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译文:网络重新布局是基因重要性改变的重要机制
zilu85 2015-1-28 13:40
Network rewiring is an important mechanism of gene essentiality change 网络重新布局是基因重要性改变的重要机制 基因重要性 改变对于生物进化十分重要。但是同源物种之间重要性如何变化却是不清楚的。我们根据网络演变的框架和基因组比较分析,研究酵母菌和小鼠 基因重要性 变化的核心机制。我们发现:酵母菌的非重要基因在小鼠中成为重要基因,是因为这些基因参与蛋白复合物使得其网络连接快速增长。反应的增多使得以前不重要的基因成为重要通路上的成员。通过分析基因重要性的改变,我们重新稳固地确立了中心 - 致死法则,提出重要基因与网络 hub 的关系。进而言之,我们发现重要基因与非重要基因关联的数目取决于他们在祖先物种中是否是重要基因。我们的研究首次描述了网络进化如何发生进而改变了基因重要性。 窗体顶端 Kim, Jinho; Kim, Inhae; Han, Seong Kyu. SCIENTIFIC REPORTS 2 : 900. NOV 29 2012 http://www.nature.com/srep/2012/121129/srep00900/full/srep00900.html
个人分类: 生物信息学|3849 次阅读|0 个评论
事故作为安全学科研究对象及其重要性
热度 2 Greg66 2014-9-29 20:52
事故作为安全学科研究对象及其重要性 20140929 事故是从各个行业、各个领域的生产、生活,也即各个社会组织的活动所遇到的所有安全问题中抽象出来的一个具体概念,它的内涵是“突然发生的、造成损失的意外事件”,外延是损失量、损失内容、发生原因、发生的时空范围等相同或不相同的一个一个的事件。 安全学科一旦以事故为研究对象、以事故预防为目的,以其发生的社会组织为研究范围,这个学科便有了起点,有了目标,有了实质内容和结构,也变得实在和广泛适用与实用。 安全学科一旦以事故为研究对象、以事故预防为目的,以其发生的社会组织为研究范围,这个学科便能够支撑包含 生产安全、公共卫生、食品安全、社会安全、国家安全、生态安全、自然灾害、反恐 等子领域的公共安全这个广泛的社会管理领域。 如果不把事故作为研究对象,上述问题,作者认为都将无法解决。所以安全学科的研究对象问题,是十分重要的问题。 当然,事故需要科学定义,以前已经讨论得很多了。
个人分类: 1|3749 次阅读|2 个评论
从我国历代王朝的兴亡实际和权力腐蚀律导出了我国王朝的兴亡律
热度 13 cswen 2013-12-8 15:37
从历代王朝的兴亡实际和权力腐蚀律导出了 我国王朝的兴亡律 ——读史偶记的结束语 温景嵩 (2013年12月8日中午开始写于南开园) 我们跟随吕思勉,钱穆和徐中约三位史学大家,跟随他们的三部名著:《中国通史》,《国史大纲》和《中国近代史》一路走来,从中国的上古史开始走起,一直走到了我国最后一个大清王朝的结束——辛亥革命,也算是走过了几千年之久。从这次学习中我们得到了有关我国历代王朝兴亡的以下六点结论: 1, 一个王朝有兴就有亡,没有一个王朝能够万世永存; 2, 权力腐蚀律的确客观存在,因而使具有绝对权力的皇帝宝座成为一柄双刃剑: 3, 若一王朝的最初几代皇帝意志坚强,他们能够抵御住这个宝座的腐蚀性,并利用他们手里的权力为老百姓做些好事,这一王朝就能存活得长久些; 4, 若与此相反,这一王朝的最初几代皇帝意志薄弱,他们马上就会被这一宝座的腐蚀性所腐蚀,从而使这一宝座成为他们自己享乐的平台,恣意妄为,为所欲为,那么这一王朝就必然会成为一个短命的王朝; 5, 一个能存活得长久些的王朝,最终仍然逃脱不了灭亡的命运。其原因就在于这一皇帝宝座在此皇族里传下去的话,早晚必然会传到一些意志薄弱者之手,那么这王朝就到了终结的时候了; 6, 我国历代王朝的兴亡总是通过战争才得以实现,因此就使无辜百姓遭受灾难,流离失所,流血流泪,即所谓:“兴,百姓苦;亡,百姓苦!”这是最令人遗憾的事。 以上六点结论仅仅是个人所见,欢迎朋友们批评指正,欢迎朋友们不吝赐教,谢谢。 (2013年12月8日下午温景嵩写就于南开园)
个人分类: 温景嵩文库|4758 次阅读|23 个评论
【译文】天文学为何重要?
热度 5 qianlivan 2013-11-6 22:50
编者按:最近流传着国际天文联合会网站上的一篇文章,讲述了天文学的重要性。编者觉有理有据,特翻译为中文。编者水平十分有限,错误必然很多,权当开个头。如能引起大家兴趣,则实乃幸事。原文见: http://www.iau.org/public/themes/why_is_astronomy_important/ 据原作者提供的消息,近期将对原文进行更新。所以可能会有新版的译文。本译文暂停更新。 目前本文的第二版(对新版文章的翻译)已经发表在《天文爱好者》2013年第12期。 我的导师吴学兵教授对我的翻译稿进行了修订。修订稿如下 ================================================ 天文学 为 何重要 ?(Why isAstronomy Important?) 原文网址: http://www.iau.org/public/themes/why_is_astronomy_important/ 作者 : Marissa Rosenberg, Pedro Russo (EU-UNAWE,Leiden Observatory/Leiden University, The Netherlands), Georgia Bladon, Lars Lindberg Christensen (ESO, Germany) 中文翻译、编辑:钱磊(中国科学院国家天文台) 修订:吴学兵(北京大学天文学系) 1 、引言 2 、 技术转移 2.1 从天文学到工业 2.2 从天文学到航天部门 2.3 从天文学到能源部门 3 、天文学和医学 4 、日常生活中的天文学 5 、 天文学和国际合作 6 、天文学、人类和人类历史 参考文献 1、引言 长期以来,天文学家和其他科学家都相信,他们工作的重要性对于全社会而言是显而易见的。但是在目前经济紧缩的艰难时日里,即使是科学带给我们的这些最明显的益处也不得不接受仔细的考量。 消除贫困和饥饿是全世界的优先任务,而不能直接解决这些问题的活动可能就难以被证明是合理的并获得支持。但是,一些研究(见下文)已经告诉我们,科学教育、研究和技术中的投入有巨大的回报 —— 这 不仅仅是经济上的,而且还有文化上的以及间接对普通大众的。这些回报会帮助各国面对和克服存在的危机。一个国家或地区的科技发展与其人类发展指数密切相关,这个指数是对预期寿命、教育和收入进行度量的一个统计量 (Truman, 1949) 。 天文学和相关领域是科学和技术的前沿,回答着关于我们为何存在和关于我们居住的宇宙的基本问题,并驱动着创新。由于这个原因,国际天文学联合会( IAU )的 2010-2020 战略规划有三个主要重点领域:技术和技能;科学和研究;以及文化和社会。 尽管像天文学这样的 “ 纯基础研究 ” ( blue-skies research )在短期内很少有直接的有形产出,但是进行这项研究需要最前沿的技术和方法,这些技术和方法在一段时间后便可通过其更广泛的应用而影响世界。 这方面有大量的例子 —— 不少列在下面 —— 展示了天文学研究中如何通过对不断超越现有能力的仪器、工艺流程和软件的追求而对技术、经济和社会所做出的贡献。 天文学中科学和技术发展的一些成果,尤其是在光学和电子学领域的成果已经成为我们日常生活中的必需品,例如个人电脑、通信卫星、移动电话、全球卫星定位系统(GPS)、太阳能电池板和核磁共振成像( MRI )扫描仪。 毫无疑问,古往今来天文学都在全球范围内人类思想的不断变革中扮演着重要的角色。在过去,天文学被用于测量时间、标定季节和在广阔的大洋上导航。作为最古老的科学之一,天文学存在于所有文化的历史和根源中。它带给我们关于宇宙的美丽图画让我们为之激动不已,并为诸如 “ 我们从何处来 ” 这样的问题提供了答案。它为我们探索浩淼而复杂的宇宙世界打开了一扇窗户,让我们了解地球,提升全球公民意识,并让我们为所在的地球家园引以为豪。 美国(国家研究委员会, 2010 )和欧洲 (Bode et al., 2008) 的一些研究报告指出,天文学对社会的主要贡献不仅体现在技术上( 技术转移 ,见下文)和医学上(也见下文),而且这些贡献也极大地拓展了我们的视野,并帮助我们发现了宇宙和身在其中的我们地球的壮丽。通过研究宇宙,也能使我们了解到我们人类能得以生存的基本原因。例如,太阳对地球气侯的影响。只有通过对太阳和其他恒星的研究才能帮助我们完整地理解这些过程。对细至最小天体的太阳系动力学研究允许我们仔细研究来自太空的对我们行星的潜在威胁。这些事件可能使我们的世界发生重大变化,正如 2013 年俄罗斯车里雅宾斯克陨石撞击所清楚展示的那样。 学校中的天文学习也有很大价值。业已证明,在小学和中学参加与天文学相关的教学活动的学生今后更有可能选择科学和技术方面的职业,并会一直关注科学上的发现(国家研究委员会, 1991 )。这不仅对天文学领域有利,而且对其它科学领域也有好处。 天文学是能和普通大众直接互动的少数科学领域之一。它不仅超越国界,而且还能积极促进世界范围的合作。下面,我们仔细的通过一些具体实例的考查来探讨一下天文学对其它领域的贡献。 2、技 术 转 移 2.1 从天文学到工 业 天文学和工业之间技术转移最有用的一些例子包括成像和通讯中的进展。例如,一种叫 柯达 Technical Pan 的胶片曾被医学和工业光谱分析师、工业摄影家和艺术家们广泛使用,但它最初却是为观测太阳的天文学家记录太阳表面结构的变化而发明的。此外, Technical Pan 胶片在天文学家需求的一次次驱动下不断发展,并长达几十年地被用于探测生病的农作物和森林、用于牙医学和医学诊断、以及探测油画的各层以鉴别赝品(直到其停止使用)(国家研究委员会, 1991 )。 2009 年 Willard S. Boyle 和 George E. Smith 被授予诺贝尔物理学奖以表彰其发展另外一种可在工业中广泛应用的器件。这种为天文图像发展的捕捉图像的传感器被称为电荷耦合元件( CCD ), 它们 在 1976 年首次在天文学领域开始使用。在很短的几年内它们不仅就替代了望远镜上的传统胶片,而且很快在很多人的个人照相机、网络摄像头和手机中得以使用。 CCD 的改进和流行要归功于美国宇航局( NASA ),它曾作出 决定在哈勃太空望远镜上使用超灵敏的 CCD 技术( Kiger English, 2011 )。 在通信领域,射电天文学已经提供了大量有用的工具、器件和数据处理方法。很多成功的通信公司最初都是由射电天文学家成立的。电脑语言 FORTH 最初发明后被用于美国基特峰的 36 英寸望远镜,在此基础上继而发展成为一个高度盈利的公司( Forth Inc. )。现在它还被联邦快递FedEX用于全世界邮件的追踪服务。 下面是天文学和工业之间技术转移的其它一些例子(国家研究委员会,2010): · 通用汽车公司使用天文编程语言中的交互数据语言( IDL )来分析从汽车碰撞中得到的数据。 · 探测大质量天体加速产生引力波的第一个技术专利被一家公司获得,以帮助他们确定油田的重力稳定性。 · 著名的通信公司 ATT 使用了天文学图像处理和分析软件( IRAF ) —— 一种美国国立光学天文台编写的软件 —— 来 分析电脑系统和固体的物理图像。 2.2 从天文学到航天部 门 航天部门共享了天文学的大部分技术 —— 特别是望远镜和仪器硬件、成像和图像处理技术。 自发展太空望远镜以来,国防信息的获取从使用地基技术转变为使用空基技术。军事卫星是指向地球的重要望远镜,需要使用和天文卫星一样的技术和硬件。此外,处理卫星图像也需要使用和处理天文图像一样的软件和过程。 以下是天文学发展用于国防的一些具体例子(国家研究委员会, 2010 ): · 对恒星的观测和对恒星大气建立的模型被用于区分火箭喷焰和宇宙天体。同样的方法正在被研究用于早期预警系统。 · 对恒星在天空中分布的研究 —— 用于望远镜指向和定标 —— 也被用于航天工程。 · 天文学家发展了太阳盲光光子计数器 —— 一个能在白天测量来自某个源的光子而不被来自太阳的粒子淹没的装置。它现在被用于探测来自导弹尾焰的紫外( UV )光子,这使得一个几乎没有假警报的紫外导弹预警系统成为可能。同样的技术也可以用于探测有毒气体。 · 全球定位系统( GPS )卫星依赖于天体,如类星体和遥远的星系,来确定精确的位置。 2.3 从天文学到能源部 门 天文学方法可以用于寻找新的化石能源,也能用于评估新的可再生能源的可能性(国家研究委员会, 2010 ): · 两个石油公司, Texaco 和 BP ,使用 IDL 来 分析油田周围的岩心样本,以及一般的石油研究。 · 一个叫 Ingener o 的澳大利亚公司已经发明了太阳辐射收集器在地球上利用太阳能量。他们制造了直径达 16 米的收集器,这只有使用为轨道望远镜阵列所发展的石墨合成材料才有可能做到。 · 在 X 射线望远镜中对天体进行 X 射线成像的技术 —— 它不同于光学望远镜 —— 现在被用于监测等离子体聚变。如果聚变 —— 即 两个轻的原子核聚合形成一个更重的原子核 —— 变得有可能可控,它应该会为我们寻找安全、洁净的能源提供答案。 3 . 天文学和医学 天文学家一直在努力希望看见更暗更远的天体。医学届也在努力做类似的事情:即观察人体内被遮挡的东西。两个学科都要求高分辨率、准确、详细的图像。或许这两个领域间技术转移最有名的例子是综合孔径技术,它由射电天文学家以及诺贝尔奖得主 Martin Ryle 发展出来的 (瑞典皇家科学院 , 1974 ) 。这个技术现在被用于电脑断层术(也被称为 CT 或 CAT 扫描仪),核磁共振成像( MRIs )、正电子发射断层扫描( PET )和其他许多医学成像工具。 除了这些成像技术,天文学还发展了很多使图像处理变得简单很多的编程语言,特别是 IDL 和 IRAF 。这些语言都有广泛的医学应用( Shasharina, 2005 )。 天文学研究对医学产生贡献的另一个重要例子是建立洁净区域。建造太空望远镜要求极端洁净的环境以避免可能的灰尘或粒子遮蔽或阻碍望远镜上的镜面或仪器(例如, NASA 的STEREO卫星;Gruman, 2011 )。为达到这一点所发展的洁净室协议、空气过滤器和兔子套装现在也用于医院和制药实验室( Clark, 2012 )。 以下是天文学工具在医学中的一些更直接的应用例子: · 一家药物公司和剑桥大学底片自动测量装置的合作使得白血病病人的血样可以更快地得到分析从而确保更精确的药物调整(国家研究委员会, 1991 )。 · 射电天文学家发展的一种方法现在被用于以非介入性的方式探测肿瘤。将此方法与传统方法相结合,乳腺癌病人的真阳性探测率可达到 96% ( Barretet al., 1978) 。 · 最初为控制望远镜仪器温度而发展的小型热传感器现在被用于控制育婴箱 —— 一种 用于新生儿护理设备的加热装置(国家研究委员会, 1991 )。 · NASA 开发的低能 X 射线扫描仪目前被用于门诊手术、运动损伤和第三世界的诊所。它也被美国食品和药物管理局( FDA )用于研究某些药片是否受到污染(国家研究委员会,1991)。 · 处理从空间拍摄的卫星图像的软件现在正在帮助医学研究者建立一种简单的方法对阿兹海默氏病实施宽幅扫描( ESA , 2013 )。 4. 日常生活中的天文学 人们每天碰到的很多东西都是从天文学技术发展而来的。或许最常用的来自天文学的发明就是无限局域网( WLAN )。 1977 年, John O ’Sullivan 发明了一种用来锐化射电望远镜拍摄到的图像的方法。同样的方法被应用于普通的无线电信号,特别是那些专门用于加强电脑网络的信号,这现在成为所有无限局域网技术中不可或缺的一部分( Hamaker et al., 1977 )。 以下是其他一些最初为天文学所发明后来被用于日常生活的重要技术(国家研究委员会, 2010 ): · X 射线天文台技术目前也用于机场的 X 射线行李传送带。 · 为一次火星任务设计的用于分离和分析化合物的气相色谱仪被用于机场包裹的药物和爆炸物巡检。 · 警察使用手持化学需氧量( COD )光度计 —— 一种 天文学家发展的用于测量光强的仪器 —— 来 检查车窗是否按有关法律要求的那样保持透明。 · 最初用于分析月球土壤的伽玛射线光谱仪现在被用来作为一种非介入的方法去探测历史建筑的结构是否弱化或查看易碎的马赛克的背面有无问题,这些建筑包括在威尼斯的圣马可大教堂。 比这些对技术的贡献更微妙的是天文学在我们对时间的看法上的贡献。第一本日历是基于月球运动的,甚至我们定义一秒的方法都是基于天文学。 1955 年发展的原子钟是用天文历书时间 —— 国际天文联合会 1952 年采用的一个以前的标准天文时标 —— 来校准的。这导致了国际上认可的对秒的重新定义( Markowitz et al., 1958 )。 这些都是天文学对我们的日常生活影响的活生生的例子,但天文学在我们的文化中也扮演了重要的角色。