大科学及其特征

（一）大科学的内涵

“大科学”或“大科学时代”是英国出生的美国科学史家普赖斯在其著名的《小科学·大科学》的演讲中提出的。他说：“由于当今的科学大大超过了以往的水平，我们显然已经进入了一个新时代……，现代科学的大规模性，面貌一新且强而有力，使人们以‘大科学’一词来赞美之。”^[1]其后，学者们从不同的角度对“大科学”概念进行描述，比较流行的解释是：有大量多种学科科技人员参加和大量的科研经费投入，从事的国家级和国际级规模的高度社会化的科学技术活动。美国研究原子弹的曼哈顿工程、研究登月飞行的阿波罗工程，中国的两弹一星、载人航天，以及世界各国合作的人类基因组计划等，都是大科学活动的典型代表。

科学研究活动是一个不断变化的动态过程，从研究内容到组织形式，从研究手段到最终目的，都会越来越多样和丰富。由此我们可以理解，“大科学”是一个动态化的概念，它在当代至少包含这样几层含义：

1．科学在不断分化中高度综合，各部门各学科之间不可分割的内在联系而构成统一的有机整体。它本质上是物质世界从客观到主观，从自然界到人类社会的统一性在科学上的表现。不论是自然科学、社会科学、思维科学还是人文科学，都是大科学这一统一整体的部分和环节。

2．大科学的主要表现形式是多学科群。诸如系统科学学科群，软科学学科群，新兴交叉学科群，解决复杂问题的巨系统学科群等等。这些学科群一方面反映了科学内部错综复杂的联系，以至于在研究某个方面的问题都不可避免地与其他相关的问题联系在一起。例如系统科学就同时与信息论、控制论、协同学、耗散结构理论和突变论等研究整体问题的相关的学科分不开；另一方面，表现在解决当代重大复杂的实践问题所必需的多学科群体和多种科学知识，例如全球问题研究、决策问题研究、工程社会问题研究、人工智能问题研究、文化哲学问题研究、生命科学技术与社会问题研究等。我国著名科学家钱学森极力倡导研究复杂巨系统的多学科综合集成方法。多学科群本身是现代社会实践的产物。

3．大科学还意味着各学科相互结合渗透和相互交叉性。在许多具体学科相互结合和渗透中，产生了许多新兴学科、边缘学科、交叉学科，它们成为许多科学创造发现的生长点。这些交叉性新兴学科不但沟通了科学的内在联系，而且构成当代解决所有复杂实际问题的知识支撑。例如全球学、生态社会学、环境伦理学、文化哲学等，它们在适合解决当今重大社会实践问题中，充分地表现了科学整体的力量和作用。

4．大科学还意味着自然科学与哲学人文社会科学相互结合相互渗透双向互动日渐强烈。不但自然科学依赖社会科学，而且社会科学作用于自然科学。尤其是哲学社会科学的理论方法和价值意义向自然科学迁移，自然科学也渗透到社会科学。两大类科学知识随着它们的双向互动明显增强而日益合流融通。

5．大科学还表明科学的发展和作用与技术、社会一体化，出现了所谓科学技术社会化，社会科学技术化。20世纪60年代以来，世界各地都相继出现了许多科研－教育－生产紧密结合的综合体，就是这种科学技术社会一体化发展的结果。

6．大科学还反映为解决当今复杂问题的整体配合性。当今世界面临的许多全球问题、国际问题以及各国遇到的诸多经济社会文化问题，都异常错综复杂，各种因素相互交织，盘根错节，大科学的整体参与性和密切协同性、多学科的结合性正是适应解决这类时代空前复杂问题的实践需要而赋予它特殊意义。

（二）从小科学到大科学

与大科学相对应的是小科学，即科学发展规模较小，对人类社会的影响也较小的研究方式。科学技术是由小科学发展到大科学的。

经过漫长而黑暗的封建统治，以文艺复兴和宗教改革为先导的巨大社会浪潮冲垮了腐朽的封建障碍，为现代科学的诞生开辟了道路，古代的科学技术终于在16世纪开始脱胎换骨，发生彻底的蜕变。这一时期的科学，是与技术、艺术、生活紧密联系的，达·芬奇、伽利略及稍后时期的牛顿等都是杰出人物。尽管当时的科学仅仅只是一株幼芽，但是已经包含了几乎所有大科学的本质，为此，我们把现代科学在文艺复兴时期崭露出来的许多特有运动，称为大科学的第一次预演。大科学第一次预演迸发出科技、经济、社会协同发展的第一次火化，但是，由于过分依赖于少数人物的智慧，这场演习终于没能直线式地扩张开来，转为真正的大科学，而是历史地进入小科学。

