州理工学院，开始研究液核的特殊性质。在1 9 5 3 1 9 5 8 年的五年间，费曼用了一系列1 0 篇论文来解释液氦的超流行为，建立了一个关于液态氦的超流态( s u p e r f l u i d 时) 模型。五十年代中期，费曼和一个名叫弗农( r o b e r th e l1 w a r t h ) 的研究生合作，发展了一种用于微波激射器和激光器问题的简便算法，这项工作属于费曼对物理学的诸多贡献中被引用得最多的，设计c d 唱机中激光器的人就在其中使用了这项f v h 技术。1 9 5 7 年，他以典型的闪电方式建立了费曼形式的( 放射性) b 衰变弱相互作用理论，其中的b 衰变方程找到了一种全新的方法来m e h t aj t h eb c a ：to f ad i f e r e n td r u m ：t l l el i f cs c i e n c eo f r i c h a r df e y n m a n 【m 1 0 x f o r du n i v e r s i t yp r c s s ，1 9 9 4 6 9 7 6 ；2 7 9 ：约翰格罩宾、玛丽格里宾著，江向东译，迷人的科学风采费曼传，上海：上海科技教育出版社，2 0 0 5 ，p 7 0 ，约翰格里宾、玛丽格里宾著，江向东译，迷人的科学风采费曼传，上海：上海科技教育出版社，2 0 0 5 p 7 0 、5 8 ：同上，p 1 0 3 2二= ! 查兰! 查竺竺望查一苎至璺! 苎兰竺兰墨型竺竺兰苎竺竺一一：= 兰吗- 甄二1 t 争州r 屯u 。l 王日9 王凰机制系统阐述量子理论和经典理论，是费曼自认为最为动心的一项发现。1 9 8 8 年2 月1 7 目的纽约时报评论他这一理论“可以再得一次诺贝尔奖的”。1 9 5 8 年他与盖尔曼合作，提出了弱相互作用的矢量一赝矢量型理论( 即v a 理论) ，他们合写的文章发表于1 9 5 8年的物理学评论，不久成为被广为引用的唯象理论。五十年代后半叶，他对生物学中t 4 病毒的一种叫做ri i 的突变作用的研究也几乎可以带来现代遗传学上的下一个突破。1 9 5 9 年1 2 月底，费曼在美国物理学年会上所做特邀报告实际上空间大得很，至今仍被看作为对纳米技术可行性的第一次清楚的陈述。回六十年代前后的四五年间，为了自娱，费曼对引力的量子理论进行了透彻的研究，是最早有力地论证“引力子 必定存在的少数几个人之一。六十年代末，费曼建立了他的部分子( p 锄n ) 理论模型。对夸克模型的发展作出了意义重大的贡献。进入七十年代，费曼因身体原因，对理论物理学的原创性贡献虽然不如前期多，但仍和从前一样，沿着非传统的足迹，继续保持着对科学原创活动的迷恋。七十年代初，费曼积极参与了量子色动力学的建立，并和菲尔德一起根据量子色动力学所包含的现象对“朴素的”部分子模型进行了修正，完成了他对物理学所做的最后一项伟大的原创性贡献。1 9 7 8 年，他被诊断出患有癌症，但仍然渴望着新的冒险：计划着唐努图瓦的探索。1 9 8 6 年，他接受总统调查团的邀请，参与调查“挑战者 号航天飞机的爆炸事件，并戏剧性地用一个简单的“冰水实验”淋漓尽致地揭示了航天飞机的失事之谜，成功地完成了一生中的最后挑战。1 9 8 8 年2 月1 5 日，费曼永远离开了他热爱的世界。他的一生除了获得诺贝尔奖外，曾于一九五四年荣获爱因斯坦奖，同年被选入国家科学院。此后，他多次拒绝来自世界各地各种衔头的授奖与荣誉称谓。除了科学上的原创贡献之外，费曼还是一名杰出的演讲家、伟大的导师。他的物理学讲义引领着现代物理学的教学改革，鼓励着好几代大学生从全新的角度去重新思考物理学，至今仍是一本出色的物理学入门必读教材。