有很多关于天文学的书和杂志是为非天文学家所写的。 Stephen Hawking 的《时间简史》是一本畅销书,已销售超过一千万本( Paris , 2007 )。 CarlSagan 的系列电视节目《宇宙:一个人的旅程》已经被超过 60 个国家的超过 5 亿人观看过( NASA , 2009 )。 很多非天文学家也在 2009 年 国际天文年( IYA2009 )期间参与了与天文有关的活动,这是科学中最大的教育与公众推广事件。有超过 148 个国家的超过八亿人在国际天文年 里参加了 数千个与天文有关的活动( IAU , 2010 )。 5. 天文学和国 际 合作 对任何国家而言,科学和技术上的成就都会提供巨大的竞争优势。拥有最有效的新技术以及在获得新的科学发现上领先的国家都会因此而自豪。但或许更重要的是科学能将让不同的国家联合起来,鼓励相互之间的合作,并创造一种持续流动的模式让研究人员在全球范围内旅行以便在国际设施上开展研究工作。 天文学特别适合于国际合作,这是因为需要利用世界上不同地方的望远镜才可以观测到整个天空。天文学中最早的国际合作至少可追溯到 1887 年 , 当时来自世界各地的天文学家将他们用望远镜拍摄的图像汇总起来制作了第一幅全天天图。 1920 年国际天文学联合会也成为了国际上第一个科学方面的联合组织。 除了从地球上不同制高点观测天空的需求外,在地面和太空建造天文台是非常昂贵的。因此大多数现在和计划中的天文台都是由若干国家共同建设的。所有这些合作到目前为止都是和平的和成功的。其中一些最著名的合作包括: · 欧洲南方天文台(ESO),由 14 个欧洲国家和巴西共建,位于智利。 · 由日本火箭发射美国的一台天文空间光谱仪。 · 在主要天文台上的合作,如美国宇航局( NASA )/欧洲航天局(ESA)合作的 哈勃太空望远镜。 · ALMA 项目是欧洲、美国、加拿大、日本、台湾与智利全球合作的天文项目。 6. 天文学、人 类 和 历 史 甚至在书写历史开始之前,人类就对太空产生了兴趣。那时的人们靠观测天空来决定何时种植他们的农作物,帮助他们在广阔的海洋中导航,以及回答我们从何而来和我们如何达到这里的问题。 天文学研究开阔了我们的眼界,将我们引向这些问题的的答案,并让我们了解我们在宇宙中的位置。当哥白尼宣称地球不是宇宙的中心时触发了哥白尼革命,通过这次革命,宗教、科学和社会都不得不适应这种新的世界观。 天文学一直对我们的世界观都有重要影响。早期文化将天体认同为神并利用它们在天空中的运动来预言将要发生的事。我们现在把这称为占星术,在今天天文学确凿的事实和昂贵的仪器面前占星术已经消失很久了,但现代天文学中仍有这段历史的影子。以星座名称为例,仙女,希腊神话中被链子锁住的少女;或者英仙,救了这位少女的神。 天文学对我们世界观影响的一个最近的例子是发现我们自己是由与组成恒星相同的物质所组成的。我们在恒星及其周围的气体和尘埃中所发现的基本元素和组成我们身体的元素完全相同。这一我们和宇宙的联系牵动着我们的生活,它所激发的敬畏或许就是天文学为我们提供的美丽图像在今天的文化中如此受到欢迎的原因。 天文学中仍有很多没有被解答的问题。目前的研究正在试图理解类似 “ 我们有多老 ” 、 “ 宇宙的命运如何 ” 的问题,以及或许是最有趣的问题: “ 宇宙有多么独特,一个稍稍不同的宇宙是否能维持生命? ” 但天文学每天也在打破新纪录,不断发现最远的距离、最重的天体、最高的温度和最剧烈的爆发。 美国天文学家 Carl Sagan 在他的关于人类未来的书《浅蓝色的小点》中为我们展示了天文学种最简单、也是天文学对社会最鼓舞人心的贡献之一: “ 有人说天文学是震撼人心和塑造品格的经历。或许没有什么能比这幅我们微小世界的遥远图像更好的展示出人类奇思异想的愚蠢。于我而言,它强调了我们的责任,要更加善待彼此,保护和珍惜这淡蓝色的小点,我们已知的唯一家园。 ” ================================================ 原稿 ================================================ 天文学为何重要? 作者:Marissa Rosenberg, Pedro Russo (EU-UNAWE, Leiden Observatory/Leiden University, The Netherlands), Georgia Bladon, Lars Lindberg Christensen (ESO, Germany) 中文翻译、编辑:钱磊(国家天文台FAST工程) 引言 技术转移 从天文学到工业 从天文学到航天部门 从天文学到能源部门 天文学和医学 日常生活中的天文学 天文学和国际合作 天文学、人类和人类历史 参考文献 引言 长久以来,天文学家和其他科学家相信,他们工作的重要性对于社会而言是显而易见的。但是在经济紧缩的艰难时日里,即使是科学最明显的益处也必须仔细考量。 消除贫困和饥饿是全世界的优先任务,而不能直接解决这些问题的活动可能难以被证明合理并获得支持。但是,一些研究(见下文)已经告诉我们,科学教育、研究和技术中的投入有巨大回报——不仅是经济上的,而且还有文化上的以及一般性间接对于大众的。这些回报帮助各国面对和克服危机。一个国家或地区的科技发展与其人类发展指数密切相关,这个指数是对预期寿命、教育和收入进行度量的统计量(Truman, 1949)。 天文学和相关领域是科学和技术的前沿,回答着关于我们为何存在和关于我们居住的宇宙的基本问题,并驱动着创新。由于这个原因,国际天文联合会(IAU)的2010-2020战略规划有三个主要焦点领域:技术和技能;科学和研究;以及文化和社会。 尽管像天文学这样的“不接地气的研究”(“blue-skies research” )在短期内少有直接的有形产出,但是进行这项研究需要最前沿的技术和方法,这些技术和方法在长期上可以通过其更广泛的应用而产生改变。 大量例子——不少列在下面——展示了天文学研究如何通过对现有能力之外的仪器、流程和软件的不断追求对技术、经济和社会做出贡献。 天文学中科学和技术发展的成果,尤其是光学和电子学领域的成果已经成为我们日常生活的必需品,例如个人电脑、通信卫星、移动电话、全球卫星定位系统、太阳能电池板和核磁共振成像(MRI)扫描仪。 不用说,在世界范围内天文在历史上不断革新我们的思考中扮演了重要角色。在过去,天文学被用于测量时间、标定季节和在广阔的大洋中导航。作为最古老的科学之一,天文学是所有文化的历史和根源的一部分。它以美丽的图画激励我们并为诸如“我们从何处来”这样的问题提供了答案。它如同巨大尺度和复杂空间的一扇窗户,透视地球并促进全球公民意识和对我们的行星家园的自豪。 美国(国家研究委员会,2010)和欧洲(Bode et al., 2008) 的一些研究报告指出,天文学对社会的主要贡献不仅是技术上的( 技术转移 ,见下文)和医学中的(也见下文),而且这些贡献也为拓展我们的视野并帮助我们发现宇宙和在其中的我们的空间的壮丽提供了重要的视点。对于研究宇宙,也有对我们物种的生存更为基本的原因。例如,太阳对地球天气的影响。只有对太阳和其他恒星的研究能帮助我们完整地理解这些过程。对太阳系动力学细至最小的天体的研究允许我们仔细研究来自太空的对我们行星的潜在威胁。这些事件可能使我们的世界发生重大变化,正如2013年俄罗斯车里雅宾斯克陨石撞击所清楚展示的那样。 学校中的天文学习也有很大价值。业已证明,在小学和中学参加和天文学相关的教学活动的学生更有可能从事科学和技术的职业,并跟踪科学发现(国家研究委员会,1991)。这不仅对天文学领域有益,而且对其它科学领域也有好处。 天文学是少数和社会直接互动的科学领域之一。不仅超越国界,而且还积极促进世界范围的合作。这里,我们探讨天文学需要提供什么并更仔细地审视一些天文学对各领域的贡献的实实在在的例子。 技术转移 从天文学到工业 天文学和工业之间技术转移最有用的一些例子包括成像和通讯中的进展。例如,一种叫 柯达Technical Pan 的胶片被医学和工业影像学家、工业摄影家和艺术家广泛使用,它最初是为太阳物理学家能记录太阳表面结构变化而创造的。Technical Pan的发展,再次强调,受到天文学家需求的驱动,此外,数十年间(直到其停止使用) 它被用于探测生病的植株和森林、牙医学和医学诊断以及探测油画的各层以鉴别赝品(国家研究委员会, 1991)。 2009年Willard S. Boyle和George E. Smith被授予诺贝尔物理学奖以表彰其发展另外一种可在工业中广泛应用的器件。这种为天文图像发展的捕捉图像的传感器被称为电荷耦合元件(CCDs),在1976年首次用于天文学。在不长的几年内它们不仅替代了望远镜上的胶片,还替代了很多人的个人照相机、网络摄像头和移动电话中的胶片。CCD的改进和流行归功于NASA决心在哈勃太空望远镜上使用超灵敏CCD技术(Kiger English, 2011)。 在通信领域,射电天文学已经提供了大量有用的工具、器件和数据处理方法。很多成功的通信公司最初是由射电天文学家建立的。电脑语言FORTH最初被创造并用于基特峰36英寸望远镜,继而为一个高度盈利的公司( Forth Inc. )打下基础。它现在被联邦快运用于全世界的追踪服务。 天文学和工业之间技术转移的其他一些例子列在下面(国家研究委员会,2010): 通用汽车公司使用天文编程语言交互数据语言(IDL)分析从汽车碰撞中得到的数据。 一个公司获得了探测大质量天体加速产生的引力波的技术的第一个专利,以帮助他们确定油田的重力稳定性。 远程通信公司 ATT 使用了图像处理和分析软件(IRAF)——一组国立光学天文台编写的软件——分析电脑系统和固体物理图像。 从天文学到航天部门 航天部门共享了天文学的大部分技术——特别是望远镜和仪器硬件、成像和图像处理技术。 自发展太空望远镜以来,国防信息获取从使用地基技术转变为使用空基技术。防御卫星是指向地球的重要望远镜,要求和用于天文卫星中同样的技术和硬件。此外,处理卫星图像使用和处理天文图像同样的软件和流程。 天文学发展用于国防的一些具体例子列举如下(国家研究委员会,2010): 对恒星的观测和对恒星大气的建模被用于区分火箭喷焰和宇宙天体。正在研究同样的方法用于早期预警系统。 对恒星在天空中分布的研究——用于望远镜指向和定标——也被用于航天工程。 天文学家发展了太阳盲光光子计数器—— 一个能在白天测量来自一个源的光子而不被来自太阳的粒子淹没的装置。这现在用于探测来自导弹尾焰的紫外(UV)光子,使得一个几乎没有假警报的紫外导弹预警系统成为可能。同样的技术也可以用于探测有毒气体。 全球定位系统(GPS)卫星依靠天文学天体,比如类星体和遥远星系,确定准确的位置。 从天文学到能源部门 天文学方法可以用于寻找新的化石能源,也能评估新的可再生能源的可能性(国家研究委员会,2010): 两个石油公司, Texaco 和BP,使用IDL分析油田周围的岩心样本以及一般的石油研究。 一个被称为 Ingener o 的澳大利亚公司已经创造了太阳辐射收集器在地球上利用太阳能量。他们创造了直径达16米的收集器,这只有使用为轨道望远镜阵所发展的石墨合成材料才有可能。 设计在X射线望远镜中对X射线成像的技术——设计必须不同于可见光望远镜——现在被用于监测等离子体聚变。如果聚变——两个轻的原子核聚合形成一个更重的原子核——变得可控,它可能是安全洁净能源的答案。 天文学和医学 天文学家一直努力看见更暗更远的天体。医学努力做类似的事:看见人体内被遮挡的东西。两个学科都要求高分辨率、准确、详细的图像。或许这两个领域间技术转移最有名的例子是孔径综合技术,由射电天文学家以及诺贝尔奖得主Martin Ryle (瑞典皇家科学院, 1974)发展。这个技术被用于电脑断层术(也被称为CT或CAT扫描仪),核磁共振成像(MRIs)、正电子发射断层扫描(PET)和许多其他医学成像工具。 除了这些成像技术,天文学还发展了很多使图像处理变得简单很多的编程语言,特别是IDL和IRAF。这些语言有广泛的医学应用(Shasharina, 2005)。 天文学研究如何对医学产生贡献的另一个重要的例子是建立洁净区域。建造太空望远镜要求极端洁净的环境以避免可能遮蔽或阻碍望远镜上的镜面或仪器灰尘或粒子(例如,NASA’s STEREO mission ; Gruman, 2011)。为达到这一点所发展的洁净室协议、空气过滤器和兔子套装现在也用于医院和制药实验室(Clark, 2012)。 天文学工具的一些在医学中更直接的应用列举如下: 一个药物公司和剑桥底片自动测量装置的合作使得白血病病人的血样可以更快地得到分析从而确保更精确的药物调整(国家研究委员会,1991)。 射电天文学家发展了一种方法,现在用作探测肿瘤的非介入性方法。将此方法与传统方法相结合,乳腺癌病人的真阳性探测率达到96%(Barret et al., 1978)。 最初为控制望远镜仪器温度发展的小型热传感器现在被用于控制育婴箱——用于新生儿护理的设备的加热(国家研究委员会,1991)。 NASA开发的低能X射线扫描仪目前被用于门诊手术、运动损伤和第三世界诊所。它也被美国食品和药物管理局(FDA)用于研究某些药片是否受到污染(国家研究委员会)。 处理从空间拍摄的卫星图像的软件现在正在帮助医学研究者建立一种简单的方法对阿兹海默氏病实施宽幅扫描(ESA,2013)。 日常生活中的天文学 有很多人们每天碰到的事情是从天文学技术发展而来。或许最常用的来源于天文的发明就是无限局域网络(WLAN)。1977年,John O’Sullivan发展了一种方法锐化来自射电望远镜的图像。同样的方法被应用于一般的无线电信号,特别是那些专门用于加强电脑网络的信号,这现在是所有WLAN设备不可分割的一部分(Hamaker et al., 1977)。 其他最初为天文学发展的对日常生活重要的技术列举如下(国家研究委员会,2010): X射线天文台技术目前也用于机场的X射线行李传送带。 在机场, 为一次火星任务设计的 用于分离和分析化合物 的 气相色谱仪被用于包裹的药物和爆炸物巡检。 警察使用手持化学需氧量(COD)光度计——天文学家发展的用于测量光强的仪器——检查车窗是否透明,按法律所规定的。 最初用于分析月球土壤的伽马射线光谱仪现在被用作一种非介入的方法探测历史建筑的结构弱化或查看易碎的马赛克的后面,诸如威尼斯的圣马可大教堂。 比这些对技术的贡献更微妙的是天文学对我们对时间的看法的贡献。第一本日历是基于月球运动的,甚至我们定义一秒的方法都是基于天文学。1955年发展的原子钟是用天文历书时间——国际天文联合会1952年采用的一个过去的标准天文时标——来校准的。这导致了国际商定的对秒的重新定义(Markowitz et al., 1958)。 这些都是天文学对我们的日常生活影响的有形的例子,天文学在我们的文化中也扮演了重要角色。有很多为非天文学家写的关于天文学的书和杂志。Stephen Hawking的《时间简史》是一本畅销书,已销售超过一千万本(Paris, 2007)。Carl Sagan的系列电视节目《宇宙:一个人的旅程》已经被超过60个国家的超过五亿人观看(NASA, 2009)。 很多非天文学家也在2009国家天文年(IYA2009)间从事天文,这是科学中最大的教育与公众推广事件。IYA2009通过数千个活动涉及超过148个国家的超过八亿人(IAU,2010)。 天文学和国际合作 科学和技术成就提供巨大的竞争优势,对任何国家都如此。国家通过拥有最有效的新技术以及努力取得新的科学发现获得自豪感。但或许更重要的是科学能将国家集合起来,鼓励合作并创造研究者在国际旅行并在国际设施上工作的持续流动模式。 由于需要世界各地不同地方的望远镜以看到整个天空,天文学特别适合于国际合作。最早追溯到1887年天文学中已经有国际合作 ——当时来自世界各地的天文学家将他们的望远镜图像汇总起来制作了第一幅全天天图,1920年国际天文联合会成为了第一个国际科学联合会。 除了从地球上不同制高点看天空的需求,在地面和太空建造天文台是非常昂贵的。因此大多数现在和计划中的天文台由若干国家所有。所有这些合作到目前为止都是和平和成功的。一些最著名的包括: 欧洲南方天文台包含14个欧洲国家和巴西,位于智利。 由日本火箭发射美国光谱仪。 在主要天文台上的合作,例如NASA/ESA哈勃太空望远镜。 ALMA项目是欧洲、美国、加拿大、日本、台湾和智利全球合作的项目。 天文学、人类和历史 甚至在书写历史开始之前,人类就对太空产生了兴趣。他们看天空以决定何时种植他们的作物,帮助他们在广阔的海洋中导航以及回答我们从何而来和我们如何达到这里的问题。 天文学研究开阔了我们的眼界,将我们引向这些问题的的答案并为我们在宇宙中的位置提供参考。当哥白尼宣称地球不是宇宙的中心时触发了哥白尼革命,通过这次革命,宗教、科学和社会必须适应这个新的世界观。 天文学一直对我们的世界观都有重要影响。早期文化将天体认同为神并将它们在天空中的运动作为将要发生的事的预言。我们现在可以把这称为占星术,已经从今天天文学铁的事实和昂贵仪器中剔除,但现代天文学中仍有这段历史的影子。以星座名称为例,仙女,希腊神话中被链子锁住的少女,或者英仙,救了这位少女的神。 天文学对我们世界观影响的一个最近的例子是我们发现我们是由组成恒星相同的物质组成的。我们在恒星及其周围的气体和恒星中发现的基本元素是和组成我们身体相同的元素。