[提要]本文认为对科学技术的未来作预测性思考既是可能的也是必要的，尽管这样做有其明墓的困难和局限性，以往，科学家对科学技术中的某些趋势和重大理论方案已成功地作过评价，发现了一些新出现的范式，找到了一些进步的障碍，承认有些实验工具和技术能有效地由一个研究领域转移到另一个研究领域。作者在讨论要求机构变更和学科变革的两种主要趋势以前，对一些在不久将来可能改变科学知识范围的“重大事件”、新范式和技术新突破作了详尽论述。

预测和预测方法

科学预测的第一步是对同学科进步有关的基础知识和制约条件作出系统估价。这样我们就得绘制一份研究可能进展的图表，以便追踪有关科学的重要趋势和推测可能妨碍进一步前进的重大难题。最困难的任务是估计可能代表重要突破的最新发现的可能结果，例如，人们普遍认为高温超导体的最新发现是材料科学的一大突破，它在诸如电子学、能源运输、科学仪器等领域会有重要影响，根据事后认识，我们也许认为激光的发现像在光学、电讯、冶金等许多部门的潜在意义已得到了公正的评价。这告诉我们对研究中可能被认为是“判决性”实验或“重大”事件的可能性进行想象和评价的重要性。它们的结果或实现可能会大大地改变科学的发展路线。本世纪三十年代一种新粒子即中子的发现就是这样一种事件。后面，我将试图对这种可能的决定性发现提供若干事例。

科学预测的第二步是识别新出现的范式和估价支配大面积科学的重要理论的作用。这些范式或特别重要的理论模型制约着一群学科和研究纲领的发展。十九世纪末的电磁理论、1920年后的量子力学和原子物理学以及1950年后的分子生物学的情况便是如此。

对继新范式出现而来的潜在重要理论的破坏将是非常重要的，可是要成功地作出预言却是件颇为困难的事情。然而，十九世纪末物理学家们有种预感：热力学解释射线的失败将会导致一门新物理学的诞生。

另外，认明旧理论或旧模型给新方法或新概念的科学发展设置的各种可能障碍也是重要的。以往某些物理学家做到了这一点，在二十世纪初他们决定摒弃物理学上的以太观念。还有一种情况是在三十年代有的物理学家在从事研究核物理学的β射线衰变现象时，他们几乎忘记了能量守恒原理，但是W. 泡利通过假设一种所谓中子的粒子绕过了所有的这些困难。

最后但不是最重要的是识别实验工具，这对科学认识的进步也许是最重要的。研究技术手段从一领域向另一领域的转移使得出乎意料的科学突破成为可能。如生物学家在沿用物理学家的结晶X射线方法来研究生物分子结构时，对这些分子的形状和特性的理解方面取得了巨大进展。实验技术确是科学进化的一个重要因素。这些技术涉及到各种物理现象，如核磁共振、放射表面电子的辐射、磁场中粒子的加速等，它们也依赖于像微电子学、计算机、材料学等这样一些领域的技术进步。技术创造科学工具或使之臻于完美，同时它又要求科学推进其自身的研究。几十年来研究的发展越益依赖于实验技术的这种趋势，在未来无疑会进一步加强。

我们不应把技术对科学影响的评价局限于科学仪器及其未来发展的思考上。对技术系统和工业过程的系统思考可能会提出一些重要的、基本的科学问题。例如我们记得，美国物理学家雷诺兹对涡流排放（一种重要的流体动力学现象）进行了分析，同时又对水力涡轮机的运行作了系统的研究。

对不久将来的一些猜测

当然用事后诸葛亮的态度来认识我们所说的“重大事件”、主要范式或理论和评价实验技术的重要性，这是比较容易的。不过，科学家和科学机构对科学上的预测思想往往采取回避态度，让我们概略地介绍一下人们在不久的将来，即在下一个二十年中试图实现的一些猜想事例。我们将先从某些有关学科的发展的猜想说起，然后讨论可能“重大事件”的评价。

物理学、力学、天文学和较近的化学（自十九世纪以来）是些科学学科，这里借用理论和物理定律来预言物质的现象和特性是可能的。今天，在目前的认识水平上，断言生物学和遗传学已达了它们发展的这种阶段确实为时过早，因为生物学家在目前的一般理论框架内尚无法预料未知现象的观察。遗传密码的最新翻译没得“译解字母”即识别核酸（如DNA）的碱基或基块成为可能；现在生物学家的任务是发现“文法”，就是说发现决定如下情况的规则：这些碱基的顺序将形成双螺旋或三螺旋，或者更普遍地形成像蛋白质这样的具有专门特性和功能的三维结构。

