钱旭红,1962生于江苏宝应,1978年进入华东化工学院(现华东理工大学),1988年获博士学位,随后在美国、德国从事博士后研究,1992-2000年回母校任讲师、副教授、教授,自1995年起任校长助理、副校长,2000-2004年任大连理工大学长江学者特聘教授,2004年回母校任校长。曾任亚洲及太平洋化工联盟主席。现任国家自然科学基金会咨询委员会委员、中国化工学会副理事长、英国皇家化学会会士、德国洪堡基金会学术大使、英国女王大学名誉博士。2011年当选中国工程院院士。著有《改变思维》(上海文艺出版社)等。
著名哲学家康德生前给自己写下这样一句碑文:“重要的不是给予思想,而是给予思维。”很多人都知道,400多年前培根说过的那句令人印象深刻并影响到今天的话:“知识就是力量”,但如果我们换个角度,提“思维才是力量”,不知能在多大程度上赢得人们的共鸣。
经典思维与量子思维
经典思维源于经典力学。牛顿力学教会我们用看待机器的方式去观察和理解世界。牛顿力学又可被认为是“肉眼观察和惯性思维的显形化”。牛顿力学之前,人们不知道这个世界有这么多规律可以如此精确描述。有了牛顿力学后,人们认为世界就该如此,天经地义。算到今天,经典力学及其思维统治人脑已有数百年。
一百多年前诞生的量子力学,其对物质世界的理解和解释赋予人类完全不同于肉眼直接观察和惯性思维的思维方式,从某种意义上而言,量子思维是一种革命,这一变换飘忽的思维,引发了一系列不可思议的变化。这其中美国和日本抓住了这个机会。
这些不可思议的变化,成就了半导体、大规模集成电路、电脑、网络、手机、超导、激光、乃至医药设计等等,包括现在最新的“量子纠缠”。可以说我们今天的世界,除了牛顿时代催生的机械性的东西以外,所有这些都是来自量子力学。
量子力学的思维方式是极其独特的波粒二象性思维,即,光既是波也是粒子。事实,这话并不完全,若干年后我才悟出来:光也是波,也是粒子,这是第一句话;第二句话:光不是波,也不是粒子;第三句话:光仅仅是光量子。实际上,在一千多年前的中国禅修里也有类似的思维方式:“见山是山,见水是水”,这是第一句话;第二句话“见山不是山,见水不是水”;第三句话“见山只是山,见水只是水”。尽管那个时代的中国人没有任何实质的量子力学科学实验基础,但是已经拥有这种思维方式。
量子思维的基本特点是,所有的观察结果和观察者都有极其密切的关系,你不能绝对地、分割地看一个问题。就像对同一个人,不同的人对他的评价会大相径庭一样。这在机械的世界里是不存在的,而量子的世界就不一样了。
年初加拿大一位教授给奥巴马写信,他说要使美国永远保持领先,必须从中小学起开始教授量子力学。我想这个人的建议非常厉害,值得我们深思。其实教授量子力学最关键的是把这种量子思维方式教给学生,一个掌握了量子思维的人会知道,我们今天不能解释的东西,其实是可能从另外的角度给出解释的。
肉眼观察和惯性思维的显形化。机械论思维:统治了人类大脑数百年
小结一下两种思维方式各自带来了什么。经典的世界及其思维强调机械、肯定、精确、定域、因果、被动、计划;而量子境界及其思维带来的是差异、可能、不准、离域、飘忽、互动、变幻。最典型就是“薛定谔之猫”这个解释。从经典世界看到的是猫要么是死的,要么是活的;而从量子力学或量子思维角度看,这个猫又是活的又是死的,其仅仅在你观察时“崩塌”成你所发现的那个唯一状态。
两种思维导致两种世界观,不同的世界观对经济、社会和教育的认知当然有很大的差异。如我们今天的教育,基本上还是按照经典思维进行,习惯用大同小异类近的模式,甚至完全格式化的样式,同时开学,同时下课,同样的教学课本,同样的教育方法。如果按照量子思维,教育的方式、手段应该是差异很大的,至少教学之间应该互动启发,因为主客间会相互诱导变化。
知识和学科产生的中西两条思维路径
在西方,早期所有的知识一开始也是揉在一起的,以后开始分类并且越来越细化,这种思维就是先分解,后加和。今天的知识来自知识的分类研究法,分解形成了数学、物理、化学和生物等学科乃至更多的再细化的学科。但部分之和不一定等于整体。所以,学科需要不停顿的渗透与交叉,以弥补分解中丢失的信息。如物理化学这两大学科交叉衍生出物理化学、化学物理学等,以及物理、化学与生物交叉,衍生出生物化学、化学生物学、生物信息学、化学生物信息学等等学科。
