近代科学技术的历史已发展到了一个非常惊人的程度，这也应归功于二十世纪前三十年的一些革命性的发现，这些发现和产生它们的思想，以及随后由此产生的技术，便形成了人们的遗产，这些遗产已经成为我们现代科学技术的基础。本文拟集中精力简述几个主要问题。为此，详细地叙述这些遗产是很有必要的。
上世纪末已创建了所谓的经典力学，或称之为牛顿力学。当时有些极有权威的物理学家认为：经典力学即牛顿力学将不会再有多大的发展了。十九世纪获得的两项伟大科学成就——詹姆斯 · 克莱克 · 麦克斯韦尔的电动力学，以及以原子结构理论为依据的路特伟格 · 波尔曼对热力学的解释。两者之间的统一在十九世纪末已被人们公认了。它们和艾萨克 · 牛顿力学一起构成了自然科学基础知识中最重要的知识框架。这就是当时的物理学。同时，工业革命给十八世纪和十九世纪时期的西方世界带来了巨大的发展，这一发展最初是以牛顿力学和后来的麦克斯韦尔电动力学以及波尔曼的热力学为基础。尽管已有这些成就，但仍然存在着许多使人烦恼的问题。如：波尔曼的原子理论到底如何呢？它的根据何在呢？当时哈醉克 · 安顿 · 劳伦茨一直在研究下列问题：麦克斯韦尔方程与牛顿力学在术语中是否完全一致？麦克斯韦尔方程与伽里略转换比较是否是不变的？对这些问题，有为数不多的学者，如：约瑟 · 约汉 · 汤姆逊；马克斯 · 普朗克；阿尔伯特 · 爱因斯坦；艾伦斯 · 卢瑟福和赖尔斯 · 玻尔皆作了不懈的努力，借此带来了一次新的科学革命，并且不间断地提供应用研究的遗产，它至今仍然在指导着我们。
毫不夸张地说：我们今天所熟悉的应用科学和借以为据的所有预言，在某种程度上说来，是来自这些科学研究的结果。
相对论和量子力学
伟大的科 · 学家们究竟获得了哪些成就呢？汤姆逊和卢瑟福非常关心波尔曼的原子结构理论问题。他们到底观察到些什么呢？他们又是怎样去进行研究的呢？汤姆逊通过实验，已证实了被他称为电子的微小带电粒子的存在。这正是波尔曼未弄清楚的原子结构要素。卢瑟福通过一系列严密的实验，终于证实了原子的基本结构。证实原子是一个整体，它由中心带正电荷的原子核和核外绕核旋转的被称为汤姆逊电子的微粒组成。马克斯 · 普朗克在研究辐射统计力学过程中，意外地获得一项惊人的发现，即辐射的能量是不连续的，正如有秩序按大小排列起来的台阶一样，他推算出每一个阶梯相应的能量是同辐射的频率成正比例的，这一结论明显地同经典力学相矛盾。
二十世纪物理学的两位天才巨人——阿尔伯特，爱因斯坦和尼尔斯 · 玻尔。把两种划时代的理论概念——相对论和量子力学联系起来了，爱因斯坦从有关劳伦斯的为什么麦克斯韦尔方程同牛顿定律相矛盾这一问题着手研究，在一个伟大的划时代阶段，找到了该问题的实质。他认为问题的关键不在麦克斯韦尔方程这一面，而是在牛顿的运动力学定律，在从事这项研究的过程中，他创立了相对论。
在爱因斯坦成功地发展了牛顿力学的同一年，即一九O五年，他又为赖尔斯 · 波尔解释原子结构理论指出了理论依据，运用布朗克的量子化能量阶梯和辐射的有关发现，他成功地解释了光电效应，并对量子效_应是物质和辐射共同具有的这一概念作出了论证。一九一三年赖尔斯 · 波尔运用这些学术思想和另一种惊人的飞跃的想象力，详细地对原子光谱加以阐述，终于首次揭示了原子结构，从而创造了量子力学。量子力学理论正如相对论一样，也是现代科学技术的支柱。
上述科学成果是本世纪初智力革命中重要的一方面；同时，它在世界政治舞台上也显示出了划时代的意义。接着一八九五年又出现了另一个奇迹，这就是贝克勒尔意外地发现了一种特殊现象，被后人称为放射现象。这又导致了一九三二年汤姆 · 查特威克发现中子的一系列实验。所有的原子核科学和工程技术都是以这些发现为基础的。当放射现象意外地被发现后，极其重要的是到目前为止，人们认识原子核结构，除了相对论和量子力学外，已经不再需要任何新的思想了。所以，当核物理给人类带来非常重要的用途时，却并没有产生任何新的，我认为在智力方面是真正革命的思想。
