国家最高科学技术奖获奖者科研方法和创新思路初探，本文主要内容关键词为：获奖者论文,科学技术论文,思路论文,科研论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1999年，国家科学技术奖励制度进行了重大的改革，设立了国家最高科学技术奖。国家科学技术最高奖以其荣誉高、奖励人数少和奖励强度大备受科技界和全社会的瞩目，自2000年首评至今6年来，数学家吴文俊、杂交水稻专家袁隆平、物理学家黄昆、计算机应用专家王选、巨型计算机专家金怡濂、地质学家刘东生、航天专家王永志等7人获此殊荣。
从7位获奖人身上，高度体现了杰出人才在推动科技进步中的价值和作用。他们曾作为学术领头人，高屋建瓴，拼搏在当代科学技术的前沿，凝聚起一支支善于创新、勇于拼搏的科研队伍，在科技创新创业中做出了无愧于祖国和时代的贡献，在共和国的科技发展史上树起了座座丰碑。他们的科研方法和创新思路，以及对科技事业矢志追求的高尚情感，对我们具有重要的启迪作用。
1 瞄准科学前沿，做出原创性贡献
善于创新、勇于创新是一名成功的科研工作者所必备的素质。爱因斯坦说过：“科技就是不断更新前人的成就”，这7位获奖者以“敢领天下先”的气魄，发前人未所发，想前人之未想，谱写了科技创新的鸿篇巨制。
在基础研究领域做出原创性的贡献，需要智慧、勤奋、机遇和耐心。吴文俊认为，从事科学研究，必须具有扎实的功底。他说，对书本上的每一定理他至少要“看三遍”：第一遍是“读”、第二遍是“学”、第三遍是“懂”，在此基础上瞄准前沿进行创新。在从事拓扑学的研究中，吴文俊善于把握研究重点，从“示性类”这个拓扑学的核心观念入手（所谓‘示性类’，是一种基本的拓扑不变量），从而在拓扑学领域取得重大突破，他的理论被国际数学界称为“吴公式”，“吴示性类”和“吴示嵌类”[1]。“吴示性类”的突出特点，在于它的可计算性，使“示性类”变得易于理解，适宜应用。他与另外三位外籍数学家在拓扑学上的贡献，当时曾被誉为数学中拓扑学的一次“大地震”。1974年，年逾50的他转向中国数学史的研究，在对中西方数学的发展进行深入比较和科学分析后，他科学地预测道，中国古代数学具有构造性和机械化这两大特色，尤其是数学机械化思想将会有旺盛生命力。他随即将数学机械化与新兴的计算机学科结合起来，开辟了机器证明的新路。他独辟蹊径，创新性地采用“代数消元法”，从而实现了“几何定理机器证明”，被同行誉为国际自动推理界的先驱，其方法被称为“吴方法”[2]，其中的一系列国际领先成果已应用于国际上当前流行的符号计算软件方面，被人们誉为“从古代走向未来的数学家”。
黄昆曾师从吴大猷、莫特、玻恩三位科学大师，深受他们治学风范的影响。他认为：“科学研究一是要学习知识，二是要创造知识，而归根结底在于创造知识。”在研究工作中，他喜欢“从第一原理出发”，即事先不看文献，独立从最基本的概念思考，避免自己思路受他人束缚。他提出搞研究要做到三个“善于”：善于发现和提出问题，尤其是科学上有意义的问题；善于提出模型或方法去解决问题；善于做出最重要、最有意义的结论[3]。正是“从第一原理出发”，坚持“三个善于”，黄昆在科学研究中做出了许多原创性的贡献。在求学期间，他从理论上预言了与晶格中杂质有关的X光漫散射，这个理论在20世纪60年代为实验证实，X光漫散射成为一种能直接研究固体中微观缺陷的有效手段，被学术界称为“黄散射”。其后，他提出“多声子跃迁理论”，并以“黄-里斯因子”而著称于世。他提出的关于描述晶体中光学位移、宏观电场与电极化三者关系的“黄方程”和由此引伸的电磁波与晶格振动的耦合，被后人称为极化元的重要概念；20世纪90年代，他又与朱邦芬教授合作建立了“黄-朱模型”[4]。这一系列成果，得到了国际学术界的高度赞赏和评价。
2 不迷信权威，勇闯学术禁区
学贵知疑，怀疑精神是创新活动的出发点之一。科学的怀疑精神与传统的观念、社会的主流观点往往是相悖的。对一个具有怀疑精神的人来说，面对的可能是权威的定论，也可能是未知领域。成功了，有时会鲜花簇拥，而失败了，则会承受无情的嘲讽，甚至一蹶不振。在通往科学前沿的道路上，怀疑精神是导致成功的重要一环。
