鼓励学科交叉 促进原始创新——纪念DNA双螺旋结构发现50周年 [复制链接]

第11版(教育·科技·卫生·环境)
专栏：名家特递（23）

鼓励学科交叉 促进原始创新
——纪念DNA双螺旋结构发现50周年
周光召
　　科研投资是促进原始创新的必要条件，但绝不是充分条件
多学科交叉、合作与竞争是创新思想的源泉
有选择地继承发展前人的成果才能作出重大创新
　　作者简历：我国著名的理论物理、粒子物理学家，中国科学院院士。1929年5月15日生于湖南省长沙，先后就读于清华大学物理系和北京大学研究生院，曾任中国科学院副院长、院长及第九届全国人大常委会副委员长。1996年当选为中国科协主席至今。
　　大家都非常关心中国科学的发展，希望能很快出现重大的原始创新。和美国相比，我们的科研经费投资强度还有很大的差距，这一局面很难立刻改变。那么是不是重大的科技创新都是在投资强度高的条件下产生的呢？事实上，20世纪自然科学最伟大的三个发现——相对论、量子力学和DNA双螺旋结构，都是在物质条件不太好的情况下产生的。科研投资很重要，是一个必要条件，但是绝对不是一个充分条件。今年恰好是双螺旋结构发现50周年，它的发现过程就充分说明了这一点。
　　发现DNA双螺旋结构是20世纪生物学最重要的发现。对这一发现作出重大贡献的四位科学家，克里克、沃森、维尔金斯和弗兰克林都是在英国工作。当时二战刚刚结束，英国的经济状况与美国比差距很大，但英国的科学研究却遥遥领先于美国。
　　克里克和沃森所在的卡文迪许实验室是英国剑桥大学内设的物理学实验室，在20世纪初的物理学革命中扮演了重要的角色。一方面这里的主任都是权威的科学家，在实验室里起决定作用；另一方面，学生可以在讨论中间随意跟教授争论。沃森是一个天才，22岁就得到了美国动物学博士学位，在一次学术会议上他听到维尔金斯报告DNA结构的X光分析，决定要从事DNA分子结构的破译工作。克里克战时从事过磁性地雷和雷达的研发，战后他读了量子波动力学发现者薛定格的《生命的本质》一书，深受启发，决定改学分子生物。沃森和克里克认定：所有生命的现象都是在分子的层次所产生的。如果不懂得分子的话，就不会懂得任何的生命现象。基因的三维分子结构是了解生命现象的关键，这个认识促使他们排除一切困难，紧密合作，不怕失败，最后终于获得成功。
　　20世纪50年代初，还有两个知名的研究小组从事DNA分子结构的研究工作，一个在美国加州理工大学，由当时知名的量子化学家鲍林领导，他在1950年成功地发现了蛋白质的a—螺旋结构。还有一个小组是位于伦敦皇家学院的维尔金斯和弗兰克林小组，他们是战后最早开始用X光分析DNA晶体结构的物理学家。弗兰克林是一位杰出的女科学家。她1947年起从事X光晶体分析，后来拍出当时最清晰的DNA结构照片。正是根据她的新X光照片，沃森和克里克提出了双螺旋结构的设想。1953年4月25日，《自然》杂志发表了克里克和沃森的论文，也同时发表了维尔金斯和弗兰克林分别写的两篇实验结果的论文。
　　四位科学家只有沃森毕业于生物专业，克里克和维尔金斯毕业于物理专业，而弗兰克林毕业于化学专业，他们具有不同的知识背景，在同一时间都致力于研究遗传基因的分子结构，在充满学术交流和争论的环境中，发挥了各自的特长，为双螺旋结构的发现作出了各自的贡献，这是科学史上由科学交叉产生的一次重大科学成果。
　　自然科学的重大科学发现过程，不仅是科学家以严谨的科学态度、严格的科学方法、敏锐的思维和观察对自然现象和规律进行的探索，又是科学家的个性、爱好和观点在竞争与合作中形成的学术思想上的融合、碰撞和冲突，也反映出社会和学术群体给予的鼓励、包容和压力。
　　DNA双螺旋结构的发现可谓水到渠成。1859年达尔文提出生物进化学说之后，无数科学家一直在研究成千上万种不同形状和习性的生物之间的关系；1865年，德国人孟德尔通过豌豆子代性状显示的规律，首先发现了由父母向子代遗传，并能一代代遗传下去；1869年瑞士生物化学家米歇尔分离出DNA分子；1882年德国解剖学家弗莱明发现了染色体；1910年美国科学家摩尔根发现遗传信息位于染色体上；1920年英国科学家格里菲斯发现了转移因子；1944年科学家初步确定了转移因子在DNA中间；1952年科学家用放射化学的原子跟踪方法确定是DNA。从DNA双螺旋结构的发现过程，我们可以得到很多有益的启示。
　　1.将一个学科发展成熟的知识、技术和方法应用到另一学科的前沿，能够产生重大的创新成果。学科交叉是创新思想的源泉。
　　2.科学的发现是一个知识不断积累、认识不断深化的过程。善于学习和鉴别，对已有的结论去粗取精，去伪存真，有选择地继承并且加以发展，才能作出重大创新。
　　3.选择有战略意义的重大课题，坚持不懈，十分重要。取得重大发现的路程不会一帆风顺，进入新领域的青年科学家必须像沃森和克里克那样，充满自信，不畏艰险，坚定不移去实现认定的目标。
　　4.既要敢于竞争，更要善于合作。沃森和克里克最后能成功，在于他们既能顽强地坚持己见，又能灵活地倾听对方意见，互相尊重，并服从真理，达成一致。
　　所有这些再一次说明，当重大发现的时机已经成熟，在何时何地何人发现则是由很多因素综合决定的。我国目前的科研环境不够理想，特别需要加强人文环境的建设。要创造一个科学团体内部不同学术思想通过竞争、选择、优化、融合而不断进化的发展模式。要在强调专业深入的同时，加强最新科学成果向周边相关学科的渗透和应用，要创造条件，鼓励不同学科专业人员进行学术交流，推动他们针对重大科学问题进行跨学科探索和合作。要特别提倡青年的自信心和团队精神，敢于向权威挑战，通过学习和首创达到超越。（附图片）