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英国是最早的世界科学中心
直到”世纪末，英国作为世界上率先完成工业革命和占有大量殖民地的国家，在科学发展上起着带头作用。英国是力学、电磁场理论和进化论的创始地。英国首先发现电子和原子结构，所以直到本世纪初，英国仍是当时世界科学的中心。这与英国当时的政治和经济地位是相称的。这也说明，有了经济的发展，社会对科学的支持，这个地区和国家就有条件成为发展世界科学的中心。
科学没有国界，是人类共同发展共同享有的成果。在英国成为世界科学中心的同时，欧洲各大国都对科学发展作出了重要的贡献。18世纪和19世纪，英国人焦耳和德国人赫尔姆斯创立了能量守恒的热力学第一定律，法国人卡诺发现了热力学第二定律。英国人道尔顿提出了原子论，俄罗斯人门捷列夫发现了元素周期表，德国人开创了有机化学，他们都对化学的发展作出了贡献。分析动力学是法国人拉格朗日、爱尔兰人汉密尔顿和德国人贾寇比发展起来的。
同时，欧洲一直注重数学的发展。数学的发展不需要很多经费，而是需要创造性的环境和思维。早在17世纪和牛顿同时代，就有德国人莱布尼茨独立地发现了微积分。到19世纪，尽管英国当时的经济是最发达的，欧洲大陆的数学却已经超过英国，出现了Gauss、Riemann、Laplace、Poincare等杰出的数学家。
在19世纪末，出现了物理学的危机。人们曾经认为，到19世纪下半世纪，力学、热学、电磁学、光学的理论都已成熟，能够解释所有有关的物理现象。这种乐观的看法很快就遭到了新的挑战。
在上世纪末，由于法国人发现放射性物质，德国人研究了黑体辐射频率分布，美国人发现了光速不随地球相对于太空的运动而改变等等现象，这些现象都不能用已发展出来的原有的理论来解释。在这种危机下，出现了相对论和量子力学。
20世纪初期的三十年，最重要的理论发现有相对论和量子力学，对物质结构的认识深入到原子层次。
1905年德国人爱因斯坦在研究运动物体的电动力学时，提出了相对论和光速不变原理，确立了质量能量等价和质量空间变换关系，完全改变了牛顿力学的世界观。1915年爱因斯坦提出了关于重力的广义相对论。
在本世纪的重大科学发现中，相对论比较特殊， 因为它基本上是由爱因斯坦一个人完成的。无疑，爱 因斯坦的个人天才在这里边起到了决定性的作用， 这和其它科学发现的环境条件不同，是可遇不可求 的。
值得指出的是，爱因斯坦发明狭义相对论和成 功解释光电效应时，只是一个专利局的职员，没有受 到大学和研究机构的重视。当时他在大学和研究机 构申请一个职位都没有得到，处于一种不得志的状 况，这是很值得我们注意的一件事。
关于量子力学的发现，经历了这样一个过程。 1900年普兰克首先提出光的量子论。1905年德国人爱因斯坦用光量子论解释了光电现象。1913年丹麦人玻尔提出电子轨道的量子化，用它解释了原子结构和原子光谱。1916年俄国人索默菲得改进了玻尔模型，计算了电子的椭圆轨道。1923年法国人德布洛衣提出电子也是一种波动。1925年德国人海森堡引进矩阵作为力学量，德国人波恩、约当和海森堡建立起量子矩阵力学体系。1926年德国人薛丁格提出量子波动力学，证明波动力学和矩阵力学等价。同年，波恩提出了波函数的统计解释。1927年德国人约当和英国人狄拉克证明了普遍的变换定理，海森堡提出了测不准原理，从而量子力学理论的构建就完成了，并迅速成功地应用于原子、分子和固体结构的研究，得到了很多重要的结果。
量子力学发展的速度虽然很快，却是在激烈的学术争论中展开的。薛丁格和爱因斯坦长期不同意海森堡的理论和波恩的统计解释。爱因斯坦甚至终身都不认为量子力学是一个完备的理论。
德国在本世纪初成为世界科学的中心
相对论和量子力学是本世纪最伟大的科学发现，从上面列举的情况看，各个欧洲国家都有参与，主要部分则是德国人完成的。这就说明，世界科学中心在本世纪初由英国转移到欧洲大陆，主要是德国。
德国为什么在本世纪初能成为世界科学的中 心?
