科画名家 | 周培源：努力把基础理论搞上去（1977年第11期）

2025年4月1日出版的《求是》杂志发表了习近平总书记的重要文章《朝着建成科技强国的宏伟目标奋勇前进》。文章强调，科技兴则民族兴，科技强则国家强，要求努力提出原创基础理论、掌握底层技术原理，筑牢科技创新根基和底座。

47年前的1977年，中国科学正迎来拨乱反正、继往开来的新纪元。为迎接1978年“全国科学大会”的召开，时任中国科协副主席、代主席的周培源先生为1977年第11期《科学画报》撰写长文，热情洋溢地为科学基础理论研究鼓与呼。时至今日，文中关于高等人才培养、中小学科学素养普及的建议，以及关于“有用”与“无用”、针对性和适应性、眼前和长远、抽象和动手的见地，仍极具现实意义和启示价值。

努力把基础理论搞上去

——谈谈对自然科学基础理论的几个认识问题

周培源

《科学画报》1977年第11期

一

回顾自然科学理论发展的历史，我们可以看到一部分理论是从生产斗争中直接产生和发展的。比如，十九世纪中叶出现的热力学理论，就是在提高蒸汽机效率的推动下发展起来的；金属物理中许多理论是从冶金工业中发展出来的；植物生理学、人体生理学、遗传学、解剖学等等，则是由于农业生产和医药卫生事业发展的需要而形成的。但是，我们还可以看到自然科学中的许多重大发现和重要理论，往往是通过包括观察自然现象在内的科学实验形成的，而在当时并不一定都是因为生产上的直接需要。例如，物体的运动定律和万有引力的发现，就是来自对行星运动的观测和在实验室中关于自由落体运动的科学实验。即使直接来自生产需要的课题，从提出科学问题与求解到自然科学基础理论的建立，也往往需要经过长期科学实验的实践。十六世纪，波兰天文学家哥白尼根据自己对天体（特别是行星）的长期观测提出了“日心说”，以科学的论证推翻了托勒密的“地心说”，这是一个划时代的发现。之后，丹麦天文学家第谷等人对行星绕日运动进行了仔细的观测，积累了大量数据。十七世纪初，德国天文学家开普勒总结了第谷等人的观测结果，确定了行星运动的三个定律。在同一时期，意大利物理学家伽利略在实验室中，用科学实验方法发现了自由落体的运动定律。到十七世纪末，英国科学家牛顿系统总结了伽利略、开普勒等人的工作，发现了物体的运动定律和万有引力，解决了行星运动的力学问题。为了求解行星运动问题，在前人长期实践的基础上，牛顿发明了微积分，从此，物体的运动定律一般可用微分方程严密地表达出来了。所以可以说，牛顿是理论物理学及其方法论的创始人。

行星运动的观测和研究对生产有什么作用呢？就当时的远洋航行来说，要精确地测定船舶的位置无非是测定它所在位置的经度与纬度。测定经度可以通过确定时差来做到。十六世纪时，机械钟表的走时已经很精确，足够航海之用。测定纬度主要靠观测恒星，而行星在天穹中的位置经常变化，不能作为确定纬度的依据。可以这样说，行星运动的观测至今仍然对生产没有什么直接作用。牛顿为什么没有直接从生产实践中，而是从观测自然现象的科学实验中总结出物体运动定律和万有引力来呢？这是因为，行星围绕太阳运行时，行星和太阳之间的吸引力占主导地位，其他各种相互作用处于可以忽略不计的次要地位。这样，主要矛盾突出，万有引力的本质就比较容易暴露出来了。在牛顿的时代，物体的运动定律为什么不是从生产实践中总结出来的呢？这是因为，即使像马拉车这样的常见例子，作用在车子上的力(例如，马的拉力、地面对车子的负荷力与各种摩擦力等)还是较复杂的，在当时还看不出存在于它们之中的主要矛盾。

由此足见科学实验对于基础理论发展的重要性，特别是现代自然科学理论的发展，将越来越多地依赖于科学实验。这是因为在实验室中，人们可以借助各种实验条件，有控制地更集中、更深入地揭示并验证自然发展的特定规律。在学校教学中，实验课不仅能验证科学理论，而且能训练学生实际动手进行科学实验的本领，其中包括设计实验，操作仪器，进行观测，分析、判断和处理实验数据等等。我们一定要重视实验人材的培养，搞好实验室的建设，加强实验技术的训练，把科学实验大规模地深入开展起来，让它为实现四个现代化，建设社会主义强国，发挥更大的作用。