费曼的主要学术著作有：量子电动力学( q u a n _ t u l i 】e l e c t r o d y n 锄i c s ) 1 9 6 1 ；基本过程理论( t h e o r yo ff u i l d 锄e n t a l ) 1 9 6 1 ：费曼物理学讲义( f e y n m a nl e c t u r eo np h y s i c s ) 1 9 6 3 1 9 6 9 ；量子力学与路径积分( q u 鲫t u mm e c h a m c sa n dp a mi n t e g r a l s )1 9 6 5 ；物理定律的特性( t h ec h a r a c t e ro f p h y s i c a ll a w ) 1 9 6 7 ；光强子相互作用( p h o t o nh a d r o ni n t e r a c t i o n s ) 1 9 7 2 ：统计力学( s t a t i s t i c a lm e c h a n i c s ) 1 9 7 2 ：q e d ：光和物质( 美) 詹姆斯。格雷克著，黄小玲译，费曼传：l o o o 年才出一个的科学鬼才，北京：高等教育如版社。2 0 0 4 。! 查兰! 主兰竺兰奎理查德费曼科掌原创性的生成机制二一：= ：= ：= = ：的奇异性( q e d ：t h es t r a r i g et h e o r yo fl i g h ta n dm a t t e r ) 等。此外，他的各种演讲和发表在物理学评论等刊物上的论文，都受到了很高的评价。1 2 2 相关的研究综述国外关于费曼的研究大多集中在他的理论物理学的思想、方法与科学风格上。费曼的好友戴森将研究费曼的理论与方法作为自己的主要工作与最大贡献，认为“费曼的理论根植于物理实在，它是爱因斯坦早年而非晚年精神的体现。”阿热则对费曼的路径积分方法进行了专门的研究，强调其中作用量的表述在美学和数学上都优于微分方程，并认为路径积分“自身并不完全成其为一个理论，它只是为在量子王国建立相应的理论提供了一个方法。把这一方法应用到牛顿力学可得到量子力学，应用到麦克斯伟的电磁理论可得到量子电动力学，应用到爱因斯坦的引力理论可得到量子引力学。”也有心理学家对费曼的思维技巧进行了探究。迈克尔米哈尔科就对费曼的创造性思维策略进行了概括：通过非经验、非常规之路，以自己的方式或发明新方法去解决问题。但未见有人将其原创性过程作为一系统模型进行研究。国内对费曼的研究更是鲜有，仅有的几篇期刊文章或是对其人其成就作一简介，或是对其科学特色作一简述。关洪、戈革、杨建邺以及台湾的黄小铃等是将费曼介绍至中国的先驱，但是他们只是对费曼的科学成就、科学风格以及科学思想作些简述。当然也有少数学者对费曼的科学思想、科学理论、科学观以及科学精神作过单一的剖析，如：复旦大学的许良研究了费曼的科学美学思想，他分析了费曼对对称性、守恒定律、最小作用量以及量子力学路径积分等观念的独到领悟，以及费曼在物理学原创研究中表现出来的高超的审美能力。 科学院的郝刘祥则对费曼路径积分思想的发展作了深入的研究，他分析了费曼如何在狄拉克文章的启发下从拉格朗日量出发找到了基于作用量的量子力学的第三种表达形式，并从根本上改变了量子力学中计算几率的方法。这些研究从不同的侧面展现了费曼迷人的原创风格，但都未涉及费曼科学原创性生成的机制。1 3 科学原创性生成机制概述与国内外研究现状1 3 1 科学原创性的内涵、特征与哲学意义( 1 ) 科学原创性的内涵所谓原创性，就是原始性创新，也有人称之为原始创新能力，就是向人类贡献出以f j d y s o n ，d i s t u r b i n gt h eu n i v e r s e ，p a nb o o k s 1 9 8 1 p 6 2 ：许良，论费曼的科学美学思想，自然辩证法通讯，1 9 9 7 ( 1 ) p 4 孓4 9 4厂日大掌硕士掌位论文理查德费曼科掌原创性的生成机制前从未出现过、甚至连名称都没有的东西( 的能力) 。