我们和宇宙的联系牵动着我们的生活,它激发的敬畏或许是天文学为我们提供的美丽图像在今天的文化中如此受欢迎的原因。 天文学中仍有很多没有被解答的问题。目前的研究正在奋力理解类似“我们有多老”、“宇宙的命运如何”的问题以及或许是最有趣的的问题:“宇宙有多么独特,一个稍稍不同的宇宙是否能支持生命?”但天文学也在每天打破新纪录,确定最远的距离、最重的天体、最高的温度和最剧烈的爆发。 美国天文学家Carl Sagan在他的关于人类未来的书《暗淡蓝点》中为我们展示了天文学最简单和从天文学到社会最鼓舞人心的贡献之一: “有人说天文学是震撼人心和建立品格的经验。或许没有比这幅我们微小世界的遥远图像更好的对人类愚蠢的奇思异想的展示。于我而言,它强调了我们的责任,要更加善待彼此,保护和珍惜这淡蓝色的小点,我们已知的唯一家园。” 参考文献 Bode, Cruz Molster 2008, The ASTRONET Infrastructure Roadmap: A Strategic Plan for European Astronomy, http://www.eso.org/public/archives/books/pdfsm/astronet.pdf , August 2013 Clark, H. 2012, Modern-day cleanroom invented by Sandia physicist still used 50 years later, https://share.sandia.gov/news/resources/news_releases/cleanroom_50th , June 2013 ESA 2013, Identifying Alzheimer’s using space software, http://www.esa.int/Our_Activities/Technology/TTP2/Identifying_Alzheimer’s_using_space_software , July 2013 Gruman, J. B. 2011, Image Artifacts-Telescope and Camera Defects, http://stereo.gsfc.nasa.gov/artifacts/artifacts_camera.shtml , August 2013 Hamaker, J. P., O’Sullivan, J. D. Noordam J. D. 1977, Image sharpness, Fourier optics, and redundant-spacing interferometry, J. Opt. Soc. Am., 67(8), 1122–1123 International Astronomical Union 2010, International Year of Astronomy 2009 Reached Hundreds of Millions of People: Final Report Released, http://www.astronomy2009.org/news/pressreleases/detail/iya1006 , August 2013 International Astronomical Union 2012, IAU Astronomy for Development Strategic Plan 2010–2012. http://iau.org/static/education/strategicplan_2010-2020.pdf , June 2013 Kiger, P. English, M. 2011, Top 10 NASA Inventions, http://www.howstuffworks.com/innovation/inventions/top-5-nasa-inventions.htm , June 2013 Markowitz, W. et al. 1958, Frequency of cesium in terms of ephemeris time, Physical Review Letters 1, 105–107 National Research Council 1991, Working Papers: Astronomy and Astrophysics Panel Reports, Washington, DC: The National Academies Press National Research Council 2010, New Worlds, New Horizons in Astronomy and Astrophysics. Washington, DC: The National Academies Press Paris, N. 2007, Hawking to experience zero gravity, The Daily Telegraph, http://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/1549770/Hawking-to-experience-zero-gravity.html , August 2013 Shasharina, S. G. et al. 2005, GRIDL: high-performance and distributed interactive data language, High Performance Distributed Computing, HPDC-14. Proceedings. 14th IEEE International Symposium, 291–292 StarChild, StarChild: Dr. Carl Sagan, NASA, http://starchild.gsfc.nasa.gov/docs/StarChild/whos_who_level2/sagan.html October 2009 Truman, H. 1949, Inaugural Presidential Speech, http://www.trumanlibrary.org/whistlestop/50yr_archive/inagural20jan1949.htm , June 2013 Wikipedia contributors 2013, Technical Pan, http://en.wikipedia.org/wiki/Technical_Pan , April 2013.
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是不是工科研究生一定需要考数学呢?
热度 10 lin602 2013-10-25 22:14
现在工科研究生入学考试,一定要考数学。其他专业我不好说,化学工艺与应用化学研究生考试中数学课是不是一定比其他课更重要? 我们专业是‘化学工艺’,我们一般是以合成为主,合成精细化学品胶粘剂等工业产品。 应用化学专业许多研究生从事的科研也是这样,工作以后数学也用得很少。 化学工程数学用得是比较多的。 如果让我来选择我专业(化学工艺)考试科目,我就不要求考生考数学,而是考与专业相关的科目。 我们专业的研究生考的几门课:数学、英语、政治、一门专业基础课,让考生觉得考研究生与专业学习关系不大。复试一般不会体现很多专业内容。
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学习漫谈(91):工善其事 必利其器——谈科研方法-1.概述篇
热度 17 sqdai 2013-6-18 10:07
楔子 我们正处于中华民族复兴的伟大时代,祖国突飞猛进的步伐不可阻挡。我们想要投身洪流,为民族复兴尽绵薄之力,就要掌握真才实学;想掌握真才实学,就要认真学习;想事半功倍地学习,就要掌握科学方法论。因为古人早就说过,工善其事,必利其器;爱因斯坦老先生说过,方法比知识更重要。 凭借这个平台,想与博友们一起,系统地讨论科研方法的有关问题。 作为引子,本文想探讨三个问题: —— 什么是科学方法论? —— 科学方法论在实践中有怎样的地位和作用? —— 科学工作者为什么要掌握科学方法论? 我想告诉大家的是: l 机遇只垂青于那些懂得怎样追求她的人; l 工欲善其事必先利其器,方法极其重要; l 正确运用科研方法可收到事半功倍之效; l 掌握有效方法的关键在于反复实践总结。 一、关于科学 我们先来搞清一些基本概念。先说说什么是科学? 大家对 “ 科学 ” 这个名词耳熟能详,但对其确切涵义却不一定说得清楚。事实上,不同的学者,对 “ 科学 ” 有不同的界定。 根据《苏联大百科全书》的“科学”条目所述,科学是人类活动的一个范畴,它的职能是总结关于客观世界的知识并使之系统化;科学是一种社会意识形式。在历史发展中,科学可转化为社会生产力和最重要的社会建制。 …… 从广义上说,科学的直接目的是对客观世界作理论表达(转引自 )。 一些科学家对科学有各自的认识,例如,爱因斯坦指出: “ 科学是寻求我们看绝经验之间规律性的有条理的思想,它是直接产生知识、简介产生行动的手段。”达尔文说: “ 科学就是整理事实,以便从中得出普遍的规律或结论。 ” “ 科学 ” 一词是“舶来品”,英语 “science” 一词源于拉丁文 scientia (求知、知识);现译名 “ 科学 ” 源于日语译法(福泽谕吉首创, 1874 年);由康有为引进中国( 1898 年),在上奏光绪劝说废除科举制度时,三次用到了“科学”一词。此前,严复翻译《天演论》时将 “science” 译作 “ 格致 ” ,后来在翻译亚当 · 斯密的《原富》( 1902 年出版)时才改用 “ 科学 ” 。经多年演化, science 的美英式涵义主要指自然科学,而德法式涵义则泛指自然科学和社会科学,这是文献中的说法,在科学工作者大流动的今天,情况不那么绝对。目前国内的 “ 科学 ” 一词(在用作名词时)取德法式涵义。为确定起见,本文及后续文章中论及的 “ 科学 ” 大多采用美英式涵义,即指的是自然科学。 概括起来说,科学的内涵是: 1 、科学是系统化、理论化的知识体系; 2 、科学是创造知识体系的认识活动; 3 、科学是一种社会机制。 之所以有第三条,是因为现在科学的研究对象越来越复杂,越来越仰仗于多方协同合作,社会化程度越来越高。 二、关于科研方法 2.1 科学研究的任务 我们知道,自然科学研究的任务在于 1 、对未知的自然领域进行研究探索,以揭示和掌握自然界各种事物的本质和运行变化规律 —— 基础研究。 2 、研究如何将科学研究的成果转化为生产力和物质产品 —— 应用基础研究。 关于科学研究,法国生物学家拉马克 ( J. Lamarck )有一段精辟的描述: “ 观察 自然,研究它们所生的万物;追求万物,推究其普遍或特殊的关系;再想法抓住自然界中的秩序,抓住它行进的方向,抓住它发展的法则,抓住那些变化无穷的构成自然界的秩序所用的方法;这些工作在我看来,乃是追求真实知识的唯一法门。这等工作还能给我们以真正的益处;同时还能给我们找出许多最温暖、最纯洁的乐趣,以补偿生命场中不能避免的苦恼。 ” 这段话浅近地概括了科学研究的内容。 2.2 关于方法 在一般意义下, “ 方法 ” 指的是为达到某种目的采取的途径、手段或策略 ; 主体为从实践或理论上把握客体而采用的思维手段和操作步骤之总和。 我们不妨探索一下英语 “method” ( “ 方法 ” )一词的来源,经探究,它来自希腊语 “ μετοδ” (“ 途径、方法 ” ),该词由 “ μετα” (“ 沿着 ” )和 “ οδο ς ” ( “ 道路 ” )这两部分构成,因此,原意更贴近于“途径”。而汉语 “ 方法 ” 一词则最早出现在《墨子 ∙ 天志》中,原先指的是“量度方形之法”,后来演化成 “ 知行之法 ” 之意。 正如哲学家黑格尔( G.W.F. Hegel )所指出的: “ 在探索的认识中,方法也就是工具,是主观方面的某个手段,主观方面通过这个手段与客体发生关系 …… 。 相反地,在真理的认识中,分析方法不仅是许多已知规定的集合,而且是概念的自在和自为的规定性。 ” 2.3 关于科研方法 “ 科学方法 ” 指的是认识自然或获得科学知识的程序或过程;是从科学认识过程中总结出来的规律;是具有普遍性的方法,包括科学研究中的实验观察方法、科学抽象方法、逻辑方法、数学方法、创造性思维方法、系统科学方法、综合科学方法、科学评价方法等等。 可以按各种方式对科学方法进行分类。 按适用的普遍程度可分为如下三个层次 l 第一层次:各个自然科学门类的特殊研究方法; l 第二层次:各门自然科学中的一般研究方法( 这是本文 的主要关注点); l 第三层次:普遍性的哲学方法。 按科学方法本身的特点可分为两大类: —— 经验认识方法(观察、测量、实验等); —— 理论思维方法(逻辑、数学、类比等)。 这两类方法没有明确的界限,经常相互交织、交互使用。一般来说,采用前一类方法获得最基本的研究材料,采用后一类方法提取相关信息,进行演绎、发展,通过实践的检验之后,上升为科学假说或科学理论。 按研究对象主要可分为 l 物质科学方法(用于物质和非生命系统); l 信息科学方法(用于信息和程序系统); l 生命科学方法(用于生命系统); l 意识科学方法(用于人类意识活动和人工智能系统); l 人体科学方法(用于人体研究)。 当然,还可以有别的分类样式。 正如比利时科学方法论专家 萨顿( G. Sarton) 所说, “ 在科学领域,方法至为重要。一部科学史,在很大程度上就是一部工具史,这些工具 —— 无论有形或无形 —— 由一系列人物创造出来,以解决他们遇到的某些问题。每种工具和方法都是人类智慧的结晶。 ” 2.4 关于科学方法论 科学方法论的内涵在于:研究探讨科学研究活动本身的一般规律及一般方法,以及人类认识客观事实的基本程序及一般方法。既研究个别特殊研究方法的规律性,也研究这些方法整体上的相互联系。 人类的科学探索经历了一个长期曲折的过程,科学方法论的发展过程也漫长而艰难。著名物理学家 玻恩( M. Born )指出: “ 我相信在科学上并没有平坦的大道 …… 。在我们前进的道路上荆棘丛生,只有经历了不断试探,一再失败,才能寻找出合适的方法,开辟出赖以前进的道路。 ” 2.5 科学方法的发展历程 下面用大事记的形式简要回顾科学方法的发展历程: 观察方法的产生 在农业、畜牧业的实践中,为了满足确定农时、制作历法等实践需要,产生了原始的观察方法,为早期的天文学、数学、力学、物理学等的诞生奠定了基础; 逻辑方法的创始 公元前 6 - 3 世纪,古希腊的泰勒斯、德谟克利特、亚里士多德、欧几里德等人运用演绎推理,从经验观察上升到理论认识。亚里士多德创立形式逻辑上的科学方法论和公理方法,导致欧几里德 《 几何原本 》 问世; 数学方法开始形成 公元前 5 - 2 世纪,古希腊的毕达哥拉斯、帕拉图、阿基米德等人首先提出自然界的规律可用数学把握的观点,提倡用数学解释万物。阿基米德首次把实验的经验研究与演绎推理结合,建立杠杆定理、浮力定律。 实验方法逐渐形成 13 世纪,英国科学家罗吉尔 · 培根率先提出实验科学; 15 世纪,意大利画家、科学家达 · 芬奇等人强调实验在认识中的作用; 15 至 16 世纪,意大利科学家伽利略成为现代实验科学的奠基人; 16 世纪,英国哲学家弗朗西斯 · 培根成为实验科学的哲学代言人,他的 《 新工具 》 的问世是标志; 逻辑方法的发展 其中的两条主线为 * 16 世纪,英国哲学家弗朗西斯 · 培根发展了归纳逻辑方法,建立了逻辑分析中的求同法、差异法和共变法; 17 世纪波义耳、 18 世纪林奈将其拓广到化学和生物学; * 17 世纪,法国科学家、哲学家笛卡儿发展了演绎逻辑方法,构建了数学新体系 —— 解析几何; 17 世纪牛顿将力学整理成演绎体系, 《 自然哲学的数学原理 》 问世。 假说方法的普遍应用 17 世纪由笛卡儿提出,经洛克、莱布尼兹丰富和发展; 19 世纪后普遍应用。假说方法突破了传统方法。著名的假说有:宇宙演化的星云假说、生物学的进化论、物理学的热素假说、化学中的物质结构假说等。假说本身是理论知识的一种形态,一旦验证成立,就上升为科学理论或定律。 自然辩证法方法的创立 19 世纪马克思、恩格斯创建了自然辩证法,为正确研究自然科学方法论奠定了理论基础。恩格斯的 《 自然辩证法 》 对观察、实验、归纳和演绎、分析和综合、历史与逻辑的统一、科学假说等科研方法都做了深入考察和分析。 系统科学方法的形成 朴素的系统科学方法由亚里士多德、莱布尼兹、黑格尔等提出,近几年才挖补全形成。此方法摆脱了传统方法的束 缚,将事物联系起来,系统地、动态地考察,从整体上考察复杂系统,将定量方法(如动态模拟法、信息方法、反馈方法、综合集成方法等)引入各个学科,使科研方法产生质的飞跃。 数学方法的发展 亚里士多德-欧几里德-伽利略-牛顿-莱布尼兹发展的数学方法近年来取得了长足的进步,对宏观、微观特性的描述发挥了很大的作用。随着计算机技术的发展,数学已渗透到所有的自然科学领域以及部分社会科学领域。 以上的大事记并不完善,将陆续补齐。 