跨学科研究的发展趋势

唯物辩证法认为物质世界是普遍联系和永恒发展的，这是具有普遍指导意义的世界观和方法论。联系的观点是唯物辩证法的一个基本原则，一个基本观点。事物联系的普遍性，要求我们认识任何事物都必须坚持联系的观点，反对行而上学的孤立观点。正如列宁所说：“真理只是在它们的总和中，以及在它们的关系中才会实现。”可见，只有坚持用普遍联系的观点观察问题，才能达到对事物真理性的认识，否则，就会陷入片面性。提倡跨学科研究，就是在学科研究方面促进人们贯彻与实施唯物辩证法关于普遍联系观点的重要实践，是推动人们在科学研究领域更加逼近真理的正确方向。为此必须突破现有以学科划界的研究模式，走向更加符合客观物质世界规律“普遍联系”的研究模式。这是科学技术界的一场革命，由此必将会引发出我国的“新经济”即“跨学科经济”的出现。跨学科领域简称跨学科，又称交叉学科，多学科，综合学科或复杂性学科，都是同一个内容，不同的称谓。上世纪八十年代初，科学家钱学森从系统科学理论提出科学理论、经验知识和专家判断力相结合的半理论、半经济方法来处理复杂性问题。八十年代中由诺贝尔奖获得者葛尔曼为首的一批不同领域的科学家，在美国组成了桑塔菲研究所，开展跨学科领域的研究，称为复杂性研究（复杂性科学）。这里既有自然界的复杂性也有人类社会及人自身的复杂性。他们的研究体现了现代科学技术发展的综合趋势。葛尔曼说过：“研究已表明物理学、生物学、行为科学，甚至艺术与人类学都可以用一种新的途径把它们联系在一起。”这一领域曾取得了一定的进展，如遗传算法、计算机网络、演化经济和人工生命系统等。随着“人类基因计划”的实施，生命科学进入“后基因组”时代，在这个时代，生命科学涉及的范围越来越广，涉及的问题越来越复杂，采用技术也越来越先进。前些年国际上出现过Bio-X一词，认为生命科学要进一步深入发展，仅靠自身学科是不够的，必须借助于物理学、化学、数学、工程学和计算机科学等非生命学科与生命科学相互交叉的力量，这似乎已形成多学科交叉的潮流。由此而出现一批新型多学科交叉的研究机构，如美国斯坦福大学的Bio-X中心。与此同时在这一过程中诞生了许多新的交叉学科：生物化学（Biochemistry）、生物物理学（Biophysics）、生物数学（Biomathematics）和生物工程学（Bioengineering）等。这种不同学科的交叉融合结出许多硕果，其中最重要的就是德尔布吕克的学生沃森（J.Watson）和英国晶体学家克里克（F.Crick）在1953年提出的DNA双螺旋模型。从此生命科学由过去的描述性学科转变成为实验学科，并形成了许多新的交叉学科。二十世纪末又一次兴起了与生命科学相关的多学科交叉的潮流。但这一次唱主角的不再是物理学和化学等，而是生物学，其命名由Bio-X发展到X-Biology。这个变化一方面强调生命是一个特定研究对象，不再是物理学和化学的附属品，另一方面也强调了非生命学科对生命科学研究的重要性。例如过去的遗传学研究依赖于单个基因突变的分析，而今天的化学遗传学，则试图利用组合化学产生的巨量小分子化合物去研究基因的功能。正如这门学科的创始人斯耐伯（S.Schreiber）所说：“我们的目标是为每一个基因找到相应的小分子化合物，用它来分析细胞和有机体的功能。”国内的物理学家中就有郝柏林、张春霆等院士和罗辽复教授等参与了生物信息学方面的研究。胚胎发育生物学家施履吉院士前些年提出：生物学面临一个更基本的挑战是如何读懂那些30亿个核苷酸构成的天书，应及早部署，联合有关学科的专家，开展“遗传语文”的研究。数学家王梓坤院士认为现在至少有两门新学科正呼之欲出：一门是“计算生物学”主要从事非线性序列统计分析，如分维、神经网络、复杂性、数学建模、计算数学等；另一门是“生物信息学”，主要从事生物信息的获取、处理、储存、分析和解释。可见我国的科学家已在着手从事跨学科方面的研究。在技术开发上，有了好的创意，不一定能实现成功的技术革新；有了许多高水平的专家，不一定能形成很强的合力。这就是说需要不仅是发明之“母”，它还要有合作的“远亲”，即让不同学科的研究人员在一起合作。位于美国北卡罗来那教堂山的“环保型溶剂和工艺科技中心”采用一种非传统的方法，在该中心每个研究小组里增加一名社会学家，其目的在于分析成员之间的交流模式，从而提出改进方法，使其更为高效率地工作。理论专家与实验专家之间有着一道传统的鸿沟：一些研究人员往往不了解其它领域的行话，而又不去问一些过于浅显的问题，或者不愿意把那些重要的、难得的信息告诉关系疏远的同事。社会学家索纳沃德（D.Sonnenwald）恰恰解决这种沟通上的问题，从而使两方面的专家能够高效率地合作，帮助他们缩短了从实验室到市场的时间。在化学家、物理学家和激光工程技术人员共同努力下，一个新的多学科交叉领域诞生了。他们利用激光场所发现的与原子、分子、团簇、等离子体、核子及基本粒子有关的多种特有现象。现在他们正在努力把激光场的强度提高到比1028W/cm2更高的水平，激光可在真空中产生电子-正电子对。R.W.Shorthill是天体物理学家。1976年，他为了测试地球大陆块漂移、地球轴颤动和地球自转等，与Vali合作利用废弃涵洞建造一台大型干涉仪，这是一台长200M、宽200M的巨型传感装置，还要求恒温与真空条件。尽管他们已获得资助，但总觉得困难很多。在他们为难时，听说有光纤报告会，他俩对光纤都是外行，抱着听了没有害处的想法参加了报告会。在听到中途时，两人突然站起来，相互高兴地说：“解决问题的办法有了。”立即走出会场，商量半夜，决定把200M×200M的建造方案抛弃，采用多卷绕制的光纤组成闭合光回路，其直径约有磁水杯那么大。用此完成了测试任务，进一步使用沿闭合光回路里正反两个方向传播的激光谐振频差来测定惯性空间的方位，这纯粹是光学仪器，但在功能上与高速旋转的陀螺仪一样。这说明吸收其它学科的知识，丰富并加深了对研究对象的认识，创新产品——激光陀螺仪就产生了，这是不同学科渗透与结合的硕果。中、西医都经历了长期发展，中医立足于人体的整体辩证论治，而西医着重于病变部位的微观研究，两者相互渗透与结合，创新出中西医结合的体系。临床证明不少疾病采用中西医结合的治疗效果比单一治疗为好。我国经络学说与现代物理学相结合，祝总骧教授采用三种生理、生物、物理学的方法进行研究，对人体客观定位，展示出古代经络图谱。跨学科领域的研究是对单一学科研究的挑战与革命，是人类认识自然、改造自然的实质性突破。这是科学发展与技术进步的必然趋势，必将对未来科学与技术产生深远的影响。