在古代中国,受《易经》的影响,我们强调天人合一,万物联系。由于知识早早发达,也早有炼丹等劳动实践,我们先人早于西方系统地完成了自己的大百科全书,如《永乐大典》等。我们在有效地强调联系,有效地保留所有原始信息时,可惜很少关注微观和宏观的严密逻辑关系,我们的经史子集,讲植物的可讲到哲学,讲军事的能讲到地理和天象,所有的学科都能联系在一起。导致这个结果是因为我们不愿探究辨析原理的差异,没有原理的支撑,用联想类比代替了原理证明。
原理是推动新学科生成最核心的部分。学科间从纯粹到应用是通过原理建立起联系,学科和知识发育的关键就是原理的发现与完善。大概150年前,美国物理学会第一任会长罗兰在Science创刊号开篇中说“中国人知道火药的应用已经若干世纪,但是他们已经成为野蛮人,因为他们没有从炸药中发展出化学、物理学,因为他们不关注原理的发现、发展和完善”。美国的化学工程学、化学工业能超越欧洲,就是从蒸馏等简单操作中,凭借原理创新一步步走出来的。
两种思维方式导致两大不同学科文化的另一案例是中医和西医。中医是以辩证逻辑为主,西医是形式逻辑为主。一部分人比喻西医是分解合成观、逆势疗法。即解剖死人,理解死人再治活人。另外,随着专业分化越来越细,西医中分出越来越多的科室,将来有一天可能不知道看病应该到哪个科室。另一部分人比喻中医是整体平衡观,顺势疗法。中医的“中”讲的是中和平衡,琢磨活人治活人。针对慢性疾病,亚健康时较为有效。但也有人们认为,两者各有缺陷。例如,中药常用有肾毒性,西药常用有抗药性。又如,中医、西医对待感冒的方法差异极大,中医说你要喝热水,西医说你要喝冰水。人在感冒以后,“发烧”体温上升是为了消灭病毒和病菌,他的免疫系统在发挥作用,你这个时候不适当喝冰水就可能使人的病程延长,当然如果你喝热水控制不好,人的大脑就可能被烧坏。上述这些有关中医西医的简单断言可能片面、说不上准确合理,但两者在思维方式上的差异由此立等可见。
完全不同于肉眼直接观察和惯性思维。变幻飘忽的思维:影响人类一百年
如果尊重并超越这两种思维,说不定会有新的发现。从事生物学信号传导研究的人都知道,目前发现的信号传导分子几乎都是气体小分子。迄今中医的经络理论并未得到确切的证明,所以它现在还不是一个科学而仅仅是一种经验。经络存在吗?被称为精气神的“气”和这些气体信号分子有没有关系,没人做过这方面详细的研究。
早期百科全书式的科学走向分化,犹如细胞分化与发育
尊重观点、超越观点
能够提供大量且多样性信息的观察位置,是合适的观点。要逼近人事物的真理和真相,就要超越偏执和单一的观点,让无数的一系列观点,进行理性和符合规律的契合。下面列举一些有关观点和观点超越的例子。
立体化学中,结构上镜像对称而又不能完全重合的分子,称为手性对称。手性对称可以导致左旋、右旋、消旋的结果。左旋与右旋的关系就像人们的左手右手、左脚右脚、左眼右眼、左脑右脑,无论如何转换,相互间也不可替代。在自然界,某些分子的右旋具有正面效用,而左旋没有作用或者有反面作用;另一些分子的左旋具有正面作用,而右旋没有作用或有反面作用。左旋或者右旋是否具有特殊用途,其价值取决于不同环境和问题。这正像人们知道的,一只眼看世界,只能看见平面图,双眼同视才能超越性地看见立体图;一只眼睛只能听到单声,双耳同听才能超越性地享受立体声。
在太阳和地球上观察得到的月球影像是不一样的,都是其真实影像的一部分,而人们常常误解地认为地面上所看到的月亮,就是其全部,如果不了解月球的自转和公转,以偏盖全就不可避免。又如热胀冷缩似乎是普遍真理,然而,水在结冰前后,恰恰是冷胀热缩!冬天结冰水管爆裂就是这个原因,如果不把握水的氢键生成原理,将热胀冷缩到处使用,就会错误百出。这也就好像盲人摸象,只能各得局部的结论,众人感知的集成,才近似原貌全部。这样也可以理解,为什么在机械设计中,人们必须提供三视图。
