社会因素具备

社会因素具备，是科学研究发现并能够取得成功的基本条件，这就好比巧妇难为无米之炊一样。只有社会因素具备，科学研究才能更迅速地取得成功。

1.维纳：战争需要控制论 天地人才俱必成

在第四章中我们曾谈到维纳创立了控制论。这一科学理论的诞生首先是出于战争需要。“二战”期间，德国法西斯在进行长期侵略战争准备之后采取了闪电战术，利用德国飞机的高速度、不断变化的战术和驾驶技巧，使得老式高射火炮的观测计算和射击系统失效，这是因为德国飞机速度很快，飞行员又采取曲线飞行、翻筋斗等狡猾的战术动作。因此，发射高射火炮时，必须预测到飞机将要到达的位置才能命中目标。当时的火炮命中率太低，3000发炮弹才能打下1架飞机，这实在是得不偿失。这样就需要有相应的高速度计算，以便做出判断，并迅速地对炮位、方向及角度加以调节和操纵。这些都是当时已有的自动装置和伺服机构理论所无法实现的。这就必须研制新型的自动高射火炮。在“一战”期间，维纳曾在阿伯丁射击场参加编制高射火炮射击表的工作，当时他已认识到高速计算机的重要性。1940年前后，美国政府委托维纳和别格罗等人研究解决这个问题。这样，就产生和具备了创立控制论的社会因素。

其次，维纳周围聚拢了当时世界上一流的科学家和工程师。他们是在数学、数理逻辑、物理学、生理学、神经学、心理学、生物学等各个学科的顶尖人物，如控制论创始人之一的罗博森吕特、工程师别格罗、电子计算机之父诺依曼、数理逻辑学家图灵和麦克卡洛、信息论创始人申农、生物学家艾什比、神经生理学家匹茨、维纳早期的合作者数学家毕希、阿伯丁火炮试验场的军方代表戈德斯汀等人。他们利用每月一次聚餐的方式，组织科学方法讨论会，进行学术交流。最后由维纳在1948年创立了这门集研究机器、生命和社会中控制和通信一般规律于一体的科学——控制论。

第三，现代社会高度生产力水平所决定的。资本主义的机械化带来高度的生产力水平。以原子能为例，1909年爱因斯坦发现了质能等效性原理E=mc2 ，1942年费米在芝加哥大学建成了世界上第一个原子能反应堆，到1945年就第一次实现了裂变原子弹的爆炸，1952年又实现了第一次聚变的氢弹爆炸。在20世纪40年代到50年代所进行的各种有关核能研究以及有关生产的应用，必然要遇到人所难以身临其境的困难。所以当时就有了模拟人手操作的机械手，人是隔着屏幕利用这种机械手进行操作的。人直接操作，不仅要通过感觉知觉的作用，而且要通过思维进行判断推理，以便根据所处理是核物质的具体情况进行相应的操作和调整。然而，在有些情况下，人隔着屏幕操作是不可行的，而且必须远距离操作。那么只有这种机械手就远远不够用了，必须要有一种能在一定程度上代替人感觉、知觉和思维过程的自动机器，也就是模拟人的智能的机器，才能适用。原有的那些简单的伺服机构以及按固定程序控制的机器显然是不够用的。因此，维纳曾一针见血地指出：“为了掌握极端危险的原子弹，可能也需要把这些机器推向更高的发展阶段。”

第四，经济的原因。机器生产自动化不仅需要生产和技术条件，还要相应的资金条件。在资本主义条件下，正是由于资本的集中，帝国主义的出现，使得一些垄断企业或大企业有能力进行设备更新，采用自动化。因此，自动化是先从福特公司这样大的垄断企业开始绝不是偶然的。并且像这类大企业，一旦采用自动化就会大量增加利润，而利润又是刺激资本主义生产的动力。所谓高水平的自动化，主要标志是要使智能和某些智能自动化，以便使这类高级的自动化机器，减轻人的体力劳动，也减轻人的脑力劳动。

