当处在科学发生剧烈争论的时代，我们想平心静气地思考一下科学的各种表象、论理、方法和目的，还是值得的。但是科学这个题目，范围广泛，以致只能严格限制在“物理学”这门学科范围之内。首先让我们确定几个词汇的意义。
人类一直认为在纷繁复杂、千姿万态的自然现象中，一定能发现隐藏在这些现象中的一般的、基本简单的定律。正是寻找这种自然规律，我们专门把它叫做“探索性研究”。这种研究工作主要在于将已知的知识和未知的知识的分界线，从知之不多推向已知方向去。但是这条界线实际上是在移动。我们的责任是占领阵地并加以发展。这也就是我们所谓的“探索性研究”工作。它和纯粹研究、指导性研究和应用研究等都有差别。
探索性研究来自纯洁无私的求知欲。它的发展包含了连续的几个飞跃。可以将它分为四个阶段。
第一阶段是对我们周围发生的主要现象，按照我们的数量级定下一个说明范围。这个阶段，是以建立“古典力学”的基础为标志，而古典力学是由开普勒、牛顿、库伦等定律和安培、法拉第、麦克斯韦等的著作所组成。
第二阶段几乎在本世纪初开始的。为了深入研究到原子数量级，需要走得更远些。普朗克、爱因斯坦和玻尔的工作，路易· 德 · 布罗意、海森堡和薛定锷等所发现的“新力学”，利用了更多抽象思维，减少了直觉作用，从电子和原子核出发，对物质的物理特性，作出了合理的解释。这个阶段约在1930年结束。它给纯粹研究和应用研究留下了一个广阔领域，有成千上万研究人员工作，但至今达到完成阶段，还很遥远。
第三阶段的探索性研究，在开始时，人们以为是进攻物理学上的最后堡垒：弄清楚原子核结构和实现古代炼金术士迷梦。在发现“中子”时，人们以为找到了核结构中还缺少的、能够组成一切的“基石”。但是随着新的粒子像“中微子”“介子”……等不断发现（还不谈“反粒子”），上述愿望很快便成泡影。众所周知，前面的一些发现，都是和改进研究方法有密切关系。首先是使用了新加速器。这样的加速器能产生越来越小和越来越猛烈的“轰击粒子”来轰碎物质的组成部分。其次则是采用“掺杂的”（半导体）电子设备进行实验和分析实验。今后，进行探索性研究的物理学家，不能再独立工作了。他们需要越来越贵重的和越来越复杂的仪器，需要由无数的物理学家和高级工程师组成的小组进行管理。就是这样，在最近十年里，发现了一百多种基本粒子和某些有趣的法则，把它们划分在几张合理的表格里。但是过去曾经认为可以迅速得到“结论”，而那时并没有做到。于是再增大加速器功率，使用一种更巧妙的方法，投下大批资金，将功率从几千兆电子伏提高到几十万兆电子伏。意外的发现立刻成倍增加。某些基本粒子结构，如同电子结构一样，始终特别简单；另一些比较重的粒子像质子结构一样，显得像—个很复杂的体系。这样我们就结束了这个阶段的工作而进入到下一个阶段。
第四阶段即现阶段。利用所谓三个“新的基本粒子”。这种新的基本粒子为带有三分之一的电子电量，（e/3）的“夸克”，人们希望能够重新组织所有的重粒子，但是最近几年的发现，证明了应该需要有四个“夸克”，甚至于五个！
从上述所有的结果，我们得到两个重要看法：
1. 实验是具有独特杰出的和不可代替的作用。一些新的发现，常常是意外的。它和实验者改进的方法分不开。很多的发现都不是在当时所承认的解释方案之内。此外，现在发现的速度，并没有显出任何喘息的样子。每年都出现大量成果。
2. 我们想对已知事实作出明确解释，遇到了相当大的困难。这至少是一般人（非专家）所感到的印象。应用理论解释时，为了适应情况，常常需要更复杂更抽象的数学工具。它通常局限于建立一些形式上的“框框”。这有点像晶体物理性质的理论，归结为认识七种晶系一样。例如人们试图寻找一种统一的理论来协调四个已知力，用来说明基本粒子相互作用，但是尽管有许多设想，结果都不令人满意。
在实验方面，我们很惊奇看到在物理学的另一端（即无穷大和天体物理学那部分），如同物理学领域的这一端（即高能物理、基本粒子这部分）一样，具有相似情况。那就是使用效率越来越高的设备，如采用光学望远镜或射电望远镜或更有成效的研究方法。结果便带来了新的意外发现，如类星体、脉冲星和光谱变化很快的星体，都是理论家所没预料到的。大自然的结构远远超过人类的想象力。的确，人们发明了“黑洞”，但是还没有观察过。那里同样，由实验得到的发现并没有减少。无限大和无穷小这两个领域里的理论家，却以新姿态很紧密地联系在一起。