根据发现和解决科学问题的首创性标准，科学创新可分为原始性创新、集成创新以及引进消化吸收再创新三类；也可分为原始性创新和跟踪性创新两类，但其中的跟踪创新包括集成创新和引进消化吸收再创新。可见，两种分法实质上是一致的，都是置原创性于首类，重在区分原始创新与一般创新的实质性差异。跟踪创新的成果是指在某一点或某些方面与前人有所不同的、前人所未知的新理论认识；而原创性成果则是指在基础性、根本性问题上取得的较为系统与全面的全新理论或方法。它小则可以影响一门学科的思想、改变某一领域的特定研究传统，例如费曼图、费曼路径积分方法等；大则可以影响甚至波及到其他学科的解释模式和思维模式，例如相对论和量子力学所带来的革命性影响。概言之，科学原创性的核心标志是首创性、源初性与革命性，其实质就是创造行为在新的历史条件下的一种升华。即主体通过外部的科学素材、各种有利的条件与自身产生新思想、新方法、获得新发现的能力相互作用，促使主体内部的思维要素发生创造性的全新组合，从而或首次得出全新的科学理论、或发现前人或他人未知的自然奥秘、或独创出他人从未有的新方法。( 2 ) 科学原创性的基本特征a 、首创性、前瞻性是本质特征。原创过程就是一个以超前的眼光进行创造的实践过程，通过主体的创造性思维挖掘出具有开拓性、引领性的源初产品。b 、革命性。创造学家戴维玻姆指出的，在原创性科学理论的形成中，仅仅在相同的概念基础上进行反复操作是不够的，有必要为根本新颖的知觉和表述而奋斗，即可能令它们从根本上改变现存的范式。整个科学史表明：原创性成果至少可以影响一门学科部分思想的革新与某一研究传统的改变，有的甚至可以导致整个学科领域乃至整个世界的科学解释模式与标准的革命性转换。行星运行模式从地心说到日心说，宇宙观由静态到动态，地球演化观由水成、火成到灾变、均变再到大陆漂移、板块构造都体现了科学原创性的革命性特征。c 、价值性。这里的价值性主要是指原创性成果所带来的丰厚社会回馈与经济收益。美国的微电子与信息科学技术领域的原创性成果所引发的知识经济浪潮就是一个最好的例子。当然，有许多科学原创性成果并不能当下就显示其社会与经济效应，但是它们都具有巨大的潜在价值。d 、优选整合性。原创过程是主体创新因素与社会、专业共同体等各种外在因素在主体思维中的一种碰撞与全新的内在整合过程。从整合的视角看，原创性是一种以创新思维为核心，以创新智力化能力为基础和手段，以创新人格化能力为方向的能力整合体。陈广仁，科学创新的涵义，西北师大学报( 社会科学版) ，z 0 0 3 ( 5 ) ，p 8 0 l5广西大学硕士掌位论文理查德费曼科掌原创性的生成机制综上所述，可知科学原创性是科学创新的核心与最高层次，也是科学研究的灵魂与生命所在。因此，应该说原始创新尤其是科学上的原始创新才是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。因为只有取得了原创性成就( 特别是科学上) ，一个国家才会有跨越式的发展，才不会只跟在他国后面亦步亦趋，同时也将是一个民族和国家对全人类做出的新贡献。( 3 ) 科学原创性的哲学意义从哲学上来分析，原始创新是观念的突破，是思想的革命。其关键是要“产生出许多自己的新想法，然后去创造出新的事物。英国科学哲学家卡尔波普尔把“产生新的想法”的过程概括为“针对问题进行猜想，提出假设”的过程。“新想法的产生”是一个非常复杂的过程，这正是科学哲学中热烈争论的“科学发现的哲学问题”。