[提要]科学技术预测,就是用科学的方法分析研究科学技术各个领域的内在联系,特别是基础理论研究同工农业生产中的实际应用的关系,从而对科学技术的发展方向及其对社会的影响作出预测。这对于掌握科学技术动向,制定科学技术规划,是很重要的。因此,这项工作近年来受到了普遍的重视。下面的译文摘自《技术的预测和实现》一文中的一节,原载苏联《知识丛刊》1977年第1期。
现代技术的发展取决于对客观世界基本规律性认识的进展。新型机器、仪表和材料的创制都是从科学家的实验室中开始的。探索从实验室到成批样品的途径,评价新机器在该途径每一阶段上的前景,是预测技术的重要任务。
技术发展的每一飞跃,都是科学进步的反映,因为它是科学新发明或新理论实际实现的证明。今天,科学正以快速的步伐进入人们的日常劳动和日常生活。如下表所示:
可见,在发明创造和实际应用之间所需的时间明显缩短,目前通常不会超过4~5年。实现发明意味着改变工艺,生产新型产品,更换设备,以及其他早已预见到的东西等等。我们坚信,若干年后将轻而易举和习以为常地运用世界上任何人目前还不知道的东西。数据如下:在工业向我们提供的消费品中,90%本世纪初还没有,也不能有。换言之,我们现在似乎已生活在另一个物质世界上。许多专家认为,到本世纪末这一情况将会再现,从而不仅我们的孩子,甚至我们本身也将生活在完全另外一个物质世界上。
同科技飞速发展有关的变化首先要影响到人的职业活动。据统计,在7~10年间,各部门的职业按其劳动内容来讲平均30%已经陈旧,而电子工业这样的主要部门甚至已达50%以上。
除加快科技发展速度,缩短发明创造周期外,科技进步还表现在规模增大,项目繁多等方面。例如,以前的无线电装置只有10~15个元件,现在增加了一千倍。最初的飞机有1500个零件,现今是150万个。以前5000个工人的工厂已是大厂,现在达到3~4万人。30年代,中等机器制造厂的产值约为100万卢布,现在达1亿卢布。目前完成每一项目所需的费用都要比以前贵100倍左右。
如果没预见到10~15年后化学和生物学的发展,那么正在建设的生物或化学企业在未投产时便已陈旧了。例如,要建造新的化学联合企业,其设计和建设的日期为10~15年,即可能于1990年投产,但据专家的意见,到1990年石油化学应能生产80%现今完全不知道的或者只是在实验室中想象的新产品。倘若不考虑到这种预测,而设计价值几百万卢布的大厂,会造成多大的损失啊!其他许多部门也应该预见到10~15年以后的未来。但现在这样的期限已经远远地不够了。
技术,是基础科学的思想和理论的物质体现,是科学家劳动所创造的精神财富转化为物质财富的部门。因此,在分析过去50~70年间各个技术部门预测的实现时,不能不考虑到对认识不同层次物理世界——微观世界、宏观世界和宇观世界的关系。如谈到最现代技术部门:原子能技术,核子技术,宇宙技术,计算技术,微生物技术,电子技术等,如果要预测它们的发展那就不可能与电动力学、量子物理学、光学、分子生物学等的预测分割开来。
15~26年前所预测的某个技术部门的新方向,都是根据基础科学范畴的新发现和新理论确立的。通常,探索方向中有许多是从理论上预测的,而研究结果则从实验上得到完美的证实。
经典力学的胜利出现于1846年的一个晴朗的夜晚。德国天文学家约翰 · 加勒用柏林天文台的望远镜发现了海王星,这就成了牛顿引力定律和数学家勒维烈计算的真正伟大的证明。
英国物理学家麦克斯韦在十八世纪中叶创立了光的新理论。光是一种特殊的电磁波,自然界中不仅有长十万分之几厘米的“短”光波,还有长达几厘米,几米,几公里的光波。四分之一世纪之后发现了无线电波。麦克斯韦还推测光对物体具有压力。列别捷夫在1899年证实了光对固体的压力,1907年又证实了光对气体的压力。
