科学发展从大涨落向小起伏转变趋势分析

谷兴荣

《岭南学刊》2008 年第1期

[摘要]科学在过去是大起大落的周期性发展过程, 科学发展在大涨落的背后存在着随着历史的推移, 渐渐地向小起伏转变的现象。产生这种现象的原因主要是世界科学发展规模的扩大、科学管理规模化、科学决策理智化和科学的深化发展。这种现象在科学管理决策中的实际意义在于: 科技管理在实践中减少了很多麻烦, 科学预测更为准确可靠, 使科学管理更为稳妥。

[关键词]科学发展; 大涨落; 小起伏; 现象分析

1981 年, 我们在科学发展指数规律基础上提出科学发展的兴衰周期规律。2003 年, 笔者提出科学发展的指数规律与周期规律是统计数据点的不同时间间隔导致的。现在我们发现在能体现周期规律的间隔中, 科学发展存在一个兴旺期越来越长, 衰退期越来越短, 兴衰差别的振幅越来越小, 由此导致科学发展从大涨落到小起伏的变化趋势的现象。本文在揭示这一现象的基础上进而探讨其产生这一现象的原因, 以及对科技管理中的借鉴与启示。

一、科学发展从大涨落到小起伏变化的现象

科学发展中存在从大涨落到小起伏变化的趋势, 主要表现在以下几种客观现象。1、科学发展在兴衰交替的周期性变化中, 其兴旺期具有不断延长的现象。人们统计1500-2000年历年的科技成果数与科学家人数, 以10 年一计, 用坐标图表述出来[1]32( 见图1) 。从图1 发现,近500 年以来, 科学发展经历了两个兴旺期:1550- 1670 年为第一兴旺期, 经历120 年; 1740-1930 年为第二个兴旺期, 经历190 年。由此, 陈文化教授把1550 年作为起点, 据此总结出一个公式, [2]207 即:yi=50+60Ni式中y 第个兴旺期所经历的年数; 50 与60 为常数; Ni 为第i 兴旺期的序数。从这个公式得出结论, 即科学发展的第一个兴旺期所经历的时间是年, 第二个兴旺比第一个兴旺期所经历的时间要多60 年, 第三个兴旺期比第二个兴旺期的经历的时间再多60 年。从统计数据上看, 这是一个不断变化的发展规律。当然, 如科学学研究• 81 •《岭南学刊》2008 年第1期果往前推移, 把1500 年作为起点, 那么上述公式就不适用了。不过仍可证明科学的兴旺期是越来越长的。兴旺期不断延长带来的后果是使科学发展从大涨落不断趋向小起伏。有着更多的是数规律增长的时间, 占这同一种规律形式的发展时间越来越长。因为兴旺周期越来越长的本身就是科学发展逐步平稳的表现。

2、科学发展兴衰周期中的衰退期越来越短,在1500 年以来的500 年里, 经历了两个兴衰周期, 在每个兴衰周期中的衰退期之间, 前后相比有不断缩短的变化趋势, 从图1 中我们可以看出: 衰退期与前一兴旺期之比:第一个衰退期1670- 1740, 历经70 年, 70/120=0.58; 第二个衰退期1930- 1980, 历经50 年,50/190=0.26。由此可见, 兴旺期在不断延长的时候, 衰退期有不断缩短的现象。存在着衰退期与前一兴旺期的比值越来越小的发展趋势。

3、科学发展兴旺期与衰退期在两种发展状态之间的差别有越来越小的发展趋势。在1550-1670 年的科学发展兴旺期中, 科技成果数的年增长指数为W=1.4410.167; 而科学家队伍的创造力年增长指数为: Q=0.09810.168 。两者的比值关系为: R=QW=0.06510.001~0.07 , 也就是说两者的相对变化率只有9‰, 由此可见, 在一二百年, 其值都是相对不变的。但是, 进入衰退期之后, 科学成果数不但不随科学家人数的增加而增加, 反而逐渐下降, 下降的一定极限后, 又开始的新的指数函数形式递增起来。计算表明, 在1670—1740 年的衰退期R 值较1550—1670 年相比较, 猛增57%, R 值相对变化率两个阶段相差70 倍。[3]229我们也看到1930- 1980 年的衰退期与1740-1930 年的兴旺期相比, 研究效率上的差别比第一个周期的兴衰差别要小得多, 也就是科学发展兴衰变化的振幅在逐步缩小。

4、从科学发展的兴旺期越来越长, 衰退期越来越短, 兴衰振幅越来越小的现象。不难推论, 科学发展是从兴衰涨落大到兴衰涨落小, 即从大涨落向小起伏的方向发展是一个必然趋势。当然, 小起伏是相对大涨落而言的, 科学发展进入小起伏阶段以后, 各年之间的发展速度也不可能绝对均衡, 也是互有差别的。这种从大涨落到小起伏发展只是科技发展在现阶段的一种趋向,但不是最后归宿, 因为绝对的科学技术的平稳发展是不存在的。