而当新想法产生以后，它是否合理、是否真实，这又是科学哲学所要研究的另一个重大问题，即“假说的证实或证伪”。科学哲学历史主义学派则把“新想法的产生”过程称为“科学革命的过程，认为科学上重大的原创性理论导致一种旧观念发生危机，或使一种新观念取代旧观念而发生科学革命。库恩( t s k u h n ) 的科学革命理论认为范式就是由一组原创性科学成就所组成的共有的方法、标准、解释方式或理论，或者说是一种共有的认知体系。科学革命就是一种范式向另外一种范式的转换。这种“转换”改变了科学所要探讨的问题、探讨过程中的常用的理论分析工具与解决问题的标准，也改变了科学的形象与所研究的科学世界。拉卡托斯( i l a k a t o s ) 提出的科学研究纲领进化模式认为，在科学发展过程中，即便是非常严重的反常( 也就是重大的跟踪性创新成果) 也不会导致已有科学体系被广泛拒绝，摈弃一个理论的必要条件是出现了新的具有超量内容的理论( 革命性的原创性成就) 。科恩( i b c o h n ) 认为，科学革命是对某些科学原创性成就的信仰。这些科学原创性成就可以是科学家发明解决某一个或某一些重要问题的根本办法，或者是发现一种新的使用信息的方法，或者是提出一些新的知识框架，而现有的信息在此之中可以一种全新的方式得到表述，亦或是引入一组改变现有知识特性的概念或提出一种革命性的新理论。圆因此，科学原创性蕴含着丰富的哲学内涵，一系列原创性科学发现不仅再现着科学家认识模式的迁移，而且展现着他们思想观念的突破、“世界观的转变 ，从而导致( 美) 托马斯库思，科学革命的结构，金吾伦、胡新和译，北京大学出版社，2 0 0 3 ；金吾伦科学哲学与科学的原创性，光明日报，2 0 0 3 0 2 2 5 6广西大掌硕士学位论文理查德费曼科学原创性的生成机制科学革命。1 3 2 科学原创性生成机制概述科学原创性不是单纯的智力品质，而是一种环境的产物，是一种重要的性格特征、一种精神状态，更是一种综合素质、一种体制优化的结晶。其生成机制涉及到许多层面，具有复杂的系统机理。总的来说，科学原创性的生成机制是由社会培养机制、专业激励机制和个体研发机制构成的统一体。所谓的社会培养机制就是指“社会对科学”的影响，主要包括：一个国家的科学教育对原创基因的培植，整个社会的文化观、思维模式、行为习惯与崇尚理念对科学的渗透性影响，经济的充足投入对科学原创活动的保障，国家政治与军事需要的刺激，以及宗教信仰给科学原创所带来的动力等。这些构成了推动科学原创性形成的第一环境与宏观机制。专业共同体则将社会因素与科学家个体资源进行有机地融合，是科学家原创性赖以形成与生存的第二环境，其运行机制也相应地称之为中观机制。这一环境机制的优劣对于学者和科研人员开展原创活动、发挥和发展原创能力，具有直接而深刻的影响。优越的学术环境能为原创型人才提供一个自由宽松并具有弹性的交流、合作与竞争兼容的探索空间；良好的共同体的组织与管理机制能激励科学家的原创研究；同时，共同体的研究趋向影响着科学家原创研究的兴趣与选题，共同体的学术传统与精神气质对原创型科学家更是一种无形的力量。个体机制是指主体进行原创研究的内环境与微观机制，它主要包括：( 1 ) 内部动力系统，如“好奇心”、“求知欲”、“独立性 、“自由思考”、“质疑态度”等，这些个性品质却是科学家原始创新能量的源头活水；( 2 ) 合理的知识与能力结构，是科学原创性生成的智能基础，也是科学家原创性的构成成分。如广博的专业知识功底是原创性成果的知识母体、“低进高出”的专业头脑是原创性思想产生的智力基础、特殊的才能与跨学科的研究是原创性的阶梯。( 3 ) 独特而高超的创造性思维技巧，是科学家原创能力的核心，也是科学家提炼原创思想的个性化智力技术，更是科学家个性心理的折射与反映。