科学家一旦能把氨基酸的顺序和特殊的预报特性综合起来，这种预测法在生物学和遗传学上将成为可能。这种新发展阶段（它对生命科学是非常重要的）到本世纪末将可望实现。这将使物理学、化学和生物学重新更加紧密地结合在一起。

现在让我们简略地编排一份“重大事件”的不完全的目录，为了简便起见，这里将主要考虑的是一些具有长远影响的实验结果事例：

· 地球或其他行星上的显示生命痕迹的这种微化石的发现，已用一种“交叉”生物化学研制出来（例如，它没有光合作用或同某种未知的核酸起作用）。最近，在深海洋沟接近水热汽的细菌的发现可以认为是一种类似的重大事件。

· 胚胎发育（胚胎发生）初始阶段和使细胞能扭曲加入集体组织形成复什形式（纤维、微管等）的过程的说明。这种说明符合形态发生理论。

· 像阿尔兹海默（Alzheimer）氏病之类的大脑老化和精神病的主要过程的了解，导致了延缓这种疾病过程的医药制剂和生物制剂的发现，导致了延长平均寿命时间的可能性。

· 热核聚变达到了盈亏平衡点，证明控制聚变的可行性、最可能的是用托卡马克（Tokamak）机器，也可用激光惯性束缚来实现。这种发现可望在十年内问世。

· 中微子质量和质子不稳定性的有效测量；这些发现对天文物理学和粒子理论会有重要影响。

· 预言到的（如希格斯的玻色子）和未预言到的新粒子的发现。这将证实现有的粒子理论和像大统一理论这样的纲要。一个极端的和最富有挑战性的情况是承认夸克和轻子（如电子）是没有质量的，所有现存粒子（所谓基本粒子）仅是一单基本实体的变体。

· 在流体动力学中，对涡流开始时呈现的所有情况提供了满意的解释。这对流体力学、航空学以及一般非线性现象的理解均有重要意义。

· 介于100°K和室温之间渡越温度的超导材料（有机的或非有机的）的发现。这种发现在若干年内就可能办到。它在电子学、电子工程、科学仪器等领域将产生重大的技术影响。

现在让我们回到构成科学趋势和研究纲领的主要范式的识别上来。这里我们还将再一次非常扼要地数述一下某些最可能的趋势。这些范式构成了一科学进步的总框架，可以把它们看作是能调动一整个学科的“统一主题”。

· 生命和进化起源问题确实是生物学的指南，为了尽力弄清楚生物出现最初阶段起作用的环境参量，它们将继续动用生物学、遗传学和古生物学中的主要资源。所谓“交叉生物化学”的最终发现迎合了这种框架的需要，按照这种方法，研究纲领在处理遗传资源、植物品种人工选择和抗虫药剂等方面有重大的潜在用途。

· 目前各种形式的信息概念（二进制符号编码、化学信息等）正出现于许多科学技术中，尽管它们在各种系统中的传送和利用还相当模糊。信息概念在科学技术上的重要性，很大程度上归功于人们可称为“电子复合体”（包括微电子学、计算机科学、机器人和人工智能）和分子遗传学的广泛领域中的活动的增长。这些科学从根本上研究信号（它们的始源、发送、处理等），而不管它们的性质怎样：芯片中的电子信号，基因中的化学信号等。因此，信息概念是一个涉及多种学科的庞大论题，例如它是“认知科学”一图借助心理学、逻辑学和神经语言学来理解智能本质及其机制的科学一出现的原因。值得注意的是，由于信息概念处于生命科学、工程科学和社会科学之间的边界线上，我们应充分认识它的重要性。

· 在物理学和天文学方面，科学家们将无疑会继续致力于他们的把几种基本力统一成单一理论的研究。这种趋势符合物理学及其许多支流中的一种非常深刻的潮流，它在理论物理学、基本粒子物理学和天文学中形成了相当丰富多彩的研究纲领。在实验方面，这种趋势确是物理学研究的一个最基本组成部分。