二

理论来自实践，反过来又指导实践，为实践服务。人们为什么要提出种种自然科学理论呢？我在一九七二年所写的一篇关于综合大学理科教育革命的文章中，在强调研究当前生产中急需解决的理论问题的同时指出，有些研究课题对当前生产的直接作用可能一时还看不出来，但通过长期的实践，对科学技术的发展却大有影响，也必须予以足够的重视，并提到三百年前对微积分的研究就是这样的。诬蔑我提倡“三百年后可能有用”的理论研究，这种无耻诽谤本来不值一驳，但是这一极不严肃态度提出的问题本身倒是十分严肃的，即怎样看待基础理论研究成果的“有用”与“无用”。

从自然科学发展史看，有些概括程度较高、涉及范围较广的基础理论研究工作，看来似乎并不直接与这项或那项具体的生产需要发生联系，似乎只是为了理论本身系统化的需要，是科学内部矛盾逻辑发展的结果。但是，由于这种理论工作使人们对于自然规律的认识大大深入一步，从而对于生产实践具有更普遍的指导意义。历史上，人们很早就观察到相互独立的电、磁现象，十七至十八世纪，又发现了电流及电流与磁场的联系，然而，当时并不知道电场和磁场的时间变化率与磁场和电场的空间变化的关系。1831年，法拉第在实验中发现了电磁感应定律，1864年，麦克斯韦在法拉第实验的基础上，发展了电磁感应理论，建立了阐明电磁场运动规律的统一的麦克斯韦方程组。所有这些理论工作在当时并不是为了解决从生产上提出的特殊问题，谁也没有想到它们会给十世纪带来电的大规模应用。据说，有一次法拉第在讲演电磁感应理论后，一个听讲的贵妇人讥讽地问他：“教授，您讲的这些东西将来会有什么用处呢？”法拉第辛辣地回答道：“夫人，您能预言您生下的孩子将来做出什么样的重大事情来吗？”这个故事也许只是个传说，但它却使人能够加深对基础理论作用的认识。

自然科学基础理论一旦通过实践取得重大突破，不仅会给生产带来革命性的变革，而且也推动了技术的突飞猛进。爱因斯坦在1905年发表了狭义相对论，由狭义相对论动力学导出的质量-能量关系定律，是人类利用原子能的理论依据。此后，在这一理论成果的指引下，又经历了较长时期的探索原子核结构的科学实验，人们终于发展了当代的尖端技术—— 原子能技术。目前，原子能技术已经与军事、能源等重大问题息息相关了。同样，为了解释从实验中发现的许多微观世界物理现象，在本世纪二十年代后人们发展了量子力学。现在，量子力学已经成为半导体技术和激光技术的理论依据了。

三

毛主席多次强调：“我国人民应该有一个远大的规划，要在几十年内，努力改变我国在经济上和科学文化上的落后状况，迅速达到世界上的先进水平。为了实现这个伟大的目标，决定一切的是要有干部，要有数量足够的、优秀的科学技术专家”。建国以来，广大知识分子辛勤劳动为社会主义事业作出了巨大的贡献。今天，为了迅速把我国的自然科学基础理论研究搞上去，必须采取有力措施，培养更多的又红又专的科研人材。综合大学理科是培养基础理论研究人材的主要基地。可是，这些年来综合大学理科受到很大破坏：理科各专业有的取消了，有的在所谓“理向工靠”的做法下，与工科专业几乎没有什么区别；基础课教学受到很大削弱，理论教学被扣上“理论脱离实际”的大帽子后，实际上被取消了；基础理论研究课题几乎被砍伐精光等等。所有这一切，造成基础理论研究人材培养上的严重脱节，使综合大学理科出现了“理”(科)不讲“理”(论)的怪现象。