独立研究并得出同一原创性成就的科学家，所用的思维技法却截然不同，这不但反映出他们智力品质的区别、心理过程的差异，而且还可映射出他们思维习惯、科学观及自然观的不同。综上所述，可知科学原创性的生成机制其实就是一个由社会、专业共同体、个体所形成的系统的活动机理。1 3 3 国内外研究现状广西大学硕士掌位论文理查德费曼科掌原创性的生成机制科学原创性生成机制的研究现大都散见于科学社会学、科学哲学、创造心理学与创造学之中。关于“原创性与社会”的互动理论早已蕴含于“科学与社会”互动理论的研究之中，尤以科学社会学之父r k 默顿、贝尔纳和巴伯的论述最具开拓性，他们进一步推进了苏联物理学家盖森的“外史研究，从社会的经济、政治、宗教、文化环境和条件来深入探讨科技原创发展的规律性，并由此形成了s t s 的研究传统。他们之后，“科学与社会”的研究领域在世界范围内应运而生，理论成果层出不穷。如：以库恩为代表的强调外部社会环境、人文因素和精神心理活动影响科学理论形成的科学历史主义的兴起、将科学知识纳于社会学分析之中的科学知识社会学的兴起以及大量交叉学科的出现等。国内在该领域的研究上虽然近几年有了突破性的飞跃，许多的大学与研究院专门成立了s t s 研究中心，大量的译著、学术专著出版问世，有了专门探讨科学社会学的期刊专栏。但总的来说，这些研究基本上处于跟踪阐析国外的主要派别、主要大家及其理论著作的阶段，尚未形成自己的学说与体系。直至现在，这一研究领域的边界也还未清晰地界定，从广义上甚至被视为一个包括了科技史、科学哲学和科学社会学以及其他课题的学科群。关于“原创性与专业共同体”互动机制研究早已有之。近代哲学家、科学史家以及科学家对意大利西芝托学院与英国皇家学会等科学社团的关注、对牛顿等顶级自然科学家的原创性科学成就在专业领域中的影响等研究就是这一研究的前身。现代，尤以罗伯特金默顿和库恩所进行的“科学共同体”研究最具代表。默顿提出的科学共同体规范是“科学的精神气质”，其动力是科学的奖励系统。库思则以“范式 基础，建立了一个不同于默顿的科学共同体，这一科学共同体以“范式为规范与信念力量进行科学活动；这里的“范式”为科学家提供了关于世界的整体图式，是科学家从事原创研究的罗盘，也是属于某一科学共同体的标志性的原创成就。目前，学界关注的主要是科学共同体的核心人物、组织、交流与竞争体制的创新对科学家原创性活动的推动与影响。关于原创性个体机制的理论研究目前则大多包含于创造心理学之中。如以弗洛尹德为代表的精神动力学理论、以罗杰斯为代表的人本主义理论、以克鲁阿菲尔德为代表的任务卷入理论以及美国心理学家阿玛拜最近提出的创造性构成成分理论等都对创造力( 包括原创力) 的动力机制进行了专门的研究；传统的张力观、地基观和我国学者所倡( 美) 托马斯库恩科学革命的结构) ，金吾伦、胡新和译，北京大学出版社，2 0 0 38广西大掌硕士掌位论文理查德费曼科掌原创性的生成机制导的质量并重观等专项分析了知识、能力结构对创造力( 包含原创性) 生成的影响。o 关于提升原创力的思维技巧的研究则是创造心理学与科学方法论的共同关注点。但是它们各有侧重：前者侧重于原创思维心理过程与技法的研究，后者则侧重于独创特点与艺术的研究。将二者融于一炉应该是研究原创性思维技巧的一大发展趋势。原创性活动是一个复杂的系统活动，任何单一维度的研究都难以揭示科学原创性生成机制的真正面目。因此，把原创性的生成机制置于社会、专业与个体所组成的系统之中来进行研究，已成为我国科技哲学、科学社会学、科技史以及自然科学领域的研究者共同的目标与任务。1 4 本文研究的价值在现代物理学家中，费曼是蜚声世界但中国学界却知之较少的另类原创性物理学家。