2.6 科学方法的特征 概括地说,科学方法有如下特征: 1 )科学方法来源于科研实践; 2 )科学方法引领科学的发展; 3 )科学方法的适用性和作用超越具体领域; 4 )科学方法具有多元互补性; 5 )科学方法呈现美学特征。 三、掌握科学方法的重要性 关于科学方法的重要性,前辈名人有许多论述: “ 跛足而不迷路的能赶过虽健步如飞但误入歧途的人。 ” —— 弗朗西斯 · 培根( F. Bacon ) “ 科学方法是通向绝对知识或真理的唯一入口和唯一道路。 …… 整个科学的统一是在于其方法而不在于材料。 ” —— 皮尔逊( K. Pearson ) “ 吾尝终日而思矣,不如须臾之所学也;吾尝歧而望矣,不如登高之博见也。登高而招,臂非加长也,而见者远;顺风而呼,声非加疾也,而闻者彰。假舆马者,非利足也,而致千里;假舟楫者,非能水也,而绝江河。君子生非异也,善假于物也。 ” —— 荀况 3.1 科学研究必须有正确的方法 探索科技领域的未知问题,如同在崎岖小道上攀登,必须采用先进的科学方法,才能无往而不胜。 英国著名博物学家达尔文( C. Darwin )早就指出: “ 方法掌握着研究的命运。 ” 他还说: “ 方法是最主要和最基本的东西,有了良好的方法,即使没有多大才干的人也能做出许多成就。如果方法不好,即使有天才的人也将一事无成。 ” 俄国著名生理学家 巴甫洛夫( I.P. Pavlov )说: “ 初期研究的障碍,乃在于缺乏研究方法。无怪乎人们常说,科学是随着研究方法所获得的成就而前进的。研究方法每前进一步,我们就提高一步。因此我们头等重要的任务是制订方法。 ” 英国生物学家、著名的科学方法论专家 贝弗里奇( W.I.B. Beveridge )指出: “ 未来的研究工作者多数不是天才,给这些人以若干科研方法的指点,较之听任他们凭借个人经验事倍功半地去摸索,应有助于他们早出成果。 ” 他还说: “ 如果在实践中有可能通过研究方法的指导来缩短科学工作者不出成果的学习阶段,那么,不仅可以节省训练的时间,而且科学家做出的成果也会比用较慢方法培养出来的科学家多得多。 ” 3.2. 掌握方法比掌握知识更重要 爱因斯坦有一句名言: “ 方法比知识更重要 ” ;我国大教育家蔡元培则用形象的比喻指出: “ 科学知识是点成的金,最终有限;科学方法则是点石成金的手指,可以产生无穷的金。 ” 两位的见解有异曲同工之妙, 对我们每个人都很有启发意义。 法国著名数学家 拉普拉斯( P.S. Laplace )说: “ 认识一位天才的研究方法,对于科学的进步并不比发现本身更少用处,科学研究的方法经常是极富兴趣的部分。 ” 正因为如此,年青学子在学习过程中应该特别关注学术前辈所用的科学方法,不断往自己的“科学方法武器库”里添加新的感悟和“武器” 法国大生物学家 贝尔纳 (C. Bernard) 强调指出: “ 良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能,而拙劣的方法可能阻碍才能的发展。因此,科学中难能可贵的创造性才华,由于方法拙劣可能被削弱,甚至被扼杀;而良好的方法则会增长、促进这种才华。 ” 这样的先例实在不胜枚举,我们将在下一节中给出若干案例。 近年来我国教育界一直在强调 素质教育,不少人认为应该教给学生多方面的知识和技能,其实,与其向学生灌输知识或者硬要他们学一些技艺,不如教会学生掌握和应用学习和科学探索的方法,后者远比前者重要。 我国著名教育家钱伟长特别强调在教学过程中,应该“授人以渔”而非“授人以鱼”,他指出: “ 教,关键在于 ‘ 授之以渔 ’ ;教书,关键在于教给学生一种思考问题的方法。也就是说,教师给予学生的,不应是 ‘ 鱼 ’ ,而应是捉鱼的方法。教学的过程,就在于让学生搞清 ‘ 模型 ’ 的意义。因为 ‘ 模型 ’ 反映的是事物的本质,是对客观事物的近似描述。我们要引导学生提出 ‘ 模型 ’ ,通过抓 ‘ 模型 ’ ,教给学生提出问题、分析问题、解决问题的方法。 ” 3.3 完善自身知识体系——从事创造性科研的必由之路 具有必要的科学知识积累是进行创造性科研工作的必要条件,而学习和研究科学研究的思维方式和方法,则是充分条件。而知识积累过程中,正确的科学方法更是必不可少的。 英国著名的科学方法论专家 泰勒( E.L. Taylor )指出: “ 具有丰富知识和经验的人,比只有一种知识和经验的人更容易产生新的联想和独到的见解。 ” 我国著名数学家华罗庚在回顾自己的成才经验时说: “ 我们每个人手中都有一把自学成材的钥匙,这就是:理想、勤奋、毅力、虚心和科学方法。 ” 他把“勤奋”和“科学方法”等同时列为成材六要素,极有参考价值。 四、案例分析 本节将采用科学史上三个著名的案例来阐明上一节中提出的观点。 4.1 案例1:伽利略的自由落体研究 近代科学方法奠基人伽利略在力学和天文学研究中以实验、观察方法为中心,综合运用逻辑方法、观察方法、抽象方法、数学方法等基本方法,为近代力学和物理学开了先河。下面以他的自由落体研究为例,具体分析他所运用的各种方法。 先讲述一下研究背景。两千多年前,亚里士多德( 384~322 , BC )对自由落体运动规律提出了一种错误观点:落体以匀速下落,速度与落体的重量成正比。说来奇怪,这种错误观点居然统治了学术界一千多年,直到意大利科学家伽利略( Galileo Galilei , 1564-1642 )提出了认真的挑战。经整理、分析史料,伽利略为了推翻亚里士多德的错误观点,采取了如下六个步骤: 步骤一 :伽利略首先采用逻辑方法,设计了一个 “ 思想实验 ” :用短绳系住重量不同的大小石块,使之自由下落,按亚里士多德观点立即导得矛盾; 步骤二 :伽利略利用当时有人采用观察方法在 1589 年进行了的比萨斜塔落体试验结果,了解到 10 磅 的球与 1 磅 的球同时落地; 步骤三 :因比萨斜塔仅 56 米 ,落体落地过程太快,不易看清细节,特别是以当时的条件无法精确测定下落时间。伽利略进一步采用实验方法,设计了一个 “ 冲淡引力 ” 的斜面滑落实验。让一个光滑小球在斜置光滑槽内滚下,槽斜置后,作用在球上的重力分力小于铅垂方向的重力。实验发现,大小球滚动速度相同,而且跟斜面与水平方向的夹角无关。 步骤四 :接着,伽利略做了单摆实验,发现只要摆长相同,摆动速度与摆重无关,从另一个角度佐证对上述结果提供了佐证; 步骤五 :伽利略运用数学方法,确定了下落高度与加速度、时间的依赖关系。从而彻底否定了亚里士多德的错误观点; 步骤六 :伽利略进一步运用实验方法,设计了双斜面滚球实验,并再次用抽象方法,发现了惯性原理(牛顿第一定律)。 结果分析 : 由这个案例可见,只有在正确的科学方法论指导下,运用有效的科学方法步步为营稳扎稳打,才有可能做出重大发现 4.2 案例2: 发现氧气的曲折过程 根据科学史记载,人类于 1777 年发现了氧气,发现者是法国化学家拉瓦锡( A.L.Lavoisier , 1743~1794 )。然而,由于一些科学家因循守旧而且没有采用正确的方法,人类发现氧气的历史被整整推迟了一百年。 让我们简要地回顾 发现氧气的曲折过程。 波义耳误入歧途,观念失当: 1673 年英国化学家波义耳进行了金属煅烧实验,发现铜铁锡铅煅烧后增重,在密闭容器中煅烧也是如此。他得到错误结论:煅烧时容器外的 “ 火微粒 ” 穿壁而入,与金属块结合,使之增重。他的致命失误 —— 没有去称容器的总重量(它保持不变),金属煅烧增重来自容器内的氧气。 “ 火微粒 ” 演变成 “ 燃素 ” ,产生 “ 燃素说 ” ,这种错误学说统治了全球化学界 100 年。 舍勒墨守成规,功亏一篑: 1771 年瑞典化学家舍勒做了封闭容器里磷的燃烧实验,发现磷燃烧后变成了磷酸酐,容器里空气的体积减少了 1/5 ,剩下的 4/5 气体不能再使物质燃烧。若把波义耳的金属增重与舍勒的气体减重结合,就能揭示燃烧秘密,新气体(氧气)就脱颖而出了,可惜舍勒头脑僵化,坚信燃素说,犯了类似的错误,没有去称磷酸酐的重量(恰好增加容器中的 1/5 气体的重量),从而功亏一篑。 普里斯特利食古不化,失之交臂: 1774 年 8 月 1 日 ,英国化学家普里斯特利做了氧化汞加热分解实验,人类第一次人工制备了氧气,它能助燃。普里斯特利实际上发现了新元素 —— 氧,而他对此却浑然不觉。原来他是燃素说的忠实信徒,对燃素说膜拜到顽固不化的程度,他用燃素说解释他的实验,空气中燃素含量不同,就表现岀不同的形式。氧化汞分解所释放的是 “ 无燃素气体 ” ,对燃素很贪婪,所以最易燃烧。因此,头脑僵化使得普里斯特利与氧气的发现擦肩而过。正如恩格斯所说: “ 从歪曲的、片面的、错误的前提出发,循着错误的、弯曲的、不可靠的途径进行探索,往往当正确的东西碰到他的鼻尖上的时候,他(普里斯特利)还是没有得到正确的东西。 ” (《自然辩证法》,人民出版社, 106 页)。 拉瓦锡冲破桎梏,修成正果: 1774 年 10 月普里斯特利到巴黎访问拉瓦锡,无私地传授了他做的实验技术,从那时起到 1775 年 9 月,刚过而立之年的拉瓦锡重复了波义耳、舍勒和普里斯特利的实验,分别同时称了金属、磷酸酐和容器的重量;并使普里斯特利的实验中的汞与氧化合重新变成氧化汞。拉瓦锡一向怀疑燃素说,在掌握了足够的证据后,勇敢地创造了新学说 —— 氧化说,断定燃烧中参与金属化合的或氧化汞分解时产生的是一种新的气体元素, 1777 年拉瓦锡将这种气体命名为 oxygen (中译名:氧),并向巴黎科学院提出出版题为《燃烧通论》的报告,正式宣告氧的诞生和燃素说的寿终正寝。 结论: 尽管拉瓦锡的实验技巧并不比波义耳、舍勒、普里斯特利等人高明,工作也不比他们更勤奋,但是他创新意识超群,思维活跃,善于用正确的理论来指导、概括、分析实验结果,不为错误理论所惑,从不把自己桎梏于传统的藩篱中,所以才有为后人所铭记的创造;而另外三位则或者建立谬论或者迷信错误理论,头脑僵化,固步自封,结果是 “ 为他人做嫁衣裳 ” 。从科学方法论的角度看来,实在是很好的一课。耐人寻味的是:普里斯特利至死都抱住燃素说不放, 1801 年,即他辞世的前一年,他还出版了《论燃素说的成就并驳水是化合物》,坚持为燃素说辩护,深信水是一种元素,这时,拉瓦锡创立氧化学说已过去了四分之一个世纪。可见这位化学家头脑僵化到何种程度! 4.3 案例 3 :孤立波的发现与确认 最后,举一个流体力学方面的例子,讲一讲发现孤立波的历史。 孤立波的发现者是苏格兰爱丁堡大学数学教授拉塞尔( J.S. Russell , 1808~1882 )。他一向对造船感兴趣,精于实验观测和船舶设计。 拉塞尔骑马追赶大水团 1834 年 8 月的一天, 拉塞尔 为了考察船舶在运动中所受到的阻力,在学校附近的联合运河中,用两匹马牵引船舶进行全尺寸的观察和实验。在一次试验中,由于两匹马骤然停步,船只停了下来,他猛然发现,船头的水面上有一个孤立水团滚滚向前,他立即骑着马追踪观察,孤立的水波在浅水的窄河道中持续前进,保持着自己的形状和波速,直到河道拐弯时为止。这一奇妙现象的发现,就是 孤立波 研究的缘起。 拉塞尔在实验室里 “ 复制 ” 孤立波 此后拉塞尔在实验室里反复做了 10 年实验研究,在长 20 英尺 、宽 1 英尺 的水槽里再现了孤立波,并发现它在传播中不变形,传播速度与波高有关。 1844 年,他向英国皇家学会报告了此结果,引发轩然大波。 艾里、斯托克斯等大权威不相信孤立波 皇家天文学家艾里、皇家学会书记斯托克斯墨守成规不相信会出现孤立波;前者拘泥于非线性;后者忽视了浅水特征。不正确的观念和数学描述堵塞思路。 布辛涅斯克挺身支持拉塞尔 法国科学家布辛涅斯克用非线性效应与色散效应相平衡的理念,建立新的浅水波模型,导出著名的布辛涅斯克方程,其中一组解用来证实拉塞尔的实验观察结果。此说得到英国科学家瑞利的支持。 博士生德 · 弗利斯一锤定音 荷兰的研究生在 1894 年写成的博士论文中,导出了 Korteweg-de Vries 方程( KdV 方程),证实拉塞尔发现的孤立波正是此方程的解 ——KdV 孤立波,验证了波速与波高、波宽的关系。 林家翘和 Clark 为这场百年争论划上圆满句号 他们引进波陡参数与色散参数之比,发现比值近于 1 时,非线性效应与色散效应平衡,这是孤立波的 “ 催生剂 ” 。 孤立波发现和确认过程带来的启示 至少有如下几点: ——要善于运用观察方法,并关注偶然发现的反常现象; ——对发现的新现象要利用实验方法进行反复验证; ——要有重大发现必须打破迷信,解放思想; ——在利用数学方法建模时必须抓住主要因素,进行细致分析。 五、结束语 通过以上分析,我们可形成如下认识: 要创造性地开展科研活动,掌握先进的科学方法是必不可少的一环; 学习科学方法论,应该重视实际应用,并在实践中创造和运用科学方法; 精通科学方法论,就能在人生道路上无往而不胜。 参考书籍: 贝弗利奇 , WIB ,科学研究的艺术,陈捷译,科学出版社, 1979 ;(有电子版)。 贝弗利奇 , WIB ,发现的种子,科学出版社,金吾伦、李亚东译,科学出版社, 1987 ;(有电子版)。 王梓坤,科学发现纵横谈,北京师范大学出 版社, 1993 。 彭加勒,科学与方法,李醒民译,商务印书馆, 2008 。 徐利治,数学方法论选讲(第三版),华中理工大学出版社, 2000 。 李建珊等 , 科学方法概览 , 科学出版社, 2002 。 胡志强、肖显静 , 科学理性方法 , 科学出版社, 2002 。 刘仲林,科学臻美方法,科学出版社, 2002 。 周立伟,科学研究的途径,北京理工大学出版社, 2007 。 张伟刚,科研方法论,天津大学出版社, 2006 。 杨建军,科学研究方法概论,国防工业出版社, 2006 。 林德宏、张相抡(编著)创造的动力丛书:第一卷,科学思想卷;第二卷,科学方法卷;第三卷,科学精神卷,安徽教育出版社, 2000 。 附记 从 2005 年开始,笔者到全国各地的高校和研究机构讲授科学方法论,陆续形成了一些讲稿。今年 2~4 月,应香港城市大学科学和工程学院的邀请,到那里访问,在完成东道主要求我做的事情的同时,给研究生开设了题为“科研方略十八讲”的系列讲座,借机整理了逐年形成的材料,现正进一步将其修改定稿。本文为其中的第一部分的提纲性内容,在博客中发布的目的是希望得到博友们的指正,敬请不吝指教。由于学识和水平有限,文章中的失当之处在所难免,笔者将随时吸纳博友们的意见,逐步作出修改。原拟的副标题中的“科学方法论”不甚确切,统一改成“科研方法”,以保持文-题一致。 初稿: 2013 年 2 月 26 日 于香港 二稿: 2013 年 6 月 18 日 于上海 三稿:2013年8月16日于上海
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[转载]饶毅:转基因期待理性
热度 1 dongzg101 2013-1-1 21:09
饶毅:转基因期待理性 饶毅 ■本报记者 张林 2012年10月末,有感于公众人物郎咸平公然称广西大学生精子数下降是因为转基因所致的“无耻造谣”,北大生命科学学院教授饶毅发文抨击,把此言行喻为“保龙种”,并与清末“扒铁路”的愚行相提并论,以反讽郎咸平在反对转基因上的“偏执”。 对于方舟子后来在微博中转述的“饶毅视郎咸平为学术骗子”的言论,饶毅认为这并非他的原意。他的原意应该是去掉“学术”两个字。 不可否认的是,部分公众甚至媒体有向社会宣泄心理的需要,并在转基因的问题上寻找切口,就如同黄金大米试验一样,虽然被证实试验程序存在问题,但试验本身的科学性或许并不应该受到指摘。然而,这个试验最终还是被舆论所“肢解”。 饶毅是支持转基因研究的科学家之一,也是少有的公然应战“反转”人士的学者。正如他在博客中反复阐述的,一般人对转基因安全的关心是应该的,不能简单分为反对和支持转基因,而应兼顾粮食需求和食物安全两方面的讨论。 饶毅认为由不懂分子生物学的外行不断挑起的转基因论战,经常陷入极端化的情绪表达,并让阴谋论、谣言论等盛嚣尘上,这导致无法进行理性讨论。 而且,每有争论,转基因农作物专家必受“戕害”,很容易就成为公众泄愤的对象。但转基因科学家们觉得,其中充满了误解。“转基因的专家应该多介绍转基因工作及其安全性。科普作家经常讲解可能会使大众更容易理解。负责任的记者应该搞清楚后进行深度报道。”饶毅在一篇博文中写道。 围绕转基因的激烈争论、持续的敏感与普遍的不解,饶毅认为,这与中国的国民素质与理智社会的建设有关。未来,如果科学素养不继续提升,理性而非低智的社会文化没有显著改善,则转基因在中国可能陷入死胡同。 “如果转基因在中国死掉了,这将成为一个笑话,也是一个悲剧。”他在接受《中国科学报》记者采访时说。 “如果舆论继续目前的趋势,中国科学家在转基因研究方面将很难超过美国。其结果是中国将继续大量进口美国的转基因产品。”他在转述部分农业专家的上述担忧时仍不忘强调,很多中国人已经在吃美国的转基因产品,农民会想办法获得好的转基因种子,区别只在于使用哪个国家研发的而已。 《中国科学报》 (2013-01-01 第18版 展望)
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做科研前的四个“重要”!
热度 6 seatin 2012-11-23 12:22