德国在当时并不是经济最发达的国家。量子力学发现时，就是1925年左右，德国正经历第一次世界大战后经济特别困难的时期。正是这种经济形势导致了30年代法西斯的上台。当时，德国科学家的生活和工作条件都是很差的。可见，在条件不够好的地方也可以产生最重要的科学发现。
当时德国为什么能够做到这一点，因为它有学术传统和优势。
德国有长期尊重知识、尊重科学的传统。德国洪堡大学有专门从事研究的实验室，成为其它国家大学效仿的样板。同时，德国率先成立了马克斯·普兰克研究所和若干大学的研究中心：如柏林大学、哥廷根大学、慕尼黑大学、莱布尼茨大学等。集中人才资金，同时也形成了很好的学术传统。德国有开放和吸引人才的传统。德国的希特勒上台以前，大学采取开放流动的政策。吸引了大批犹太族的科学家去德国定居和学习。爱因斯坦、波恩等都是犹太人。同时，德国鼓励国际的学术交流，人员的流动，吸引大批的外 国留学生。美国的原子弹之父冯诺曼、魏格勒，著名 的俄罗斯科学家朗道等，年轻的时候都曾在德国留 过学。
同时，德国当时积极培养和选拔青年。我们仍以 海森堡为例。他1920年入慕尼黑大学，师从名教授 俄国人索默菲得，1923年即获得博士学位，其间由 索默菲得推荐，转至哥廷根大学，师从著名的波恩教 授。海森堡在哥廷根大学毕业后即获得资助去丹麦 哥本哈根，在原子结构量子论的创始人玻尔教授处 工作了一年，至1924年回到德国。海森堡自己说，他 从慕尼黑学到不怕困难的乐观主义，从哥廷根学到 数学(因为当时数学的最主要的大师都在哥廷根)， 从哥本哈根学到物理(因为玻尔是原子结构的创始 人)。这为他在1925年发现理子力学打下了坚实的 基础。他发现量子力学时年仅24岁。
哲学的突破和指导作用。在相对论和量子力学突破的过程中，应该说哲学起了很重要的作用。牛顿力学出来以后，机械论和绝对论在科学界成了一种统治思想。德国在哲学上率先脱离了这个束缚，发展辩证法和唯物论。德国从康德开始，一直到黑格尔等，在哲学上率先脱离机械论和绝对论的束缚。科学家都有很高的哲学素养。在发明相对论和量子力学的过程中都涉及对认识论的哲学讨论。
理论联系实际。相对论和量子力学都是理论上的发现。但是德国理论物理学家重视理论和实验的结合，对当时物理实验的前沿——原子光谱作了详尽的分析。如海森堡在发明量子矩阵力学以前从事了大量光谱的分析工作，正是在分析光谱强度中寻求如何解释光谱强度的时候，找到了物理量不对易这一量子矩阵力学的关键。
数学领先。德国在19世纪末，已成为数学领先的国家，产生了世界超一流的数学家高斯和黎曼等。本世纪初，最著名的数学家是德国哥廷根大学的希伯特教授，他提出的数学要解决的难题有些一直到今天还困扰着数学家。当时，定居德国的理论物理学家中，有一批人如索默菲得和波恩在物理和数学两方面都具有很高的素养。量子力学的发现与一批物理学家掌握了当时最前沿的数学发展，如算子和希伯特空间等有很大关系。
优良的学术传统。哲学思想的指导和数学的领先、理论与实践的紧密结合、学术思想的活跃与创新、研究机构的开放流动、频繁的学术交流与激烈的学术争论、对年轻人才的吸引、集聚和破格选拔，这些是德国当时成为世界科学中心的重要条件。它不仅造就了海森堡一人，而且为发展世界科学造就了一大批人。
二次世界大战以后世界科学中心转移到美国
二次世界大战后，世界科学中心转移到美国。美国利用未受战争破坏的强大经济实力，从战争年代开始就大量吸引欧洲和世界的人才，开展军事科研。战后，扩大研究规模，建立了许多国家实验室和国家科学基金会，以军事研究带动尖端技术，形成世界最强大的研究开发力量和世界的科学中心。
在战争年代，美国大量吸引了欧洲的人才，特别是犹太人，开展了曼哈顿计划，即在美国制造原子弹。曼哈顿计划开创了科学大工程的先河。虽然美国是世界上最富的国家，经费也非常之充裕，但是曼哈顿计划因为原子放射性和军事保密的要求都必须远离城市，要在高山和荒漠的地区进行。所以开始时，科学家在那里的工作也是非常艰苦的。
同样，在中国后来研制两弹一星，更是在艰难困苦的条件下完成的。很多同志都知道，在青海的高原，在新疆的沙漠中间，而且是在国家经济困难的时期，把这样重要的工作完成了。
这些大工程计划成功的条件是什么?
