1.3 当采现象

1.3.1 当采现象概念

凯特洛夫有一个漂亮的思想，即科学的突破点往往发生在社会需要和科学内在逻辑的交叉点上。这里的“社会需要”比较好理解，但什么是科学发展的内在逻辑呢？

众所周知，自然界是复杂的，按其结构分析，它是由无穷多个物质的层次所构成的，大到星系，小到“夸克”，它们层次分明，物各有度，形成了一系列有关“质的关节点”。另一方面，自然界又是和谐统一的，各种运动形式同时并存，比如机械运动、热运动、化学运动、核运动（包括强相互运动和弱相互运动），它们将不同的物质层次联系起来，使不同的物质层次并联交错，相互转化。即便是在同一个层次中，也包含有许多不同强度级别的运动形式（以下简称“级别”），比如，分子层次就包含了机械运动、热运动、化学运动、电磁运动。同样，一种运动级别又渗透到不同的物质层次，比如，热运动既存在于宏观层次和分子层次，又存在于原子层次和核层次。物质层次和运动级别相互交错和相互渗透，是自然界长期进化的结果，也是我们人类认识自然界的天然途径。

人类认识自然界是沿着不同的物质层次和物质运动的级别而不断深入的，这如同开采矿藏一样，是“由表及里，由浅至深，一个层次接着一个层次地开采”。最先“开采”的是宏观层次的机械运动规律，其次“开采”的是分子层次的热运动规律，接着“开采”的是分子层次的化学运动规律及原子层次的电磁运动规律，最后“开采”的是核层次或亚核层次的强、弱相互作用的规律，这是目前人类认识这个世界的顺序，在核层次之后目前还有没有新的未知的物质层次，这还是一个未解之谜。总之，在不同的历史年代里，总有一个“物质层次中的某种运动级别”成为人们认识自然的主要对象，总存在一门或几门学科是科学发现的“当采”学科。从16世纪开始到现在，先后有经典力学、热力学、化学、原子物理学和核物理学成为各个历史时期的“当采”学科。“当采学科”其实就是指，在某一历史时期内科学发现成果丰硕的学科。比如，在1540—1710年间的“当采学科”是经典力学，当时著名的科学成果有伽利略的运动学、牛顿的动力学、欧拉-拉格朗日的分析力学等，它们占当时世界科学成果的20%以上；在1630—1730年间，热力学成为了“当采学科”，在当时热力学方面的重大科学成果超过了世界科学成果的20%以上，主要成就有真空大气压的发现、温标的研制、蒸汽机的发明等；在1780—1900年间，化学是“当采学科”，它的科学成果占当时世界全部成果的25%，主要成果有氧化学说的提出、电解定律的发现、大量元素的发现及无机化学理论的确立等；在1810—1920年间，“当采学科”又转移为电磁学，这个时期电磁学的科学成果层出不穷，主要有电磁感应和电磁波的发现、发电机和电动机的研制成功、电子和放射性的发现及量子论和相对论的诞生等；从1920年开始到现在，核物理变成了现在的“当采学科”，核裂变、链式反应和聚变反应的发现，原子弹、反应堆和加速器的研制成功，以及量子场论、量子电动力学等理论，都是“当采学科”的代表性成就。

赵红州利用1975年上海人民出版社出版的《自然科学大事年表》对近现代科学成果进行了统计分析，就1500—1960年间的近现代科学成果，从微观方面按时间顺序进行空间层次和能量级别的模糊分类，得出了科学发现体系有“五个层次能量级别”的结论，它们依次是宏观层次的机械能、分子层次的热能、原子层次的化学能、原子层次的电磁能、核层次的核能。通过以上五个层次科学成果的比较研究，发现每一项科学成果在编年曲线上都有其自己的高峰区，即表明：每一个物质层次都会在一定的历史时期出现自己的科学成果的“富矿区”，如1540—1720年是经典力学的鼎盛时期，1680—1740年是热力学的高峰时期，1810—1920年是电磁学的主导时期，而1920年到现在则属于核物理和粒子物理时期。可以看出，这些物质层次的高峰区是随时间顺序依次出现的，两个相邻层次的高峰有重叠现象，并且科学的发展轨迹在各个层次上停留的时间是有限的。

如果说自然界在不同的地质年代中为人类留下了各种各样的矿藏，那么自然界也同样在不同的物质层次中为人类布满了各种各样的科学宝藏。人类的科学研究就是采掘这些科学宝藏的活动。在科学史的长河中，科学发现对于个体科学家来讲或许是随机的，但对于整个人类来讲则是必然的。这种必然性表现在科学宝藏的“当采”与“不当采”上，即随着科学知识结构的演化，一些学科逐渐演变为科学研究的“富矿区”，这些学科便成为这一历史时期的“当采学科”。因此，科学家只要在“当采学科”的领域选题，并认真研究，就一定会取得丰硕成果。相反，如果在特定的历史年代，某些学科还未成为“当采学科”，那么即使是以最高的智力去研究，也不可能取得决定性的进展。比如，爱因斯坦是拥有世界级一流智力的科学家，但他也没能在他所处的历史阶段里钻透“统一场论”的坚冰，因为“统一场论”还不是当时的“当采学科”领域。

在一定历史年代，自然界总有一个或若干物质层次（或运动形式）成为科学研究的主要对象，成为科学成果的“富矿区”，我们把这种科学发现的现象称为“当采现象”。当采现象其实就是以一种特殊的统计规律来表现客观的科学发现的历史逻辑，这种科学发现的历史逻辑就是人类智力弧波沿着不同物质层次不断向深层进行科学扫描和探索的过程。