如何学做学问家和思想家
——科学思维经验之谈
发布时间2014-06-30 12:23:08     作者:张凤鑫    浏览次数: 次

孔子是中国的古圣,其思想不但在中国传历二千多年而不衰,而且遍及世界,受到全球人的尊崇。孔子是如何成为一个大思想家的?在《论语》为政的第42章中,他自称:“吾十有五而志于学,三十而立,四十而不惑,五十而知天命,六十而耳顺,七十而从心所欲不逾矩”。我们知道,看问题、做事情可以做到随心所欲而又不出错,则非大学问家、大思想家不可。孔子是如何修练到这一步的?他老人家没有细说,但在为政之第十五章留下了“学而不思则罔,思而不学则殆”的教导。告诉人们,学习与思考必须紧密结合,方能有成。

中国的另一位古圣人——老子,更是一位了不得的大圣人,他惟一传世的经典——《道德经》,区区五千言,确道尽宇宙万物发生发展的规律,上至天道,下至人事,自宇宙之大而至事物之微,无所不包,可堪称为哲学之祖。帝王学之,可为治国之本,故有人称之为帝王之学;今人无论是政治家、军事家、外交家、经济家,科学家、艺术家、哲学家、宇宙学家等,皆可从中获取教益.即使是凡夫俗子学之,也可修生养性,脱离低级趣味,成为高尚之人。《道德经》问世之后,传播四海。被翻译成多种文本。其印刷发行之量,仅亚於全球发行量最大的《圣经》。老子为何能成为大思想家、大学问家?其秘籍在於有一套完整的治学之道。《道德经》第四十八章说:“为学日益,为道日损。损之又损,以至於无为。无为而无不为。”老子做学问,全在‘益’‘损’二字上下功夫,所以能成就这千古巨著而流芳万世。因此,要学做思想家、学问家,必掌握其要意而力行之。

一、为学日益

学习是人类进化的原动力。有学习和思惟能力,是人与动物的根本区分点。学习之所以重要,正如孔子在《论语》阳货第十七之八章中说:“好仁不好学,其蔽也愚;好知不好学,其蔽也荡;好信不好学,其蔽也贼;好直不好学,其蔽也绞;好勇不好学,其蔽也乱;好刚不好学,其蔽也狂”。这仁、知、信、直、勇、刚都是好品性,但如不学习,就会走到反面。一味讲仁,会变得愚蠢;一味好知而不学,就会思想混乱,放荡不羁;只讲诚信而不学,就容易受人利用;光讲直率,就不通情理,容易伤人;一味蛮勇,就会酿成乱子,甚而招至杀身之祸;只讲刚强而不学,必会狂妄自大而自取孤立。在生产力落后,科学技术不发达,社会分工与结构相对单纯的古代,人们尚且必须学习,在今天生产力大为发达,科学技术突飞猛进,社会结构与分工复杂的环境下,一个人没有一定的文化与科学知识、社会知识,在激烈的生存斗争中,连生存都很困难,学习更成为每个人生存的必需条件。所以务必活到老,学到老。

 学习必须抱定一个宗旨。就是孔子说的‘有志于学’,要做到‘朝闻道,夕死可矣’地步。苟子也说:“无冥冥之志者,无昭昭之明;无昏昏之事者,无赫赫之功”。所谓‘冥冥’即专志精诚之意;‘昭昭’者,明白事理之意;‘昏昏’者,专心一意也。无专志与精诚,难明事理;不专心一意,难有大成就。

学习要养成一种爱好。孔子说,‘知之者,不如好之者,好之者,不如乐之者’。要把学习当作是一种乐事。要乐于学习。

学习还需抱定一种态度。那就是不可不懂装懂。孔子说,‘知之为知之,不知为不知,是知也’。老子更说,‘知,不知,上;不知,知,病’。

学习要有目标。就是要带着问题学。韩非子说,‘不以仪的为关,则射者皆如羿也。’就是说,不用标靶射箭,人人都可称是神射手了。因此,在学习时,必须有针对性。一次只能选定一个目标。但是,学有一定成就时,则不妨放宽视野,扩大知识面,增加知识的储备,助你丰富所学的内涵。因为学识的各个领诚都有一定的关联性。有时看似无关的知识,倒反而能为你破除迷津,打开一个新的道路与空间。

获取知识要通过正确的途径。丰富学识的途径有很多。聆听老师的教诲,自然是个重要途径;读书更是重要的学习途径。但读书也得有正确的方法,对於感兴趣的不妨先粗读一遍,看看它想说的是什么,为什么如此说,说的是否有根据,说的是否正确,此说是否可用它说代替。然后再确定是否精读。这样才不至於被误导。特别是在研读某些研究性论文时,更应如此。切莫只是去接受其现成的结论。其好处是,一则,以免被伪科学所误,二则,也可以从这些有价值的文献中学到好的思考问题与研究问题的方法。如果你在读他人著作时,能从他人成功处看出潜在的失败,或者从他人的失败中找到成功的路子,在他人正确的结论中发现潜藏的谬误,从他人错误中发现合理的内核,如此,你就算是真的学会了读书。

观察与认识自然也是很好的途径。伏羲作八卦,是观天察地所得。现代的仿生学,更是直接的借鉴。观察自然与社会,切忌浮光掠影,性急浮燥。老子说:“致虚极,守静笃,万物并作,吾以观复。”就是说,我们在观察任何事物时,务必抱定不存成见,虚怀若谷的冷静态度。无论事物如何纷芸,都有它自身发生、发展的根源,无论如何变化,总一定的规律存在,只有把握了它的发生、发展、变化规律,才能认识事物的真相,处理事情,才不致犯错误。

交流,包括讨论、辩论、调查、咨询也是好的学习方法。孔子说,‘三人行,必有我师焉’,就是讲的交流。交流首先要有‘不耻下问’的精神,但须学他人之所长,避他人之所短。老子说“学不学,复众人之所过”,那更是对‘道’的更高追求了。

实践更是获得真知的惟一道路。荀子曾说:‘不闻不若闻之,闻之不若见之,见之不若知之,知之不若行之’;‘故闻而不见,虽博必谬;闻之不见之而不知,虽识必妄;知之而不行,虽敦必困’。因为,除了生活和工作的技能只能从实践中得来以外,只有通过实践,方能把所学他人的知识变成自己的知识;也只有通过实践,方能鉴别其所学知识的真伪与偏全;实践还是发现新知识的源泉。一切新的发现与发明,都是通过实践得来的。尤其是在新的、复杂的问题上,务必不为固定的观念所支配,直接  面对现实去寻求解决问题的途径与方法进行创新,这正是实践的创新所在。不重视生产实践,科学实践,社会实践,是成不了真正的科学家,思想家,政治家的。

知识的积累需要系统化。学习不是简单的收藏知识。必以孔子所说的“一以贯之”的精神,由表及里,由此及彼地把所学的知识系统化,形成在某一知识领域的完整知识。比如,你学习了细胞学后,就必须把解剖(组织,器官)学,形态学,分类学,生理生化学,生态学,遗传学,甚而是种植与育种学全面联系起来。如此,你方能成为一个真正的个生物学家。

二、为道日损

此处所提之‘道,不是孔子等所说的什么‘天道’、‘王道’、‘霸道’之类的‘道’,而是老子所称之道——自然之道,即宇宙万物发生发展的规律或原理,用今人的说法就是‘科学原理’。

一切知识,只有上升到理论、原理的水准,方能成为真知。老子在《道德经》四十二章中说:“故物,或损之而益,或益之而损”。所以,在四十八章接着说:“为学日益,为道日损。损之又损,以至於无为。无为而无不为”。经常学习,增进知识,无疑对做一个学问家、思想家是大有裨益的。然而,这些知识则未必是真知灼见,也末必不是昨是今非。所学之中难免有不少妄知妄见,或者粗浅、过时的东西。要切实求得真知,就必须不断剔除妄知妄见,除旧布新。这就是老子说的‘损’。只有剔除了妄知妄见,外表的假象,更新了陈旧的知识,才能一步步把握真理,接近于事物发生、发展的规律。所以老子说要‘损之又损,以至於无为’。一旦我们真的把握了客观规律,在认识和处理问题时,自然就得心应手,而不犯错误了。也就是老子说的‘无不为’了。这《日益》与《日损》,本就是宇宙存在的自然规律。一切生物,如果只吃不消化、吸收、排泄,必定不能存活。只不过是人们在做学问时往往忽视了这点,忘却这一天生的本能。当然,这里的益和损不是生理功能,而是思惟功能。所以,做学问必须‘思考’。也就是人们常说的要悟出个道道来。那么如何‘为道’呢?

(一)“”是开始的第一步

笛卡儿在他的《方法论》一书中,有一个著名的“坏疑一切”的理论。在其研究问题四步骤之第一步提出:永远不接受任何自己不清楚的真理。就是说,只要是未经自己亲身体验、判定为无怀疑余地的真理,不管是什么权威提出的结论,都可以大胆地怀疑。笛卡儿的这一思想,在西方产生了极为广泛和深刻的影响,故尔有人说,西方的科学家和哲学家们都是笛卡儿主义者。怀疑本是人的天性。小孩子从开始认识世界的那一天起,总是在问‘那是什么’、‘为什么’。伴随着许许多多的‘为什么’,小孩的智力和知识、才能就一天天地增长,才能够独立自主地进入他的人生之旅。可见,怀疑并非是什么坏东西,而是发展、进步之源。如果人类一开始就没有怀疑的本能,那将永远与动物为伍,停留在动物的水准上。本来,任何科学与理论的产生,都具有时代性,渐进性,认识真理,不是一下就完成的。牛顿力学创造了一个‘机器’时代,爱因斯坦的广义相对论出现后,我们进入了一个原子和信息时代。然而,在‘宇宙是如何产生的’?‘我们从那里来’?这样的问题上,我们远未得到完善的答案。现代科学、技术的发展,西方总领先於中国,这与西方人崇信笛卡儿思想是分不开的。但在中国人的传统观念看来,‘怀疑’简直就是‘大逆不道’。什么‘不违祖训’、‘金口玉言’,乃至‘以言论罪’,‘文字兴狱’等等,都是不许怀疑,不许越雷池一步。所以,现今的中国人在科学技术上只能当跟屁虫。这也是钱学森先生所问‘为什么中国几十年出不了大师’的原因之一。延安时代的毛泽东曾经提出反对教条主义,反对本本主义,凡事都要问个为什么,正是针对几千年来封建传统教育所形成的这种定势思维,不敢怀疑,顽固保守的劣根性而发的。前三十年开展的‘三个凡是’的批判,今天党中央提出要‘发展马克思主义’,就表明《毛泽东思想》、《马克思主义》也同样存在时代的局限,我们应当从时代的现实和发展,扬弃那些过时因而不完善乃至错误的地方,补充现代科学、技术、文化具有普遍性意义的新鲜结论,矫正我们的的思想。在这点上,我们应当有恩格斯晚年那样的勇气,去否定他们早期的‘共产主义社会是人类社会发展的最高阶段’这一与发展是永恒的,没有终极的理论相悖的观点,承认社会发展将是没有终极模式的。因此,记住笛卡儿的话,你就在接近真理的道路上跨出了正确的一步。如果你从不问为什么?你就将永远被拒之于科学与哲学的大门之外。