最后，让我们非常简单地说一下在实验技术中的几个有关重要突破的猜测。由于篇幅关系，我们只好列举某些可能是重要的、不完全的项目。

· 在非常高能量下的粒子加速新方法（如用激光）；

· X - 射线激光；

· 具有非常高磁场的测试设备（例如使用超导材料的核磁共振）；

· 多核酸和多肽合成“自动装置”；

· 充当研究工具的复什专家系统（化学结构分析、想象等）；

· 使用大量并行处理机的超级计算机。

科学技术中的两大趋势

说科学正在变得越来越复什，这几乎成了老生常谈；物理学家M. 普朗克在第二次大战后发表的自传中也表达过同样的感情：“科学上的每一次进步，都给科研任务增添了难度。”从科学家从事研究的“规模”看——物理学上的基本粒子微观宇宙，生物学和遗传学中的生物分子以及力学、化学工程和胚胎学探究的微观世界，他们在现象或理论说明水平上遇到的科学复什性是明显的。这里我们应注意到这样一个重要事实，即科学的越益复什性已导致了学科、科学实践和思维方式内部的一种“二元论”。物理学在相对论和量子力学的影响下清楚地说明这种情况：多种多样的科学概念、理论方法、模型和方法共同存在而没有许多相互作用，因为它们关心的是些不同尺度的问题。它们产生了一个二元的或更确切地说多相的研究世界。这对科学的统一是个实在的直接的威胁，造成了对在一学科的知识进步原则上怀有同样兴趣但又不是真正相互往来的科学家的“姘居”局面。语言和概念的这种二元论或多相性趋势的确是一种持久的现象，如果这种情况无法加以控制，那么将来学科内部之间的交流将显得越来越困难，将导致科学研究生产效能的衰退。它还将引起科学和公众之间通信的隔阂。

第二个重大趋势（不是什么非常新的东西）是科学和技术之间的相互依赖不断增加。今天，技术工艺过程越来越多地建筑在对它们涉及的现象和材料的科学分析基础上。相反知识的进步，如我们提到的，则主要依赖于精致的实验技术；在众多情况下，科学进步是由于受到一些尚未得到满意解决而又经得起科学方法检验的工业技术问题的刺激。在科学与技术的边缘地带存在一个广阔的研究领域，OECD（经济合作和发展组织）的一个最新报道称之为“基础技术研究”或“工程科学”、“通用技术”。它同需要有重大科学突破的技术有关，原因是对它进行研究所要求的基本知识目前往往达不到。机器人学、人工智能、材料科学、化学工程、表面科学和流体动力学这样一些例子，基本上属于这种研究的范畴，因为它在一些领域开辟了新的可能性，无疑，它的重要性在各工业公司之间的技术竞争刺激下将会增加。

同科学政策相关的预测

为了尽快地了解科学动态，必须涉及一些科学学会、大学和公共机构，如CNRS（法国的全国科学研究中心），NSF（美国的国家科学基金会），德国的马克斯 · 普朗克学会。当然，在政府一级必须优先考虑的是总的政治目标，但对他们说有意义的是考虑科学技术中的有希望的趋势。在考虑科学技术决策和拟订连贯的现实主义策略时，预测是项初步性的必备工作。然而，这种观点在科学政策中经常被忽视。对这个批评性的论点，我们在这里无法作详细说明。但是我们提请大家注意，正如日本通产业省告示的，日本却是个难得的例外，它在致力于这一思想方面获得了成功。

从我们前面的猜想中能得出什么样的结论呢？我们将着重就科学机构和动员科学潜力的方法手段的几个结论作些详细说明。

大型实验技术（中子反应堆、同步辐射加速器等）和运用于许多研究领域的像光谱仪、计算机等之类的中型装备的重要作用，将可能在物理科学以及在某种程度上在生命科学的实验室结构上导致一种进化。这种进化在核物理学和粒子物理学中主要导致了研究的“工业化”：实验是由某处的一批大型机组完成的，物理学家则通常待在其位于别处的实验室里解释实验结果。实验的准备和宣传是种有组织分工的集体努力。例如：为欧洲核研究组织（CERN）设计的新加速器所准备的实验——LEP（大型电子站）——将包括约200位科学家的工作队，这种情况也许被认为是种极端，但是我们可以猜想一种类似的进化是否在许多研究领域进行着。首先，采用大型甚至中型装备（如磁核共振光谱仪）的费用越来越大，其次，使用互补实验技术解决问题证明是有效的。因此人们可能会设想出两种互补的情况。第一种情况是重新部署科研活动，即将任务分组安排给在邻近地区一大学内的多学科研究所工作的科学家，以便于他们能共同使用实验设备和最终提出一种多学科的解决问题方法。第二种情况是在全国或国际范围内（如欧洲）建立协作网络，以便科学家能相互使用设备，能相互利用大型的实验装置（如中子反应堆、超级计算机等）和分担他们的费用，甚至可以在共同感兴趣的专门领域内分享他们的成果。计算机网络的使用（几乎各地都建有这种网络）有助于促进信息和资料的交流。