其次，尖端物理学（探索性物理学）将会有很顺利发展的一天。可是由于考虑到大家肯定处处都会把实验放到首位，那么尖端物理学的发展关键问题，这就要看如何使用重型设备。只有在欧洲核研究组织这样的组织范围内，才能建造300千兆电子伏加速器。法国对该组织所作的财政支援几乎等于所有其他国际组织的总和。这也许对原子核物理的研究拨款不利即对尖端物理学的前阶段研究不利。为了达到1000千兆电子伏或者这个数值以上的加速器，无疑应求助于国际投资。当然，对于一定数目的投资，研究人员和工程师的创造性肯定能够将规定的极限向前推进扩大。在天体物理学方面已经找到了一个印象深刻的实例。即由于电子学的发展，已经可以将射电望远镜口径从几十米扩大到一千多公里以上。但很有可能，应用这些设备，有一天又会达到一个极限。
在解释物理现象方面，现在还存在一种更加基本的极限。即有些人称之为“想象力的极限，或者理解实验的能力的极限”。如果采取一种唯物主义者的态度，我们应该在逻辑上承认所有发生在我们身边的事物，尤其是随同我们脑功能的一切化学和物理过程，都能够从电磁学和量子力学定律出发，并只要引进电子与原子核不可分割的概念，在1930年时的尖端物理学所得到的成果范围内，能够说明它们发生的理由。所有关于原子核结构和它的物理特性（暂且不谈它的电荷，更不必说质子的复杂性），基本粒子和它们能级复杂性都不会在我们脑功能中起任何作用。
这也不足为奇，我们的直觉和推论将能够相当清楚地领会1930年尖端物理学所研究的自然现象和获得正确的形象。加之那些自然现象还仍旧很接近我们日常生活中发生的情况。但是，那也不足为奇，我们的直觉面对着与我们固有物质性能和我们头脑、我们身体功能完全不同的现象，也将束手无策。我们可以自问，是不是根本上完全可能有一天，按照正确原理，对这些现象建立起一套合理表示的方法，明晰合乎逻辑的解释。不过，对于量子力学的基础理论，我们已经碰到困难，很难下一个定义，同时又是引起激烈争论的话题，也不知是否能够达到一个明确的结论。
这种悲观的看法如果是对的（好像是对的），那么就有可能在现有物质手段的情况下，无任何困难，能够不断发现新的现象。但是我们可能要放弃“理解自然现象”的希望，就是说，放弃能够清楚解释这些现象和建立完整合乎逻辑的、无矛盾的理论。
当然，如果放弃“这纯粹是头脑的物质作用”的这种说法，那么反对意见可能会消失。有一天可能解释整个物质世界毫无困难。这些争论我们只谈论到这里。
关于探索性研究和其他三种研究（纯粹研究、指导性研究和应用研究）的区别，现在还不能说公众舆论和政府方面已经承认探索性物理的一切范围作为另一种范围，而其他三种研究则具有完全不同的特性。
下面我们将着重讨论三种研究存在的一些问题与它们之间的相互关系。
在纯粹研究方面，核物理特别是重核物理即低能物理的研究非常活跃。如自动比较它们的能级目录和列出无数的中性原子或电离原子的“光谱线”表格。这些原子都是在1925年左右发表在一些刊物上的。这确实是一个重要的很有前途的研究范围，并且很接近核裂变和核融合方面的应用。
由于研究原子和分子的实验知识和理论，都很协调，并不断发展，因此，不再赘述。以后我们将注重物质凝结状态，并且特别是物质的固体状态。与其他状态比较，复杂的物体特性需要较好的定理，至少要用较好模式来阐明。虽然已略知其初级定理但很难应用。这是由于无数的组成部分、电子和原子核之间互相产生作用所致。最好的电子计算机亦不能产生作用。众所周知，在天文学上，在解决三个物体受到简单的重力作用时，也还遇到困难。
我们缺少正好配合此类问题的“数学工具”而被迫采用一系列的“近似法”。但是如果在使用近似法之前能够确定它的计算误差，这个方法所存在的问题并不严重。如能这样，数学家将允许采用这个方法。可是在物理学方面，则是另外一回事。只有当近似法提出来的“预见”能够符合实验结果，才能说这个近似法很好。不过这个办法也不妥当。因为一个理论符合实验也可能由两个方面简单的巧遇所造成的：一方面是近似法所产生的误差；另一方面是忘掉实验中的某种重要因素。