小科学时代科学研究的历史功绩是不容抹煞的，只是没有形成与技术、经济和社会协同发展态势，我们称其为“小科学”。小科学时代建立起了包括天文、地理、生物、数学、化学六大门类的自然科学体系，建立了自己特有的规范，发展了自己独特的研究方法，有了自己的专门语言和理论、联系的科学期刊、学术会议等形式。这一切都为人们深入地认识自然、社会的各个细节做出了很大的贡献。正是有了小科学时代几百年的科学积累，科学终于迈出了为生产服务、促发经济飞跃、成为社会集团力量的步伐。20世纪现代物理学革命，成为大科学全面展开的开路先锋。此后，多学科交叉、整合，科学、技术和经济的一体化发展，从而进入大科学时期。

小科学转变和发展成为大科学，原因在于现代科学技术发生的一系列的深刻变化，具体地讲：

1．科学技术领域的相互渗透，使重大科技项目具有高度的综合性，要求加强科学研究的组织管理工作，组织多学科力量进行大协作。

2．从现代科学技术的社会地位来看，它不仅是生产力发展的首要推动力量，同时也是影响人类文明进步的强大力量，以致我们不得不以“大科学”的方式，发挥其建设性功能，防止其破坏性功能。

3．当代社会的发展，要求科学技术解决人类面临的各种重大问题，相应的重大科研项目涉及的学科领域宽，实验手段复杂，代价越来越高，社会支持系统也日益庞大，惟有大科学才能肩负起这一重大使命。

大科学和小科学是一个问题的两个方面，是科学发展的两个阶段。与小科学相比，大科学在社会规模、发展形态、社会化程度上都有很大的不同。

1．规模大、投入多、知识积累和科研成果丰富　小科学时代的科研规模较小，哥白尼、伽利略加上他的两个学生就组成了西芒托学院，有名的英国皇家学会和法兰西科学院人数也很少。在17世纪，全世界的科学家加在一起，仅够装满一屋子。科研经费一般自己掏腰包。而大科学时代，科研规模之宏大，一般的个人和集体根本不可能问津。比如制造第一颗原子弹的“曼哈顿工程”，动员了15 000名科技人员，耗资20亿美元；“阿波罗”登月工程，仅最后1年就有42万人参加，花去了300亿美元。1665年世界上只有英国皇家学会一份科学期刊，到了1 700年不超过10种，19世纪初也才有100种左右。而现在科学杂志已超过10万种，每年出版图书超过50万种，仅美国国会图书馆的藏书就达1 900万册。就目前的知识积累量，如果一位化学家采用传统研究方式，光是浏览世界上1年内发表的论文和著作，就要花费一生时间。当然，科研成果也是不可同日而语的，16世纪，重大发现平均每年只有0．3项，而20世纪前50年平均每年20．6项。

2．多层次、多学科互相联系，协同发展　小科学时代，各学科分类明确而较少联系，巨大的鸿沟严重到阻碍科学技术的发展的地步。在大科学时代，交叉科学、横断科学大量兴起和发展，各学科之间的空白得到填补，各层次中的科学处女地得到开垦。科学研究方法从专而又专转向既专又博，将各个层次的研究联系起来，并出现了大科学所特有的系统科学方法论。电子计算机技术的出现和发展，更为大科学的一体化发展提供了强有力的技术手段，使得科学研究成为一个不断扩大的具有多层次复杂结构、发展中的整体。

更具历史意义的是，大科学的力量还日益通过技术、生产和经济活动过程显示出来。小科学时代科学与技术是分离的，几乎没有一项研究与当时社会生产的技术或管理有直接联系，科学只是一种娱乐，一种兴趣爱好，一种对未知的探索，一种对真理的追求，一种智力的显示，而不是一种面对物质世界的生产力。大科学的概念是科学与技术一体化的统一。如核裂变理论在短短几年之后就引发出核链式反应堆技术，并造出原子弹和核动力反应堆，开拓了核工业；受激辐射理论诞生不久，激光技术就发展起来。反过来，晶体管和集成电路等半导体技术的发展，刺激了电子学和半导体物理的加速发展；计算机技术推动了电子理论、计算科学、人工智能等科学理论的进展。可见，大科学是科学技术化、技术科学化的整体发展，具有不可比拟的巨大力量。

3．具有社会化集约效应　小科学的社会建制处于一种萌芽式的自由离子状态，科学家只是各自分散在自己的实验室或书房中，摸索一些微小的研究题目，因而小科学不具备集约效应，不可能产生巨大的社会能力。相反，大科学的活动已成为社会的集体活动，集约化程度越来越高，巨型战略工程都是国家甚至国际间统一策划。