第五，理论前提和技术条件均已具备。

理论前提：从当时的神经生理学和心理学来看，主要是用反射概念来解释人的心理活动和生理机制的。笛卡尔最早在18世纪中叶就提出了反射概念。19世纪末和20世纪初，俄国生理学家谢灵顿运用测定肌肉张力的定量方法研究了中枢神经系统的低级部位——脊髓的神经活动，以反射概念解释了中枢神经系统的神经活动机制，创立了谢灵顿学派。1862年，俄国生理学家谢且诺夫发现，刺激青蛙的丘脑能抑制屈服反射的脊髓中的其他这类神经中枢抑制现象，后来发表了《大脑反射》一书。他认为人的非随意活动是反射，而人的随意活动也是一种反射，不过是通过大脑皮层的有意识的活动。巴甫洛夫继承了谢且诺夫的这一基本观点，他利用测定唾液腺心理性分泌的定量方法，研究中枢神经系统高级部位的反射活动，建立了他的高级神经活动学说。

这样，由笛卡尔、谢灵顿、谢且诺夫和巴甫洛夫逐步明确和完善起来的反射概念，尤其是巴甫洛夫的高级神经活动学说，在当时为控制论提供了描述人类某些智能生理机制的一种理论前提。因此，维纳在其著作中经常提到这些重大的神经生理学成果。

技术条件：就当时技术科学所提供的条件看，主要表现在无线电电子学和通信工程技术的进展上，特别是真空管和电子计算机的发明。1941年，德国工程师朱斯制成第一台全部使用继电器的通用自动化机电计算机，并第一次采用二进制的程序控制，称为Z-3计算机。1944年，美国国际商用机器公司根据哈佛大学艾肯设计的自动序列程序控制计算机，制成了Mark1计算机。1946年，美国又制成了世界上第一台通用电子数字计算机。1947年，麦克卡洛和匹茨设计了以耳代目的盲人阅读器，这对控制论是很有实际意义的一项技术成果。在这期间，还有一些以控制论为理论基础的自动机器相继研制成功。1948年5月，艾什比在由脑动电流学会举行的活动中，表演了他研制成功的稳态机。

在这些基本因素具备之后，维纳集之大成，创立了控制论，开创了一个全新的应用科学领域。

2.秦大河：参加科考横穿队　南极升起中国星

中国科学院兰州冰川冻土研究所研究员、著名科学家秦大河，是第一位横穿南极大陆徒步考察成功的科学家。在他取得考察成功的背后，也有几点是他成功的社会因素。

首先，是国家的支持。科学无国界，但科学家是有国界的。在进行徒步考察之前，1988年4月，秦大河正在中国南极长城站负责越冬考察工作。这是他自1983年把科研重点转向南极以后的第二次南极考察。有一次，他给国内去电话得知，中国被邀请去参加横穿南极大陆考察队，并且国家已经确定了人选。他未失望，立即毛遂自荐，充分申述参加考察队的理由和条件，恳请领导批准。但横穿队已于1年前成立，由中、美、苏、英、法、日6个国家联合组成，每个国家只派1人参加。为了保护秦大河的工作热情和探索精神，也为了弥补正选队员万一不能前往考察的空缺，国家南极考察委员会决定将他列入候补人名单。巧的是，原定人选因病不能参加，故国家南极考察委员会于1988年12月下旬正式通知秦大河火速回国，代表我国随队考察。秦大河所在单位也积极支持他参加横穿队。这样，秦大河才得以成行。