利用人们的遗产
我们使用的先进技术，都是在量子理论和相对论这两个非常重要的革命思想上建立起来的。只需经过一个适当的推理过程，并以与这两种思想有密切关系的物理学为依据，详细地预测未来科学技术的发展是非常可能的。现在，让我给大家举几个例子来说明吧！
微电子学
在最近几年里，最重要的和众所周知的发展可能要算微电子学革命了。微电子技术完全改变了我们的通讯状况、我们的管理方式、我们的计算机以及设计和技术的巨大格局。然而，它们是以半导体为基础的，半导体是大约在三十五年前制造出来的。
半导体的科学依据也是在本世纪三十年代建立起来的。当时有关固体的量子理论已经发现了，运用这些科学的思想，即使在今天，要作一些正确而可靠的有关微电子学未来的预言也是可能的。完全有理由相信把电子的组成进一步加以分析研究，要求达到比我们目前所理解的水平更高更深也是完全可能的。人们根据量子力学中的某些基本原理进行计算推证的结果指出：真正的半导体整流设备，至少能制造出比现在使用的整流设备体积可以小两个数量级。
此外，也有使用超导器件的可能性——这也是基于我们对固体量子力学的认识。超导体器件的应用，将为一种新的电子电路原理的产生提供可能，并可超过现今在计算机硬件领域中束缚技术发展的我们的认识水平。总而言之，微电子学革命还远没有结束，仍有待发展，这一预言是可靠的。我们将会拥有超大型计算机和更加适用的通讯系统。我们也会制造出非常非常之微小的计算机，以便能够确保人人都可真正地依靠计算，掌握大量经过处理的数据。
激 光
在刚过去的十年里，蓬勃发展起来的另一个非常重要的新技术就是激光。早在一九一七年，阿尔伯特 · 爱因斯坦就曾预言过产生激光的原理。从理论上讲，激光辐射是可能的。但由于需要具备一定的技术水平等多种原因，直到一九六一年才创建出了实用的激光。而有关激光技术所依据的基本原理，并没有任何神秘之处。
此外，在我们已懂得量子理论后，可断言激光技术将会出现惊人的进展，这是完全能够实现的。为了某种特殊的目的，激光的工作应取决于寻求原子或分子不同能级的恰当组合，一旦出现了许许多多的这种能量级的恰当组合以后，就可以有把握地说：在不远的将来，将会出现更有用途的激光。为了揭示各种必然的结合，进行必需的实验和理论研究是非常重要的。今天，只有那些无知者才会认为，所有可能的能量级组合都已被发现了。
分子生物学
近代发展起来的，非常有趣的新兴工业之一，将集中体现在分子生物学上。我们已能揭示出遗传密码，并已着手推测生命的起源过程究竟如何。这一事例，已为一种新兴工业的发展打下了坚实的基础。分子生物学主要是以详细地分析分子力的量子力学为其基础。事实上，用量子理论解释化学键，从而获得诺贝尔化学奖金的林牛斯 · 鲍林，也是第一位推测出蛋白质及其它重要的生物分子皆具有一种独特的、非常复杂的螺旋形结构的科学家。
分子生物学也极其有益于从现代的应用技术物理发展到应用化学。例如：把放射性同位素拿来作为示踪物质运用，X - 射线衍射，以及高分子光谱学的应用。近年来大规模计算机的应用已使模拟复杂的大分子行为成为可能，并由此引伸出一些新的、非常重要的思想。这些新思想在目前仍被非常广泛地运用着。因此，可以断言，分子生物学对于农业、工业和为人类健康等方面所具有的重大影响，将会有更为重要的进展。
新材料
利用量子理论来认识分子结构，促使人类能够为各种目的而合成新型分子；同时也导致了合成金属和别的分子结构新材料的发展。事实上，为了满足各种重要用途，已经合成出了某些工业新材料。加之对化学力本质的认识，目前对已合成出来的新材料，都能利用量子理论圆满地给予解释。所有新合成的纤维、塑料、胶片材料以及各种代用材料，都属于新材料的领域。有充分的理由证明，在新材料领域里，特别是有关现在已经出现、或是由于经济或政治上的某些原因将要出现的各种取代材料，确实皆会有一个重大的发展。
航空学