二、科学发展从大涨落到小起伏转变趋势的原因分析

我们从前面的分析得出一个最基本的结论,这就是科学技术发展规律是从大起大落向着相对平稳的方向转化。这一现象是由什么原因引起的,值得我们必须认真分析。

1、世界科学发展规模的扩大, 科技人员增多,机构庞大而系统经费增加, 成果增多, 这样发展的结果使科学家的产生与科技成果产生的偶然性因素越来越小, 必然性因素越来越大。必然性因素扩大的结果导致科学发展的涨落程度越来越小, 发展过程越来越平稳。( 1) 古代科学体系小、人员少、经费少、成果少、成果产生的偶然性大, 在兴旺期与衰退期的年平均变化率的差别最大。[4]123( 2) 近代科学体系有了较大发展, 规模扩大,科技人员与科研经费都有很大增长, 科技成果增加, 使科技成果产生的偶然性因素有所减小, 科技成果数的年相对变化率有所减少( 见表1) 。表1. 近代科学体系与科技成果数从表1 得出科技成果数的年度变化率为:1550- 1670 年: y!1=19.41科学学研究• 82 •《岭南学刊》2008 年第1期1680- 1740 年: y!2=3.15R = y!1 / y!2 = 6.16( 3) 现代科学技术体系的发展规模有了很大提高, 科技人员与科研经费都有很大的增长, 科技成果数大幅度增加, 使科技成果产生的偶然性因素有所减小, 科技成果数的年相对变化率进一步缩小( 见表2)表2. 现代科技术规模扩大与科技成果数从表2 得出科技成果数的年度变化率为:1750- 1930 年: y!1=16.01940- 1980 年: y!2=4.14R = y!1 / y!2 = 3.86从上述材料清楚地说明, 近代科学发展规模比古代大, 其科技成果数在一个兴衰周期中, 兴衰相对变化率也较古代为小。现代科学发展规模进一步扩大, 它与近化相比, 其规模是成几十倍上百倍的扩大。单位时间的科技成果数也成倍地增大,在一个兴衰周期中, 现代的兴旺期与衰退期相比,发展速度相差3.86 倍, 比近代相差6.16 倍为小。可见导致科学成为一个体系完善的行动有序的社会部门, 这样大大地增加了科学劳动的必然性因素, 科学成果产生的必然性因素, 减少了偶然性因素, 使科技成果在兴衰周期中的相对变化率大幅度地减小。

2、科学管理规模化, 科学决策理智化, 科学战略与科学安排等越来越可靠, 减少了失误, 避免了失败, 提高了成功率。( 1) 科学研究活动从自发性为主转向组织性为主。从盲目试错性为主转问计划性为主。由此减少失误, 减少了偶然性因素, 增加了必然性因素,导致科学发展更为平稳, 从大涨落向小起伏转化。( 2) 科学管理规范化, 更得益于对科学管理基础理论的了解, 得益于科学发展规律的了解。使科学管理者和科研工作者能够明白科学研究的基本点, 明白科学研究的基本路线, 明白科学研究的应用方法, 科学管理和科学研究达到了这样的层次水平, 能够做到有的放矢, 恰如其分, 由此大大提高了必然性因素, 减少了偶然性因素, 科学研究就少走了很多弯路。这种状态下的科学发展规律容易呈现线性的小起伏的发展过程。

3、随着科学的深化发展, 使科学研究成果中的纵向研究成果占成果总数的比例不断减少, 横向研究成果数占科技成果总数的比例不断增加,使科学研究成果从以纵向研究成果为主转向以横向研究成果为主。有意义的是, 纵向研究成果数随着科学研究的物质领域( 物质层次) 的转化, 从一个物质领域研究的积累向另一个物质领域的转化( 变革) 呈现出显著的兴衰交替过程, 可是横向研究成果数没有随物质层次的变化而兴衰交替的过程。科学认识的横向发展是因为事物的各个领域的问题是相互独立, 也是相互联系的, 是各项成果从一个领域扩展到另一个领域。科学的各门学科之间, 以至科学、技术、经济、社会之间都是互相联系的。没有不同事物在运动中的相互联系, 就没有事物的运动规律。横向联系研究的成果由来已久,18 世纪的牛顿力学定律导致化学领域发现当量定律, 天文学领域产生天体物理力学, 地学领域产生地质力学。法拉第与麦克斯韦的电磁学产生后, 由此产生生物电学, 生物磁学。[5]横向成果比例增大有一个证据, 早在20 世纪80 年代初, 笔者总结不同时代产生的学科的形成方式时, 发现古代至16世纪末产生的学科有81%源于直接经验总结, 有13%源于纵向分支形成, 有1%源于横向交叉学科。17 世纪至19 世纪末产生的学科有13%源于直接经验总结, 68%源于纵向分支所致, 4%源于横向交叉所致。20 世纪产生的学科有3.5%源于直接科学学研究经验总结, 22%源于纵向分支, 74%源于横向交叉所致。[6]140 可见横向研究早已占据了主导地位。正因为横向成果的增加, 是科学发展从大涨落向小起伏转化的基本因素。