歌德说过：“对于一个新的真理来说，最有害的莫过于一个旧的错误。”[5]袁隆平在确立研究三系杂交水稻之前，国际上著名遗传学权威，美国著名的遗传学家辛洛特和邓恩曾在20世纪30年代撰写的《细胞遗传学》就明确地指出了水稻等自花授粉作物没有杂交优势。他们的定论，成了横亘在研究者面前的“教条”，很多人因之望而却步。1960年夏的一天，袁隆平从稻田中发现了一株“与众不同”的“天然优质稻”，这表明是因杂交造成的遗传变异，显然与传统遗传学理论背道而驰[6]。他大胆怀疑道：杂种优势应该是生物界的普遍规律，自花与异花授粉作物的区别不过是繁殖方法上的不同而已，绝不是影响杂种优势有无的因素，遗传学的经典理论是一个典型的形式逻辑理论，没有实验根据。他继而萌动了要碰一碰传统遗传理论的禁区的想法。这在当时前苏联李森科遗传理论影响下的中国是不现实的，意味着要离经叛道。袁隆平以大无畏的精神闯进了“杂交水稻”这块禁区，开始了他的破天荒的科研尝试。1970年11月，袁隆平研究小组在海南发现了天然雄性不育稻“野败”，终于打开了水稻杂种优势利用的大门。1973年，以他为首的科技攻关组完成了三系配套并培育成功杂交水稻，实现了杂交水稻的历史性突破[7]。现在我国杂交水稻的各个优良品种已占全国水稻种植面积的50％，平均增产幅度达20％，开创了人类利用水稻杂种优势的先河。
黄土高原是中国独有的地理现象。黄土高原分布面积约4.4×10[5]平方千米，最厚的地方超过300米。关于黄土的形成，长期以来有两种观点：一种是德国科学家提出的“风成说”，即黄土是风从沙漠里搬运过来的；一种前苏联科学家提出的“水成说”，即黄土是水（主要是洪水）搬运沉积而成的。到底谁正确呢？面对国际权威的结论，刘东生不迷信、不盲从，决定通过自己的实践获得真知。从20世纪50年代开始，他组织数十名科技人员徒步考察了黄土高原的10多条大断面，收集了大量的第一手资料，并系统地分析了采集的样品，由此科学地提出了黄土的“新风成说”。“新风成说”认为，无论是黄土高原顶部黄土（沉积时间约7万年）还是整个黄土序列（沉积时间约250万年），即整个黄土高原的沉积都是风成的，并对物源、搬运及搬运时的风力情况，沉积时候的环境面貌，以及沉积以后的变化过程进行了科学的阐述。“新风成说”为从黄土沉积中提取环境变化信息奠定了基础，从而平息了多年来的“风成”和“水成”之争，被国际学术界广泛接受，被国际地圈-生物圈计划古全球变化（IGBP-PAGES）主席Okdfiekd誉为“中国黄土古环境研究之父”。目前，黄土、深海沉积和极地冰芯的记录已成为全球环境变化的三大国际对比标准。2002年，刘东生获得了著名的“泰勒环境成就奖”。评奖委员会对刘东生给予了高度评价：
“自然界把它的环境变化写入了三本天书，一本是深海沉积物，一本是极地冰芯沉积，另一本就是中国的黄土沉积物。……刘东生在半个世纪的不懈努力中和他的同事们一起开启了这三本天书中的一本——中国的风成黄土沉积。”[8]
3 巧用逆向思维，突破技术难点
逆向思维是与正常思维相悖的思考方式，在解决自然科学问题和社会科学问题中曾发挥过重要的作用。
王永志在参加我国第一个自行设计的中近程火箭的首次试射时，因发射场气温太高，火箭的推进剂受热膨胀不能按原定重量加注。按照科学常理和习惯思维，装载的推进剂越多则火箭飞得越远，推进剂减少将导致火箭飞不到预定的落区。如按原总量加注，则要增加火箭推进剂箱的容积，导致火箭发射试验不能按预定时间进行。如何解决这一问题，在几次专家会议上讨论未果的情况下，王永志独辟蹊径，从“逆命题”出发，提出“减少推进剂的重量可达到试验效果”这一独到见解。经过周密地分析计算后，他指出如果将燃烧剂泄出600千克，不仅解决了液体燃料受热膨胀无法按原重量装载进火箭燃油箱的问题，同时燃料减少使推进剂处于最佳配比，降低了火箭自重并节省了成本，轻装后的火箭反而可以增大射程飞抵预定目标，他的这一逆向思维得到了钱学森的肯定，随后按王永志提出的思路进行了三次试验，均获成功[8]。王永志的逆向思维为中国首次成功发射自己的火箭立下了功绩，对其他研究人员起到很好的启迪作用。