(二)学会观世界

哲学家和政治理论家甚是喜爱的口头禅是‘世界观’。其实,这个哲学用语的大众化解释就是观世界。也就是探索周围的世界包括我们自身,到底是什么?恩格斯在《自然辩证法》中指出:“整个自然界形成一个体系,即各种物体相互联系的总体”; “世界不是一成不变的事物的集合体,而是过程的集合体”;“思维的本质都在于把事物综合为一个统一体”;“整个自然界¼¼都处于永恒的产生和消灭中,处于不断的流动中,处于无休止的运动和变化中”。一般系统论的创立者贝塔郎菲指出:“俄国的辩证唯物主义来源於Hegel哲学与马克思和恩格斯的经济理论,它的原理被陈述如下:第一,自然界不是分离单元的聚集物,而是一个相互联结接相互作用的有机整体。第二,自然界不是静止不变的,而是在不断地远动和进化。第三,在进化过程中,在自然规律的支配下,在组织的一个层次到更高层次的转折点上出现飞跃,量的变化转化为质的差异。第四,内部矛盾辩证地为自然现象所固有,以致进化过程呈现为两个对立倾向相互斗争的形式。”(BertalanffyLV,;Problems of Llfe New YorkWiley 1952198)。

由此,我们应当把世界包括我们自己当作一个系统来看待。 利用系统科学的思想为“道”,有助于我们一步步地接近真理,从而把握客观的自然与社会发展规律,达到老子所说的“无为,而无不为”的景界。

学习和把握系统科学思想,要着重掌握几个基本的要领:

第一,整体性的观点。人们常用‘开门见山’来比喻直截了当。然而,见山未必就是山。大诗人苏轼题西林壁诗云:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同。不见卢山真面目,只缘身在此山中”。这诗深刻的含义是,看问题、研究问题,不可见山就是山。你看:横看,侧看,远看,近看,站在外看和站在里看,这山竞是千姿百态,几乎无一相同。如果你仅站在某一处看,你是永远‘不识卢山真面目’的。当然,从海拔高度及茂盛的植被、山涧流水、清凉的空气而言,你可以称它为避暑胜地;而从曾经是文人墨客、政要人物汇聚之地,你也可以称它为‘文化胜地’。但这些都只是卢山功能的一个部份,而非总体。只有从地理位置、山的生成原因、山的地质构造与矿物组成、山形对域内外气候的影响,山中植被构成、水系分布、动物与人类活动的影响及其种种因素的相互关系等等诸方面及其总体都有了真切的认识之后,完成了‘见山就是山—见山不是山— 见山还是山’的整个过程之后,方能说认识了‘卢山真面目’。因此,我们在认识和研究某个实在问题时,首先必需确立一个整体的观念,力求把握事物的全貌,而不是局部或枝节。先哲亚里士多德说:“整体大于各孤立部份之和”。一个系统的整体性不等於它的各要素之和,而是在系统的结构与功能在整体层次上实现的。系统各要素之间的非线性关系以及系统与各要素之间的非线性关系的耦合,使系统产生出有别于各要素的新的性质,这种新的性质就是系统的整体性。当系统崩解为各要素时,系统的新特性也就随之瓦解。所以,系统不仅作为一个整体而存在,而且也作为一个整体而运动。也因如此,同一要素在不同的系统中的活动也是不相同的。整体大於各部分之和的论断,对於现实世界绝大部分的系统而言,是完全正确的。虽然一些系统由於整体与部分具有同一性,在运动方式上也具有一致性,其整体就可能等於部分之和。一些简单的系统,部分与部分之问,部分与整体之间只存在线性关系时,整体也等于部分之和。但是,即使是简单的同质系统,由於质和量的差异如COCO2,或原子的排序与构相不同,如手型分子,或原子的能量差别,如石墨与金钢石,它们也会产生性质的巨大差异。所以,我们在认知一个系统时,不仅要把握其外貌、质和结构的总体,更重要的是,还应把握其功能的总体。在研究和处理问题时,必须以整体性为始点和终点。

第二,信息论的观点。系统的结构与功能,都是建立在有序的基础上的,而有序性是信息过程。无论其系统是物质的或数学的生物的皆不例外。可以简单地用三个等式来表示:

结构=要素+信息

功能=活动+信息

系统=结构+活动+信息

信息是物质的固有属性,但不等於物质;信息也不是能量,但信息过程必伴随一定的能量损耗。利用信息的这一特性,我们可以把系统的运动看作是抽象的信息变换过程,以信息的运动作为研究和处理系统问题的基础,从系统的信息过程去把握系统的特征特性;研究系统与环境的信息输入输出关系去分析系统内部结构与功能,预测系统未来的运动方向,并对不同的系统加以类比。尤其是研究复杂系统时,利用信息方法,就可无需对系统的整体结构进行繁复的分剖,只需对信息过程加以综合分析,就可获得系统整体性能的知识。因此,确立信息论的观点并掌握信息方法是必要的。

第三,有机关联的观点。恩格斯说,“整个自然界形成一个体系,即各种物体相互联系的总体”。中国古代先哲老子也说,“故有无相生,难易相成,长短相形,高下相倾,音声相和,前后相随”,不仅指出事物的相对性,也指明其关联性。一个客观系统的整体性、结构与功能,也是建立在有机关联基础上的。在任一复杂系统中,不但构成系统的初级系统的各要素间存在相互依赖、相互作用、相互制约、互为因果的关系,不同层级的系统同样存在相互依赖、相互作用、相互制约、互为因果的关系。不同层次的有机关联,形成不同等级的结构(有序)与功能。这种关联不但发生在同级关系上,也贯穿于全系统的链条与纲络之中。由这些关联的耦合,产生出系统的整体性。系统中任一要素或子系统、分系统的功能变化,都将导致整个系统的变化甚至破坏。而同一要素在不同系统中的地位与作用也必不完全相同。所以,我们将这种关系称为有机关联。有机关联性是建立在信息过程的基础上的。系统的各要素与层次,总体,既是信源也是信宿。相互关联性可看作是信息的加工、处理与使用结果。系统不仅存在内部的有机关联性,与环境也存在有机关联性。这一性质决定了系统必需是开放的。所以现实系统绝大多数都是开系统。孤立系统,封闭系统只存在于概念或数学模型中,或者说仅是系统的特例。环境与系统的有机关联,也是系统运动状态变化与进化的重要动力。系统接受环境的影响,同样,系统也对环境施加影响。在这里,环境与系统也互为信源与信宿。例如在植物垂直抗病性的病原生物与寄主的致病性和抗病性关系中,一个病原生物致病性基因的突变,可以破坏寄主的抗病性而导致病害的发生;而寄主通过基因的突变或重组,在病害选择压力下,又会产生新的抗病性;在寄主新的抗病性压力下,病原又会产生致病基因的突变去克服寄主新的抗病性,形成一种两个互动系统的协同进化现象。在这里,系统所表现的渐进分异的方向性,也表现为偶然与必然统一的系统预定性。协同进化现象似乎给植物抗病育种家们出了一个穷於应对的难题。随着对植物抗病性遗传研究的深入,纳尔逊(RRNelson)提出,垂直抗病性基因的集累是最有希望的途径。纳尔逊,麦砍(DRMackenzie),夏普(ELSharp)具体证明了垂直抗病基因在一个遗传背景中集体地发生作用,可以提供水平抗性。将专化基因与较广宽的抗病性相结合,可以提供某种希望,而且可以产生超亲分离的抗性。Innes证明,在海岛棉中抗角班病的基因组合B2B6B4B6B6B11可得到高水平的抗性。ELZikBird 证明在陆地棉中,B4Bsm组合,在病原小种混合的情况下,表现为接近免疫。Carvlho发现,抗角班病基因B2B3B7分别与Bsm结合虽然无效,但Bsm分别与B2B3B2B3B7B2B6结合,却可提供近乎免疫的水平。单个垂直抗病基因的聚合重组,为抗病育种开拓了一条新路。

Bird在他的棉花多逆抗性育种研究中,基于基因的一因多效和多因一效以及遗传相关原因,发现种子萌发过程中抗霉变力,苗期的抗苗病力,抗枯萎及黄萎病力,抗根结线虫力,抗根腐病力及有关的生物学性状存在一定的关联。据此,他制订出了多亲杂交—序贯接种—多逆境循环选择的多抗育种方法,育成了一系列的NAR多抗种质。本文作者针对在棉花育种中抗性与高产与优良的纤维品质很难结合在一体的世界性难题,按照《协同论》原理,将Bird的多抗育种技术和Culp的产量与纤维品质同步改良法结合,从打破遗传负相关入手,构建了多亲杂交——序贯接种——多逆境循环选择——论回回交或修饰性互交——多目标性状联合水平选择的综合遗传改良法。使用这一方法,作者育成了抗病高产特优质<的渝棉一号》及系列特优质种质;使用抗虫亲本与之杂交,育成了抗病抗虫高产特优质的杂交品种《渝杂一号》,渝杂二号》,《皖杂一号》。

上述事实说明,系统间的有机关联性可以通过技术手段达至更高水平的协调,从而可实现系统的不断优化。

第四,对立统一的观点。老子《道德经》四十二章说,“万物负阴而抱阳,冲气以为和。故物,或损之而益,或益之而损”,是讲的矛盾对立统一。五十八章说“祸兮福之所倚,福兮祸之所伏,孰知其极?正复为奇,善复为妖。”这是进一步说明对立的双方是可以转换地位的。黑格尔讲认知的‘正题’、‘反题’、‘合题’三段式,其核心也是讲对立统一。因此,我们看问题、研究处理问题,务必把握住对立统一这个规律.千万不要中政客们‘凡事都要从正面看’这个奸计。老子还说,“反者,道之动”,是讲矛盾是一切运动的动力,没有矛盾也就没有远动和生命。黑格尔指出:“矛盾是一普遍而无法抵抗的力量,在这个力之前,无论表面上如何稳定坚固的事物,没有一个能持久不摇”。矛盾的普遍性不是说没有主次之分,在一个具体的系统中,多种矛盾里总有一个起着主要作用.因此,要把握问题就必需抓住主要矛盾及矛盾的主要方面,其基本问题也就容易解决了.抓不住主要矛盾,就会犯秦伯善嫁妾不善嫁女的错误。故事说,秦伯欲与晋结好,秦伯嫁其女于晋公子,令晋为之饰装,从文衣之媵七十人。至晋,晋爱其妾而贱公主。结果白干了一场,没达到结盟目的。

第五,发展近化的观点。存在与进化的对立统一,是整个宇宙的本质。然而,是不变的存在还是变化的存在?一直是两种对立的观点。中国三千年前的先哲——老子最早提出了宇宙是进化的观点,《道德经》二十五章说:“有物混成,先天地生,寂兮寥兮,独立而不改,周行而不殆,可以为天下母。吾不知其名,字之曰道”。第四十二章又说:“道生一,一生二,二生三,三生万物。万物负阴而抱阳,冲气以为和。故物,或损之而益,或益之而损”。从而勾画出了宇宙进化的端貌。但在长达两千多年的历史长河中,万物皆由神造,秩序永不变化的思想始终占踞统治地位。科学的诞生,方才结束了上帝和神的绝对统治。科学的进步,使人们认识到,每一门科学不仅要研究存在的秩序,而且更应研究存在的变化规律。只有这样,我们才能认识完整而真实的存在。因此,物理学也不得不承认进化是物质的第一要素。系统进化的研究也就自然而然地成为科学研究的前沿。