第一，是科学家和参与工作的全体人员的爱国心、使命感和由此而来的献身精神和高度的责任心。这一点，中国科学家完全是问心无愧的。我想，即使是美国在实行曼哈顿计划抢先制造出原子弹的时候，那些科学家也是为了反对德国法西斯而情愿抛弃原来自己的研究方向，投身到这件工作中来。
第二， 是实行大力协同和强大有力的协调的结果。这些大工程都是非常之复杂，需要各方面工作的协调才能把它做好。一个导弹，最小的部件发生问题，整个导弹就要出事。所以，每一项工作都必须有条不紊、完全按计划进行，并且要按质、按量、按时地完成，需要强大有力的组织协调工作。
第三，是人力、物力、财力的高度集中和统一指挥。在中国，当时是调集了各个学校和研究所的有关专家集中去搞两弹一星，在国家尽可能的条件下，集中了物力和财力，实行统一的指挥。
(周光召，著名物理学家，曾任中科院院长和中国科协主席。)
直到”世纪末，英国作为世界上率先完成工业革命和占有大量殖民地的国家，在科学发展上起着带头作用。英国是力学、电磁场理论和进化论的创始地。英国首先发现电子和原子结构，所以直到本世纪初，英国仍是当时世界科学的中心。这与英国当时的政治和经济地位是相称的。这也说明，有了经济的发展，社会对科学的支持，这个地区和国家就有条件成为发展世界科学的中心。
科学没有国界，是人类共同发展共同享有的成果。在英国成为世界科学中心的同时，欧洲各大国都对科学发展作出了重要的贡献。18世纪和19世纪，英国人焦耳和德国人赫尔姆斯创立了能量守恒的热力学第一定律，法国人卡诺发现了热力学第二定律。英国人道尔顿提出了原子论，俄罗斯人门捷列夫发现了元素周期表，德国人开创了有机化学，他们都对化学的发展作出了贡献。分析动力学是法国人拉格朗日、爱尔兰人汉密尔顿和德国人贾寇比发展起来的。
同时，欧洲一直注重数学的发展。数学的发展不需要很多经费，而是需要创造性的环境和思维。早在17世纪和牛顿同时代，就有德国人莱布尼茨独立地发现了微积分。到19世纪，尽管英国当时的经济是最发达的，欧洲大陆的数学却已经超过英国，出现了Gauss、Riemann、Laplace、Poincare等杰出的数学家。
在19世纪末，出现了物理学的危机。人们曾经认为，到19世纪下半世纪，力学、热学、电磁学、光学的理论都已成熟，能够解释所有有关的物理现象。这种乐观的看法很快就遭到了新的挑战。
在上世纪末，由于法国人发现放射性物质，德国人研究了黑体辐射频率分布，美国人发现了光速不随地球相对于太空的运动而改变等等现象，这些现象都不能用已发展出来的原有的理论来解释。在这种危机下，出现了相对论和量子力学。
20世纪初期的三十年，最重要的理论发现有相对论和量子力学，对物质结构的认识深入到原子层次。
1905年德国人爱因斯坦在研究运动物体的电动力学时，提出了相对论和光速不变原理，确立了质量能量等价和质量空间变换关系，完全改变了牛顿力学的世界观。1915年爱因斯坦提出了关于重力的广义相对论。
在本世纪的重大科学发现中，相对论比较特殊， 因为它基本上是由爱因斯坦一个人完成的。无疑，爱 因斯坦的个人天才在这里边起到了决定性的作用， 这和其它科学发现的环境条件不同，是可遇不可求 的。