科学社会化的集约效应还表现为大科学的发展开拓了许多新兴技术领域，直接导致了新型产业的诞生。一大批高新技术产业的崛起，使得科研、教育、服务等部门迅速发展起来，使得传统产业在内的整个产业系统发生根本性变革。大科学的发展使劳动生产率和国民经济得以持续增长，使大多数人的生活水平和生活需求有了显著提高。

（三）大科学的主要特征

大科学研究，项目规模庞大、结构复杂、多学科协作，其主要特征是：

1．大科学是一种大规模社会建制化的科学　这种建制化明显地表现在以下三个方面：

第一，科学研究活动已由过去以科学家个人和少数的助手的自由研究发展到国家组织乃至国际组织的研究，相应地，科学共同体也发展到国家规模和国际规模。

第二，科学技术系统越来越庞大、复杂，与之相关的经济支持系统、信息支持系统、技术支持系统、教育支持系统等一系列社会支持系统也日益扩大和完备。

第三，科学技术研究不仅规模大、建制大，而且投入的人力、物力、财力也大，其经济、社会的效益和战略意义更大。

2．大科学是科学与技术一体化的科学　现代科学革命和技术革命相互融合，使科学与技术的联系日益紧密。科学技术化和技术科学化成为现代科学技术发展的鲜明特征。科学技术化是指在总体的科学研究活动中包含着大量的技术科学研究、技术发展研究和技术应用研究作为其辅助部分，这些辅助的技术活动的目的是服务于科学研究活动自身的需要。科学技术化主要反映在：

第一，现代科学的发展，如原子能科学、高能物理学、宇航科学、天文学、大气动力学、地球科学等，在越来越大的程度上依赖于现代技术所提供的研究手段、仪器设备。

第二，许多技术性工作已成为科学研究活动必不可少的部分，如大量的计算工作需要计算机软件工程师的密切配合。

技术的科学化主要反映在：

第一，技术进步以科学进步为先导。即现代技术的发展也在越来越大的程度上依赖于现代科学所提供的理论基础，如生物工程技术、新材料技术、新能源技术、微电子技术、宇航技术等，无不依托于相应的学科的理论。

第二，已有的技术上升到技术科学，通过相应基础科学的指导，形成系统的技术知识体系，反过来完善和提高自己的技术。现代科学与技术的密切结合，大大加快了科学发展的实际应用，科学的新发现能迅速导致在国际上具有竞争力的更好的新产品。

3．大科学是系统化和整体化的科学　自然界是统一的整体，自然科学作为人类对自然界的认识，本应是系统的和内在统一的。过去，科学被分解为不同的门类，这是从不同角度认识自然的需要。现在，随着科学的进步和研究领域的扩展，不同学科门类之间的边界正在淡化和消融，又将继续促进不同学科之间的整合。在技术领域中，各种技术组合应用而形成群体的势头，正成为现代技术发展的主流，从而使技术群体化成为科学一体化的伴侣。

大科学的全面展开和充分发展，正以极大的力量改变着人们的生活方式和思维方式，引起人们观念深处的变革。仅就日常生活而言，与本世纪初相比，人们似乎生活在另一个星球上了，还不知将来会发生什么变化。为此，大科学时代应建立起与其相应的大科学观。

大科学的系统观：用系统的观念去看待大科学时代的科学技术。即既要把科学技术本身，也包括它的知识体系、社会组织、认识过程和实践活动，都如实地当作系统来看待，又要把科学技术作为社会大系统中的一个子系统。

大科学的经济观：科学技术要面向市场、面向经济。现代科学技术在走向大科学的同时，现代社会的经济也在发展为与现代高度社会化的大生产和世界市场相联系的大经济。大科学必须面向大经济，不断为大经济注入新的活力；要发展大科学，也必须依托大经济的支撑和推动。只有大科学与大经济的相互促进，它们才能共同繁荣、发展。

大科学的战略观：站在整个社会经济发展战略的高度制定科技发展战略。作为大科学的战略观应包含两层含义：一是要把科学技术作为当代社会经济发展最重要的战略资源，这是科学技术系统在整个社会大系统中的定位。二是必须把科学技术自身作为一个复杂系统从战略的高度统筹它的发展，制定出符合国情的科技发展战略。现代科技战略的制定必须从多个维度规划出科学技术作为生产力在整个社会经济中的预期角色和地位，科学技术定位的框架就是整个社会经济发展的大框架，科技定位的尺度就是社会经济发展的尺度。