三、科学发展规律变化的意义与对策

科学发展以大涨落到小起伏的历史变革具有十分重要的实际意义。我们如何根据这种变化和意义, 采取管理上的对策措施, 使科学得到更为快速稳妥的发展。

1、科学发展从大涨落到小起伏的变化使科技管理实践少了很多麻烦。因为在大涨落的低谷时代, 必然导致科学劳动的困难程度骤增, 劳动效率急骤下降, 多产科学家人数的比例严重下降。这种历史性的变化使得各国科技管理必须发生重大变革, 由原来重视培养少数杰出的多产科学家, 转向重视培养一群单产科学家。人们当然希望多培养些科学大师, 但往往培养不出这样多的杰出人才,实际上只能出极少数杰出科学家。因此, 为了经济与社会的发展, 又必须培养一支杰出科学家队伍,这个队伍的人少了不行。在管理上必须采取一系列措施进行弥补, 才能维持科学的持续发展, 保障经济社会的正常发展。当科学发展进入小起伏的历史时代, 以横向成果为主的时代, 就不必为大低谷的处境而烦恼。

2、科学发展从大涨落转向小起伏的时代以后, 使科学预测更为准确可靠, 科学预测是指人们利用知识经验和手段, 对科学的未来状态做出的推知或判断。影响科技发展状况的因素越多, 不确定性越大, 预测的可靠越小。科学发展的波动幅度越大, 预测结果的误差越大, 预测的准确性越差。在预测中需要回答的问题有科学探索中目前已处在何种发展阶段, 哪些研究尚处于初步表面阶段,哪些探索已进入高级成熟深入发展阶段, 宏观探索与微观探索分别达到了何种水平, 其主流和突出现象有没有继续向前发展的趋势。随着科学发展规律的变更, 有利于提高预测准确率, 减少预测误差。

3、科学发展从大涨落到小起伏使科学管理更为稳妥。由于科学发展的涨落现象主要源于科研效率的变化。现在从大涨落转化的小起伏以后, 科研效率相对稳定。人力物力财力是科学发展的三个基本条件。对科学发展所需要的人力物力财力的计划有宏观与微观之分。宏观上研究国家科学发展所需的人力、物力、财力, 微观管理上要研究某地方、某单位, 甚至某些项目的科学研究所需要的人力、物力、财力。财力方面, 根据科学研究所要达到的目标, 同时根据科研效率来确定科学发展经费的预算拨款。从科研成果所花费的成本和所取得的经济效益等方面的发展变化, 以及这些变化对科学发展的完成具有的影响来考投资额度, 现在科学发展从大涨落转向小起伏, 从而降低了管理上资金安排的不确定性、风险性。增加了资金安排的计划性、可靠性。人力方面涉及到发展科学完成科研项目所需的科研队伍的人数与质量水平, 以及各种各类科研人员之间, 科研人员与管理人员、后勤人员的合理配制与安排问题。在科学发展大涨落时代, 势必留有很大的机动数字, 这部分人力要么是不够, 要么是浪费, 不容易把握。科学发展进入小起伏时代后, 科技人员的配置势必更加可靠准确。从而增加了管理的稳妥性。物力方面, 主要分析科学研究所需的基本建设和环境建设条件。如科研用房, 科研设施、实验室、仪器设备、图书资料的数量与质量水平, 这是科技管理的重要内容。在科学发展的大涨落时代,也是很难确定的。科研物力计划的风险很大, 容易出现管理计划上的重大误差, 导致因物力因素不够而影响科技发展, 或配置结构失衡导致某些物力浪费。科学发展进入小起伏时代以后, 管理计划的工作就能够更为有的放矢地做准确。

参考文献:

[1]谷兴荣.科学技术研究业经济学原理[M].北京: 中国财政经济出版社, 2004.

[2]陈文化.科学技术与发展计量研究[M].长沙: 中南工业大学出版社, 1992.

[3]赵红州. 科学能力学引论[M]. 北京: 科学出版社,1984.

[4]谷兴荣.科学技术发展的数学原理[M].长沙: 中南大学出版社, 2005.

[5]谷兴荣.理论科学研究效益的三大规律探讨[J].岭南学刊, 2006(5).

[6]谷兴荣.科学技术发展的计量研究[M].长沙: 湖南科技出版社, 2000. ( 责任编辑: 李芸)