值得指出的是，爱因斯坦发明狭义相对论和成 功解释光电效应时，只是一个专利局的职员，没有受 到大学和研究机构的重视。当时他在大学和研究机 构申请一个职位都没有得到，处于一种不得志的状 况，这是很值得我们注意的一件事。
关于量子力学的发现，经历了这样一个过程。 1900年普兰克首先提出光的量子论。1905年德国人爱因斯坦用光量子论解释了光电现象。1913年丹麦人玻尔提出电子轨道的量子化，用它解释了原子结构和原子光谱。1916年俄国人索默菲得改进了玻尔模型，计算了电子的椭圆轨道。1923年法国人德布洛衣提出电子也是一种波动。1925年德国人海森堡引进矩阵作为力学量，德国人波恩、约当和海森堡建立起量子矩阵力学体系。1926年德国人薛丁格提出量子波动力学，证明波动力学和矩阵力学等价。同年，波恩提出了波函数的统计解释。1927年德国人约当和英国人狄拉克证明了普遍的变换定理，海森堡提出了测不准原理，从而量子力学理论的构建就完成了，并迅速成功地应用于原子、分子和固体结构的研究，得到了很多重要的结果。
量子力学发展的速度虽然很快，却是在激烈的学术争论中展开的。薛丁格和爱因斯坦长期不同意海森堡的理论和波恩的统计解释。爱因斯坦甚至终身都不认为量子力学是一个完备的理论。
德国在本世纪初成为世界科学的中心
相对论和量子力学是本世纪最伟大的科学发现，从上面列举的情况看，各个欧洲国家都有参与，主要部分则是德国人完成的。这就说明，世界科学中心在本世纪初由英国转移到欧洲大陆，主要是德国。
德国为什么在本世纪初能成为世界科学的中 心?
德国在当时并不是经济最发达的国家。量子力学发现时，就是1925年左右，德国正经历第一次世界大战后经济特别困难的时期。正是这种经济形势导致了30年代法西斯的上台。当时，德国科学家的生活和工作条件都是很差的。可见，在条件不够好的地方也可以产生最重要的科学发现。
当时德国为什么能够做到这一点，因为它有学术传统和优势。
德国有长期尊重知识、尊重科学的传统。德国洪堡大学有专门从事研究的实验室，成为其它国家大学效仿的样板。同时，德国率先成立了马克斯·普兰克研究所和若干大学的研究中心：如柏林大学、哥廷根大学、慕尼黑大学、莱布尼茨大学等。集中人才资金，同时也形成了很好的学术传统。德国有开放和吸引人才的传统。德国的希特勒上台以前，大学采取开放流动的政策。吸引了大批犹太族的科学家去德国定居和学习。爱因斯坦、波恩等都是犹太人。同时，德国鼓励国际的学术交流，人员的流动，吸引大批的外 国留学生。美国的原子弹之父冯诺曼、魏格勒，著名 的俄罗斯科学家朗道等，年轻的时候都曾在德国留 过学。
同时，德国当时积极培养和选拔青年。我们仍以 海森堡为例。他1920年入慕尼黑大学，师从名教授 俄国人索默菲得，1923年即获得博士学位，其间由 索默菲得推荐，转至哥廷根大学，师从著名的波恩教 授。海森堡在哥廷根大学毕业后即获得资助去丹麦 哥本哈根，在原子结构量子论的创始人玻尔教授处 工作了一年，至1924年回到德国。海森堡自己说，他 从慕尼黑学到不怕困难的乐观主义，从哥廷根学到 数学(因为当时数学的最主要的大师都在哥廷根)， 从哥本哈根学到物理(因为玻尔是原子结构的创始 人)。这为他在1925年发现理子力学打下了坚实的 基础。他发现量子力学时年仅24岁。