纵然如此，在某种情况下，例如对本征的或掺杂的半导体，应用能带理论，已经得到近似的说明和很满意的模式。可是在另一种情况下，例如对一般的铁磁金属，我们只有非常不完善的理论，简直是不能给予铁的饱和磁矩一个近似值。并且更不能说明它的“居里点温度”的数值。已经有四十年，这些问题很少得到进展。
当谈到完全的宏观世界特性时，这种情况更加明显。500~1500电磁单位铁的多晶样品的磁化定律，就是一个事例。虽然这条电磁定律很重要，但是仍旧没有很好解决。幸而我们很容易用实验方法准确决定它的特性。
最后当我们谈到不可逆的过程，例如铁磁磁滞过程时也是没有找到一个模式能够阐明一个磁场和弹性应力同时作用所起的效应，哪怕是简略的说明也没有。
虽然不可能准确预见固体特性，但理论并不是用处很少，理论是宝贵的指导者，能够帮助我们找到说明现象的有用的模式。如果改善一种钢的特性，那还是要经常求助于实验来决定加进去几种元素，用什么比例和确定钢热处理的特性等。
在固体物理方面，我们可以研究的事物是无止境的。对一个物体可写成几千本著作，而现在有几十万种的化合物和不同的合金需要研究！一切新成就是与人类使用的方法以及使用的设备成正比例增加。
但是应该用什么方法可以获得新成就？靠求知兴趣是无用的。例如研究一个复杂物体的压电现象和阐明铁磁体中由于碰撞所引起的具有不可逆变化的磁化过程，都很有趣但却无用，而今天经常谈到的“培训师资”和“教育和研究相结合”，研究两者之一是很有意义的，很有价值的。
最后，唯一可以使用的方法是，希望（研究所得的理论）在比较长的期间内，有一些很有意义的实际应用。当然经常可以设想建立一个超导定理或者一个铁磁体的矫顽磁性的磁场定理，这就是一种纯粹的研究。不过，如果从寻找满足知识欲望，寻找某些事物的原因和组成一个大体上能说明一些现象的模式来说，这有一部分是对的。但是当我们准备改进它，更使它接近于实际时，这种活动便暴露了潜在的愿望并且可能是不自觉地会证明定理的客观价值，拿出一些必要的方法来发现更高过渡温度的超导体或者一种较好的永久磁石。
总括地说，纯粹性研究、指导性研究和应用研究都紧密联系在一起，并且应该协调发展。因此，对这种研究的投资和拟定程序，都应该是政府、研究人员和使用者三者之间协调的目标。正是这个是它们与探索性研究的区别。后者的程序只是科学本身的事情。财政支付的范围是由政府批准的。
有些部门的纯粹研究遇到阻力，其原因大概是由于过分孤立并且与应用研究隔离太远。这是因为这些部门曾挤在探索性研究中所产生的情况。但是一切都在变化，而我们大学和学会系统却在损害应用研究的情况下继续使纯粹研究享受特殊待遇。这是忘记了科学是一个整体，否认一部分，实际上否认这个事物，也就是抛弃它的全部。
这也是忘记了尖端物理学：天体物理学和高能物理学只有依靠直接进行研究液体或固体的应用技术如特高频技术、集成电路、电子计算机等才有可能得到伟大的进步。如果说得不好听的话，尖端物理学在第二次世界大战时期也是利用了应用物理的成果。
当然我们认识到应用研究只有与势力雄厚的工业相结合才有意义。这种工业要能够很快将成果应用到实际方面。如果我们发展“掺杂”半导体和集成电路的知识而不能制造和出售袖珍电子计算器，这便浪费了精力。这是在很小的范围内，对纯粹研究来讲是对的，就是说纯粹研究在一个国家内，还是需要一个发达的工业给它技术和经济上的支持。如果相信开展主要的研究而只要利用这一种努力，以后一系列的连锁反应，便可以引起工业部门的发展，这是一种幻想。活生生的事实否定了这种想法。随着英国实验物理学的蓬勃发展，便产生工业革命＞随着德国的工业发展，在本世纪初便出现一大批的德国物理学家；美国很久以前已成为第一个世界工业强国，并且从第二次世界大战起，科学研究便获得众所周知的第一位；日本的例子也是值得我们深思的。
最合理最有效的值得赞扬的政策是同时鼓励总体的各个部分，将纯粹研究和它的生产结合在一起，不特知识方面和人的方面，并且在物质方面也要给予同等待遇，联合它们在一起工作。
[译自Sciences et Techniques，1978年51期。张伟、张应祥译]