袁隆平在研制杂交水稻6年未果的艰难时刻，他想起了一位同事提出的“是不是你们研究的技术路线有问题”，继而联想到“此路不通走那路”的技术诀窍。于是，他总结了几年来研究杂交水稻育种的情况，发现自己总是跳不出从“常规稻到常规稻”的技术路线。他于是选择远缘杂交的方法，把研究重点转向“寻找亲缘关系较远的野生不育株”。随即他与助手对我国野生稻的资源分布进行了大量调研，终于在海南岛三亚找到了野生不育株“野败”，为三系杂交稻的成功奠定了大局。
4 大胆设想预测，实现技术跨越
实现技术跨越发展对提高我国科技竞争力，维护国家科技和经济安全具有重要的战略意义。1975年，年仅38岁的王选主持了我国计算机汉字激光照排系统和电子出版系统的研究开发。王选一开始就敏锐地察觉到：高分辨率汉字字形信息量大、中文书报排版与西文不同、汉字字模制作工作量大这三个外国人不易解决的难点正好是中国人的优势。面对当时世界印刷业的现状，他果断地提出跨越当时日本的光机式二代机和欧美的阴极射线管式三代机阶段的高起点创新战略，直接研制国外尚无商品的第四代激光照排系统。其后，王选攻克了一系列技术难关，成功地完成了汉字高倍率字形信息压缩算法和照排输出控制系统等研制工作。在他运筹帷幄下，激光照排系统成功地在国内外开花结果，掀起了新闻出版业的“一场场革命：基于页面语言的远程排版系统，告别了报纸的传真机；彩色激光照排系统，告别电子分色机；新闻采编管理系统，告别了纸和笔……[9]他以跨越时代的魄力实现了印刷技术发展的跨越，被人们誉为现代“毕昇”。
超级计算机研制是一个国家科技水平的标志。金怡濂在主持超级计算机的研制中强调把跨越发展放在首位，在20世纪90年代初取得了突破运行速度10亿次/秒的新记录后，他大胆地提出跳过百亿次数量级，直接向千亿次的浮点进军的构想。研制中，作为主帅的他提出以平面格栅网为基础的“分布共享存储器大规模并行结构”的总体思路，统领24个课题组的近百名科研人员，历经几年艰苦攻关，于1999年8月研制成功了峰值运行速度为每秒3840亿次的“神威”计算机[10]，处于当时国际领先水平，实现了中国超级计算机研制的重大飞跃！
载人航天工程是一项涉及学科多、技术复杂的科学技术工程。在研究决定是否进行动物上天试验时，王永志果断提出了跨越动物试验阶段，从无人飞行阶段直接进入到载人飞行阶段的设想。动物上天试验的目的是检验高等动物的生理情况能否适应上升段、返回段飞行的超重环境以及在轨运行段的失重环境，同时检验飞船中人工控制形成的环境能否保证人类的生命安全，比如消耗氧气的及时补充，生成二氧化碳的及时消除等。王永志认为，人类对于超重和失重的适应能力，美国和前苏联都已经进行了大量的载人飞行，我们已有明确的认识，只要火箭和飞船符合设计要求，航天员的生命安全是有保障的。他提出用现代更科学的办法——“拟人代谢装置”来代替动物实验。后来的实践证明，“模拟人装置”完全能够替代动物实验，且大大缩短了工程研制周期，节约了大量研制经费。
5 注重求真务实，治学态度严谨
在科研和治学中，几位获奖人求实求真，严谨治学，言传身教，甘为人梯，把科学研究的精髓、理念、精神无私地传授给年轻一代，不断发扬光大，使科学技术研究永远保持旺盛的活力和强大的动力。
黄昆做学问踏实严谨，他认为基础研究表面上看压力不大，但需要查阅资料、反复思考和推敲，来不得半点的马虎和草率。黄昆人生大部分时间在写、算、思。对于所研究问题的每一环节，他往往经过“否定之否定”的N次方，才作出结论。他常说，自己10个想法中可能有9个靠不住，必须反复推敲[11]。他强调做研究不能安于修修补补，以数量取胜，而是要真正在科学上解决问题。他主张每篇论文要切实解决一个或几个问题，才有价值，而不赞成论文发了多篇，却没有真正解决一个问题的浮华做法。