就研究对象的不同,出现了基于宇宙的,物理的,生物的,社会的,哲学的各种进化理论,分别就从无序到有序,有序到有序,有序到无序提出了各自的解释。随着科学的发展,出现了为求综合各种进化理论的系统进化论研究。继贝搭朗菲(Bertalanffy) 之后,先后出现了普里高津(P rigogine) 的《耗散结构论》,哈肯(Haken)的《协同论》,和爱肯(M.Eigen )的《超循环理论》 。从而打破了物理学与生物学之间的森严璧垒,朝着科学统一的方向前进了一步。   

   普里高津的耗散结构论认为:一个复杂的开系统,只要系统内存在非线性关系的要素,在远离平衡的非线性区内,一个由环境引发的随机小扰动,就会通过相干作用的放大,造成系统宏观的‘巨涨落’,使系统从不稳定态跃迁到一个新的稳定态。在这里,涨落不仅是一个诱发因素,而且成为新结构形成的杠杆。普里高津把这种非平衡态下新的有序结构称为‘秏散结构’.把这种有序称为‘来自涨落的有序’。他认为生物系统的开放性,复杂性和功能,能为耗散结构的产生起供必要的条件。

继普里高津之后,哈肯以信息论,控制论,突变论一些现代科学理论为基础,吸收了普里高津理论的许多长处,揭示了各系统与现象中从无序到有序的共同规律,建立了《协同论]》 。哈肯的协同论认为:一个开放的复杂系统,既可处于平衡态,也可处于非平衡态。在一定的条件下,都可出现新的有序结构。系统从无序到有序的转变,不在于热力学的平衡或不平衡,也不在于是否远离平衡。只要是复杂系统,系统的各子系统间存在非线性的相互作用,就能够产生协同现象和相干效应。这个系统宏观上就能产生出一定的时空结构,形成一定功能的自组织现象,表现出新的有序态。所谓非线性的相互作用,是指决定系统稳定性的两种变量的相互作用的协同作用。其中一种变量在系统受到干扰,出现不稳定时,总是使系统回到原有的稳定状态。这种变量起的是阻尼作用,衰减很快,称为快变量;另一种变量在系统受到干扰,出现不稳定态时,总是迫使系统离开稳定态,在系统处于从稳定到不稳定的临界态时,表现为无阻尼现象,衰减很慢,称为慢变量。慢变量在系统从稳定到不稳定状态时,起决定作用。两种变量互为依存,相互作用.所以,当系统达到不稳定态时,在快变量作用下,就会使系统达到一个新的平衡位置。如果系统原来是无序的,就产生从无序到有序的进化;如果原有系统是有序的,就产生从旧的有序到新的有序的进化。在什麽条件下才能产生协同进化呢?哈肯认为必需有开放和涨落。只有在开放状态下,非线性互作才能产生涨落(状态瞬时值偏离系统平均值)的发生。从平衡到不平衡起作用的是外部条件;从非稳态到稳态,起作用的是涨落。

普里高津和哈肯的的理论,都在一定程度上说明了系统进化的规律,但对于生命系统而言,则远不是完美的。几乎与《协同论》同时出现的还有爱肯(Eigen)直接从生物学角度出发提出的《超循环理论》。其中心思想是说明在化学进化到生命产生之间有一个分子的自组织阶段。在这个阶段中,出现了今天分子遗传学所说的遗传密码相联系的超循环组织。这种组织具有‘一但产生,就将永远保存下去’的机制。所谓超循环,是指能够联系各个自催化剂或称自复制单元构成的循环。这些催化剂既能自我复制,又能为下一个中间产物提供催化支持。自复制是保存信息一代传一代必需的。因此,超循环实际上是为确保在功能上相关联的一些自复制单元能够共存的最简单的实际分子组织,也是使进化得以保障的简单系统。爱肯认为进化原理就是大分子水平上的自组织,最终从物质的已知属性导出达尔文的进化原理。

爱肯虽然为他的生物大分子进化建立了变异选择的数学模型,但毕竟还是一个模型,尚存在许多争议的地方。因此,要了解生物进化的现代知识,还不得不直接从现代分子遗传学的发展着手

现代分子遗传学告诉我们,生物的进化,是建立在基因组的基础上的。分子遗传学业已明确:

1, 生物的每一个细胞都含有一个完整的由DNA分子编码的遗传信息库,载有

细胞及该生物体全部性状的信息,通常称为基因组。DNA是由脱氧核糖核酸通过磷酸基团首尾相接形成的长链。长链中每个核糖分子都附有四种碱基[腺嘌呤A,鸟嘌呤G,胸腺嘧啶T,胞嘧啶C] 的一种。两条DNA单链通过碱基配对[AT,GC]形成梯形双螺旋结构。每三个碱基构成一个密玛子,称为三联码。如GCA,ATT等。遗传信息就是由这些一连串的密玛子序列构成。这些序列不但含有繁殖,生长等遗传信息,还包含有自我复制的信息,以保证整个遗传信息可精确拷贝,传给新细胞或子代。

  DNA分子长链中,功能基因只占很少部份,多余的部份已往把它称为“冗余”基因。但它们并非是无用的废物。生物在长达数亿年乃至数十亿年的进化过程中,不可能背上如此沉重<的历史包袱>。现在已经知道,这些<冗余>乃是整个遗传过程中不可或缺的主体.它们起着遗传<表演>的全部<后台>操控作用,有如一部电视剧,我们所看到的仅是经过编辑后的精华,而不是制作全过程.即是说,这些我们尚不完全认知的DNA,它们参与了整个遗传与表达的全过程,只是目前尚未明确其细节.但目前已发现了一个名为LINF_1的元件,DNA分子链意外断裂时,它可以迅速跳跃到断裂处加以修复.此外,还发现这些<冗余>能起到有如电器的保险丝一样的作用.一但体系受到强烈打击时,可保护体系不致全部被毁.因此,我们应当把它们视为执行《内部管理》的基因而加以更深入的研究.

功能基因是DNA分子链中的一个片段。每个基因都载有一段关于单个蛋白质分子结构或单一核糖核酸[RNA]分子的密玛。基因的活性只有通过转录合成RNA才能显示出来。基因的活性也多半是在转录阶段受到调节的。转录是通过附有RNA聚合酶的一段DNA分子链—启动子,沿着DNA分子链移动,催化RNA的合成来实现的。在基因的远端,有一个称为终止区的特殊DNA序列来表达复制的终止信号。如此,就可将DNA的信息序列准确地复制到RNA分子链上。如果这个基因只编玛一个RNA分子链,则密码的解译过程也就完成了。大多数的基因是编码蛋白质的,在编码蛋白质时,转录得来的RNA分子链只能算是一个中介,被称为信使RNA。信使RNA 在细胞中被核糖体识别,核糖体利用遗传密玛将RNA 的碱基序列翻译成氨基酸序列,从而合成蛋白质。故而遗传信息的传递是非常明确的:一个基因,一个蛋白质。不同的蛋白质基因有不同的功能:一些蛋白质基因使特定的组织产生特定的功能;而一些则决定不同组织,器官的细胞结构;另一些则附着在抗体细胞表面,形成不同的抗体。

虽然每个细胞都带有全套的基因,但细胞通常并不全部表达。不同细胞表达不同的基因。当细胞分化为组织时,一些基因会被启动,而另一些会关闭;不同的基因也可在细胞的不同时期表达,在受精卵的发育中,基因的表达是按预定程序表达的。因此,生物的生长,发育全都在基因组的掌控之中。

当然,基因的活动不仅是启动和关闭,一些基因的启动和关闭受到细胞周围环境如激素的调节,基因产物—蛋白质也会通过多种形式与DNA发生作用,从而调节基因的活动。而这些蛋白质的功能又同样受到另一些蛋白及其小分子之间相互作用的影响。

3,基因组是动态的,进化的。生物的进化并不仅是DNA分子量的增加。虽然分类等级之间有很大差别但并非线性关系。最初的生命形态—病毒,尽管有小的基因组,也被有蛋白外壳,但算不上是细胞,虽然能独立生存,但不能繁殖,必须在其它生物细胞中才能繁殖。原核生物具有了细胞的基本结构,也具有了繁殖的能力。但它们的没有细胞核,基因组没有特定的分布空间;当进化到真核生物时,不仅有了细胞核,而且基因组也产生了分化,分成胞核基因与胞质基因两大部分。胞质基因分配到线粒体和叶绿体[植物]中,核基因则集中到细胞核中。胞中核基因再次分成若干个分子团—染色体。这些染色体是由被特殊蛋白缠绕的细长DNA分子链构成的复合物。一条染色体上串连着若干基因。染色体的结构并非是一致的,在一些部位的DNA容易为剪切酶接近而被剪切。通常是要表达的基因部位最容易接近。反之,则不易被接近。因此,同一基因在不同的组织细胞中会否被接近是不一样的。如血红细胞中的株蛋白基因只能在红细胞中易接近,胰岛素基因只能在胰岛细胞中被接近。表明染色体的结构支配着遗传信息的具体使用方式。除了基因组的结构不同外,基因的结构也是进化的。原核生物的基因是一个个串联在DNA分子链上的。真核生物的基因在DNA分子链上是被内含子所隔开的,内含子通常由几百个碱基对组成。有时一个基因甚至被间隔成数十个片段。很像是情报人员编写的密码,在情报中插入大量的无意思的文字,只有情报人员才能识别,将其去除而还原出真实的情报。真核生物则依靠分布在接近内含子两端的密码去识别它们。通常情况是在细胞核中转录的DNA要在细胞质中合成蛋白质,在合成之前,必须将全部内含子剪除,重新连接成完整的基因分子序列去编码蛋白质。如果内含子不被剪除,基因就不能表达活性,或者编码出一些假蛋白。这个后果是很严重的,如地中海贫血病,镰刀形贫血病都是这样产生的。

基因的启动子与启动方式也是进化的.原核生物的启动子序列紧贴在编码区上,沿着DNA分子 链催化RNA的合成;真核生物的启动子有多种形式,而且并不紧贴在基因分 子链上.一些启动子结构定型化,由几个被数百个碱基隔开的DNA片段组成。每个组件都独立地决定某个基因的启动和关闭。如此,基因的表达就受到多重信号细微而精确的调控。而一些编码细胞RNA基因的启动子,实际上就在主基因本身的编码区内。

真核生物的另一显著不同点是具有重复性.为数众多的DNA序列可以精确地重复两次,甚至上万次。已知其中一些是基因或可能是基因。更多的则尚未推测出有何功能。基因的重复可能与需要有大量的基因产物有关,如编码所有细胞都需要的组蛋白基因,在多数生物中至少重复两次,在人体内重复十次,而在果蝇中则高达上百次。基因的重复也可能为新基因的产生提供材料,如果两个重复的基因中只需要一个表达,剩下的一个就可以自由地突变成新基因。