可以断言，航空学是从新材料和电子学所获得的进步中求得发展的一门非常重要的工艺学。新材料用于飞机结构和飞艇发动机的制造上，我们已经能够在短短的二十五年时间内，研制出一套非常高效率的全球运输系统。微电子学用于制导系统和导航系统，已使空中运输成为众所周知的、从世界上一个地方到另一个地方的最安全的方法。
另外，在航空学领域内，将会出现更大的进步，这是有充分理由可相信的。电子科学革命的产物——现代超级计算机的出现——也是微电子学中的一项革命性产物，有可能对空气动力学有关的复杂的非线性方程进行处理，结果将比现今的更为精确。这很可能将会引导出新的设计程序，新设计程序将用于创造一种比我们现有飞机优越得多的新飞行器。与此同时，将可使特别有希望的、高效率垂直升降式飞艇的很多基本概念得以证实。
能 源
最后，谈一谈能源。我们已经具有的、必要的技术——核裂变，将会为不远的将来解决全世界的能源问题。我们现在之所以还没有做到，是因为要去解决被政治上接受与否这一问题。目前，在世界上许多地方，核电站的建设皆要受到阻碍。但最终无论是在政治上、还是在核技术的改良上，问题都将会得到解决，这就可能适当地减少大规模核技术运用所产生的不良后果。核聚变有可能会最终作出答案。但是，在聚变过程得到控制并用于经济和生产之前，还存在着某些非常困难的技术问题有待解决。我们必须解决核能在政治经济上被接受与否这一问题，并且在研究核聚变方面还要继续努力工作。因为核聚变燃料不断地大量运用，将会在地球的大气层中引起不可逆的变化，这比处理利用核能而带来的环境污染问题的解决要困难得多。正如核动力一样，我们已不需要依靠任何全新的原理的发现来进行其它能量的生产，完全可依靠运用那些已经掌握了的理论来进行。
所有这些运用的共同之处是——它们完全是从一个技术观点来预测的。无论如何，这些运用现在将取决于经济上、习惯上以及政治上的因素。那么，在适当的范围内，利用有意识的决定，某些预言就能变成现实——这就是某些发展的真正速度，在很大程度上将会通过我们控制政治和经济过程的条件，由我们自己决定。所有这些发展便构成本世纪初人们的遗产。所以，上述的这些新技术就是本世纪初完美构思的新思想留给我们的遗产的应用。
但这是全部的遗产吗？我们能否确切地预言、精确地判断将要发生什么吗？答案当然是否定的。剩下我要讲的是：在人类活动史中发生的，不可能预知的革命性结果，即很重要的非线性问题。在这些革命来到之前有什么征兆吗？是否类似于一个世纪前、劳伦斯提出力学和电动力学之间不一致的问题时，又＞导致世界性崭新概念的产生呢？看来，相对论和量子力学两者在人类思维发展过程中都是非线性的，也没有理由去假设这样的事件再也不会发生了。事实上，如果我们真正来到其它智力革命的门槛时，到那时候，这些革命能否导致像依靠量子论和相对论一样，带来具有深远意义的后果呢？
非线性
在数学中有一个叠加原理，它代表线性微分方程解答的特性。其内容是：任何线性组合的解式也是一个方程的解式。这样，所有的解式都有一定的限制，限制在某一可预言的范围之内。而在此基础上很容易作出外推。无论如何，当我们研究非线性微分方程时，情况又完全不一样了。从激波到解式范围，存在一系列真正惊人的可能性。这些方程企图描绘的因素，比线性方程的情况具有很少的、固有的同非线性方程相联系的预见性。这正是我喜欢使用的与我刚研讨过的有关未来问题的情况相类似之处的原因。有关技术、人口统计学以及社会学的发展趋势已很明显。同时，我们对这些发展趋势进行简单的外推就能作出线性预测。一般地认为，一些常常是意想不到的事情，竟会是最重要的。我们把这些意想不到的，又令人吃惊的事情喜欢称为非线性，这正是我把非线性作为本小节标题的原因。
当然，在此以前就已经有了非线性，我已经描述过的二十世纪所有的惊人进展，如半导体、激光、遗传工程和核能，是人类认识客观世界的两个极其基础的非线性——量子力学和相对论带来的结果。但是，是什么新思想导致出现当今世界上的新观点呢？物理学中有些需要动脑筋解决的难题一旦被解决了，就会带来完全新的、不可想象的技术吗？在试图解释这个问题之前，我想澄清一件事，即从此而开始出现的所有更高深的思想都是纯理论的推测。在非线性科学领域里并没有现成的路标。为此、我最好的意愿是激励读者去开动脑筋。我想简要地讨论三个思想，并相信它们符合发现的范畴，且能够彻底地改变我们观察宇宙的方法。