作为人类第一智慧的科学原创性在费曼的科研与生活中得到了最大体现与最佳发挥。在中国科界、学界、业界与政界齐呼科学原创性的今天，对费曼科学原创性生成机制的探究应能揭示题中的应有之义。首先，可从科学与社会的角度揭示科学与社会、专业的互动机制，并体现融科学精神与社会人文精神于一体，是取得原创性成就的先决条件。其次，该研究可算是探索科学哲学困境出路的一次初步尝试。面对科学哲学被解构的危机，国内学者大致提出了六条路径，其中着眼于科学创新的哲学探讨就是首先之路；同时，可融科学哲学、科学社会学、科学史与创造心理学的理论于一炉，通过研究主体的智能、知识、思维风格、个性与动机变量等在原创活动中的相互关联与作用，揭示出科学研究与个体行为、社会行为的关系，从而丰富和深入创造学与科学社会学、科学哲学的相关理论，并获得一些跨学科研究的方法。再次，文中相关思维技巧的概括，为原创性思维技法的训练起到了指导作用；而文中有关费曼原创性研究中关键变量作用的展现，对“科学工作者如何进行科学原创性研究? ”和“怎样才能取得原创性成就? ”具有抛砖引玉的作用。此外，文中有关教育在培养原创个性中的重要作用的论述，显然可以引导我们反思我国现行人才培养模式的弊端，并对我们“如何去培养科学原创性人才? ”有所启迪。张庆林、曹贵康主编创造心理学，北京：高等教育出版社。2 0 0 49广西大掌硕士掌位论文理查德费曼科掌原创性的生成机制第二章培植费曼科学原创性的社会机制自上个世纪以来，美国一直雄居着科学原创性的神圣殿堂诺贝尔科学奖，坐上第4 1 把交椅的美国科学家也是不计其数，科学技术上的一系列大大小小的原创性成就( 诸如电力、信息、核物理、生物、新材料、空间科学技术等等) 更是层出不穷。美国的综合国力由此迅速得以提升并远远超过了西方老牌的工业母国，从而一跃成为世界超级霸国。美国何以盛产诺贝尔奖? 为什么现代科学技术上的主要原创性成就会集结在美国?显然，剖析美国社会因素如何影响费曼等科学家原创性的生成，具有十分必要的意义。2 1 培养原创个性的教育科学家作为社会人，“是教育的产物，教育在人的进化和科技文化进化中扮演着核心的角色”。可以说，教育既是一种社会再生机制，又是一种科技放大机制。我国学者姜国钧通过统计中外教育名人辞典中所载的1 4 0 0 年至1 9 4 0 年西方各国和日本队的教育家人数，发现近代以来教育中心转移的顺序是：意大利( 1 4 1 卜1 5 3 0 ) ；英国( 1 6 0 01 7 5 0 ) ：法国( 1 6 5 0 1 8 3 0 ) ；德国( 1 7 7 卜1 8 3 0 ) 美国( 1 8 3 卜? ) 。平均年龄为1 3 0年左右。随之，他进一步发现：一个国家成为教育中心之后才成为科技中心；科技中心往往是在教育高峰期到来；教育兴隆期越长科技兴隆期也越长。 美国现代教育的持续兴隆，使得该国的科学原创力持续蓬勃。因此，美国人极其重视教育，教育被认为是他们的宗教。美国教育不仅积淀和传播科技知识、传导行为规范与价值观念、注重思维方式与研究方法、培育和造就一批又一批高素质的科学研究和技术开发的人才，而且尤为重视原创个性的培养。费曼那些宝贵的原创个性( 诸如好奇心、合理的质疑、独立思考、对权威的反叛、对经验主义的抛弃等) 就是在其所受的家庭教育与学校教育中熏陶与培养出来的。2 1 1 家庭教育。在美国，由于个体观念的根植，美国家长十分重视孩子个性的培养，总是自觉地把个体抉择作为家庭教育的具体参照点，鼓励孩子积极主动地自己拿主意、质疑解疑、创造性地获取知识等目标物。理查德费曼原创个性的形成就是这种家庭教育的典范性硕果。蒋美仕、雷良、周礼文、杨如著，科学技术与社会引论，长沙：中南大学出版社。