基因组的进化是建立在基因的动态性基础上的。基因组的动态性表现在下列两个方面:

基因组的不断重新分配。有性生殖的生物,通过配子体—孢子体的世代交替,遗传信息在减数分裂时被随机重新分配,如果双方亲体中任一方存在不同的基因或片段,就将发生新的变异。

基因组的突变。突变可以由以下多种方式引起:环境因素引起,如各种射线、化学药品及病原生物产生的诱变;三联密码子的变化;某些DNA 片段的重复;某些片段的缺失;某些片段的倒位;一些片段的插入,包括游动因子和病毒分子。

基因组的不断重新分配和突变都直接造成遗传信息序列重组,从而改变遗传特性。业已证明,各种重组是信息序列内部的正规行为,而不是什麽偶然性。

由于重组,一个物种看上去是正常的DNA,始终在发生变化,尤其在非编码区,以至我们很难说什麽是正常的DNA。至少,一些重组现像是具体地接受DNA遗传密码指令而发生的,并且在一生中发挥重要作用。如动物免疫系统编码抗体基因的几个片段,在胚胎期就产生了,但它们并不联在一起,一些片段还有多重而不完全相同的拷贝,在发育过程中,这些分散的片段通过重组,在那些产生抗体的淋巴细胞中连接起来,编码出相应的抗体蛋白。每个定向发育的细胞都聚集了一套各不相同的独特抗体。一个抗体蛋白分成两个部分,每个部分都由34个不同的编码区组成,有了这些多重而不完全相同的烤贝,基因就可以编码上百亿个不同的抗体。加上动物有许多不同的淋巴细胞家族,因此,动物只需要少量DNA,就可以对付几乎所有的入侵者。另一个事例如锥体虫病抗体的基因,它不是单一的基因,而是一个基因簇,当一个抗体失效时,基因簇就转而将另一个基因转到活性位点上来,编码新抗体。控制动物抗锥体虫的基因簇是由一百多个抗体基因聚合成的。

DNA 可以通过重排而重新组合遗传信息过程和程序。利用这些新程序,DNA就可以试一下它们的功能,一些程序因为有害而被淘汰,另一些程序相当专门化,经演化后在正常程序中使用,通常是它们能提高某些功能,或有利于抵抗某些病害或逆境的胁迫。通过这种方式,DNA 分子显示出一种自组织,自我实验的本质。这种本质也为自然选择提供了条件,使生物在进化的同时获得了对环境的适应性。由此看来,DNA信息序列的自组织和自我实验能力,使生物具备了近化的预定性和自我优化的特点,使其结构与功能不断提升和完善。基因组不但在多个方面存在同一性,还有丰富的多样性:基因组和基因的结构形形色色,控制基因表达的方式形形色色,DNA分子构成遗传信息的方式也形形色色。不同的物种固然各不相同,即使同一物种不同个体,同一个体不同的发育时期,基因组的差别出乎意料。万物之所以纷芸,根椐就在这里,而不是上帝具有丰富的想象力。

生物的每一个进化进程,都是各种矛盾完美统一的过程,也是孕育新矛盾的开始。由此,进化的观点和进化的本身都将不断进化。

分子遗传学的进展并不排斥达尔文的进化论,相反,它为达尔文的理论提供了更坚实的理论支持,弥补了缺乏遗传变异根据的弱点.从而更增强了它的生命力。

虽然目前的进化理论还未达到统一的地步,但从种种进化研究结果,可以归纳出产生进化的几个要素,可供探索不同系统进化的具体进程。这些要素是:

系统必须是开放的。只有开放,才会有物质,能量,信息的交流;

系统组成的各要素之间必须存在非线性关系;

系统必须有涨落。只有这样,系统才会远离平衡.(在生命系统里突变就是涨落),发生相干放大效应,使系统从不稳定态跃迁到新的平衡态;

有选择作用的存在。这种选择包括外部的和系统自身的自我实验机制;

有相应的隔离机制。隔离包括边界条件,时空隔离,生殖与遗传隔离。但对社会系统则未必是有利的;

最后一个是时间。时间导至变化,变化需要时间。时空是物质的属性,时间流是一种普遍而无可对抗的力量,是进化的必不可少的动力。

(三)悟<>——科学思惟

老子<道德经>第十六章说:”致虚极,守静笃,万物并作,吾以观复.夫物芸芸,各复归其根.归根曰静,是谓复命.复命曰常,知常曰明,不知常,妄作凶.. 其意是说,只要我们抱着不怀任何成见或偏见的心态,致虚至极,守静至笃,专心一致去观察分析问题,即使是繁复纷芸的事物,也可以看出其发生发展的端貌.找到事物发生发展的根源.掌握它的规律。不按规律办事,就会犯错误。也就是说我们观察,分析,研究问题,务必要进行科学的思维。既不可胡乱猜测,也不可人云亦云。一定要客观反映事物的本来面目与内在规律。

科学思维要把握三个要点:做到逻辑严密,归纳与演绎的统一;方法辩证,分析与综合统一;体系上做到理论与实践的统一,逻辑与历史的统一。

所谓逻辑,就是指人的思惟对客观事物发展规律的慨括反映。逻辑性原则是要遵循逻辑法则,把归纳思惟演绎思惟统一起来。

归纳推理是从个别到一般的思惟.即是从个别或特殊事物慨括出共同的本质或一般的原理.也就是透过现象看本质,通过特殊揭示出一般。通常有三种方法:1,完全归纳法。指根据某个事物的所有对象作出慨括的推理;2,简单枚举法。也称不完全归纳法。仅根据部分对象具有某种属性进行慨括;3,因果联系归纳法。根据任何事物的现象都会引起其它现象的产生,任何现象的产生都是由其它现象所引起的因果关系来进行归纳。

演绎推理与归纳推理正相反,是一般到个别的推理。即根据一类事物共有本质的属性关系来推断该类事物中的某个别事物也具有这些共同的本质属性和关系. 不论什么系统或领域的规律性,在形式上或逻辑上是‘同一’的。换一句话说,就是系统之间存在着同型性。这种《同型性》可以是存在方式的、运动方式的、结构的、或功能的。

同型性的产生植根于:

一、一切现实系统的一切事物,都是由同一的原始状态进化而来,在状态的进化过程中,虽然有许多的创生,但原始起点总以各种方式制约其创生过程与结果,这种制约使之原始状态与过程及结果之间存在同型性。比如说,由粒子进化为原子,四种基本的力(引力、电磁力、弱相互作用力、强相互作用力)起着决定的作用,原子与基本粒子及四种力存在同型性。由原子进化为分子,分子与原子、基本粒子、四种基本力也存在同型性。在生物界,从最简单的病毒到人类,DNA和蛋白的结构及功能,同样存在问型性。

二、实在与科学规律之间存在同型性。这是因为认识主体与被认识客体(实在)之间存在同型性,而认识主体直接控制着科学规律的形式。由此,在认识主体这个中介之下,科学规律与客体就互为同型。

三、不同学科之间也存在同型性。例如指数增长规律同样适用於细菌及其群体、动物群体、遗传学、社会学等。同型性不仅是系统科学赖以建立的基础,同时还具有认识论和方法论的深刻意义。同型性是各种认识活动的基本依据。认识不仅是认识主体对被认识客体的反映过程,也是主体与客体的相互作用过程,也就是主体与客体同型性的升华而客体为主体所认知的过程。同样,实践也是建立在这一同型性基础之上的。认识结果与客体同型性的吻合程度,从而决定了认识与实践的准确性与价值。所以,同型性也是科演释推理的方法依据.其思惟形式就是所谓的三段论:即大前提,小前提,结论。只要推理形式合乎逻辑条件,运用演绎推理法所得结论也必是符合真实的。

依赖于个性与共性对立统一原理,个性中包含了共性,则通过个性就可以认识共性。同理,掌握了共性即可更深入地认识个性。因此,从一般到个别及从个别到一般,两者是互为依存,互相渗透的。所以,归纳与演绎相结合的反复推演,即可真刻地认识事物.这就是规纳与演绎相结合的方法。

推理是否合乎逻辑,应以四个标准来检验.1是要符合“奥卡姆剃刀”原则,即必须简单明了,不包罗万象,设置一大堆假设与条件.2是要本身是自恰的。即是确切的,不能说是也不是,说不是也是.3是可被否证的.即不能在任何条件下都正确,不能有任何修正.4是有清楚的界定和应用范围。即只能在一定条件下应用,不能‘包治百病’。

方法论原则就是要掌握分析的准则,把分析与综合统一起来。

分析是将事物的整体或整个过程分解为若干个部分或要素,分别对其加以研究。只有对要素作出周密的分析,才能从整体上进行正确的综合。分析方法有定性分析,定量分析,因果分析,系统分析四个层次。分析要有明确的内容,不仅要对事物的各个部分或方面进行质和量以及属性与关系的分析,还要从空间分布和时间分布上作动态的分析。分析的程序通常是:解剖整体 —研究部分—寻找联系。分析的要点是:明确部分不同于整体的特征;部分与部分之间相互区别或相互联系的特征。这些通常是部分空间的分界点,状态突变点,部分的区分或联结点。要努力找出因果关系。

综合法就是在分析的基础上,把各个部分的特征特性在空间和时间上的分布,各部分的相互关系全部联结起来,恢复事物的整体性及本来面目。因此,它不是把部分械地堆积起来,而是要从整体出发来把握部分,要从系统出发去把握过程,最终要从全局去决定决策。

分析与综合是辩证统一的。分析是综合的基础,而分析是以综合为前提,两者相互依存,相互渗透。因此,要把握事物的本质,就必须有分析—综合—再分析— 再综合的反复过程,从而达到分析的目标。

历史性原则。凡事物都有它发生发展的过程。现在与过去是割不断的。现在包含着过去的影子。逻辑是对客观事物发展规律认知的反映。因此,认识事物必须符合历史发展的客观事实。每种生物都有它的系统进化历史,即使是地质学也与地壳运动的历史分不开。所以,科学思维不能与历史相悖。

科学思维的基本方法:

其一是不受定势思维的束搏。在面对新的,不熟习的事物面前,人们总习惯去用已有的观念,知识,经验去观察分析。这种先入为主的思维方法,难免不碰壁。但如果转换一下观念,从另一个角度去思考时,总会有‘暮然回首,那人确在灯火阑珊处’的意外发现。所以,转变观念是很重要的。当然,能做到这点,也是需要具备广泛的知识与良好的知识结构才行的。

其二,黑箱方法.把所要研究的对象当作一个黑箱.依据于初步掌握的信息,给黑箱输入必要的信息,收集这些输出的信息,从输出结果去推知黑箱的结构与功能,把握对象的本质。如果一次不行,可修改输入信号反复测试,即可获得比较满意的结果。这种方法对生物学,医学,自动控制系统等的研究非常适合。因为它不必去破坏研究对象。而一些研究对象一但被分解,就永远不能研究下去的.如人脑神经活动即是如此。

其三,假说方法。对未知的事物经过较充分的分析与综合后,依据于某些科学原理,作出某种判断,提出初步的假说,然后进行反复验证与修改,达到完全认知的目标。假说必须从事实出发,有相当的科学根据和充分的逻辑推理,不能信口开河,更必须经过实践的检验。通常的情况是,每种新的理论都是经过了[假说—理论—再假说—新理论]的反复过程,逐步完善的。