其次，有家人的全力支持。秦大河在美国检查完身体，一切都很顺利。欢送横穿队的仪式定于1989年7月16日在美国明尼阿波利斯举行，队员必须提前报到。然而不幸的事情发生了。6月3日，秦大河在甘肃省人民医院任主治医生的妻子周钦珂，突然被汽车撞伤，脊柱压缩性骨折，躺在医院病床上，生活不能自理。回国做短暂休息的秦大河日夜陪伴在妻子身边，尽着做丈夫的义务。赴美日期临近，秦大河陷入矛盾之中：横穿南极大陆进行探险考察，千载难逢的机会，而卧床不起的亲人也需要自己照顾。一天，国家南极考察委员会来电，详细询问周钦珂的病情，并告诉秦大河，如果实在不行就不去了。但深明大义的周钦珂深知这次考察不是一个人和一家人的小事，而是整个中国的大事，她坚决支持秦大河参加横穿考察队。这样，秦大河带着亲人的期望和国家的重托飞到美国，到横穿队报到。

第三，国力强大的标志。在旧中国，我国科技水平落后，被人讥笑为“东亚病夫”，中国科学家被邀请到国外参加科学考察和研究的机会很少。新中国成立以后，我国的科学技术发展取得了长足的进步。党的十一届三中全会以后，我国实行了改革开放，对外交流与日俱增。秦大河在兰州工作多年，取得了令人瞩目的科研成果，有机会与外界进行了广泛的学术交流，开阔了眼界，瞄准新的目标。在他徒步考察南极大陆之前的1988年，他已经在中国南极长城站进行了长期的科考工作。国际上之所以选择中国作为徒步考察活动的成员国之一，是因为中国在南极科学考察活动中，已经取得了举世瞩目的诸多成就。国力日渐强大，才能在世界科学之林占有一席之地，这在旧中国是不可想象的。

3.达尔文：考察栽培细分析 二十三载终有成

达尔文是英国伟大的生物学家，他以自然选择为核心的生物进化论与细胞学说和能量守恒与转化定律，被恩格斯称为19世纪自然科学三大发现之一。这个伟大发现，用自然科学理论解释了生物适应环境的奇妙特征和物种进化过程，以大量的事实资料和充分的科学依据，驳倒了长期统治生物学界的神创论和物种不变思想，为近代生物学的发展奠定了理论基础，并给自然科学带来了新思想，注入了新的生命力。达尔文生物进化论的创立，有以下几点相关的社会因素。

第一，达尔文有幸参加贝格尔号的环球考察，有幸认识了亨斯洛。

达尔文从小喜欢大自然，梦想做一个生物学家。但是身为医生的父亲却试图让达尔文继承自己的事业，于1825年把他送到爱丁堡大学学习医学。但他实在对此没有兴趣，只是热衷于打猎和采集各种植物标本。父亲改变不了他，便于1828年1月又把他送到剑桥大学神学院学习神学。达尔文又非常厌烦。但在一个偶然的机会里结识了剑桥大学著名的矿物学和植物学教授亨斯洛，这使达尔文对科学的热情再次迸发出来。他经常参加亨斯洛教授家里举行的每周聚会，通过聚会，达尔文又结识了许多知名学者和专家。不久，他又选修了亨斯洛的植物学课程，同时也经常到野外采集各种植物标本，学到了许多生物学和植物学知识。

1831年，达尔文毕业时，他收到了亨斯洛的一封信，亨斯洛极力推荐他以年轻的博物学家身份，参加贝格尔号巡洋舰的环球考察。这是达尔文梦寐以求的事。可以肯定地说，亨斯洛的极力推荐，是达尔文走向成功、日后创立生物进化论的最基本也是最重要的因素。这是一次不同寻常的航行。达尔文的考察计划是研究地质学和无脊椎动物学。在为期5年的环球考察中，达尔文经受了各种近乎绝境的考验，分别考察了南美洲巴西的里约热内卢、乌尔多纳和萨尔瓦多，阿根廷的布宜诺斯艾利斯、火地岛以及智利、秘鲁等地。他爬高山、涉溪水、入丛林、过草地，搜集珍奇的动植物标本，挖掘古生物化石。到1835年秋天，达尔文已经采集到了26个类型的陆栖鸟类。不久，贝格尔号又航行到新西兰、澳大利亚，横渡印度洋，绕过好望角，回到了大西洋。1836年10月，贝格尔号凯旋。这次具有重大意义的航行，决定了达尔文一生作为一个伟大的生物学家的命运，孕育着生物进化成功的萌芽。