新电场理论
在一九八五年，美国航空和航天管理局将要利用太空短程穿梭运输工具发射一架太空望远镜进入地球轨道。说来也真是一个奇怪的巧合，太空望远镜观测宇宙的能力比我们现在地面上最好的望远镜（美国加利福尼亚帕拿玛天文台的、直径为二百吋的反射望远镜）提高了二十倍，这个倍数正好与一六一O年，伽里略自制的用来提高他本人眼睛观测能力的望远镜的倍数几乎完全相同。自从伽里略时代达到这一先进的倍数之后，在天文学上再也没有出现过任何独到的创新。对于伽里略创新所获得的成果——哥白尼有关太阳系的观点——是正确的这一决定性的论证而言，人们希望我们能够用太空望远镜获得新的发现，也产生出类似的结果。
阿尔伯特 · 爱因斯坦想研究出一种能够统一已知力场、电磁场、核子场、万有引力场以及其它一切可能存在的场的理论，这足足费去了他生命的最后三十年，但仍一无所获。失败的原因在于：在正常条件下，万有引力和其它引力场的相互作用都是十分微弱的，以至当时不可能找到导致统一场理论的试验。不久的将来，我们将有可能借助太空望远镜的帮助，详细地研究物质结构。由于物质是非常稠密的，以至于万有引力的作用与其它场力引起的作用相比较会同样的强大。为此，我正在注视着中子星、黑洞和类星体。
预示一个非常崭新的电场理论会从我们即将进行的观察中产生出来，这或许是可能的。虽然部分实践的结论几乎已经肯定这是非常重要的，但要预言实践的结果是什么？这又是不可能的。恐怕有人会怀疑此预言，那么请记住：十八世纪和十九世纪的工业革命是以十七世纪产生的艾萨克 · 牛顿力学为基础的，而牛顿力学几乎完全是以天文学的观测为基础的。
智能计算机
我想讨论的第二个问题将涉及到有思维的机器。根据线性外推法创造的智能计算机，已有不少文章发表，线性外推法几乎全是以电子元件的尺寸将有可能不断地减小为基础，由于这种情况，计算机技术和自动化科学将会出现飞跃的发展。但是，为了各种不同的目的，预先就必须给大多数的计算机输入程序。无论如何，我正在推测，或许我们刚好处于这个领域的入门处。计算机并不具有人类智慧特征的想象力和判断力，但是，计算机在运算方面却比人类更胜一筹，并且还能学会玩复杂的游戏，例如下象棋等等；然而，同人类智慧能做到的相比，它们又相差太远了。
当前，人们正在探讨怎样才能使计算机错容。其做法是在计算机中另外增加一个冗余码零件，那么，如果计算机内一个部件或一套组件损坏了，则可由别的部件来代替。但是，研究计算机的想象力又是什么呢？当一个作曲家在构思一部交响曲时，我们对他的大脑是如何进行工作的几乎是一无所知。实际上我们只知道大脑是一个非常复杂的信息系统。神经生理学家推测，在正常的生理条件下，大脑中的好几亿万条神经反射回路仅有部分被利用。换句话说，大脑是一种比我们现在所拥有的任何大型计算机还要高级冗余而又庞大得多的计算机系统。
正如人们所知，这个系统使得大脑能够非常好的错容。有可能出现比大脑功能更好的机器吗？有可能出现具有大脑的冗余能力与判断力和想象力有点关系的机械吗？利用无错误计算机追捕目标的实验，我们将可能了解怎样制造真正智能计算机吗？对于这些问题我不知道答案，但是我想在找寻答案过程中，我们将会发现二些在解释人类大脑构造上具有伟大革命性的、崭新的有关原理。
宇宙生命
最后一个想法将与最基本的科学问题之一有关，也就是说：生命的本质是什么？以及地球以外是否仍有生命存在？这个问题是诗人和幻想家早在好几个世纪前就提出并探索过的。十九世纪末期，即使是一个严肃而认真的天文学家也会相信火星上可能存在着某些有理智的生物。目前我们对火星已有更深刻的认识——证实了火星是荒芜的，连简单的有机物要生存也是没有可能的——但是，火星上是否有生命这一问题一直悬而未决。在二十多年前，两位杰出的物理学家——菲利普 · 莫锐逊和奇 · 可可尼首创了另外一条曲折的探索途径，并致力于该项科学研究。他们以现在已知的有关星球的性质，以及导致有生命分子产生的化学过程为其依据。