又如,以宗教思维看世界,是全世界大多数民族的共同特点,而宗教各有不同,甚至水火不容。而我们的民族聪明早慧,尊重各个宗教,而不拘泥于某一个宗教,以祭祀故人的清明,年年教导人们超越生死。因为如此,我们没有因宗教而引发的连绵百年,甚至千年的宗教战争。然而,我们如何建立维护好精神支柱,也成了仁人志士的不懈追求。
今日学科来自知识的分类研究法。植物及昆虫分类学为其代表,如:生物学分类:门、纲、目、科……
现在更需要强调自由思维和独立精神的重要性
不要认为知识就是万能的,不能盲目夸大知识的作用。知识有正负效应,知识少,有两种可能性:或是愚昧无知、装神弄鬼,或是勇敢无忌、鲁莽无畏;知识多,也有两种可能性:或是学富五车、融会贯通,或是生搬硬套、僵化保守。培根讲过“知识就是力量”,那是因为四百年前人类的知识极其贫乏,互联网时代的今天还能继续这么讲吗?培根毫无疑问是极其伟大的,但在知识爆炸性增加和快速流动的今天,思维与精神的重要性更加凸显。知识有产生的区域和适用的边界,超过边界就是谬误。知识是对现有世界的总结看法,未来毕竟会出现反例,知识无法面对未来真正的挑战。因为知识会不停地更新淘汰,而思维和精神具有极强的延展性、适应性,会代代流传。所以面对未来和未知,需要的是自由思维、独立精神,以超越知识本身的局限。
时间的长河中,生生死死,变与不变中,什么流传了下来?其中之一是碳元素循环,包括基因信息,而其中不断进化的是人的思维和精神。思维和精神是理解运用知识的基础,知识是精神与思维、能力的载体。因此思维训练和精神升华远远重要于知识传承和传播。但是,如果我们今天的教育,连知识的传承和传播都没有完全做到,就难以强调思维训练和精神升华。
逻辑思维和形象思维的有机结合,才能使人思维自由。不少人羡慕来自美国的形象思维,如“阿凡达”这部电影传递的信息。事实,我们的形象思维比它更早,更伟大,就是五百年前的《西游记》等。《西游记》孙猴子拔出毛以后,七十二变变成很多小猴子。如果你把它大胆想象为是干细胞技术加克隆技术的雏形,也并非没有可取之处。
大家都知道逻辑的形式与辩证。我们的古人强调辩证逻辑,当今也更强调辩证逻辑,而形式逻辑却一直极其弱化,而现代科学来自于实验加逻辑,特别是形式逻辑。我们这个民族擅长类比缺乏推演,甚至没有推演。类比其实是一种非常宽泛的想象,尽管宏观上大致正确,但你常常没法验证。
只有找回丢失的逻辑,才可能激活我们隐性的文明基因。我们丢失了自己的东方的形式逻辑。墨子的形式逻辑早于古希腊,墨子的实验早于英国培根。然而我们却给他起一个贬义的成语叫“墨守成规”,这个成规的“成”,不是陈旧的“陈”,而是成就的“成”、成功的“成”、成熟的“成”。因为墨子反对家长制的社会结构,强调兼爱,墨子这个流派因而在历史的长河中被泯灭了。
形式逻辑做的比较好的,如德国人、日本人,其特点是严谨而仔细。我们民族当中一些性格弱点,如忽视过程,忽视原理,忽视结构,忽视程序,以至于马虎、经不起推敲成了我们的通病,开玩笑叫拍脑袋决策,拍胸脯落实,拍屁股走人。而这些究其本源与我们的民族忽视形式逻辑的训练不无关系。
因《平面几何》形式逻辑兴起而后强大的西洋东洋,对富裕的中国予以沉重打击。鸦片战争时期的英国,其GDP远没有中国大,但是它的结构优于中国,所以我们打输了;甲午海战时日本的经济总量也远远不如中国,但是它结构远胜于中国,所以我们打败了。结构和功能与竞争力息息相关,结构来自于逻辑。我们的教育总在扩大规模上做文章,有谁大力调整过结构吗?文科和理科及相关的各个专业的比例多年来没有实质性的调整。我们产业也常是简单地放大,这些社会现象究其本源,还是因为扩大规模皆大欢喜,调整结构遭人怨恨。
在思维精神方面,今天更要强调独立精神,独立才能承担责任!古代的屈原就是具有自由思维和独立精神的中国士大夫的典范。独立精神就是科学精神和人文精神的结合。科学知识不等于科学精神,人文知识也不等于人文精神。我个人认为,科学精神的第一要素是质疑,人文精神的第一要素是关爱。一个人如果只有科学知识没有人文素养,或者只有人文知识没有科学素养,这人也难有独立精神。
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