这两种情况无疑将打破传统的实验室观念，至少会打破当下欧洲盛行的这种观念——具有单一课题的“自我封闭的”研究所，在那里所有的科研成果都是在城墙内研制出来的。这种研究观念确实在已显得过时，科学的这种动态将可能采取更加灵活而开放的结构，科学研究机关，主要是像CERN这样的全国性结构，必须把它们的部分活动和资金笋中于建立这样的组织，在执行这种政策时还必须is大学考虑进去；这对它们来说将是一种相当大的挑战，因为它们在对付一科学政策时必须克服种种科学障碍。美国大学是习惯于这样做的；法国在CNRS的倡议下，最近在社会科学方面朝着这种方向已作过某种尝试（例如，在艾克斯省已创立了一个关于穆斯林研究的大型多学科研究所——IREMAM，另外一所关于材料科学的研究所正在南特兴建中）。

在全国范围内将人力财力资源集中纳入“全国规划”可能是有效的。统筹使用资源确实是在许多研究领域内达到临界质量、避免劳民伤财的最有效办法。认知科学、材料科学和天文物理学与粒子物理学之间的合作计划就是这种规划的例子，全欧范围的ESPRIT和英国的阿尔维信息技术规划已经以同样的精神着手进行。这种规划成功的条件之一是有一个具有很大灵活性的特别工作组来管理它们。

现在让我们回过来谈谈前面说的“战略研究”的未来问题，战略研究处于科学和技术之间的边缘地带，按照D. 沙普利和R. 罗伊他们的关于美国科学一书的说法，可以把它看作是研究所的“遗漏领域”。“战略研究或总体研究”将成为科学技术政策的一个重要特点，如果我们的这种假设对头的话，那么科学研究机构间必须达成协议。可设想两种情况。第一种情况是在例如作为机器人学、材料学、磨损学和流体力学等之用的专门实验室的公共部门开展这种活动，并同工业保持密切接触，这种研究通常是由一些工业大学承担的，如德国的一些大学，苏黎世的联邦工学院，美国的麻省理工学院等，但在法国很少见到这种情况。第二种情况也许是依靠一种新型的研究实验室，这种实验室可能是公共机构或大学和私人公司之间的一种联合冒险，并且可能是共同投资和管理的。这种方案说不定能更好地面对研究规划中的技术现实和有利于研究成果的推广。在美国有这类实验室的先例，在那里已创立了大学和工业公司间的研究共同体，在法国，CRNS和几个工业公司（Roussel Uclaf、Saint G. bain、ELF、Rh?ne-Poulenc）已建立了所谓“混合实验室”。

我们的有关研究机构的最后猜测主要是针对大学的。如果要避免我们前面说的科学“二元论”的危险后果，这对科学的统一是种威胁并会给通信带来困难，那么我们就需要有一种科学内部和科学与一般公众（首先是学生）之间的“通信政策”。在每一学科中，我们都面临着一种知识爆炸的局面，我们急需将科学知识（硬科学和软科学）重新组成一致的综合体。这是高等院校的一个任务，遗憾的是它们忽略了这一点，在最近的将来，它们'的确应该把注意力集中到这项非常有意义的任务上来。

结论

对科学技术作预测思考的确是件困难的事情，这里没有特殊的方法论，尽管可以考虑使用背景技术和Delphi技术。科学趋势的评价、重大科学变化和“重大事件”的推测、实验技术未来发展的估价等都是可能的。它们无疑是确定优先权的前提，而且在科学研究机构及其创新能力方面，还促使人们对科学技术动态的作用问题的反思。

[Futures，1988年8月号]