2 0 0 5 p 2 9 3 ：姜国钧，论教育中心转移与科技中心转移的关系) ，科学技术与辩证法) ，1 9 9 6 ( 2 ) p 4 3 4 6 1 0广西大掌硕士掌位论文理查德费曼科掌原创睦的生成机制费曼的父亲和祖父对自然科学都有着浓厚的情结，但他们因为家庭经济原因都未能把自己对科学的兴趣发展成为职业。不过，他们把家庭的科学传统与对自然的热爱传递给了费曼。父亲梅尔维尔不仅竭尽全力地为儿子成为一名职业科学家创造条件，而且以趣味盎然的家庭教育开启了理查德费曼科学原创之思。梅尔维尔教育小费曼的特殊之处在于：科学原创观念与品质的先期培养j首先，着眼于内化，娃娃时代就开始引导小费曼有意识地以科学的方式认识世界、体会自然的神奇与魅力，并逐渐内化为一种科学的思维习惯。其次，以超然的态度培养小费曼的科学观察与探究兴趣。梅尔维尔家庭教育最显著的特点就是功利观念淡泊，一切以孩子的兴趣为中心。他常用普通的生活常识与有趣的游戏激发小费曼对物理现象与自然奥秘的观察与探究欲望；设法使费曼从小就对科学就有着不同于别人的深层理解：认识到“知道一个东西的名字”和“真正懂得一个东西”有着截然的区别，真正弄懂某一东西乃至自然，应通过观察抓住它的本质、忽略其细枝末节，科学在本质上重在探究。第三，不敬畏权威，培养小费曼的大胆质疑精神。做服装生意的梅尔维尔告诉小费曼：一个正在接受一群教徒叩首的教皇和其他人的区别“只在于他戴着一顶教皇的皇冠而己”。 这种理念使费曼从小对某些东西就毫不尊重，尤其是在科学领域里，他从不把任何人的话当真，敢于质疑权威、乐于以自己的方式重新思考感兴趣的每一个问题。第四，尊重并支持孩子的创造行为，呵护小费曼丰富的想象力。在父亲的支持下，小费曼十一、二岁就在家里拥有了一间自己的实验室。利用这个实验室，费曼进行了一连串的创造性实验：自制电炉炸薯条吃、自制保险丝、自造防盗铃、自学成收音机修理师以及开办家庭广播电台。这些试验也经常地出些故障，并带来了不少麻烦，如利用福特线圈发出的火花在纸上打洞，引起了卧室失火。对于这些麻烦，梅尔维尔总能宽容与尊重。父亲的这种尊重呵护了小费曼极其丰富的想象力，并给予了他进行原创研究的无穷力量与信心。正如费曼自己所说：“人小时候，你给他一个极好的东西，他就会永远向往那个东西。我就是这样迷上了科学。我像个小孩子一样，永远期待着要去发现新的奇妙。 父亲以举世推崇的家庭教育，将追求科学创造的观念与个性这一活性因素注入了小费曼个体心智的发展之中，并内化为费曼日后所向往与追求的兴趣与目标。2 1 2 学校教育r p 费曼著，你干吗在乎别人怎么想? ，李沉简、徐杨译北京：中国社会科学出版社，1 9 9 9 p l l ；r p 费曼著，你干吗在乎别人怎么想，李绍明、李超译，湖南科技出版社，2 0 0 5 ，p 8 。l l! 查兰! 主兰竺兰圭一一理查德费曼科掌原创性的生成机制一二：二一：= ：二：= ：!诺贝尔自然科学奖是举世公认的科学原创：i 生认证的国际权威，同时也是衡量一国科教质量的一个重要指针。我们可以通过统计二十世纪诺贝尔科学奖的获奖情况来研究一国科教与科学原创性发现之间的互动关系。1 9 0 1 1 9 9 9 百年问，获诺贝尔自然科学奖共4 6 0 人次，而获奖3 人次以上的3 7 个单位主要集中在大学( 2 7 所，占获奖单位总数的7 3 ；获奖人次多达2 5 5 个，占获奖总人次的8 0 ) 、科研机构( 6 家，占获奖单位总数的1 6 ；获奖人次4 0 个，占获奖总人次的1 3 ) 与公司( 4 家，占获奖单位总数的1 1 ，获奖人次2 3 ，占获奖总数的7 ) 。而在这3 7 个单位中，美国就有大学1 5 所、科研机构3 家、公司4 家。据乍克曼统计，1 9 0 l 1 9 7 2 年间的诺贝尔科学奖得主有7 4 位是在美国取得博士学位的。 