1、两只青蛙相爱,婚后生一癞蛤蟆。公青蛙见状大怒:怎么回事?母青蛙哭着说:他爹,认识你之前我整过容。 ——了解很重要! 2.小驴问老驴:为啥咱们天天吃草,而奶牛顿顿精饲料?老驴叹道:咱爷们靠腿吃饭,人家靠胸脯吃饭。 ——心态很重要! 3.鸭子与螃蟹赛跑难分胜负,裁判说:你们划拳确定吧!鸭子大怒:我出的全是布,他总是剪刀。 ——先天很重要! 4.狗对熊说:嫁给我吧,你会幸福的。熊说:嫁你生狗熊,我要嫁给猫,生熊猫才尊贵。 ——选择很重要! 做科研何尝不是! 做科研需要谨记“没有调查就没有发言权”,不进行文献综述调研,匆匆上马课题,可能你认为的很“欢欣(fashion)”的课题,做着做着突然发现这原来行不通或者根本就是老掉牙的课题。耽误了时间,浪费了感情!干之前了解很重要! 做科研肯定存在着个人平台的差异,有人站在巨人的肩膀,依靠强大团队和实验设备的支撑,轻松摘得各类课题;而我们需要到处联系设备,争取经费,获取支持,还得辛苦阅读、提炼想法,最后还得期待那些大爷们的批准,我们也会忿忿不平,我和他水平相当,凭什么他就课题一大堆,我却这么辛苦拿不到?如果这样的心态,那我们肯定慢慢就失去了继续努力的动力,慢慢给科研说拜拜!所以,做科研,要认识到平台差异的存在,保持好心态很重要! 做科研存在诸多先天因素,有人对某某课题很敏感,稍加努力,就可以轻松突破,而换成同样优秀的人,他未必能轻松驾驭。比方我曾见过一个工科博士,对于理论推导非常在行,发表SCI一大堆,但是让他进入实验室做个基本操作,他却笨手笨脚、丢三落四,因此他的先天因素决定他应该选择做理论,而非试验。因此,做科研,必须考虑自己适合做什么,先天很重要! 做科研面临诸多方向选择,选导师,选单位,选课题,选评委,学会居高临下做出正确的选择,对于以后开展研究创造必备的条件非常重要。听人讲过一个实例,他非常优秀,本科毕业后选择导师,贪恋某某给予的每月1000元的生活补贴,就跟了过去,没成想,彻底沦为打工机器了,天天就是在工地上搞监测,读数、记数、输入、发送,循环不止。三年研究生下来,理论没学到,实践不系统,现在非常后悔当时的选择。说要是能跟着xxx,说不定我也搞得会很好。但是没办法,已经选择了。因此,做科研前,选择很重要!
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论文引用次数能说明什么?
热度 25 neilchau 2012-9-27 08:06
论文引用次数能说明什么? 最近看到一则报道,说“ 中国论文数量世界第二 35% 以上从未被引用 ” ,不禁想:一篇论文的引用次数究竟能说明什么? 亲自写过论文的人,心里其实都明白:我们做某个课题、写一篇文章时,最关键最受启发的核心文献也就那么几篇甚至一两篇;大部分的引用文献都是用来讲故事,用来支撑自己观点、自圆其说的。所以当别人引用了自己的文章时,没必要沾沾自喜,因为那只代表别人看过你的文章,而不代表别人完全认同你的观点。有时候,别人引用了你的文章,但用法却是张冠李戴,甚至误解作者原来的意思,这种情况也是比较普遍的。 当然,如果发表过的文章,从来没人引用,能说明什么? 一方面说明,作者水平比较低,认不准研究方向,花大量时间、金钱和精力制造了一些垃圾;另一方面也反映出,作者没有自己明确的研究方向,或者是没有一个有战斗力的团队,不然怎么也不可能一个方向只发表一篇文章 。而如果一个课题组一个方向有两篇以上文章,就不至于文章零引用。因为自己的后续工作,一般都会引用上篇发表过的文章。 而现在科研界,不管大牛也好还是普通研究人员也好,普遍的一个现象是:想方设法引用自己过去的文章。所以,当一个课题组在一年之内在同一个方向上发表 20-30 篇文章,并且后面的每一篇文章都引用前面自己的文章时,那么第一篇文章在一年内的引用次数至少就是二三十次。所以, 当今的论文引用次数,很大程度上反映了一个课题组在某个方向上的生命力和战斗力( productivity )。 有些文章发表后,刚开始也没有人引用,因为做的方向比较冷,很少有人在做。但过了十几年甚至几十年之后,随着某项技术的突破和条件的成熟,那个曾经没人做的方向,一下子热了起来。曾经无人问津的论文,引用次数也会嗖嗖上升。所以, 文章的引用次数一定程度上也可以反映出研究的热点和潮流。也就是说,热门方向的文章比较容易被引用,尤其是某个方向刚兴起来的时候。 不过,当无数的研究人员都盯着一个方向,并且在那个方向每年都有成百上千的文章出现时,别人凭什么要千里挑你,引用你的文章呢?那时候就要看你文章的意义和重要性了。当然,如果有人能开辟一个新的小方向,并诱惑一堆人跟在自己屁股后面继续这个方向,何愁文章没有引用呢?所以, 文献引用次数,也可以、更应该反映出文章的重要性。 如果一个研究人员能够具备以上三者,即: 拥有一个富有战斗力的课题组,引领某个研究方向,在此方向上做出了一些重要的发现,那么这个人就是这个方向上的牛人了 。不过现实中,文章的产量与质量(特指重要性)似乎是不可协调的。当一个课题组每年在一个方向上发表 好几十 篇文章时,文章的重要性就很难保证,很容易给人灌水的嫌疑。 总之, 当今的论文引用次数并不完全是文章重要性的体现,它更是一个课题组生命力和研究方向是否热门的反映 。所以,处在一个默默无闻的小课题组时,没必要为文章的引用次数而烦恼,因为就引用次数而言你可能永远比不过高产的课题组,或大牛的课题组( 自古至今,说话者的地位永远决定着所说话的分量 ),即使你的发现有时候可能更重要。
个人分类: 想想记记|33344 次阅读|52 个评论
回避制度的形式与重要性
lilianda 2012-9-4 07:55
回避制度的形式与重要性 李连达 李贻奎 在评定职称、职务、级别及荣誉称号时,在评选重点研究室、技术平台、科研项目、科研经费及各种奖励时,在数不清的评定、评选、评估、评比活动中,严格执行回避制度是保证“公正、公平、公开”三公原则的重要措施。 当前执行回避制度有四种形式:①评审委员与受审对象有利害关系者,坚决回避,不参加评审会。②应回避的评委仍然到会参加评审,在审到相关项目时,临时离开会场,回避 10 分钟,然后回来继续参加其他项目的评审。③应回避的评委参加全部评审会,只是对有关项目不表态。④“不回避”,认为以专家身份参加评审,没有必要回避,甚至公开支持保护有关联的受审对象,为之鼓吹争论,反驳不同意见,全程保驾护航。不但对亲朋好友、利益相关的受审项目公开庇护、支持,甚至对评委本人、本研究室、本单位的重大科研项目、保护过关,评委兼受审对象,“裁判员”兼“运动员”,自己的项目自己审。更有甚者,审评会变成内部瓜分会,主要审评委员门互相支持,首先将重大科研项目及巨额经费进行内部分配,然后再评审其他项目,这种情况并不罕见。 四种形式,只有第一种是真正回避,有利于“三公”原则的贯彻执行。第二、三种形式,不过是走过场作秀,不起多大作用。而第四种,则是完全拒绝回避制度,是“以权谋私”、“以权代法”、“权高于法”的表现,是诱发攻关活动、关系网、保护伞等不正当活动的重要原因,是破坏“三公原则”,引起广大群众强烈不满的原因之一。 在社会很多领域,特别是在法院、在科技领域,在很多审评、审判工作中,坚决执行回避制度,保护“三公原则”的贯彻落实,其重要性不言而喻。
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科学家VS.工程师
热度 22 boxcar 2012-7-18 09:48
科学家和工程师谁更重要? 这话放在不同的地界去讨论,结论一定不一样。若在咱科学网上讨论,估计多数人会把票投给“科学家”,谁叫来这里玩儿的多半是“科学家伙”(陈安定义的)呢?科学家团伙,自然要捧科学家。把这个话题如果拿到社会上去,让老百姓们品评,估计也不大好说,毕竟很多人分不大清楚科学和技术的区别和联系,而只看到了科学家稳稳当当地端着铁饭碗,工程师的收入随着企业的经济效益的涨落和景气与否的变迁而波动。刚才看到闵应骅老师的博文“ 蛤蟆为什么嗓门大? ”【 1 】,提到了这个问题,俺在下面给出了科学家和工程师的两个撷英音译,扩展开说几句。 科学家,好神圣的称呼!因为“科学家”的“家”字暗含“大家”之意,不由得大家不敬重。“科学”在最近 200 多年里突飞猛进,日新月异,成为人类认知自然界和自身的主流体系,地位也非常崇高。许多东西一旦贴上“科学”的标签,被论证是“科学的”,都像拿到了特别通行证和免死金牌,几乎无往而不胜;一旦被斥为“不科学”或者无法纳入科学的体系之中,则立马变得灰头土脸,自己觉得矮了好几截。 相比之下,“工程师”虽然沾了个“师”字,却是“师傅”或者“师父”的“师”,总让人觉得不大给力。前面的“工程”二字的名头也远远不及“科学”响亮,甚至总让人觉得会像工程项目一样,是有进度安排的,到点儿完活儿竣工即了事,可持续性不强。 科学家和工程师都不是咱中国流传下来的古语,分别来自两个英文单词—— scientist 和 engineer 。前人学者的中文功底好,给意译成了“科学家”和“工程师”。不过俺偏偏不信邪,总想再去通过音译去揭示点儿背后的东西。于是,试着音译了一下,结果发现—— Scientist ,不妨译作“赛踢死他”,那表现端的是生猛有力,充分体现了科学家的昂扬的斗志。在科学的发展历程中,在科学家们的日常工作中,也确实是每天都在竞争和比赛之中,因为自然科学发现很看重谁先谁后,是不认第二的,倘若你下手慢点儿,出东西晚点儿,别人抢先发表了,你所做工作的价值和意义就会大打折扣。而且做科学的研究,一般要穷追猛打,往死里“踢”的,一般不留余地和后手儿。甚至更极端点儿的,搞科学不怕事儿大的主儿,即使把人和动物植物统统踢死也在所不惜。 Engineer 呢,不妨译作“摁着捏啊”,显然远远没有“赛踢死他”有力度。工程师们做的事情,往往是有个具体的研发目标,运用着既有的科学原理和试验方法,摁住一个具体的问题,在那里捏啊揉啊反复地试验,直到获得了最佳的性能指标和使用效果为止。当然,如此一番“摁着捏啊”的结果,是让人们在使用工业产品时感觉更加舒适和便利。 照这么看,科学家更前沿更高端,而工程师更亲民。事实上,脱离了工程师或者具有工程师气质的科学家(例如开尔文勋爵那样的),科学发现和科学理论难以在实际中得到很好的应用,寻常百姓面对科学也只能是远距离的观瞻而无法零距离地接触和运用,科学本身的发展也会受阻于技术障碍。同样,如果缺少科学家在前沿对自然界的无休止的探索,工程师也总有一天会面临无下一代新技术、新产品可供开发的窘境。片面地强调一方的绝对重要性而完全忽视另一方的存在价值和成果都是不对的,所以,开篇俺写下的那个“谁更重要”的问题,其实也是个人为问题——“伪问题”。 参考: 【1】 闵应骅: 蛤蟆为什么嗓门大? http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=290937do=blogid=593246cid=1958640
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[用英语写论文之五] 流畅英文的重要性
热度 1 Enago 2012-6-5 18:54
英论阁 Enago 博文目录 帮期刊审稿也有一段时间,发现了有个明显的趋势,就是文章的英文水平是不断提高的。想来是因为现在每年生产的文章数量不断增多,而一流期刊每期刊登的文章数量却并没有很明显的增加,所以为了增加文章的命中率,越来越多的作者选择了在文字上多下工夫,越来越重视对文章的润色。同时,由于国际合作的增多和知识的交流加快,非英语母语国家的科研人员的英语水平也是日益提高,文章中出现文字问题的可能性就大大降低了。 在投稿之前让英语母语的同行或英文润色公司帮忙润色修改一下文章是很有必要的。面对着越来越多的投稿,编辑每天可能都要处理很多篇稿件,如果他一眼扫过去就看出好几个语法错误,那对文章的印象就会差很多。如果文章的结果不是特别好,而且该期刊又不是很缺稿源的话,很可能连到审稿人手上的机会都没有,直接就给拒掉了。 流利的文章可以大大缩短文章的审稿过程。如果一篇文章的结果不错,论证上又没有什么大问题,审稿人一般也就建议小修。但是如果文字上欠缺的比较多,那么基本上就是要求大修了。大修跟小修之间的差别是很大的。小修的话就是一些小问题, 2-3 天就可以修改回去了。而且小修只需要编辑审查一下就可以通过了,这样算算最多两周就可以有结果了。大修的话则是说不准的,有时候跟重新投稿没有什么区别。大修会让有意见的审稿人重新审过,想想看如果他对你的文字很有意见的话,如果在修改稿中不费很大工夫改正,人家会满意吗? 英语修改 有一个朋友写了一篇文章,没有给他导师仔细修改就投了出去,审稿意见多达十几页,里面除了一些对方法、结果的质疑外,很详细地列出了其中的语法错误、拼写错误等的文字问题。这还不算,编辑问了一句:文章给导师看过了吗?因为编辑认识他导师,所以虽然审稿意见多多,还是没有直接拒掉,但是要求大修。后来审稿意见给他导师看到,挺不舒服的。后来虽然仔细修改了,但是可能审稿人印象不是很好,还是一个大修。来回几次,就给拒掉了。这样的结果当然很不好。要知道同行评审的话,大家都算属于一个圈子里面的人,抬头不见低头见的。整个过程不但给审稿人增添了很多麻烦,还给审稿人、编辑留下了很不好的印象。同时还在自己心里留下了阴影,以后,还投不投这个期刊呢? 所以呢,投稿之前,好好修饰修饰自己文章的文字,是很有必要的。 --- 英论阁 Enago 作者的英论写作经验交流 上一篇: 从写第一篇英文文章说起 下一篇: 英式英语与美式英语 博文系列一: 英论写作发表 博文系列二: 用英语写论文 英语论文润色 英论阁 Enago 博文目录
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留下良好的第一印象:写好标题的重要性
liwenbianji 2012-4-24 11:27
文章的标题是“钓饵”,应该用来吸引读者 --- “推销”你的文章,给读者浏览目录或研究结果的机会。标题写得差可能使原本感兴趣的读者忽略了你的工作,也可能引起文不对题的情况。相比之下,好的标题可吸引相关的研究人员,提高文章的引用率,这也是期刊编辑所青睐的,因为引用率与期刊影响因子直接挂钩。因此,写好正确的标题是很重要的。 好的标题应尽量简短,同时又能传递文章的主要发现。避免叙述过于繁琐并使用不必要的专业行话和缩略语。标题必须能被科学界的广大读者读懂,因为他们中的一些人可能并不具备你研究的专业领域的具体知识。标题宽泛到什么程度取决于目标期刊 --- 考虑目标期刊的读者情况,这通常会在期刊的网站上有所介绍;撰写的标题应便于被所有读者看懂,而不仅仅局限于你的研究领域。另外,应该查阅目标杂志的《稿约》,确保遵守字数限制的要求以及是否需要提供短标题。 实例:较差的标题 “Degeneration of neurons in the CA3 and DG following OA administration: involvement of a MAPK-dependent pathway in regional-specific neuronal degeneration” 这个标题太长,含有非标准的缩略语,内容重复,部分内容太具体。修改如下:“Region-specific neuronal degeneration after okadaic acid administration”。此外,也可使用“MAP kinase-dependent neuronal degeneration after okadaic acid administration”,但要考虑目标杂志的要求,因为缩略语MAP使用广泛,读者可懂。 练习: 丁香园网友应邀对以下标题进行修改: “Carvedilol produces dose-related improvements in LV function and dose-related reductions in mortality and hospitalization rate in subjects with chronic heart failure from systolic dysfunction” 以下是网友“Qikaka”的修改建议: “Dose-related effect of carvedilol in improvements in left ventricular function and survival in subjects with chronic heart failure” 改后的标题大大缩短:少了6个单词,合计61个字符。“survival”一词的使用涵盖了改善效果的两个方面(死亡率和住院率),重复的“dose-related”也被删除了。最后,在新的标题中对缩略语LV做了精确的解释。 一些网友也贴出了自己文章的标题和摘要,询问是否合适。其中有不少标题写得十分不错,也有一些与其他相比需要更多修改。网友“Yelry”的这个标题就很好,清晰地体现了研究领域:“Ascending venography in the diagnosis and management of nonthrombotic iliac vein compression” 尽管表述清楚,但“Yelry”并未传达出重要的一点---文章的主要发现:该方法应该对于诊断十分重要,而且很有可能会区分开两组病例。因为这一重要性并未在标题中体现,作者“Yelry”可能会失去一些感兴趣的读者。虽然标题可以涵盖的信息量取决于字数的限制,然而只需在“ascending venography”后面添加“is valuable”,就可以比原标题传达更多的文章内容。 