其四,倒推法。也称朔源推理法或朔因推理法.是依据因果互联的规律,由果推因,论断推测理由的方法。此法必须有充分的观察或调查研究,有充分的分析和逻辑推理的配合,推断方能可靠。

第五是代换法。对一些无法解决的问题,利用与其相似并容易处理的其它事物来代替求解。或是从中找到解决问题的新方法,新途径。

面对新的复杂的问题时,也许最简单最直接的方法就是抛开头脑里一切固有观念,直接面对问题,分析它们的种种矛盾,借用其他已知的原理去寻求新的办法。俄国的TRIZ创新理论与方法就是较好的办法。

科学思维方法的重要性不是因为理论决定方法,而是方法主导了理论的产生。每一门新科学或新理论方法的形成,绝不依靠任何成熟的理论。所以每种新理论都带有原初方法的特点。理论是方法的自然结果。

科学思惟结果正确与否,除要经得起逻辑标准的检验,还应经得起经验标准的检验。这些标准是:一是有可被检验的预测,而不是空谈;二是实际上有被证实的证明,即实践上被证实;三是结果是可重复的;四是数据真实可靠,各种误差在允许范围内,不可编造数据。

此外,还应有社会标准和历史标准.社会标准是:能解决已知的问题;能提出研究的新问题及解决的模型;能提供确切的定义,而不是什麽上帝的意旨,泛泛而论的<天人合一>之类的搪塞.历史的标准是:一是不能只挑符合自己见解或假说的数据或事实,隐瞒矛盾或与是事实不符的数据;二是与有效的平行理论能相容,不能无视同类研究已取得的科学成果。

如果我们能认真地按科学世界观及科学思维的规律去学习和研究问题,从而把握住所研究领域的基本规律,你就是真的悟出《道》了,为《道》也就《无为,而无不为》了。事业也必有成。至少你不会犯重大的错误。掌握一个事物的客观规律不是件很容易的事,当有‘独上高楼,望尽天涯路’ ,‘衣带渐宽终不悔,为伊消得人僬悴’的高瞻远瞩的胸怀,坚忍不拔的毅力,如此,你方会收到‘暮然回首,那人确在灯火阑姗处’的惊喜。只要不停止学西习,不停止思考,不停止实践,你就将成为一个学问家,思想家。

有了前面三个基本功,你就有了去除妄知妄见,去伪存正真,不入歧途的“损 ”的功夫了。

三、在实践中学会“为道”

当我们初步掌握了科学思维的基本理论和方法后,要真正进入“为道”的景界,最后,也是最关键的一步,就是要通过实践活动来完成和完善认知的全过程。也只有通过实践才能真正地把握科学思维的内涵,不断提高科学思维的能力。因此,我们必须进行实在的科学研究工作。每从事一项研究活动,都是一次科学思维具体训练的过程。在经历了同一领域或不同领域的多次实践训练后,你也许就掌握住了“为道”的真实本领了。为了要在科学实践中不断完善和提高“为道”的水平,应当注意以下两点:

第一,要选定或接受一个具体的,新的,或有难度的研究课题。接下来,就要弄明白解决这个题目的目标是什麽?解决这个题目的难点在那里?然后,就要全面查一查前人有无探索过此类问题?如果已有人解决了这个问题,就另换项目。如果未能解决,那就要分析他人为什麽没有解决的原因。针对问题的结症,进一步分析问题的关键所在,找到解决问题的突破点,也就是常说的找出主要矛盾和矛盾的主要方面。下一步,就要制订一个力求完善但不包罗万象,撒大网的实施计划。如果发现执行计划缺少了必要的条件或技术手段,那就得自己动手,事前解决这些问题。因为某些难题的解决必须依赖于方法的解决。前面说过,不是先有理论然后才有方法。而是有了方法,才有新哩论的产生,每种新理论都不可避免带有方法的痕迹。所以,从事创新研究的同时,培养自己的动手能力,也是一种必要的素质训练。在实施计划过程中,难免会出现某些障碍或失败,这时就得回过头来检查计划是否存在错误或不足的地方,针对错误或不足加以修正,甚至推倒重来。所以,实践的过程也是检验和提高我们科学思维能力的过程。通过解决一个个障碍,不仅就可能接近于成功的终点,也就使我们的科学思维能力一步步得以提升和完善,科学思维的原理与方法也就成为自己的真知,而不再是书本或他人的知识。

第二,要不时地进行总结并以文字形式写出报告或论文。总结不是记“豆腐账”,而是要对整个实践过程作成功与失败原因的深刻分析。总结如抓不住要领,就难免出现流于形式化,表面化,粗糙化,经验化的毛病。所以,必须通过文字的加工,经过系统化和严密的罗辑推断,把实践所得成果,上升到理论高度。作学问或作研究工作,切忌把自己当作是“打工崽”,只求“完成任务”,而不把自己的大脑融入整个实践过程中去。更不能把孔子的“速而不著”当作信条。我们经常会遇到一些作了几十年研究的(科学家),除了空话和套话外,一事无成。原因固然是多方面的,但懈于总结自己工作,懒于写作乃是内在的主要原因,所以,落得忙碌一生,糊涂一世的结果。失败了,不知道失败的原因,即使偶尔获得一点成功,也不明白成功的所在。这些人只能拿“运气”来说事,拿“机遇”作挡箭牌。如果能按照上面的要求,经历过多次如此的锻练,不仅是我们的认知可以接近于《道》,而科学思维的能力也就臻至于《无不为》的境界了。故不时地进行工作的总结和写作,乃是做学问家,思想家必不可少的功夫。记住,做一个科学家“天赋”固然不可缺,但若不亲历实践,不善总结,不善写作,也是成不了科学家,思想家的。

 

四、结束语

今天的人类文明已进入了一个新的时代。人类的目光不仅已深入到宇宙深邃的中心,人类的脚步也跨出了地球的大门,踏上了其他星球。探索未知世界与未来,将关系到大国以及人类的未来,这已经不单纯是科学家们的个人爱好,也已成为国家行动。物质财富的多少,已不代表国家的真正实力。只有不断的创新能力才是一个国家强大与否的根本标志,也是确保国家地位的根本保证。

要探索未知世界与未来而有新的发现,新的发明,新的创造,就必须超越现有的知识与技术,就要学会“读无字书,弹无玄琴”。新的发现与发明,新的创造不仅来源于深刻的观察,严密的科学思考,也来源于丰富的想象力。奥巴马上届竞选总统时的竞选口号是《给美国出大主意》(Big edea Fo A new American)要给美国出新思想,大思想,以掌控世界的未来。人类已有的知识和技术固然是宝贵的,但已有的知识与技能,也仅是已知世界的认知结果,如果“以迹为用”,仍循旧轨,就有可能成为探索未知世界的壁垒。因此,人类必须有新的思想,新的想象力,去开发出新的技能与手段。观察现今的美国科学技术之所以遥遥领先的原因,不在于它有什麽神秘的,《战无不胜的思想武器》,仅在于它提倡自由思想,并能为自由思想提供一个良好的活动空间,故而能集世界英才而用之。相反,中国自《四大发明》之后,再无对人类文明进步的新贡献。而且,古代诸先哲们开创的科学宇宙观,哲学思想及其尊循客观规律治理国家与社会的理念,在境外生根开花,发扬光大,而在故土却被历史淹没了。钱学森几问温家宝,为什麽我们的大学几十年出不了大师?无独有偶,英国的撒切尔夫人,在香港回归后安抚英国人说,“那个大国没有什麽了不起的。他们几十年,甚至一百年也出不了大思想”。无论是钱先生的委婉也好,撒切尔夫人的尖刻也罢,他们都看准了几千年来,中国的统治者们,为一己一党之私,不准思想,搞思想定罪,文字兴狱的固疾是难以改变的。中国人并不愚笨,愚蠢的是不许思想的政策。今天,我们发出了《振兴中华》的口号,但真正要实现这一目标,就不但有相应的政策与支持,更为重要的是必须《解放思想》,鼓励自由思想。给自由思想一个良好的政治社会环境。否则,就不免再吞重金购买他人思想产品,而永受制于人的苦果。须知,孔子门徒的孟子也对《执一》深恶痛绝,他说:“所恶执一者,为其贼道也,举一而废百也。” 如果执政者痴迷于一统, 何不如孟子劝戒齐宣王所说的:“王如好货,与百姓同之,于王何有”?“王如好色,与百姓同之,于王何有?”那样,也《执一》于自由思想,顺应于自然与社会发展规律?思想是禁固不了的,打压也未必可行。有志于探索未知世界与未来的青年,浩瀚的宇宙可以任凭你自由翱翔,为未来张开你思想的翅膀自由飞翔吧。中国在期待你为她出大智慧,大思想,大主意!

附录:两个案例

 


 

案例一 :四川棉区区划与布局研究

(提示:这是一项软科学决策研究。也是一项多学科的系统性工程。从中可看到作者是如何分析和解决这些矛盾,并从众多矛盾中找到解决矛盾的关键,避开某些敏感矛盾,从而达到所需的目标)

一、项目是怎样提出的

该项目系上世纪80年代初,四川省省委省政府提出的一项决策研究。是时,“人民公社”虽然已经解体,但计划经济制度仍处于支配地位,短缺经济政策所形成的农业产业结构,既不利发展经济,也难于保证民生需求。更不能满足获得“解放”的农民“自主种植”的愿望。各有关产棉县纷纷上书要求削减植棉任务,而有关工,商部门则要求增加原棉供应。增与减的争论相持不下。作为一省领导机关,保障全省上亿人口的衣食基本要求与发展经济,摆脱贫困,两者都是需要迫切解决的问题。如何解决这一难题,提到了决策者的面前。于是,省农委建议组织一项相关研究,为省委省政府提供决策根据。省委同意后,指定农委牵头组织一个专门科题组进行此项工作,并交付省作物学会具体执行。经由学会理事长会议决定,由西南农学院乘担主持人任务,学会秘书组乘担全部具体事务。本人受派担任了项目主持人,负责整个项目的研究方案,计划制订,组织专业研究组,实施研究工作,最终提交研究结果,上报省委与省政府。

二、项目难点和切入点的分析

本人领受任务后,即赴蓉与项目委托部门接触,在明确了省委和政府的意图与要求后,认识到这是一个需要解决多个多个矛盾,也需要跨学科合作的系统性决策研究。与相关部门探讨了有关关问题后,认真分析了所要解决的矛盾及主要矛盾,矛盾的主体方面。确认:

当前局面是计划惊济体制下,长期实行短缺经济政策造成的。由于长期以来的缺衣少食,迫于无奈,粮食生产不得不向荒山,林地,草地,湿地要粮,也要与棉争地;而缺衣问题(一度每年人均只能发三尺布票),又不得不增加棉花生产任务,造成工农之间,农业内部产业之间尖锐矛盾。省上不断加重产棉区种植任务,不断挤压粮食生产,又加重了棉区缺粮的困难,造成以少报多虚增面积的假相,而棉花生产的专用化肥,农药等物质,资金被转移到了粮食生产上,导至棉花产量年年下滑。棉田过度集中,又破坏了原有的科学复种论作制度,造成地力快速衰退,病虫危害不断上升,枯黄萎病土扩大,棉铃虫大暴发。结果,棉粮两伤,怨声载道。产棉县强烈要求《公平负担》,上级决策者于是要求除甘孜,阿坝两洲外,县县种棉,书记带头,下设《棉办》,督导生产。由于缺乏生产基础,各地只得硬着头皮种《应付棉》,所获无几,又浪费了大批粮食生产土地,得不赏失。

是时实行的“双轨制”政策,让农民乘受了过大的经济压力。粮棉统购统销政策及极不合理的粮棉比价,使农民丧失了生产极积性。县上被迫玩起《以少报多》和《以多报少》的把戏。种棉面积漂在水上,产量则大势注水。问题日积而月累。

受计划经济体制约束和长期养成的“习惯势力”影响,决策与政策制订陷入了主观愿望背离客观规律陷井,决策缺乏科学性。盲目扩大植棉区域与种植面积,几度把种植面积推到500万亩以上,粮棉矛盾推到了普遍化,尖锐化地步。正所谓上背天时,下违地利,中不人和。

此外,工,农,商部门的政绩与经济利益冲突,国家规定的“技术改良费”,工业要掏钱,棉麻公司一家独吞,农业部门做事不给钱。已形成凡见面开会必吵,必斗的习惯。

在上述矛盾中,起决定作用的是第三条。矛盾的主体在决策方面。为了不正面地与现行的计化经济体制和双轨制政策冲突,不直接去解决部门间的矛盾,而又能从根本上解决问题,只有从科学区化和尊循农业内部产业协调发展的客观规律,进行区化与布局的调整来作为切入点,方可解决这个复杂问题。于是,有了《四川棉区区化与布局研究》这一课题名称的产生。

三、课题组的组织与分工

鉴于项目涉及的部门和学科较宽。因此成立了一个综合课题组。成员单位包括省农厅,省供销合作社(棉麻公司),省气象局,成都地质矿产研究所,省地理研就究所,棉花研究所,省作物学会,西南农学院。由西南农学院担任主持人,作物学会乘担研究事务与联络任务。除农业厅,棉麻公司不派员参加具体研究工作,只参与方案制订和提供相关资料外,皆派专业研究人员组成研究组。课题分为如下小组:

气候宜棉性与分区小组。由气象局,西南农学院共同负责。

地质与土壤宜棉性与分取区小组。由地质矿产所乘担。

棉区地理经济研究。由地理所与棉花所乘担。

西南农学院负责整个研究方案,计划的制订,分项目的协调,研究结果的综合及报告的编撰。

分课题的研究任务是:

气候宜棉性分析与分区。任务是按照棉花正常生长发育进程所需要的热量,日照,水份三要素,分析各产地3——10月三要素的适宜程度,找出影响正常生长发育的因子,作出宜棉程度的判断,形成分区图;

地质土壤宜棉性的分析与分区。要在众多的地质土壤背景中,找出影响棉花正生长发育适宜的区域,作出分区图;

综合研究的任务是要找到一种科学而直观的方法,把各分项的研究结果作科学归纳,作出科学的区划,提出调整原有区划与布局的新方案。

四、实施计划的步骤

1.   由省3农委指令各相关部门提供属于保密性的资料。包扩各产棉县自建站以来历年3——10月分候的最高最低气温与平均温度,日照时数,降水量与降雨频率,气象灾害类别与持续时间长度;各产棉县历年种棉实际面积与平均产量,总产量,收购量。

2.    研究组深入到各产地作实际考察核实情况,征集意见和建议。收集和补充统计外的证据。

3.    完成考察后,各分项完成研究任务,作出分区图。

4.   由西南农学院对调集的资料,数据集中上机统计分析,检验分项研究的可靠性与科学性。

5.   集中进行综合研判

6.   由主持人完成总体区划,拿出报告及相应图表提交集体审查。修改后上报。

7.   时间安排是,6月完成整个计划制订工作,征集完资料,7月至8月上完成实地考查任务。8月下完成各分项总结,9月完成综合研究,提交报告。

8.   计划报经农委批准后实施。

五、找出正确区划的科学依据,

一项事业的成败,或一项产业的形成,都离不开《天时,地宜,人和》的协同。所以,准确的区划得分别从气候的宜棉程度的地域性;下界面适宜棉花生长发育的地质土壤空间分布;中间人类生产活动知识,技术的累积程度三者的能否整合来判别。经过分析:

1.   气候的宜棉性分析

将收集到的各县历年3——10月的气温,日照,降水量三要素,按棉花整个生长期分为3——5月,6——8月,9——10月三个时段之值作出等值图;再用三个时段的距平值(偏离多年平君值的差值,以+0,一标记,下同)与历年棉花均产的距平值作联合数值分析(事件相关分析),找出产量波动与气候波动的相关关系与起主导作用主要元素。将波动曲线接近与主导元素一致的产地归为一类,结合按分段的三要素总和值高低,划分出宜棉等级,标记在行政区划图上,作成一张宜棉性分区图。作成的图,反应出以射洪县为起点,自北东而南西有一片相宜的区域,片的西北和西南,皆有不够协调问题的存在。盆周海拔高度超过500米的深丘,低山地带,热量明现不足,皆不宜棉。

通过考查和分析,还使我们认识到,四川植棉的气候条件不及长江中下游地带。虽然春早,但3——5气温回升慢,有效积温不足,从出苗到现蕾时间长20天左右,棉蕾发育期则多五天左右。7——8月,其热量,日照,降水量与中下游相若,较为协调,有利产量形成。但进入9月后,秋雨较多,不利正常成熟吐絮。这是四川棉区气候上的最大劣势。因此,在老产区流行这样一首顺口溜:三月育苗4月栽,五月现蕾6月开,8月棉桃挂满树,9 月双花两头开(中下部大量吐絮,顶部有少量秋花)。表明四川种棉应以早字当头,促早栽培,以充分利用78两月良好的光热水资源,尽量减少秋绵雨危害为指导方针。此后,四川农业厅根据这点,研究的以地膜覆盖为中心的高产栽培技术(本人为主持人),将单产水平提升到一百公斤以上,进一补证明这一结论的正确性。

2.   地质与土壤宜棉性的分析与分区

四川盆地除川西平原及川南大块冲记平坝外,皆为丘陵区。出露的地层分属不同的地质年代。每个地层都有特定的地层构造,地形地貌,地质水文,地球化学特点。土壤类型与生产力也有明显差别。因而弄清他们的宜棉性,也是正确区划必不可少的依据。

经实际考查,侏罗纪蓬莱镇组的地层结构为厚度约一米的砂泥岩水平互层,地貌皆为低矮的方山地形,沟谷比较开阔。其下多有含卤的卤水层。地面井,泉随处可见,水文地质条件良好。土壤质地的砂粘比例适中,皆为中壤土,保水保肥力与通气性协调。因为地层形成于古气候润湿时期,来自古大巴山的冲积物丰富,所以成土肥力高,富含有益的硼,镁,铜,锌等微量元素及放射性元素。土壤的热物理性优良。地表丘顶天然植被良好,地势平坦,故水土流失程度较轻。由此,形成教高的综合生产能立力,种植的棉花单产比遂宁组高出50%左右,比白垩系也高出30%左右,属宜棉地带。在此地层上,棉田分布比较集中,自古以来就是高产棉区。该出露地层集中连片,呈北东而南西斜长分布。包括射洪,蓬溪,南部,阆中,西充,遂宁,中江,简阳,乐至,仁寿全部或大部。与之接壤的三台,金堂,井研,南充,潼南之一小部。

处于蓬溪镇组南面的为遂宁组,形成的地质年代早于蓬莱镇组。地层构造为单一的厚泥岩。地貌皆为馒状丘陵,,丘顶少有植被保护。沟谷不够开阔,下层缺乏含水层。土壤粉砂与粘粒比重高,坡上多为风化度不高的《石骨子土》,坡脚多为含相当数量《石骨子》的《豆瓣泥》,谷底则为较粘重的重壤土。土壤结构性较差,保水保肥力依地势两极分化。水土流失严重,容易发生旱涝灾害。土壤热物理性差,吸热散热慢。该地层来源于古气候干旱时期,矿物与有机物来源不丰,土壤肥力不高。历史上植棉面积波动大,单产不高,宜棉性较差。包括南充,潼南等县。

出露在蓬莱镇组之上的是白垩系城墙岩组。地层为较厚的砂泥岩近水平互层,地貌多为猪背岭,沟谷较深,不够开阔。岭上植被发育较好。水土流失不重。土壤以砂和粉砂为主,属轻壤土。地层形成于古气候洪水频发与干旱期较长时期交替时期。土壤肥力与综合生产能力次于蓬莱镇组而高于遂宁组,为次宜棉区。包括三台,绵阳,绵竹,金堂,乐山,井研全部或大部。

川西平原与川南平坝地区,皆为水稻种植为主的粮产区,田多土少,地下水位高,土壤虽较肥污,但不宜棉。

分析表明,四川宜于植棉的地质与土壤并不广,集中于蓬莱镇组地层上。其次是白垩系的狭长地带上。与历史上的棉产区分布是吻合的。

研就还特别发现,棉区的地质背景与气候环境的互作效应,也是决定宜棉性的一个因素。因为农业气象因素要受下界面的影响,特别是水热状态尤为明显。遂宁组岩石与土壤的热物理性差,不仅是易于发生旱涝灾害,夏季昼夜温差也小,不利于光合产物的形成积累与转化。这也是生产力不高的原因之一。而蓬莱镇组,因有良好的地质水文条件,旱涝灾害便较轻。还因为土壤及其母质热物理性好,夏秋昼夜温差较大,利于同化产物的合成积累与转化,不仅产量高,纤维品质也较好。

综上两方面的研究,说明四川棉区受气候与地质环境的共同制约,是科学区划的主要依据。

3.   对棉区地理经济与植棉历史沿革的研究发现:

植棉面积占当地旱地面积的比重及多年平均的单位面积产量,是人类经济活动与自然环境互动的结果。因此,也是衡量宜棉性的两个综合性指标。比重较高,表明总体宜棉好,棉产的经济地位也高;单产高,不仅表明总体宜棉性好,投入产出效益高,而且群众的植棉技术更为成熟,对发挥产区优势,更有保证。但棉田过度集中,种植面积超过旱地面积45%以上,则可能破坏农业内部结构的合理平衡。至少会打破地力平衡,不利于持续发展。合理的比重应控制在40%左右。超过此比重,应当适当调减植棉面积。

对两个指标作图的结果,发现与前面两项分区基本重合。分析是可靠的。

六、如何综合研判

用什麽方法对分项研究结果进行科学综合,作出最后的科学区化?本人采用了既科学又简单的《依次叠加作图法》。作图方法是:以作好的地质土壤背景图为底,依次将各分区图叠加上去。