袁隆平曾形象地用一个公式来概括他的成功经验，这个公式是：成功=知识+汗水+灵感+机遇[12]。他认为，具有扎实的知识功底是成功的第一要素，勤奋是智慧和力量的源泉。他博览群书，注重实践，有机地把书本知识和劳动实践融合一起，扬长避短，在科研上得心应手，把自己的独特能力发挥到了极致。他对学生和助手反复强调理论知识与实践结合的重要性，指出一味重视书本往往导致迷信权威，只会死记硬背不经考证的现成结论等副作用，结果受限于所谓权威的条条框框，不利于创新。袁隆平还认为“灵感是知识、经验、追求和思想综合在一起的升华产物，在科研中切勿放过。”正是袁隆平脚踏实地、埋头苦干的作风和辛勤劳动的代价，把握了成功的先机，使中国杂交水稻研究领先于世界。
刘东生学风踏实，笔耕不辍，在其研究生涯中与助手共出版了学术专著5部，中英文文集30余卷，发表论文300余篇，在中外学术界产生了重大影响。他注重考察实践，2004年他以87岁的高龄再上青藏高原考察，感人至深。50多年来，在刘东生的言传身教下，一大批研究人才迅速成长，其中许多人已成为学科带头人和第四纪地质与环境研究的中坚力量。
几位获奖人严谨求实的学风，对消除当前科技界存在的学风浮躁等问题，无疑具有积极的作用。
6 不断开拓创新，科技硕果频出
生命不息，创新不止。7位获奖人在科技创新活动中矢志追求，永不言退。正是这种崇高精神的驱使，他们在科技创新的大道上越走越宽广，取得了一个个丰硕成果。
从三系杂交稻、两系杂交稻到超级杂交稻，袁隆平形成的“创新三部曲”接踵相随，一曲比一曲更激扬、更精彩，是他一生不断创新、不断追求的真实写照。在完成三系杂交水稻配套并在全国取得大面积推广后，袁隆平发现三系杂交稻具有杂种优势潜力有限、育种和生产环节较为复杂、单产难以再上台阶等问题。1986年，他高瞻远瞩地提出“两系法亚种间杂种优势利用”的发展观点，并带领科研人员经过6年的艰难攻关，取得了“两系法”技术上的突破，简化了制种手续，产量大幅度提高，现两系杂交水稻占种植面积的10％。1997年，他在国际“超级稻”的概念基础上，又创造性地提出了“杂交水稻超高产育种”的技术路线，并取得了明显的增产效果。目前杂交水稻的二期目标——亩产800公斤也已经实现，大面积推广指日可待。
王永志在从事航天科研中，带领团队不断创新取得了一系列重大成就。1986年，他抓住国际航天发射市场事故频繁的机遇和我国火箭技术运载能力不足的挑战，敏锐地提出了“以捆绑技术和推进剂利用技术为突破口，推动我国的火箭技术再上一个新台阶”的想法。获准后，他以总指挥的身份带领科研人员只用了18个月时间就完成了“长征二号捆绑式火箭”的研制，首次发射即获成功，飞行试验证明其实际运载能力达到9.2吨，从而使我国的运载火箭技术跨上了一个新的台阶。该火箭的成功不仅拿到了发射国外卫星的合同，同时为我国载人航天运载火箭的研制打下了坚实的基础。他担任载人航天工程的总设计师后，以前瞻性的目光，提出中国的飞船研制虽然起步晚，但起点要高，要跨越式发展，迎头赶超。在总体方案制定中，王永志较好地处理了借鉴、创新与超越的关系。他提出中国的飞船以俄罗斯现行“联盟TM”飞船为目标，力主采用三舱飞船方案。带有生活舱的三舱飞船，不仅改善了航天员的舒适性，同时留轨舱在无人飞行试验阶段，可以开展大量的空间科学实验，即在发射一艘飞船的同时还捎带着发射了一颗应用卫星，为国家的空间科学实验获得了额外的空间应用效益。如果留轨舱增加对接机构，可为今后空间站的建设打下基础。这一创新，不仅降低了发射频度，减少了一个发射工位的建设，又缩短了研制周期和节省了大量的经费，还为后续计划的关键技术攻关创造了条件。中国载人航天的成功，一步跨越了前苏联30多年的飞船改进过程。
同样，其他几位获奖人都把科技创新作为自己毕生的追求，成果累累。如吴文俊在拓扑学研究取得重大成就后，又创新性地完成了“高效几何定理的自动证明”，荣获国际自动推理领域的最高奖“赫布兰自动推理杰出成就奖”；刘东生提出了奠基环境演化的“多旋回学说”，建立了全球变化“国际对比标准”。
以上简要分析了7位国家最高科学技术奖获奖人的学术思想、科研方法和创新精神。他们身上，体现了中华民族自强不息的优良传统，展示了科学家的感人风采和人格魅力。他们不愧为科技创新的典范，不愧为广大科技人员学习的楷模。
标签：杂交水稻论文; 国家最高科学技术奖论文; 科学论文; 创新理论论文; 王永志论文;