现代科学研究在不断分化并向纵深发展的同时,其交叉融合的跨学科研究特征也越加明显。跨学科研究一方面催生出新的学科增长点和前沿科学领域,丰富着人类的科学知识体系;另一方面,以其大跨度、深层次的综合性和系统性思维,为科学本身以及困扰人类和社会发展的诸多问题的解决提供了新的手段。
跨学科研究由来已久,只是在以学科分化为特征的早期科学研究中不那么瞩目而已。例如,18世纪中叶,俄国科学大师罗蒙诺索夫创造性地提出了“物理化学”的概念,到1877年德国化学家奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范托夫创办了《物理化学杂志》――“物理化学”作为一门新学科正式形成。同样,1676年配第的《政治算术》等则开创了用数学方法研究经济社会问题的先河。20世纪之后,跨学科研究得到了全面发展,一项对1901―2000年诺贝尔自然科学奖的研究显示,在326项获奖成果中,跨学科研究的成果134项,占到了获奖总数的41.1%。1953年DNA双螺旋结构被发现就是化学家、生物学家和物理学家等共同完成的一项划时代成果。
在本期编译的科学报道中,细心的读者可以感觉到跨学科研究的诸多表现。例如,美国科学界重启植物学研究计划,志在通过多方位的植物学的系统研究为食品、环境、能源、健康等难题的破解带来希望。科学家们表达了如下的观点:“如果研究植物的科学家团队与其他学科的研究人员合作,采取更广泛更系统的研究方法,这一领域内将会有更多的发现”。“通过数学与工程学的结合,以了解植物的生长机制,这是一个令人振奋的研究前沿”(见“植物学研究:期待揭示和发现更多奥秘”)。
在系统生物学领域,集聚分子生物学家、生物统计学家、生物信息学家以及软件工程师在内的跨学科研究团队已经具有一定的普遍性(见“系统免疫学,一门战胜复杂性的新学科”)。而物理学的前沿之一――量子生物学的研究,则更多是从生物学中汲取精华(见“量子生物学的曙光”),以实现量子应用的新突破。2009年,美国国立卫生研究院国家癌症研究所发起“物理学遇到癌症”研究项目,成立了12个物理学-肿瘤学中心,期望物理学家通过物理学的研究方法,可以给40年久攻不克的癌症研究带来一些新思路(见“物理学破解癌症难题”)。在人文领域,分子生物学家、应用数学家利波曼·埃顿借鉴基因组学的研究方法,试图开创一门所谓的文化组学,以期实现人文研究的自动化(见“文化组学:在数字人文学领域中的探索”)。
以上种种努力最终能否如愿尚且不论,但其中都传递出跨学科研究呈现勃发之势的信息。而由此开创的科学研究新范式,也终将为人类在无止境的科学探索中寻找到一条有效的路径。