凡全部重合的县分,划为宜棉区;有一项不完全叠合的,划为一类次宜棉区;有两项不能完全叠加的,划作二类次宜棉区。余下不可叠加的划为非宜棉区。

区划结果,射洪,南部,阆中,西充,蓬溪,遂宁,中江,简阳,乐至,仁寿之全部或大部,及相邻的三台,安岳,金堂,井研之小部划为宜棉区;三台,绵阳,金堂,井研划为一类次宜棉区;蓬南,南充,潼南划作二类次宜棉区;其余县皆划为非宜棉区。

根据区划结果,提出如下种植任务调整方案:

1.   全部取消非宜棉区的各县植棉任务;

2.   二类次宜棉区不再列为产棉县,听凭农民自行决定种棉与否,但需收购农民自愿交售的原棉;

3.   大量压缩一类次宜棉区的种植面积。用以改种其它经济作物或粮食作物,国家扶持政策不变;

4.   适当调减射洪,简阳两县种植面积。缓解口粮不足矛盾;

5.   将原国家确定的棉花专用资金,化肥,农药等物资集中使用到调整后的产棉县。

6.   调整后全省棉花种植面积控制在200——250万亩范围内。

七、成效

区划与调整方案作出后,省委省政府领导集体与省农业厅,省供销社领导听取了课题组的汇报。因为汇报采取的是图表作业方式,讲解直观,直截了当,浅显易懂。与会领导在短暂会商后,当场表示认可并采纳科题组意见。决定省里对方案细化后,下文执行。

执行一年的结果统计:1982年,全省植棉共230万亩左右,比上年减少140万亩,棉花平均单产则由40斤上升到70斤,总产保持了调整前水平。节省的土地,除改种其它经济作物外,全年粮食产量增加10亿斤左右。粮棉均获丰收。原来工商部门所担心的原料供应会出现大缺口的顾虑也随之消除了。

之所以能有如此结果,主要原因是:

1.   大部份棉田都集中到了宜棉区,而且面积不再有水份。

2.   经调整后的产棉县领导真正重视了棉花生产,不再应付了事,安排落实,措施得当;

3.   国家扶持政策落实,农民得到了经济实惠,生产极积性大为提高。

再经过两年验证,效果稳定。因此,项目于1985年获得国家农业区划成果二等奖,省政府农业区划成果一等奖。并获省领导多次口头表彰。在全省科技大会上,省领导再次表扬,并深有感触地说:“软科学也是生产力”!

 


 

案例二、棉花综合遗传改良的育种技术体系建立

 

(提示 :这是一项引进技术分段集成创新项目。第一阶段为多抗育种技术体系的建立,第二段是以多抗育种技术为基础,完成高产高品质目标的技术总成。研究并非是开初就设定的题目,而是随着生产发展的需要逐步跟进的。两个阶段都有各不完全的时代背景,,其间的思考与策略,可供技术攻关研究者参。)

一、棉花多抗育种理论与实践研究

1.  源起

本人从事棉花育种工作本是奉命而为,并非兴趣使然。开始时,文革仍在进行。而本单位并无任何基础。不仅路子要“摸着石头过河”,基本的材料与物质也得白手起家。运动干扰不断,工作之难,今人难以想象。开张之初,首先要解决的是无米之炊的难事。本人历经数月奔波,跑遍大江南北,方征集到一批国内种质资源,获得国家纺织工业部和农业部,外交部的支持,也从国外引进了一些资源。工作方因陋就简开展起来。几经挪动,在合川农场建立了基地。经过三年努力,才建立起自己的育种基础群体。为创造这个基础群体,什麽杂交,辐射诱变,化学诱变,嫁接等技术都用上了。有幸在自个改进的花粉低剂量辐射后再行杂交产生的后代材料中,选育出了川碚一号新品种。经过全省鉴定,得以推广应用。不幸的是,在推广过程中,遭到了《滑铁炉之败》,被枯萎病阻挡在病区大门之外。更不幸的是,1981年全川大洪水,我合川基地水淹七天,不仅种植材料全数毁灭,而且,洪水也把枯萎病,黄萎病带进了基地,枯黄萎病相继发生,整个育种工作面临没顶之灾。因此,抗病育种工作被迫提上日程。在此期间,国内各棉区也出现了枯萎病加快蔓延,黄萎病又呈暴发趋势。农业部为应对这一局面,组织成立了全国枯黄萎病协作组,对南北主要棉区进行病原菌与生理小种类别及分布的的调查研究,对各地抗病育种提供了支撑,许多育种单位也纷纷加入了抗病育种行列。但真正要开展工作,障碍仍然不少。最大的问题是受《危险病害检疫管理条例》限制,不得在重病区外设立人工病圃。这形同要你煮饭,给你米但不给锅。如何解决这个困难哩?经四处查找资料,得到了美国德州大学Bird从事棉花多逆抗性育种的一些资料。经反复研究,决定放弃单一病害的抗病育种,直接进行几种病害的多抗育种。恰好,本院植保系也是全国枯黄萎病协作组成员,可供合作。在院领导的协调下,共同建立了研究组,设立了《棉花多抗育种理论与实践研究》项目,向中国科学院自然科学基金会提出了申请。获批后,一方面避开了那个条例的束搏,也获得了较充足的经费支持,使整个研究工作得以开展。 

2.  项目的难点与技术关键的分析

是时,全国抗病育种取得成功的单位不多,而从事抗病育种的单位,没有一个进行多抗性育种的。多抗性育种在国内可行否,却也是一个难以回答的问题。对此,我们从生物进化的观点出发,探讨了植物抗病性的演化后,认定是可能而且是可行的。事实上,自然界确实存在不少广谱抗性的物种。例如一种紫茉莉属,俗称《三角梅》的观赏植物,不但极少有病害,而且全身含有一种未明物质,可使许多昆虫产生雌雄均不育的后果,因此也高抗虫害。本来,所有植物从诞生那一天起,就不可避免地与其它生物共存。在这个共存中,必然对各种有害于生存的其它生物,建立起特定的某种互动机制。否则,便不可能生存到今天。在慢长的进化过程中,植物已经形成了这种完善的遗传机制并积累了许多的抗性基因。虽然一些基因没有表达出来,并不意味失去了这种基因。只是我们对此尚未认知而矣。除抗性外的其他生育性状也是如此。如我们在早期的大规模引种观察中就发现,无论来自世界各地,成熟期差别很大的晚熟,早熟,中熟类型,仅管头年的生育期可相差到30 天以上,到第三年,无论其从出苗到现蕾日数,开花日数,现蕾节位,皆向中熟品种靠近,最长的生育期差距缩短到5天。现蕾节位变动在5——6节范围内。原来高达13 节的,也降到了7——8节。表明各品种都发生了快速的适应性变化,以适应当地的自然环境。一些从非洲引进的品种,头年全株都具密集的短毛,这一性状显然是一种抗旱和抗虫性状,到了第三年,皆失去了这些短毛。这显然又是适应当地湿度偏高的原因。生物具备这种功能,乃植根于自身基因组所具有的动态重组和自我实验能力。依靠这种能力,即使爆发某种毁灭性病害,只要有足够大的群体,也必会有少数个体因基因的突变而幸存下来,并将其新的抗性遗传下去并扩展开来,产生出一个新的种群。人类历史上发生在欧洲的黑死病,死亡数千万人,却仍有幸存者,并把他们的新基因扩展今天的欧洲人,产生出能抗黑死病的人种。这是人类历史上最为悲壮也最光辉的进化史。也许会有这样的怀疑:这种自然进化过程能在人工控制下短期内实现吗?答案是肯定的。人们在单一病害育种上已经实现了。多种抗性为何不能实现呢?关键的问题是要找到合适的方法。至于植物会否因一种抗性的存在而引起另一种病害的发生呢?就已知情况看,并无其事。也许某些抗性与高产有负的关联存在,这也是多抗育种所要解决的问题,也是能够解决的问题。

生产上对棉花造成影响的病害有多种,但只有枯萎病和黄萎病最为危险,是不可治愈的土传维管束病害。前期的苗病如立枯,碳疽,瘁倒,红腐病,乃腐生或半腐生病害,多发生在低温高湿春季,通过调整播期,改善环境或药剂处理都可解决,蕾花期的茎腐病也如此。后期的铃病,也是腐生性环境病害,通过早熟栽培,改善田间小气候也可大幅度降低其危害。可在全生长季节发生的角班病,所幸我们的绝大多数种质都有高度抗性。因此,对这些次要病害,只需有一定的耐病性就可以了。必须要解决的是枯,黄两种病害的抗性。好在这两种病害虽分别属于镰刀菌和轮枝菌,但在传播,侵染途径方面有共同之处,因而存在两病兼抗的可能性。Bird在他的多逆抗性育种研究中发现,棉花在抗各种病害之间存在一定正的关联性。这种关联性对实现多抗性无疑是有益的。

至于抗病与高产性可能发生的负相关,则通过改变育种手段,是可以解决的。

真正的难点在于,使用既有的单抗育种技术是行不通的。其原因是:其一,依次解决每个病害的抗性,是一个很慢长的过程。生产需求的变化,将会使前功尽废;其二,单交继之以自交选择的流行方法,既不能有效地打破联锁,而且过快地使基因型固定,难以获得抗病与高产的有利结合。更为古老的病地单株选择法,更难奏效。为获得多抗和高产的同步改良,技术上必须有利于充分发挥基因组广泛动态重组的潜力,要在棉花对各种病害最为敏感时期施加以足够的选泽压力,选择方法上要有利于抗性与高产的结合。具体地说,就是要抓好以下几个关键:

1)必须选择适当亲本(包括已有抗性品种,地理远缘品种,有潜力的育种中间材料)进行多元杂交,打破其原有的遗传程序,促进广泛的遗传重组,并在多抗选择过程中进行必要的互交或回交,建立一个《保持基因流动性育种种质库》;

2)作为选择压力的主要病原,必须是多个生理小种的混合体;

3)在棉花对各种病害最敏感的时期,分别施以相应病害的选择压力;

4)充分利用一切有利于避病的有利性状,包括形态的,熟性的各种性状;

5)在选择过程中不盲目追求高抗,不轻易淘汰那些轻微感病而丰产性强的个体。多抗性与丰产性选择并重;

6)选择初期宜采用“集团选择”或“混合选择》法,不过早进行单株选择;

7)当选的品系要在混合病圃上进行检验。

3.  所制订的育种程序与方法

参照Bird博士的序贯接种法,我们制订了如下的育种程序与方法:

1)选用川7327抗枯品种和来自南美的抗黄种质,非洲的主产品种E40和自育优良品系进行复合杂交,将其混合种子作为育种基础种子;

2)种子用热硫酸快速脱绒,快速冷水脱酸,剔除破损籽,病虫害籽,不成熟籽;

3)用清水洋菜作成平板培养基,在上派放脱绒种子,于阴暗潮湿室内摆放24小时,进行霉菌,细菌自然接种。然后加盖,在低温下培养5天后,检查萌发状况,剔除感霉菌,细菌及过早萌发的种子,留下抗霉菌及细菌种子;

4)用纸钵盛入混有苗病,枯萎病(包含有射洪,安阳,江苏,湖北四个菌株)培养物的病土,播下抗霉变种子,在田间环境下育苗;