第二，农业育种经验帮助达尔文打开理智的大门。有了5年环球考察经历和收集的数百种动植物标本、生物化石等，并不意味着马上就能摘取成功的桂冠。要使众多的科学事实上升成为科学的理论，首先要在事实中抓住带有规律性的普遍现象。达尔文又收集各种文献资料，同动物饲养者和植物育种家交谈。他又进行了15个月的系统调查，亲自栽培玉米、小麦等农作物，仔细分析比较鸡、鸭、鹅、牛、羊、猪、狗、猫等动物的差异和起源问题。这些卓有成效的工作，使他得出结论：物种在人工干预下是能够改变的。

达尔文还特别赞赏中国古代农书中关于选中育种的经验，中国培养金鱼、家鸽、竹子、绵羊、果树等变种的经验，成为达尔文建立人工选择原理的典型资料。农业育种经验告诉我们：农业生物品种不仅是变化的，而且是可塑的，人们几乎可以根据需要把生物塑造成一定的类型，其手段就是选择原理，选优去劣。一代一代地选择那些具有优良特性的变异种子，就形成了今天众多的优良品种。于是，解释家养条件下的生物进化论的人工选择原理就被总结出来了。

第三，达尔文参考了地质学家赖尔“将今比古”的方法和马尔萨斯人口过剩原因的分析。当达尔文在1831年进行环球考察时，英国著名地质学家赖尔的《地质学原理》是达尔文手不释卷的一本著作。赖尔在书中，根据大量的事实提出了地球是一个“屡经变化的舞台”，现在的地球仍然是一个“缓慢的、但是永不停息地变动着的物体”。其中赖尔最著名的“将今比古”的方法对达尔文的影响是至关重要的。

在人工选择原理中，生物变异是由谁来控制的呢？大自然是怎样进行选择的呢？1838年10月，达尔文偶然翻阅马尔萨斯人口论的著作，马尔萨斯在分析人口过剩时指出：人的生殖能力是按几何级数增长的，而人类的生活资料是按照算术级数增长的。长期观察研究生物习性的达尔文马上领悟到，生殖过剩也是生物界的一种普遍现象。每种生物都有很高的繁殖率，但它们成活所需要的食物和生活条件却受到种种限制而不能得到满足。所以，只有少量的生物个体才能成活和繁育后代。这是因为生物体之间、生物与环境之间既互相联系，又互相制约，生物体必须进行多方面的生物竞争。少数强者适应环境生存了下来，把不利于或不具备生存条件的变异性的生物个体淘汰掉。这里的选择不是人工而是环境条件，因此称之为自然选择，同时时间又长。选择出来的变异性不是适合于人的目的，而是更能适应环境，有利于生存竞争。这样，达尔文就在人工选择原理的基础上，合乎逻辑地运用生殖过剩、生存竞争、适者生存、环境淘汰等概念，将今比古，形成了自然选择原理，科学地解释了生物物种的起源和进化过程。经过20多年的努力，他于1859年11月，出版了他的伟大著作——《物种起源》，宣告了生物进化论的诞生。

4.开普勒　先师留下无价宝　精推细算十年功

开普勒是继哥白尼、第谷之后又一位伟大的天文学家。哥白尼发表《天体运行论》，确定了日心说在天文学中的地位，但对太阳系中各个行星之间的具体关系并未能给出明确的定量的定律。第谷是一个精于观察、疏于计算的天文学家，他多年观测积累下来的宝贵的精确的天文学资料，是开普勒创立行星运动三定律的根本依据。开普勒的成功，主要有以下几点有利的社会因素。