First impressions: the importance of writing a good title The title of your paper is a “hook” that should be used to attract readers—it is your opportunity to “sell” your paper to readers browsing a table of contents or search results. A poor title will cause potentially interested researchers to overlook your work and may attract the wrong audience. By contrast, a good title will attract the relevant researchers and increase the number of citations you receive. Journal editors like this because number of citations relates to the impact factor a journal gets. Therefore, it is important to get it right. A good title should be as brief as possible while still communicating the main finding(s) of the paper. Avoid excessive detail and unnecessary use of field-specific jargon and abbreviations. Your title must be understandable by a broad scientific audience, some of whom may not have a detailed knowledge of your particular field. How broad depends on the particular target journal—consider the readership of your target journal, which is usually explained on the journal’s website, and write a title that can be easily understood by all, not only those in your immediate field. The target journal’s instructions for authors should also be consulted to ensure that character limits are complied with and to identify whether a running (short) title is also required. Example of a poor title: “Degeneration of neurons in the CA3 and DG following OA administration: involvement of a MAPK-dependent pathway in regional-specific neuronal degeneration” This title is too long, contains non-standard abbreviations and a redundancy, and is too specific in parts. A better alternative would be: “Region-specific neuronal degeneration after okadaic acid administration”. “MAP kinase-dependent neuronal degeneration after okadaic acid administration” would probably also be acceptable, depending on the target journal, because the abbreviation MAP is widely used and understood. Exercise: Scientists visiting an online life sciences network were asked to suggest a good alternative title for the following: “Carvedilol produces dose-related improvements in LV function and dose-related reductions in mortality and hospitalization rate in subjects with chronic heart failure from systolic dysfunction” Among the responses was the following suggestion: “Dose-related effect of carvedilol in improvements in left ventricular function and survival in subjects with chronic heart failure” This title is six words and 61 characters shorter, which represents a significant reduction. The word “survival” is used to combine the two aspects of the improvement (mortality and hospitalization) and the repetition of “dose-related” has been removed. Finally, the abbreviation LV has been defined in the new title. Other researchers posted the titles and abstracts for their own papers, asking whether the titles were suitable. There were many excellent titles, some of which needed more changes than others. The following title, from Yelry, is well written and clearly defines the area of research: “Ascending venography in the diagnosis and management of nonthrombotic iliac vein compression” Although this is very clear, the author Yelry doesn’t convey the main findings of the paper, which were actually quite significant: the method was shown to be valuable for diagnosis and possibly able to separate two groups of patients. Because this significance is not conveyed in the title, Yelry could potentially lose some of the target audience. Character limits for titles dictate how much information can be included; however, the simple addition of “is valuable” after “ascending venography” says much more about the paper than the original title does. In this way, the key finding can be communicated. Dr Daniel McGowan 分子神经学博士 理文编辑学术总监
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留下良好的第一印象:写好标题的重要性
liwenbianji 2012-3-6 10:05
文章的标题是“钓饵”,应该用来吸引读者 --- “推销”你的文章,给读者浏览目录或研究结果的机会。标题写得差可能使原本感兴趣的读者忽略了你的工作,也可能引起文不对题的情况。相比之下,好的标题可吸引相关的研究人员,提高文章的引用率,这也是期刊编辑所青睐的,因为引用率与期刊影响因子直接挂钩。因此,写好正确的标题是很重要的。 好的标题应尽量简短,同时又能传递文章的主要发现。避免叙述过于繁琐并使用不必要的专业行话和缩略语。标题必须能被科学界的广大读者读懂,因为他们中的一些人可能并不具备你研究的专业领域的具体知识。标题宽泛到什么程度取决于目标期刊 --- 考虑目标期刊的读者情况,这通常会在期刊的网站上有所介绍;撰写的标题应便于被所有读者看懂,而不仅仅局限于你的研究领域。另外,应该查阅目标杂志的《稿约》,确保遵守字数限制的要求以及是否需要提供短标题。 实例:较差的标题 “Degeneration of neurons in the CA3 and DG following OA administration: involvement of a MAPK-dependent pathway in regional-specific neuronal degeneration” 这个标题太长,含有非标准的缩略语,内容重复,部分内容太具体。修改如下:“Region-specific neuronal degeneration after okadaic acid administration”。此外,也可使用“MAP kinase-dependent neuronal degeneration after okadaic acid administration”,但要考虑目标杂志的要求,因为缩略语MAP使用广泛,读者可懂。 练习: 丁香园网友应邀对以下标题进行修改: “Carvedilol produces dose-related improvements in LV function and dose-related reductions in mortality and hospitalization rate in subjects with chronic heart failure from systolic dysfunction” 以下是网友“Qikaka”的修改建议: “Dose-related effect of carvedilol in improvements in left ventricular function and survival in subjects with chronic heart failure” 改后的标题大大缩短:少了6个单词,合计61个字符。“survival”一词的使用涵盖了改善效果的两个方面(死亡率和住院率),重复的“dose-related”也被删除了。最后,在新的标题中对缩略语LV做了精确的解释。 一些网友也贴出了自己文章的标题和摘要,询问是否合适。其中有不少标题写得十分不错,也有一些与其他相比需要更多修改。网友“Yelry”的这个标题就很好,清晰地体现了研究领域:“Ascending venography in the diagnosis and management of nonthrombotic iliac vein compression” 尽管表述清楚,但“Yelry”并未传达出重要的一点---文章的主要发现:该方法应该对于诊断十分重要,而且很有可能会区分开两组病例。因为这一重要性并未在标题中体现,作者“Yelry”可能会失去一些感兴趣的读者。虽然标题可以涵盖的信息量取决于字数的限制,然而只需在“ascending venography”后面添加“is valuable”,就可以比原标题传达更多的文章内容。 First impressions: the importance of writing a good title The title of your paper is a “hook” that should be used to attract readers—it is your opportunity to “sell” your paper to readers browsing a table of contents or search results. A poor title will cause potentially interested researchers to overlook your work and may attract the wrong audience. By contrast, a good title will attract the relevant researchers and increase the number of citations you receive. Journal editors like this because number of citations relates to the impact factor a journal gets. Therefore, it is important to get it right. A good title should be as brief as possible while still communicating the main finding(s) of the paper. Avoid excessive detail and unnecessary use of field-specific jargon and abbreviations. Your title must be understandable by a broad scientific audience, some of whom may not have a detailed knowledge of your particular field. How broad depends on the particular target journal—consider the readership of your target journal, which is usually explained on the journal’s website, and write a title that can be easily understood by all, not only those in your immediate field. The target journal’s instructions for authors should also be consulted to ensure that character limits are complied with and to identify whether a running (short) title is also required. Example of a poor title: “Degeneration of neurons in the CA3 and DG following OA administration: involvement of a MAPK-dependent pathway in regional-specific neuronal degeneration” This title is too long, contains non-standard abbreviations and a redundancy, and is too specific in parts. A better alternative would be: “Region-specific neuronal degeneration after okadaic acid administration”. “MAP kinase-dependent