高等学校理科必须加强基础课教学，只有这样才能使学生在学习较深奥的现代科学理论时，有一个比较扎实的基础。而且，学生毕业后能在之后的工作中，从比较广泛的范围内吸取现代科学技术迅速发展所带来的新知识、新理论，掌握新技术，学习新学科，得以不断提高，适应社会主义建设事业蓬勃发展的新局面。大学理科搞“用典型产品、典型任务组织教学”，容易造成学生所学知识面狭窄，就围绕一个产品那么一点零星知识，一接触邻近的领域就感到陌生，无能为力，这也是一种理论脱离实际的表现。学生毕业后所从事的工作总不可能与他在学校学习的内容完全一致，如果学生只能搞某个型号的产品，换一个产品就不行了，那怎么能适应社会主义建设事业一日千里飞速发展的需要呢？我们要认真总结解放以来大学理科基础课教学中正、反两方面的经验教训，根据人的认识规律，科学地、合理地安排基础课程。我们要正确处理针对性和适应性之间的矛盾，既要针对目前的情况，使学生毕业后能较快适应本职工作的需要；又要兼顾长远的发展，使学生掌握面较宽的基础较厚的理论知识，并在这个基础上通过科学实验的实践获得进一步的发展，以适应今后学习新学科，掌握新技术和继续提高的需要。此外，为了提高我国人民的科学水平，提高综合大学理科学生的入学水平，我们要切实加强中、小学自然科学基础知识的教学，广泛开展课外科技活动。大力宣传和普及科学知识，开展专业人员科研成果的交流，也是当务之急。在加强基础课教学中，培养学生抽象思维能力是个值得注意的问题。把培养学生解决实际问题的能力曲解为只是动手的能力，并把它与培养抽象思维能力对立起来，似乎解决实际问题是用不上抽象思维能力的，事实完全不是那么一回事。领导建造世界上第一座原子核反应堆的并不是工程师，而是意大利理论物理学家费米。领导造出第一台电子计算机的冯·诺依曼，是在抽象数学的研究中成绩卓著的数学家。许多事例说明，掌握抽象思维，对培养解决实际问题，特别是开拓性的技术问题，有很大好处。对于理论性很强的那些专业，诸如理论物理、基础数学、量子化学、分子生物学等，抽象思维能力的培养必须放在十分重要的地位。

中华民族从来就是一个勤劳勇敢、聪明智慧的伟大民族，我们的祖先曾经创造了光辉灿烂的古代科学文化，有许多重大的发明和创造。解放以来，我们在科学技术的发展上取得了很大的成就，原子弹、氢弹的爆炸成功，人造地球卫星的发射和准确回收，牛胰岛素的人工合成，基本粒子层子模型的提出等等，都标志着我们赶上和超过世界先进水平的坚强决心和雄壮步伐。我今年虽然已经七十五岁了，但是我希望至少还能为党再工作十年。我的工作岗位主要是在科技战线和教育战线上，我要在党的领导下，和同志们一起为加速实现我国的科学技术现代化，为加强我国的自然科学基础理论研究，为培养和造就一大批新的又红又专的科学技术人材，贡献出自己毕生的精力。

注：原文有删节。

1977年第11期封面

原刊版面

注：1966年《科学画报》因特殊历史原因停刊。1972年以《科学普及资料》名义复刊，1974年更名为《科学普及》。1978年第1期起，恢复《科学画报》刊名。本文刊于1977年第11期。正式恢复《科学画报》刊名的启示，也刊登于该期。

人物小传

周培源（1902年8月28日－1993年11月24日），著名流体力学家、理论物理学家、教育家和社会活动家，中国近代力学奠基人和理论物理奠基人之一。第五至八届全国政协副主席，九三学社第八届中央委员会主席，第九届中央委员会名誉主席。中国科学院院士，中国科学技术协会第二届主席、第三届名誉主席。曾任北京大学教务长、副校长和校长，清华大学教务长、校务委员会副主任，中科院副院长，中国物理学会理事长、名誉理事长，中国力学学会名誉理事长。1924年毕业于清华学堂，1927年在美国加州理工学院获博士学位，是加州理工学院毕业的第一名中国博士生。曾在普林斯顿高等学术研究院从事理论物理的研究，其间参加了爱因斯坦亲自领导的广义相对论讨论班。

1978年3月，周培源代表中国科协及所属学会在全国科学大会上就科协和学会工作提出4点意见，这对科协组织和活动的恢复起到了拨乱反正的重要作用。

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