第一，有先师第谷留下的宝贵资料。

第谷是丹麦的贵族，被人们誉为“近代天文学之父”。国王菲列特二世给他一笔年薪和哥本哈根海峡中的一个小岛——弗恩岛，供他进行天文学研究。第谷就在这里建起了欧洲第一个天文观测台——福堡天文观测台，从1576年算起，他和助手们二十多年如一日，进行了大量的天文观测工作。观测的结果比前人准确50倍，几乎达到了肉眼观测精度的极限，是望远镜发明以前最卓越的天文观测工作。

开普勒于1597年出版了拥护哥白尼学说的第一部著作——《宇宙的秘密》，与他在奥地利任教的宗教分子发生冲突，1598年不得不逃到匈牙利，不久又来到了布拉格。在这里认识了第谷，并于1600年当上了第谷的助手，这是开普勒一生中最关键的时刻。不幸的是，他的恩师第谷因病辞世，生前把多年观测的天文资料毫无保留地都交给了开普勒，并对这个关门弟子寄予了很大期望。这些资料，不仅数量程度之巨为天文学历史上前所未有，而且准确程度之高也是空前的。但第谷不善于理论分析和数学计算。因此他从长年累月几十年如一日的观测中却得出了一个错误的结论：认为行星围绕太阳转，而太阳和其他行星又作为一个整体来围绕着地球转，地球是不动的，地球是宇宙的中心。第谷的这个理论是对托勒密地心说和哥白尼日心说的折衷。但第谷作为天文学家做了两件足以使他名垂千古的大事：一是位天文学后来的发展积累了宝贵的天文观测资料，二是为能够整理和利用这些资料找到了最合适的接班人，这就是发现了开普勒。开普勒在整理弟谷观测资料的基础上，经过10年的艰苦计算，终于发现了隐藏在那些杂乱无章数据后面的自然规律，建立了行星运动三定律。

第二，与同时代伟大的科学家伽利略交情甚厚。

1599年，伽利略读到了开普勒的《宇宙的秘密》一书以后，深为开普勒卓越的才能所吸引，立即给开普勒写信，说遇到这样强有力的合作者感到由衷高兴，并祝他在追求真理的道路上有更大的发现。伽利略又说如果有更多像开普勒这样的朋友，他就会敢于将自己支持哥白尼的见解发表。从此，这两位哥白尼学说的拥护者经常通信，沟通观点，相互支持和帮助，成为事业上的知音和好朋友。

开普勒说伽利略对他影响最大。当他接到伽利略的《星际使者》一书后，他立即组织印刷并写了序言。伽利略对开普勒的支持和鼓励对他以后证明和发展哥白尼学说，发现行星运动三定律起到了巨大作用。这甚至竟成为意大利反动宗教势力在1633年强加给伽利略的所谓“罪行”之一。

之所以把开普勒发现行星运动三定律列入社会因素之列，乃是因为开普勒在科学探索取得成功的道路上必须要具备的条件，尤其是第一条，否则，开普勒即使再有更高的数学计算才能，没有第谷留下的观测资料也是无济于事。这只是从开普勒取得科学成就自身来说的。实际上开普勒一生都是在贫困和颠沛流离之中度过的。他宣传和发展了哥白尼的日心说，并在1621年出版了《哥白尼天文学概要》，连续受到宗教裁判所迫害。他的书被列为禁书，被搜走的书籍都被付之一炬。尤其是在最后几年，为了向宫廷索要多年的欠薪，开普勒长途跋涉，终因贫病交加在旅途中去世，结束了他为追求科学真理而长期漂泊和奋斗的一生，年仅59岁。但这一生的任何困难都未能阻止过开普勒，他在意志的旷野上架起了一座“通天塔”，被后人誉为“天空立法者”的光荣称号。