neuronal degeneration after okadaic acid administration” would probably also be acceptable, depending on the target journal, because the abbreviation MAP is widely used and understood. Exercise: Scientists visiting an online life sciences network were asked to suggest a good alternative title for the following: “Carvedilol produces dose-related improvements in LV function and dose-related reductions in mortality and hospitalization rate in subjects with chronic heart failure from systolic dysfunction” Among the responses was the following suggestion: “Dose-related effect of carvedilol in improvements in left ventricular function and survival in subjects with chronic heart failure” This title is six words and 61 characters shorter, which represents a significant reduction. The word “survival” is used to combine the two aspects of the improvement (mortality and hospitalization) and the repetition of “dose-related” has been removed. Finally, the abbreviation LV has been defined in the new title. Other researchers posted the titles and abstracts for their own papers, asking whether the titles were suitable. There were many excellent titles, some of which needed more changes than others. The following title, from Yelry, is well written and clearly defines the area of research: “Ascending venography in the diagnosis and management of nonthrombotic iliac vein compression” Although this is very clear, the author Yelry doesn’t convey the main findings of the paper, which were actually quite significant: the method was shown to be valuable for diagnosis and possibly able to separate two groups of patients. Because this significance is not conveyed in the title, Yelry could potentially lose some of the target audience. Character limits for titles dictate how much information can be included; however, the simple addition of “is valuable” after “ascending venography” says much more about the paper than the original title does. In this way, the key finding can be communicated. Dr Daniel McGowan 分子神经学博士 理文编辑学术总监
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对开发水电重要性和必要性的认识
zbt92 2010-9-30 10:45
水博 历史证明:任何谣言都不可能永远的欺骗所有的人。国内外伪环保对水电的误导宣传也不例外。因此,不管是在国际上还是在国内,都经历过了水电被妖魔化的误导之后又被人们重新认识的阶段。然而,这种揭穿误导宣传的重新认识,往往都不会表现为对谣言的批判和对造谣者的追究,而主要表现在对水电项目的从禁止到支持的转变上。 不过,仅仅根据我国水电项目的解禁,就说水电发展的春天从此就要来了,也还为时过早。一方面我国水电的发展还确实面临着移民、环保和地质安全等方面的实际考验。另一方面,我们今天对水电的认识,还处在一个比较低的层次上。主要是当前国际社会减排的压力,让我们不得不改变对水电的态度。然而,这种认识与全面正确地认识水电还有较大的差距。如何才能算全面的认识水电呢?我觉得至少要从以下三个方面认识水电的重要性。 1 、水电是一个国家可持续发展的基石 水电是技术成熟的可再生能源,可再生能源最显著的优点就是它可以重复利用,源源不断,但是,它也有最致命的弱点,就是不能保存。如果你不开发利用,它就要随着时间流逝。 在这方面,风能、太阳能、生物质能等各种新型的可再生能源的技术目前还不够十分成熟,开发成本和效率都还难以满足大规模电网的需要。水电是目前唯一可以进行商业化大规模应用的可再生资源。所以,如果从一个国家的可持续发展角度来看,不优先开发利用可再生的能源就是巨大的能源浪费。同时也不可能满足其可持续发展的需求。因此,世界上的所有发达国家都是优先开发利用水电,把可保存的化石能源尽量留给后代。 上个世纪 80 年代,新中国水电的创始人李锐曾介绍说,当时世界上有 175 个国家,其中水电比重曾占到过 90% 以上的国家有 32 个,水电比重曾占到过 50% 以上的国家,共有 111 个。而我们国家的水能资源总量世界第一,但是,非常遗憾我们努力奋斗了几十年却一直也没有达到过 30% 的目标。 有人都说我们国家的资源禀赋就是煤炭第一。 50 年代曾经提出来的电力工业的 水主火辅 是不可能实现的。其实不然。煤炭是不可再生的资源,以一百年计算。我国的煤炭资源量确实高于水电。以剩余可采储量计算,煤炭 57% ,水能 40% 。但是,如果以二百年的尺度计算,我国的水电资源量就超过煤炭。变成煤炭 41% ,水能 57%. 如果以三百、四百、五百年计算,我国的水能资源量就要比煤炭多得多。 目前我们国家的火力发电的耗煤总量大约是每年 16 亿吨,如果我们能像法国那样百分之百的优先开发利用水电,即:再用相当 10 亿吨煤炭的水能,替代十亿吨发电的燃煤,那么我们国家目前的电力发展水平还绝对处在 水主火辅 的阶段。 如果按照一般发达国家的经历,我们国家完全应该经历一个水电比重超过 90% 的阶段。如果充分的开发利用可再生的资源,我们完全能把更多的不可再生资源留给我们的后代。我们也不应该有这么多的矿难、这么尖锐的煤电矛盾、这么大量的温室气体排放和这么严重生态环境问题。 前不久曾经有国外报道说临汾是全球的生态环境最差的城市,虽然我们说联合国的这个这个统计资料是过时的。我们现在的临汾已经有了很大的改观。但是,我们也不能不承认,过量的煤炭开采一定是一种最严重的生态环境破坏。 我们对水电可再生能源的这种认识上的差距,主要来自我们规划思想的陈旧。据一位来访的美国工程师介绍,他们的能源规划,要考虑到 400 年以后的能源问题。(英国的能源规划也至少要超过百年)。然而,我们国家甚至不曾认真地考虑过 50 年以后的能源可持续发展问题。 按照我们目前的煤炭开采速度,我们的煤炭资源根本就支撑不了 50 年的发展。然而,我们至今还是热情不减的努力增加煤炭的用量。到现在为止,还很少人有对这种能源枯竭的威胁提出任何警告。试想如果我们国家也能考虑 400 年之后的能源问题的话,我们还会不会,忍心让我们能源资源的 75% 都付之东流呢? 今年正好是我国水电开发一百周年。据统计,百年来我们国家的水电已经为我们的发展提供 27 亿吨的标准煤。然而,从另一方面看,这只相当于我们国家水能资源的百分之三。也就是说由于我们不能优先开发利用可再生能源,百年来我们流失掉的水能资源超过了一千亿吨原煤,恐怕也大大超过了我们国家有史以来所开采的煤炭的全部总和。要知道由于我们没有优先开发利用水电所造成的如此巨大的能源浪费,都是要以过量的消耗我们本可以留给子孙后代的煤炭为代价的。我们现在还不知道,在下一个百年里,我们还将要多消耗多少,本应留给我们后代的宝贵的煤炭和化石能源。 直到今天,我们对煤炭过渡的依赖的改变,主要还是来自国际社会减排温室气体的压力。至今我们还没有真正意识到,开发利用水电是一个国家可持续发展的基石。几乎所有的发达国家都优先开发水电经历,决不是没有道理的。 2 、水电是现代社会文明的保障 尽管世界各国的地理环境不同,各国水资源和水能资源的天然条件具有很大的差别,但是,一个非常明显的现实却是:发达国家的水电开发程度普遍都比较高,欠发达国家和地区的水电开发程度都普遍非常低。目前,全球发达国家的水电开发程度平均在 70% 以上,而欠发达的非洲地区的水电开发程度还不足 8% 。 此外,水电,尤其是大型水电站还是大型水库建设的副产品。人类社会应对水资源时空分布不均的主要手段是要建造大型水库。因为大型水库在存蓄水的同时也积蓄了大量的势能,所以,在水库放水的过程中如果不把这些能量用来发电,就会对水库设施和下游边坡造成巨大的伤害。因此,任何大型的水资源调控水库一定就是大型水电站,同时一个国家的水电开发程度的高低,与其对水资源的开发程度暨调控能力肯定是成正比。 水电开发程度是指一个国家的技术可开发的水电资源量,与实际开发利用量的比值。反应的是这个国家的水能资源利用情况。而水资源开发程度,是指这个国家的水资源总量与其所建设的水库蓄水量的比值。反应的是这个国家对水资源的可控程度,以及这个国家解决天然水资源时空分布不均矛盾的能力。 最近,我们通过和中国大坝协会、国际大坝委员会的联合调研,发现世界各国的经济发展水平和社会文明程度,不仅与这个国家的水电开发程度紧密相关,而且,几乎还都与这个国家的水资源开发程度成正比。也就是说一个国家的经济发展程度与其水库的蓄水能力成正比。具体表现为:发达国家的人均水库库容普遍都比较高,而欠发达国家和地区的人均水库库容,普遍都比较低。 下图是联合国有关机构的一个调查结论。人类发展指数(一个包括 GDP 和教育、医疗等方面的综合评价指标)为一介于 0 和 1 之间的数,数值越接近于 1 表示人类发展水平越高。 全球 50 余个国家 2007 年的人类发展与大坝水库发展数据计算结果显示, HDI 大于 0.9 的国家,人均库容拥有量为 3184 立方米, HDI 介于 0.8~0.9 的国家,人均库容拥有量 2948 , HDI 介于 0.7~0.8 的国家,人均库容拥有量 541 , HDI 介于 0.6~0.7 的国家,人均库容拥有量 208 , HDI 介于 0.5~0.6 的国家,人均库容拥有量仅为 125 。 图 1 人均库容与人类发展指数关系 (略) 我国人口约占世界的 20% ,而水资源量只占 6% 。我国 2008 年底的人均库容约 520 立方米 ,(人类发展指数为 0.7-0.8 )远低于发达国家人均库容 3000 的水平。以上图表和数据表明,发达国家已经拥有足够的基础设施及大坝;而对发展中国家而言,水库及大坝基础设施还远远不足以提供足够所需的能源及水资源,以支撑其社会经济发展。 其实,我国东部与西部的社会发展的差距,也进一步证明了水资源开发与社会文明的关系。我国东部地区的水电开发程度高达 80% 多,而西部只有百分之十几。我国东部地区的水资源开发程度也相对较高,但西部的水资源开发程都在 10% 以下。所以我国东西部的经济发展水平也存在着巨大的差距。 为什么全世界都毫无例外的表现出,水资源开发程度与经济发展成正比的特点呢?我们认为,首先是因为:水是生命之源,水资源问题是一个社会的生存和经济发展的前提保障。没有水资源的保障,任何社会都无法实现正常的生存和发展,所以,就更谈不上可持续发展了。因此,水电特别是大型水电的开发就是水资源的开发,而水资源的开发,则是一个国家现代化文明的保障。 然而,也许是由于我国的水电开发与水资源的管理属于不同的政府部门的缘故,至今为止,我们国家对大型水电开发的水资源保障作用,似乎还缺乏清醒的认识。 3 、水电是减排温室气体的主力 水电是当今世界上替代化石能源的第一主力。在目前的技术水平下,人类替代化石能源的最有效、最可行的还是水电。目前世界上凡是水电资源丰富而且开发程度高的国家的温室气体排放问题,都能得到很好的解决。我国的水能资源丰富,但由于开发程度太低,目前只有 20% 多,因此,温室气体排放的问题非常严重。如果我国的水电能得到最充分的开发利用,那么我们至少每年还可以多减排 20 亿吨二氧化碳。 为了缓解国际的压力,我们已经向国际社会承诺,到 2020 年非化石能源的比重达到 15% 。根据我国的资源禀赋,要实现这一承诺,必须在最大程度的利用核能,以及风能、太阳能的同时,尽可能的开发利用我国的水电资源。据测算,要实现非化石能源 15% 的目标,水电必须要承担 9% 的份额。届时,我国常规水电要达到 3.3 亿千瓦的装机才能完成这一艰巨任务。 4 、我们对开发利用水电认识上的差距 客观的说,目前我们对水电重要性的认识还村在这巨大的差距。我们整个社会对水电最重要的可持续发展的基石和现代文明的保障作用,都还缺乏足够的认识。我们今天发展水电的动力,还仅仅是外因性的(来自国际社会的减排压力),我们的水电发展还缺乏内源性的动力。因此,我们对当前水电的大好形势且不可盲目乐观。因此,我们当前的一些口号和提法,也难免还缺乏全面的、科学的认识。 例如,为了满足国家对水电开发的生态环境要求,我们目前都喜欢强调 水电开发必须进一步加强生态环境保护 。但是,我们似乎还没有认识到,我们所面临的水资源时空分布不均和水库调蓄能力不足的尖锐矛盾,还需要我们 必须要进一步开发水电,才有可能真正加强生态环境保护 。也就是说中国的生态环境保护,也迫切需要加强水电和水资源开发。 再比如,我们现在经常喜欢强调,要转变观念;应该由过去 充分开发利用水能资源 ,变为 合理开发利用水能资源 。这是口号非重要,但是,由于缺乏对水电发展内源性动力的认识,我们的这些口号往往还只停留在 保留必要的自然河段 上。 实际上,如果从水电的现代化文明的保障作用上来看,由 充分开发利用水能资源 转变为 合理开发利用水能资源 的话,至少应该包括以下几个方面: 1 、保留必要的自然河段;(保护珍稀鱼类) 2 、增加必要的防洪库容;(防洪、供水水资源调控) 3 、利用开发水电减少地质灾害;(怒江) 4 、增加航运减少运输能源消耗:(澜沧江 - 湄公河) 5 、促进社会主义新农村建设; 也就是说,如果能全面认识水电,从充分开发到合理开发,我们还有很多需要改进的地方。除了为了保护珍稀鱼类需要保留必要的自然河段之外,还应该反思我们有没有仅仅为了充分的发电,而忽视大型龙头水库的建设,使得一些地区的水能虽然开发利用了,但是,防洪、供水和水资源的调控的矛盾却没有得到根本的解决的情况? 我们有没有仅仅考虑开发利用水能,却没有把当地的地质灾害治理考虑周全的情况?(例如怒江地区)。我们有没有仅仅考虑了水能的利用,而没有把增加河道的航运功能加以充分的考虑的不合理的现象?(例如,澜沧江 湄公河出海通道的建设)。我们有没有因为对自己的执政能力没有信心,把全世界都可以作为扶贫项目的水电开发,却由于害怕移民人数过多,而丧失了一些建设社会主义新农村的大好时机? 5 、结论 总之,水电这种大自然赋予我们人类的宝贵资源,必须在人类文明的进程中充分发挥出它的作用。任何国家的发展都不可能有例外。 不过,目前我国水电发展的动力,主要是来自温室气体减排的压力。接下来不久的第二步发展动力,可能会是国家发展的水资源调控需求。因为水电是一个国家现代化文明的保障,没有大型水电站和大型水库的调蓄,我们就无法满足一个现代化社会对水资源的需要。随后,也许在几年、几十年之后,我们一定会强烈地意识到我国能源枯竭的威胁,因此,第三步发展水电的动力,应该是由于能源资源的枯竭威胁。由于我们规划思想相的陈旧,似乎我们只有感到了威胁,才会认识到水电的可持续发展的基石作用。 不过,我们期待着这一天最好能早一点到来,否则,等我们把有些的煤炭和石油都烧光了之后,再认识到水电的可持续发展特性,恐怕也已经晚了。现在,欧洲一些国家全面禁止煤炭资源的开采,也并不全是因为减少温室气体排放的原因,恐怕更重要的还是考虑化石能源资源的储备。至少,迄今为止我们人类还并没有完全解决能源资源枯竭的威胁问题。因此,显然一个国家如果不能优先开发利用水电和可再生能源,就不可能有真正的科学发展和可持续发展。