卢瑟福在发现中子前几年,就极其详细地描述了中子存在的原理,预言了后来物理学由约里奥-居里的工作获得发展的所有主要因素。
爱因斯坦理论预言了行星轨道的位移和大质量物质影响下光线的弯曲等,从而使他的理论得到证实。
1924年,德 · 布罗意提出关于“物质波”的设想,即原子或电子具有波动性,从而得出粒子脉冲与其波长相联系的公式。1927年戴维森和杰默证实了这一点。
狄拉克方程定性地、确切地描绘了电子的各种性质。但狄拉克发现,这个方程要求正负电子,即不仅有已知的负电子,还有带正电荷的正电子。狄拉克预言后没有几年,罗德森就通过威尔逊云室在宇宙线产生的粒子中间找到了正电子。
从理论上认识物质的化学结构及其性质,首先与门捷列夫的名字相联系,他给我们留下了一系列数学上精确的预测。1870年12月3日,他第一次预言了一种新元素准铅。后来他在镓的位置上找到了预言的准铅,并指出镓的密度不可能是布瓦博德朗测定的4.7,而应为5.9~6.0。在净化了取得的镓以后,布瓦博德朗终于相信镓的比重等于5.96。
在发现新元素的同时,实验室里也在研制新物质,并在工业上加以运用。目前在实验室制得无机物约千万种,工业生产的约250种;在实验室制得有机物约50万种,工业生产的约15,000种。
在科学技术的历史上,也有不少预测是不确实的,难以令人置信的。1895年,著名的有机化学家冯 · 拜尔认为,在最近的将来不能指望异清蛋白质的本质。但是到1900年,德国科学家菲舍尔和霍夫迈斯特就发现了蛋白质的肽结构,1916年德国的福道尔和阿培德哈根合成了肽和10种氨基酸。要弄清蛋白质的一级结构,即氨基酸基在蛋白质分子中的排列顺序,甚至在40年代也被认为是不现实的。关于蛋白质的人工合成甚至连想也不敢想。但到1953年,桑格研究了胰岛素蛋白质激素的一级结构,证实它是由51种氨基酸组成的。目前,已弄清楚大约1000种蛋白质结构,并在实验室中合成了胰岛素激素,核糖核酸酶和其他蛋白质,彻底推翻了冯 · 拜尔的悲观预言。
上述基础研究部门的一些预测之所以确实可靠,是由于它们所依据的是物质世界的发展规律性。对这种规律性认识得越深刻,建在各种规律性基础上的预测也就越准确。探索技术发展的动力,确定稳定的趋势,以及形成技术发展的理论,这就是提高技术预测可靠性的基本途径。
今后20年中,纯粹数学和应用数学将有一个大的发展,因为它越来越多地参与生物学,化学,经济学,语言学,地质学,社会学及其他许多科学。
在理论物理方面,最重要的可以认为是研究基本粒子的统一理论。到本世纪末,可能会弄清基本相互作用(引力,电磁力,强相互作用和弱相互作用)的本质和关系。量子论、相对论及其他一系列基本物理理论各有不同的出发点,正在试图创立一种统一的物理学理论,以便把所有各个学派在某个共同基础上统一起来。爱因斯坦希望统一场论可以引起各种基础作用,但未能成功。看来,必须提出更普遍的理论,不仅能把引力场和电磁场统一起来,还能把其他形式的场及其相应的基本粒子统一起来。
宇宙研究将给科学技术带来很多的东西。到80年代,将成功地利用月球资源,在月球上建立建筑物或获得电能,尝试从月球岩石中取得结晶水饮用。估计1990年左右,将用月球资源生产喷气发动机用的燃料,在火星上、金星周围及本星的卫星上建立固定的研究站。约在2000年,人将试图住到其他行星上去,并研究飞行到其他行星上去的方案。
上述例子使人们相信,基础科学具有无限的可能性,未来的发现将成为技术和工业部门新方向的基础。所以,许多技术部门目前所作的预测不仅要考虑到已经出现的趋势,还要考虑到崭新的发现和发明。正是基础科学的预测为工程师和专家们提供了考虑各个专业部门新的发展途径的基础。
(顾镜清摘译)