——关于创新的对话

学生：今年6月21日，太阳帆飞船在俄罗斯的巴伦支海的核动力潜艇发射升空。此后，俄罗斯官员说，那支经改良的运载飞船的导弹，在发射后的第一阶段似乎就失败了。您对这件事有什么看法？

教授：看到了。我赞赏这种对未知事物的探索。

学生：宇宙一号最特别的地方是它的四周安装了八片镜叶，进入太空后镜叶打开，利用太阳的光子为动力，飞行速度可以到达光速的1/20，比人类所有的宇宙飞船都要快。但是，这种飞行原理是未经证实的理论。

教授：以已知为踏板探索未知是科学创新的一般规律。宇宙一号涉及到很多学科的专业知识，有许多我不懂的东西，我不能对宇宙一号本身的技术问题作准确的评价。我能告诉你的是：第一，这是一次科学探索。第二，这次失败是发射导弹出了问题，还不是宇宙一号的问题。第三，你说这种飞行原理是未经证实的理论，不准确。据2001年7月25日《解放军报》报道，莫斯科时间7月20日4时31分，俄罗斯成功地将“宇宙—1”号的航天飞行器发射升空。运载火箭进入1200公里的太空轨道后，飞船与弹头分离，两个直径约26米的太阳帆缓缓地张开像两个花瓣。这艘太阳帆航天飞行器在近地轨道飞行约25分钟后，按预定计划返回了地球，并准确降落在俄堪察加半岛。当时，俄罗斯、美国、德国和法国的专家在距离发射水域约3海里的考察船上，仔细观察了太阳帆航天飞行器的整个飞行过程。专家们认为，测试进行得非常成功。

当时，媒体还作了这样的解释：太阳帆这一概念诞生于20世纪20年代，它能利用太阳光的光压牵引航天器进行太空飞行。由于在没有空气阻力的宇宙中，太阳光子具有源源不断、方向固定等特点，太阳光的光子会不停地撞击太阳帆，使太阳帆所获得的动量不断增加，形成加速度。借助太阳帆为动力的航天器无需携带任何燃料，在太阳光子的撞击下，航天器的飞行速度会不断增加，并最终飞抵距地球非常遥远的天体。据计算，直径为300米的太阳帆，可使重约0．5吨的航天器在200多天内飞抵火星。如太阳帆的直径增加到2000米，则太阳帆就能把重约5吨的航天器送出太阳系。

学生：据报道，这次发射的经费400万美元是一家娱乐公司老板的遗孀和民间的“行星学会”提供的。民间人士拿出400万美元不是个小数目，他们为什么要做这个试验？

教授：迄今为止，看不出其中有什么追求物质利益的目的。我认为，驱使他们进行这项太空探索的动力，就是对未知世界的探索。这种无功利目的的探索是人类不断创新的重要动力之一。可以说，人类探索未知事物的强烈欲望是推动创新的永恒动力之一。

学生：可是，在当今世界，利益驱动才是最强有力和最持久的呀。

教授：不能这么说。人类在社会实践中对未知的探索包括两个层面，第一个层面是对客观事物的辨认，从对身边的植物是不是可食用开始，到对130亿光年之外的天体是不是类星体，绵延千万年并将一直延续下去；第二个层面是对因果关系的探索，古希腊博学的哲学家德谟克利特说：“宁可找到一个因果的解释，不愿获得一个波斯王位。”

学生：这样做有意义吗？

教授：下面三种情况说明了这种探索的重大意义：

一是在对某一事物进行辨认的过程中，可能发现新事物。在十七世纪，望远镜只是玻璃工人偶然发现的一种有趣的玩具。伽利略由此进行深入研究，在1609年造出了放大32倍的望远镜。他利用自己制作的望远镜发现了太阳的黑子、月亮的山谷和木星的四个卫星。

二是在对某一种事物有了一种解释之后，人们在进行重复实验或验证时，可能引发对一事物原有解释的质疑或否定，从而启动探索的没有尽头的长链。科学史上关于对光的本质的认识过程是一个很好的例证。在17世纪，牛顿认为光是一种粒子,当时也有人根据一些光现象认为光是一种波。但是，牛顿的威望太高了,根本无法动摇光的粒子说的地位。到了19世纪,物理学家们通过对光的干涉、衍射等一系列现象的研究,建立了光的横波说,并成功地测定了光在各种介质中的传播速度,这样,光的波动说开始在物理学界取得统治地位,特别是当麦克斯韦电磁学理论建立后,人们认识到光就是一定波长范围内的电磁波,整个物理学界再没有人怀疑光是波了。20世纪初，爱因斯坦建立新光粒子说，和牛顿不同的是，牛顿的光粒子是机械性的、能量连续的单纯微粒,爱因斯坦的光量子则是电磁性的、能量间断的,并包含着波动性的粒子。爱因斯坦的光量子是波动性和粒子性的统一。当光的频率较低时,光表现出波动性,当光的频率较高时,则表现出粒子性。当今科学界已普遍接受了光的波粒二象性学说。

三是没有功利目的的探索可以转变为有功利目的的创新。20世纪20年代创立的固体物理学是一门对固体性质进行探索的科学。本世纪30年代，英国科学家威尔逊根据能带理论给出了区分绝缘体、半导体和导体的微观判据。这种研究是没有功利目的的。1947年,在美国贝尔实验室工作的巴丁提出了半导体表面态理论,并和他的伙伴布拉顿一起发现晶体管效应，发明了世界上第一个点接触半导体三极管。一个月后,另一位科学家肖克莱又发明了PN结晶体管。这一发明使他们三人获得了1956年度的诺贝尔物理学奖,巴丁还被选为美国科学院院士。他们的工作把半导体研究推进到实际应用，形成了工艺，使半导体器件成为新型电子材料的基础。

此后，人们开始研究用硅片生产平面晶体管,并于1958年制成了第一只单片集成电路。现在，我们可以通过光刻技术,在一片只有手指甲大小的硅片上做出100多万个晶体管一类的电子元件,这就是大规模集成电路。用集成电路制成的电子计算机,运算速度比第一台电子管计算机快无数倍。而消耗的能量却少得多,由原来接近一个火车头发出的功率,减少到只需用两节电池。现在,相当于世界第一台电子管计算机的计算能力的微型计算机的重量还不到半公斤,而且可靠性大大增加。

学生：是啊，半导体器件成了当代一大产业。