哲学的突破和指导作用。在相对论和量子力学突破的过程中，应该说哲学起了很重要的作用。牛顿力学出来以后，机械论和绝对论在科学界成了一种统治思想。德国在哲学上率先脱离了这个束缚，发展辩证法和唯物论。德国从康德开始，一直到黑格尔等，在哲学上率先脱离机械论和绝对论的束缚。科学家都有很高的哲学素养。在发明相对论和量子力学的过程中都涉及对认识论的哲学讨论。
理论联系实际。相对论和量子力学都是理论上的发现。但是德国理论物理学家重视理论和实验的结合，对当时物理实验的前沿——原子光谱作了详尽的分析。如海森堡在发明量子矩阵力学以前从事了大量光谱的分析工作，正是在分析光谱强度中寻求如何解释光谱强度的时候，找到了物理量不对易这一量子矩阵力学的关键。
数学领先。德国在19世纪末，已成为数学领先的国家，产生了世界超一流的数学家高斯和黎曼等。本世纪初，最著名的数学家是德国哥廷根大学的希伯特教授，他提出的数学要解决的难题有些一直到今天还困扰着数学家。当时，定居德国的理论物理学家中，有一批人如索默菲得和波恩在物理和数学两方面都具有很高的素养。量子力学的发现与一批物理学家掌握了当时最前沿的数学发展，如算子和希伯特空间等有很大关系。
优良的学术传统。哲学思想的指导和数学的领先、理论与实践的紧密结合、学术思想的活跃与创新、研究机构的开放流动、频繁的学术交流与激烈的学术争论、对年轻人才的吸引、集聚和破格选拔，这些是德国当时成为世界科学中心的重要条件。它不仅造就了海森堡一人，而且为发展世界科学造就了一大批人。
二次世界大战以后世界科学中心转移到美国
二次世界大战后，世界科学中心转移到美国。美国利用未受战争破坏的强大经济实力，从战争年代开始就大量吸引欧洲和世界的人才，开展军事科研。战后，扩大研究规模，建立了许多国家实验室和国家科学基金会，以军事研究带动尖端技术，形成世界最强大的研究开发力量和世界的科学中心。
在战争年代，美国大量吸引了欧洲的人才，特别是犹太人，开展了曼哈顿计划，即在美国制造原子弹。曼哈顿计划开创了科学大工程的先河。虽然美国是世界上最富的国家，经费也非常之充裕，但是曼哈顿计划因为原子放射性和军事保密的要求都必须远离城市，要在高山和荒漠的地区进行。所以开始时，科学家在那里的工作也是非常艰苦的。
同样，在中国后来研制两弹一星，更是在艰难困苦的条件下完成的。很多同志都知道，在青海的高原，在新疆的沙漠中间，而且是在国家经济困难的时期，把这样重要的工作完成了。
这些大工程计划成功的条件是什么?
第一，是科学家和参与工作的全体人员的爱国心、使命感和由此而来的献身精神和高度的责任心。这一点，中国科学家完全是问心无愧的。我想，即使是美国在实行曼哈顿计划抢先制造出原子弹的时候，那些科学家也是为了反对德国法西斯而情愿抛弃原来自己的研究方向，投身到这件工作中来。
第二， 是实行大力协同和强大有力的协调的结果。这些大工程都是非常之复杂，需要各方面工作的协调才能把它做好。一个导弹，最小的部件发生问题，整个导弹就要出事。所以，每一项工作都必须有条不紊、完全按计划进行，并且要按质、按量、按时地完成，需要强大有力的组织协调工作。
第三，是人力、物力、财力的高度集中和统一指挥。在中国，当时是调集了各个学校和研究所的有关专家集中去搞两弹一星，在国家尽可能的条件下，集中了物力和财力，实行统一的指挥。
(周光召，著名物理学家，曾任中科院院长和中国科协主席。)