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划时代的论文与划时代的问题
热度 4 lingfeng 2010-8-12 11:57
科学研究之所有有趣,就是因为有无穷无尽的问题可以研究。在这林林总总的问题中,有些问题重要,有些次要。一篇论文,一般都是回答了一个问题,同时又提出了许多新的问题。一篇划时代的论文,总是解决了一个划时代的问题,同时又提出了新的重要问题。 沃森和克里克于1953年发表于nature上的那篇短短的论文(Watson and Crick, 1953),就解决了这样一个伟大的问题:DNA的结构是怎样的?DNA几乎控制着一切生命活动,可以说是生命的中枢,是细胞里面的“国王”。所以,DNA的结构怎样,就成为一个极端重要的问题。在沃森和克里克之前,已经有人提出过许多模型,例如大化学家鲍林就提出过三螺旋模型。沃森和克里克基用别人的实验资料,经过自己的仔细分析,提出了双螺旋模型。这篇文章虽然不到两页,只有一副图,但却开启了分子生物学的新纪元。毫无疑问,这是一篇划时代的论文。此文发表后9年(1962年),二人因此而获得诺贝尔奖。此时,沃森34岁,克里克46岁。 可是,沃森和克里克却忽略了这样一个问题:DNA在体内是怎样合成的?他们想当然地以为是单个碱基通过与模板链互补自然而然地形成了新的DNA链。但事实上,生物体内几乎一切生命活动都离不开酶。酶学专家阿瑟.科恩伯格(Arthur Kornberg)早在沃森和克里克的论文发表之前就意识到了“DNA是怎样复制的”这个重要问题。经过不懈的研究,1956年他发现了DNA聚合酶这个为细胞里的国王“传宗接代”所必须的蛋白质。3年后,科恩伯格因此发现获得诺贝尔生理医学奖(崔学军等译, 2006)。 胚胎干细胞因为具有极大的临床应用价值而在本世纪初成为科学家们竞相研究的对象。可是,要想获得人体胚胎干细胞,一般都需要从发育到一定阶段(桑椹胚)的受精卵中提取。很多人认为受精卵也是生命,从受精卵中提取干细胞,需要破坏受精卵,也就等于扼杀了一条新的生命。他们认为这样做不合伦理,因而坚决反对人体干细胞的研究。于是,干细胞研究者们面临的最大问题之一就是伦理学的制约。怎样才能避开伦理问题获得人体胚胎干细胞?这个问题成为一个极端重要的问题。 问题即是机遇。年轻的日本科学家Shinya Yamanaka发现了这个问题,并提出了一种全新的解决方法:通过逆转录病毒向成体细胞中转入四个维持胚胎干细胞多能性的转录因子,从而把已经分化的细胞“重编程”为类似胚胎干细胞的细胞,即“诱导多能干细胞(induced pluriopotent stem cells, iPS)”,也就是大众俗称 的“万能干细胞”。这种方法避开了毁坏受精卵这一步骤,可以从普通的人体细胞,例如皮肤细胞通过重编程获得跟胚胎干细胞非常类似的细胞,免除了伦理学问题,从而为干细胞的研究指出了一条康庄大道。Yamanaka首先在小鼠中实验成功,文章发表于2006年7月的《Cell》(Takahashi and Yamanaka, 2006)。一年之后,又用同样的方法在重编程人体细胞成功,文章发表于2007年11月的《Cell》(Takahashi et al., 2007)(同时发表类似结果的还有华人科学家俞君英(Yu et al., 2007))。毫无疑问,这两篇论文,尤其是Yamanaka的第一篇论文,绝对是划时代的论文。这篇文章解决了人类干细胞研究中的伦理问题。iPS的研究迅速成为国际生命科学最热门的研究领域,Yamanaka本人则被预言将来一定会获得诺贝尔生理医学奖。2009年,Yamanaka获得有“美国诺贝尔奖”之称的拉斯克奖 http://www.laskerfoundation.org/awards/2009basic.htm 但是,新的问题随之提出:通过逆转录病毒转入基因可能导入插入突变。如果突变了一个对防止肿瘤发生起关键作用的基因,例如P53,那么就可能导致癌变。如果插入突变了其它重要基因,也会产生相应的严重后果。此外,转入的四个转录因子中有些可以增加肿瘤的发病率。所以,安全问题就成为这篇论文提出的第一个重要问题。第二个问题是重编程的效率问题。一万个成纤维细胞经过逆转录病毒转染,才有可能产生两个诱导多能干细胞。这样的效率,显然不能满足研究和临床应用的需要。所以,效率问题就是这篇论文提出的第二个重要问题。 如果说沃森和克里克那篇文章暗含的问题还不是那么容易被人发现,那么,Yamanaka这篇论文提出的这两个问题却是尽人皆知。但是,发现问题是一回事,解决问题又是另外一回事。针对安全问题,不同的研究者尝试了许多种方法。例如:减少转录因子的个数,尤其是去掉容易引发癌变的基因;利用非逆转录病毒的载体例如质粒来重编程,从而避免插入突变;利用小分子物质代替转录因子诱导重编程等等。我想到的解决方法是导入基因编码产物例如mRNA或者蛋白质代替导入基因,从而避免插入突变,诱导成功之后就不再导入mRNA或者蛋白质,所以降低了癌变风险。应该承认,这样的想法不难想到,估计有很多人都能提出来。2008年的时候,我对干细胞,尤其是iPS非常感兴趣。当时正在申请出国留学,陶瓷了一些干细胞研究领域的大牛例如MIT白头研究所的Rudolf Jaenisch(2008.9.11)。在我发给他们的email中,就写到了这个想法。但是,不知道是什么原因(也许是觉得可行性不够,也许他们根本就没看我邮件的具体内容),他们选择了其他方法。Jaenisch用的一个方法,是把四个转录因子放到一个病毒上,从而将病毒载体的数量从四个减少到一个,降低了风险(Carey et al., 2009)。无数个研究小组就这个问题的研究展开了激烈的竞争,在CNS上灌了许多文章。其中的佼佼者,是华裔科学家,美国圣地亚哥Scripps研究所的丁胜博士。他成功地实现了通过蛋白诱导多能干细胞的目标,基本上解决了安全问题(Zhou et al., 2009)。同时,丁胜在小分子诱导多能干细胞研究方向上领先全球。丁胜的蛋白诱导技术被The Scientist评为“年度最佳创新技术”,同时,丁胜也被The Scientist评选为“2009年度全球生命科学领域5强人物”之一。见《领军iPS技术 “闯入”干细胞领域的丁胜博士》 http://www.ebiotrade.com/newsf/2010-1/2010114164055400.htm 诱导效率问题相对于安全问题来说要次要一些,我关注的不多,所以就无法详述。后来,我意识到要做冷门的研究,见博文《冷门研究是中国科研的希望》 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=227184 从此不再关注iPS领域,后来的进展也就无从谈起了。 诺贝尔奖医学奖得主梅达沃曾经说过: 任何科研人员,无论年龄大小,如果想做出重大成就,就必须研究重要问题。 怎样才能发现重要问题?从划时代论文的衍生问题中去寻找,便是方法之一。 参考文献: Carey, B.W., Markoulaki, S., Hanna, J., Saha, K., Gao, Q., Mitalipova, M., and Jaenisch, R. (2009). Reprogramming of murine and human somatic cells using a single polycistronic vector. Proc Natl Acad Sci U S A 106, 157-162. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K., and Yamanaka, S. (2007). Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 131, 861-872. Takahashi, K., and Yamanaka, S. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663-676. Watson, J.D., and Crick, F.H.C. (1953). MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS - A STRUCTURE FOR DEOXYRIBOSE NUCLEIC ACID. Nature 171, 737-738. Yu, J.Y., Vodyanik, M.A., Smuga-Otto, K., Antosiewicz-Bourget, J., Frane, J.L., Tian, S., Nie, J., Jonsdottir, G.A., Ruotti, V., Stewart, R., et al. (2007). Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318, 1917-1920. Zhou, H.Y., Wu, S.L., Joo, J.Y., Zhu, S.Y., Han, D.W., Lin, T.X., Trauger, S., Bien, G., Yao, S., Zhu, Y., et al. (2009). Generation of Induced Pluripotent Stem Cells Using Recombinant Proteins. Cell Stem Cell 4, 381-384. 崔学军等译, 美.阿.科. (2006). 酶的情人:一位生物化学家的奥德赛 (上海科学技术出版社).
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航天科普推荐阅读
jlpemail 2010-4-19 08:59
标题; 欧阳自远:科普与科研同样重要 主题: 航天科普的重要性,扶持和重视的必要性 2010年04月16日 作者:武丹 原载科学时报
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应用系统方法的重要性
FSD 2009-12-14 22:13
横看成岭侧成峰,远近高低皆不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中。东坡先生的题西林壁一诗,形象地说明了学识、立场、角度、高度、尺度在认识事物中的作用,也说明了集思广益、兼听兼信从而克服个人思维定势的局限的重要性。 庖丁解牛,之所以游刃有余,关键不在他的刀,而在于他对自己的工作对有过细的了解,所以才能以正确、高效的方法完美地完成工作。系统方法是我们克服思维定势、充分了解我们的工作对象,并采用正确、有效的方法解决问题的解牛之法。 所谓系统思维(系统方法),是指超出我们工作目标系统之外(高一个层次)的思维,是一种关联思维。 PeterAllen在其《社会体系中的一致、混乱与演进》(Coherence,ChaosandEvolutionintheSocialContext,Futures26:597,1994)一文中写到:Datacanbecomeinformationifweknowtheprocessesinvolved.Informationcanbecomeknowledgeifweseethesystemthatisoperation.Butknowledgeonlybecomeswisdomwhenwecanseehowanysystemmustchange,andcandealwiththatreality。我们可以把他所提到的三个认识层次归纳为就事论事的研究、单学科研究和跨学科的系统研究。 具体来讲,系统方法在研究中的重要意义表现在以下几个方面: 1、 使得不同学科、不同部门、不同行业、不同背景的人员并肩工作,吸收来自各个方面的观点和意见,这样就可以把相关的各方结合到一起,避免将来可能的利益冲突。 2、 促进和改善不同人员之间的沟通、交流,使用各种手段(特别是可视化)表现各种观点、意见和关系(联系),这样有助于外行们和内行在同一个起点和平台上平等地相互交流。 3、 通过收集尽可能多的意见和信息,探究所有的因素和可能,避免因为忽略某个重要的因素、采取不当措施或不成功的措施而导致产生不利后果。 4、 克服社会地位、学科(教育)背景、职业、部门、性别、阶层、族群等等的不同而形成的思维定势及其所带来的成见。 因此,与传统方法中线性的、逻辑的、逐步的、顺序的、探究因果的、一种意见占主导地位的、不顾反馈等特征不同的是,系统方法是不设定方向的、开放的、非结构式的,它强调征求各种不同的见解,包括所有的利益相关方(责权人)的观点,并充分重视反馈信息的重要性。 农业、农村的情况非常复杂,因此,农业研发工作必须对所研究的对象进行全面、深入、到位的了解。首先,需要考虑农民的实际经济能力、生产条件和技术水平、知识水平。其次,要解决农民的问题,不能仅仅解决科学家的问题、政府的问题。最终要让农民获得利益,把农民作为研发产品的最终用户,农业技术研发科学工作者的上帝,这样才能真正了解达到研究的目的适当途径,研究出对农民有吸引力的、农民用得起、用得来的技术、方法或受农民欢迎的政策措施。 需要强调的是,系统方法不是一个人的思维方法,而是跨学科、参与的teamwork方法。
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华南虎事件是当前最大的政治
剑走偏锋 2008-3-10 12:04
某某省长说,就华南虎事件,他们的态度很明确.两会期间不要讨论华南虎事件,应该好好审议政府工作报告. 这就引出了一个问题:华南虎事件到底重要不重要.单就这个相片真伪来说,可能是不很重要.比不上代表审议政府工作报告,可能这些代表要对国院院报告提出意见,要监督中央政府行为(如果真是这样,这才是个真正的人大代表).但相片背后影射出大社会,可以说,它绝不是一件小事,反而是当前最大的政治.为什么这样说? 华南虎事件实质是政府的诚信问题。如果它仅仅是周拍了它,说它是真的,随便他怎么叫,或民间媒介怎么宣杨,毕竟不是政府的行为。但这张相片出台的背景是怎么样的?是当地县政府与省林业厅一手推动,从所谓华南虎是否存在的鉴定,到只缺活体,其中诸多的缺陷与遗漏被披露出来都是政府有关部门有意为之。从周拍到相片,厅政府与县政府立即内部鉴定认定为真,迫不及待地向社会公布,当地县政府更是大肆炒作。根本没有经过科学的鉴定,根本没有还原现场。到后来观察周的言行,人们完全有充分的理由怀疑,这相片不会是周本人所拍。 当几百万甚至上千万中国网民对此质疑,县政府与林业厅却一口咬定是真。当华南虎年画出来后,应该是真相大白于天下之时,但有关部门仍坚持挺周,甚至把周说成是民族英雄。 当公众质疑了100多天,林业厅仍然没有给出具体的答复.甚至在国家林业局的要求下,仍对二次鉴定(实际上不存在一次鉴定)采取拖延与隐瞒的态度。而当陕西省办公厅对此工作态度进行批评时,才对自己的工作程序作风进行了检讨(这完全不是针对公众,而是针对主管政府),但根本回避相片真假。 在二会上,当被记者追问时,有的官员居然说林业厅出发点是好的,好心办坏事,这件事就不要再追究下去了,试问?有哪一国法律规定好心办坏事就可以不受惩戒吗?是不是对老百性好心办坏事也不应该追究?我相信,没有一个贪官污吏或犯罪分子会说自己的出发点是不好的。又有官员说虎相只能说明要反思中国的整体,不是个别部门的问题,不应再追究当事人.这更是缪论,为什么要反思?如果这种比较容易判别的,千万公众关注的事情都不能有个结果,那何来整体的反思?只有借此事件,好好反思,认真追究责任人,才能真正扭转中国目前的诚信迷思现状. 从中可以看出,华南虎事件完全是政府一些部门为了地方与部门利益一手造成。根本不是民间尼斯水怪事件。 既然它是政府诚信问题,那么为什么政府有关部门不愿意改正错误?在几百万公众的长达近半年的质疑下,一个厅局居然可以拖着不回应,陕西省政府与国家林业局也拿它没办法.陕西省两会期间,居然没有一个代表委员敢提出这个问题,对其进行质询。是谁护着它?为什么要以政府公信力为代价护着它?为什么政府造假就这么容易?为什么要政府承认错误就这么难? 一个小县与一个无实权的厅,千万公众要其承认错误 惩戒责任人都这么难,如果是更高级别的部门犯错,如果是省级领导犯错,更不用说中央,那人民就别指望它能承认错误,改正错误了.因为只要他死不认错,只要它控制媒介,就完全可以不顾民意;可以公开颠倒黑白,可以公然指鹿为马;就可以乱编预算,中饱私囊;就可以胡作非为,欺瞒社会,鱼肉百姓。那么,共产党如何执政为民?人民如何监督政府?人民还能指望政府讲真话、办实事吗?   可以说,华南虎事件的真相就是当前最大的政治。它事关民心,事关政府公信力\服务效率与执政能力,事关社会和谐与稳定.只有认真处理这一事件,查明真相,严肃惩戒责任人,才能中共才能执政为民,只有这样,才能建立和谐社会!只有这样,才能把中央政府的科学发展理念落实到实处,而不是在审议报告的形式上!
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