由你此，我们可以得出：( 1 ) 美国的学校教育对美国原始创新有着突出的贡献，这种贡献表现在，它为世界科技中心转移至该国提供必要的人才储备与原创基础。( 2 ) 美国学校培养科学原创型人才的模式是成功的：首先，先进的大学教育理念使培养学生的原创个性成为美国教育思想的精髓。美国在继承英国纽曼提出的博雅教育理论与德国教育家洪堡提出“教学与研究相统一”的新理念的同时，结合本国的实用主义精神，嫁接出了本国的主流教育理念：“威斯康兴思想”一在教学和科研基础上通过培养创造性人才和生产、输送知识两条途径，发挥高等教育创造知识和传递知识以服务社会的职能。这种理念普及到美国各大学，潜移默化在各高级教育者头脑中，使学术自由精神、民主精神与崇尚原创个性的精神渗透到了美国学校教育特别是高等教育的每一个细节。费曼从大学时代开始的选修制、课堂师生讨论、课外自学辩论等各个环节都张扬着原创个性。诚如张伯苓先生的评价，“无论世界中哪一个大学都没有像美国大学那样尊敬天性的。美国大学教育，是以助长及启发琢磨个人的天材为其存在条件的 。其次，美国教育家具有紧迫的教育危急感，不断地进行各种教育实验，建立了具有美国特色的科学教育理论，使培养学生原创个性落实到了美国课堂教学的每一个具体环节。如著名心理学家桑代克创立的“刺激反应 学习理论、斯金纳创立的操作性条件反射理论、杜威创立的实用主义教育理论、布鲁纳创立的“结构课程论”等教育理论都彻底摒弃“填鸭灌输”、“死记硬背”等机械教学方法，提倡自我探究的主动学习方式，注重学生的原创个性与原创能力的培养。可以说，这些科学教育理论及其相关的课堂教学方法，使费曼从小学就知道“教育不是灌输记诵的知识，而是发动学生去想，从而培甘自恒，创造学原理和方法一广义创造学。科学出版社，2 0 0 3 p 2 8 8 2 8 9 ：( 美) h 乍克曼著劳永光译诺贝尔奖获奖奥秘北京：教育科学出版社。1 9 9 7 。p 9 4 ：孙彦民，张伯苓先生传，台湾：中华书局，1 9 7 i p 1 3 7 1 2广西大掌硕士掌位论文理查德费曼科掌原创性的生成机制养他的个性的发展。”因而，费曼在自己的学习与教授生涯中，极其推崇并时时践行“试错”之法。1 9 5 2 年，他在巴西里约大学的演讲中曾毫不留情地公开批判巴西举一却不能反三的死记硬背式教学模式，并极力呼吁巴西教育者用科学的方法培养学生的非惯例思维方式与大胆试错的行为习惯。第三，课程设置富有弹性，教材内容充分体现科学本质并紧接学科前沿。美国学校教育的课程设置科学而富有弹性、选课制度灵活，特别是大学与研究生教育阶段的选修课设置范围广泛，而且不管开设的课程被认为是多么高深，只要学生有足够的兴趣与相当的智力，任何学生都可任意选修。费曼大二就选修了研究生课程，这样既满足了不同学生的研究兴趣，也帮助学生构建了合理的知识结构。在学科内容的设置上，美国的教材充分体现了现代科学的本质，重视学生实验能力与理性思维的培养，尤其注重前沿知识资讯的及时传播。费曼在进入麻省理工学院时，当时的物理学教材就因二十世纪2 0 年代的发展而重新改写。教材再现了量子革命和稍早一些由阿尔伯特爱因斯坦提出的两种相对论理论引起的革命，描绘了简单而又诱人的物理图景。这些前沿物理学知识使费曼成为了受到量子力学教育的第一代大学生，同时向费曼呈现了这些理论所遇到的麻烦，引导他去探究。第四，教育管理体制的多元与民主。美国的教育管理体制以“效率”与“民主”为特征，并在形式上为多元教育思想的并存提供了保证。美国宪法修正案第十五条规定：“五十个洲都有权利和义务开办和管理自己区域内的学校。”这一规定从法律上保证了各洲教育的自主权，给予了教育更多的发展自由。各高校的自主招生就充分体现了对学生原创性的