现在，我们都知道太阳是一颗正处在中年的非常普通的星球。我们也知道大多数恒星很可能被行星系统所环绕，如像太阳系一样。一团旋转的气态云在万有引力的作用下将会不断缩小，终于形成这样的行星系统。我们也知道一些关于最终导致生命产生的天体化学演变过程。作为荷尔得 · 露瑞的学生斯坦尼 · 麦尔首先作了实验，大约三十年前研究出了制备被称为生命基石的氨基酸，其制备条件是极其容易的。
然而，我们知道这些环境条件在史前的地球上是存在的，也知道这种环境条件在太阳系的其它星球上仍然存在。靠近木星表面和土星上，以及其它行星上这种环境条件都有可能存在。我们已开始认识复杂分子、蛋白质、酶和DNA自我复制的自然条件也许已经创造出来了。我们有可能概括出这种可能性，即以碳化合物化学为基础的生命，在宇宙空间的某些地方已存在。如果真是这样，则智慧生物则是达尔文 · 奥兰斯关于生命进化的必然结果。智慧生物在宇宙中其它星球上真存在吗？如果存在，我们是否有办法观察到它们呢？
与科学幻想小说的推测相反，必须建造一个合乎情理的系统去观察地球以外的另一个技术先进的社会，要向太空发射信号，这在技术上是一个非常困难的问题。尽管如此，仍有不少人相信，我们应该把该项研究工作，列为宇宙开发计划的一个重要组成部分。我们与另外一些有智?的文明生物联系的结果将会是什么呢？一旦我们收到来自宇宙中某处的，能被解释为智慧生物发射的信号时，地球上的人们将会有什么样的反应呢？我的设想是：我们将会正视我已描绘过的另外一个非线性变化。菲利普 · 莫锐逊非常简明地指出这个问题及它的重要性：“我们在银河系的某一个地方找到了智慧生物，或者找不到——无论找到与否，都会使我们的大脑吃惊！”
小 结
我已经企图推测未来，并认为这是一项冒险的做法，或许我会不得不让步。在本文里，我只间接地提到宇宙空间探索事业。不可否认，这种探索将会是一件既伟大而又冒险的事业；在我们这个时代，无论如何我并不知道怎样在已构思好的蓝图中去对付这一问题。冒险的宇宙事业本身就是技术和科学的，尤其是人类智慧的真实反映。在这个意义上，宇宙事业集中地震现了人类为攀登下一座高峰，以便去观看山的另一边是个什么世界而努力。也许宇宙空间探索能最好地表征出人类天性在某一方面的特征。
毫无疑问，人类进入太空的活动必将带来一个新的、十分重要的本质发现。事实上，将会因为人们跃进太空所遇到的难题，很有可能会占领人们后裔，且会是—个十分重要的难题。此外，这些难题很有可能是十分重要的实践产物。地球卫星已使通讯工业彻底革命化，并且又为我们提供了能更好地了解地球的途径。在经济方面，我们正在开始筹划从月球和附近的小行星上索取资源。
所有这些都是极为重要的，但宇宙空间探索这一冒险事业，最深远的影响将是提高我们自己的科学技术水平，并带给我们预测未来的想象力。众所周知，我们只能生活在一个有限的时代中，我们的世界也是有限的。马杰瑞特 · 默得用不可推翻的事实阐明：用宇宙拍摄的地球图片，可把人类的思维转向生态学，同时提高人类对地球脆弱性和有限性的认识。毫不怀疑，一颗灿烂的蓝色小行星漂浮在浩瀚无垠的宇宙中，它的影像给人以极其深刻的映像。
无论如何，令人啼笑皆非的是很多非凡的，如此生动地说明我们受限制的图片皆是借助于相同的技术制备出来的。而这些技术最终将允许我们冲破把我们束缚在地球上的锁链，从而实际上将冲破这些限制。所有这些都要求用想象力去理解。我们应该正视这些限制，这是不容怀疑的。时代造就人。重要的是去认识人类的想象力是没有极限的。并且，人类在把理想变成现实之时，人类自己进步了，将会逐步地去实现自己的美梦。
[Interdisciplinary Science Reviews，1983年8卷4期]