5)成苗后,淘汰感苗病个体,健康植株移植到黄萎病接种区;、

6)开花前,淘汰明显感枯萎病的植株。采用针刺接种法,接种黄萎病混合接种体(包括仁寿,安阳,新疆,江苏四个菌株)用土敷盖接种部位,保持湿润。以利黄萎病的定植和发病;

7)进入开花中期,淘汰重病以上植株及晚期发病的枯萎病个体;

8)收集健康植株的花粉,进行混合授粉,连续3——5次。成熟后混收人工授粉种子,作为下一轮多抗筛选的基础种子;

9)按上面的2——8 步骤再重复一至二次多抗筛选

10)大田种植经多抗筛选的后代。结合多抗性和丰产性进行集团选择(生育性状有明显差异)或混合选择(生育性状差异不大)。

11)在选种圃上播种集团或混选的种子。分生育阶段仔细观察每个植株的表现。815后进行单株选择。表现为多抗,丰产(815日前成铃多,单铃平均花衣重高)熟性适中,株冠开放的优株入选,丰产性突出而有轻度病害的单株不轻易淘汰;

12)在混生病土上种植株行。对多抗性,丰产性分节段仔细考查。815后进行多抗性,丰产性综合评判。入选株行考查815前成铃数(整行)930日前收花量,平均单铃花衣重。不必计全产。检测纤维品质;

13)入选株行,下年在重病土上进行品系比较试验。进一步考查多抗性,丰产性,检测纤维品质。表显多抗,丰产,优质的株行入选;

14)入选优系在重病区进行多点比较试验,检查适应性。最优系分批提交区域试验。

(在多抗筛选程序上我们未列入角班病。因为材料均高抗角班病。已无必要。)

4.  研究中的一项重要发现

在作病原材料病原菌的分离与纯化中,偶然发现,放在无菌箱中的黄萎及枯萎病的试管培养物,头天还生长繁盛,次日一些试管突然所有菌丝体消解。显薇检查结果,发现这些试管中皆有大量杆菌的存在。因为所有病杆在接种前都作了去皮和严格的外表消毒处理,分离也是在严格的无菌条件下进行的。分离物的培养也是在无菌箱中进行的。不可能是偶尔的感染。如果存在感染,也不会是单一的杆菌。所以,它们应当来自茎杆内部。将尚未开启的试管中的杆菌进行纯化后,分别与枯萎及黄萎病原菌作拮抗试验,发现它们都具有很强的抑制作用。用大,小麦白粉病作室内拮抗试验和田间防治试验结果,田间防病效果在80%以上。表明是一种具有广谱抗真菌的抗生菌。这一发现说明:棉花的抗病性不但包含了各种避病性,抗侵入,抗定植,抗损害作用,也包含有内部有益共生细菌的抑制和杀灭作用。抗性的表达,是整个抗性体系协同作用的结果。用孤立的,静止的观点来对待病害问题是欠妥的。

5.  成就

历经八年的努力,所建立的多抗丰产育种研究终于有了回报。除了育成高抗枯,黄萎病的一批多抗品系(其中MAR 034在黄萎病重病地上比单抗枯萎病的对照川73——27增产达70%以上) 外,还培育出多抗的B013——2B023——11两个品种。两个皆高抗枯萎,耐黄萎病。区试中名列第一,二名。比单抗标准对照增产12——14%Bo13——2经审定名为《川碚二号》。获省品种后补助和省科技进步二等奖。品种推广到了四川,湖南,湖北,河南等省区。

1992年,美国棉花多抗育种创始人Bird博士来华交流时,专程来我校与课题组进行了交流。Bird最后认为我们所建立的体系是有效的,完善的。(Bird博士虽育成不少多抗种质,但无品种问世)。

项目于1994年获四川省科技进步一等奖。发表的主论文获全国棉花学会优秀论文奖,并收入联合国粮农组织文库。国内被编入《中国棉花抗病育种》专著。

二、在多抗高产育种基础上,强化纤维品质的改良

1.  时代背景

棉纤维品质的改良一直是中国棉花育种的短项。纤维品质不良,也一直是困扰中国的纺织工业。上世纪60年代前后,国家大力推广丰产劣质的徐州1818(单纤强力为28克)造成纺织产品质量严重下降。国家纺织工业部为此向国家农业部提出交涉,要求停止该品种的种植。由于当时国内原棉供应困难,生活水平低,纺织品还未成为主要出口产品,因此,品质问题的严重性被掩盖了来。到了70年代,国家又大力推广高产低质的鲁棉一号(单纤强力仅3克左右)推广面积一度达到近千万亩。又一次爆发了这个矛盾。当时仅上海纺织部门年损失就高达百亿元以上。纺织界纷纷强烈拒绝使用鲁棉一号原棉。国家纺织工业部不得不再向农业部提出抗议。因为,届时纺织品已成为国家出口创汇的支柱产品,就因为出口纺织品的纱线拉力差,只能纺织劳保产品和低挡纺织品,价值太低。丢人现眼的还有国家领导人出访时的衣着原料还得从国外进口。原棉质量差不仅是拉力,纤维成熟度也低,染色着色力差,极易脱色。中国国家乒乓球队访问伦敦时,球员们身着的红色运动衫,将别人专车上的白色椅套染的五颜六色。其图片国际上广为流布,一度让国家蒙羞。号称《棉花种植大国》,《纺织大国》,与印度,巴基斯坦相比,的确令人汗颜。而面对纺织工业部的抗议,部的有关专家只能无奈地强辩说:“我们推广它的是产量而不是品质。没有原料,你拿什麽去纺”?事实上,当时国内所有棉花育种单位,囿于“产量与品质不可能同时得到改良”的观点,也没有一个开展品质改良的。鉴于上述情况,本人多次上书农业部建议开展此项研究,但因人微言轻,有否此能力也尚不为人所知而未果。再次上访国家科委和农业部,并通过学会呼吁,终于获准列入国家协作项目。同时,我们向四川省科委申报的<棉花高产特优质多抗综合遗传改良基础研究》项目也获批准,使此项研究得以开展。

2.  研究的难点和突破点分析

要单一地提高纤维拉力并不难,最大的难处是如何把高产结合起来。这个问题不仅是国内,也是世界性难题。国外主产棉国几十年来都在寻找其有效的途径。美国农部下属的卡洛琳娜试验站,是坚持最好的一个。历经40多年的努力,在Culp 博士继续努力下,终于有了进展,但虽然育成了一批优质PD种质 系,却未能育成一个生产品种。

阻碍品质与产量同步改良的基本障碍是纤维强力与产量在遗传上呈负相关。因此,当提高一方的同时就会导至另一方的劣化。这种负相关是“一因多效”,“多因一效”或“互斥连锁 ”造成的?目前尚未有准确答案。基于上述原因,育种家们形成了“育种家不可能做到在改良一个性状时不影响到另外的性状”的观点,故而在此难题前却步。另一方面,育种家们也习惯于采用一成不变的方法。当采用传统的单株选择法时,注定是会失败的。而采用简单杂交继之以自交,选择的方法时,既不能打破这种负相关,又过早地固定了基因重组,也是失败的。有人试用连续回交或聚合杂交的方法也失败了。在国内,除了这个原因外,还存在认识与严重缺乏手段 的困难。长期受短缺 经济体制的制约,生产主管部门和生产者,育种者都缺乏品质意识,只追求产量;原棉收购部门从不优质优价,各方均无品质激励政策;落后的检测手段与设备,也不能为育种者提供帮助。常是一个品种要投产了,才进行品质与可纺性的检测。一但不合格,也只有将将究究了。所以,在国内还多了个政策与手段的难题。所幸,随着国家开始重视,相应的检测手段也得到了解决。剩下的问题就在于技术的问题了。

任何生物的基因组绝不是静态的。基因组总是在不断编码出许多新的遗传信息序列,其中,一些序列被自动淘汰,而一些序列被保存了下来,通过“试错“,那些有用的程序就会被使用而加入到正常的遗传行为中去。这是生物得以不断进化的内在动力。而近代的《协同论》等系统进化的研究证明:一个复杂的开系统,只要系统内各子系统或元素存在非线性关系,就会发生“涨落”,在“外噪声”干涉下,一个旧的平衡系统就会跃迁到一个新的系统,呈现出一种新的性质。这种“自组织行为”,普遍存在于物理界和生物界。因此,要实现我们的目标是可能的。我们的任务在于去找到促进“涨落”的方法和恰当的“外噪声”以及引导这种“自组织行为”按我们的愿望去发展的方法。

近代国外一些有关育种的基础方法研究证明:利用杂种后代中某个性状极端的个体进行杂交(称为分裂交配)不但可扩大性状分离的范围,而且在一定程度上可打破遗传负相关;Culp等人提出的“修饰性互交”或“修饰性回交”也是有效的。Culp利用这些方法,成功地育成了系列PD系优良种质。其它如采用无重力方法或本人发明的“辐射花粉再行杂交”的方法也许都有一定的效果。问题仅在于育种者如何灵活而有效地利用它们。

至于如何去“引导”自组织过程向着我们预期的目标进行,就需要有一个可使品质与丰产性可同步提高的选择方法了。这正是本项目必须解决的一个问题。

3.  同步改良方案的设计

基于上述分析,我们制订了下面的方案:

1)利用自育<的川碚二号》,B023——11分别与Culp博士赠送的四个PD系进行多元杂交,生产出基础种子;

2)按多抗育种法第2——5步生产出基础育种群体;

3)与此同时,着手研究出一个多目标性状的联合选择法方案,并在下一步的选择过程中加以完善;

4)在基础群体中初步选出较好的系,并进一步进行系内或系间的互交或回交;

5)对经互交或回交的群体按新的联合选择法进行单株——株行的选择。并进行各性状间的遗传的相关分析,检查负相关是否已打破。如未打破或不够理想,继续进行互交或回交;

6)选出好的优系进行品系比较试验;

7)最优系力求多地进行区域试验。

4.  研究所取得的成果

1)研究创造了一个《联合水平选择法》。该方法是在《指数选择法》的基础上改进而来。克服了指数法只适用于一个目标,不能统筹不同目标,而如若免强统筹时,所确定的性状缺乏内在依据,带有一定的任意性,付权也难准确,难于达到多性状同步改良的缺陷。具体的方法是:首先将所有可能相关的性状分成几个性状组,如产量性状组,纤维品质性状组,生育特性有关的性状组。利用组间相关分析(通径分析)找出组间的相互关系以及某个性状起作用的大小。比较三组相关的紧密程度。然后,通过每组相关各元素的增减去寻出最大互作效应的组合来优化选择摸式,以达到用较少的性状选择来实现同步选择的目标。经过优化后的摸式,确定了纤维品质性状组主要性状为长度和比强度;产量性状组主成分是910日前成铃数(单株或单位面积)每铃花衣产量,总产量;生育性状为出苗到开花日数,815日前成铃数(单株或单位面积)。上述性状都达到供选群体的平均值者则入选。接近此水平而某些性状突出的系,用作下批修饰性互交或回交的重点材料。如此,不但提高了同步选择的效果,也增加了对选择的一定预见性。

2)从92080079208008等育种群体中选出了近百个单纤比强度在34cn/tex 以上,(比国内品种提高30%以上)丰产性较好的优系。其中个别系的比强度甚至高达50cn/tex

3)通过区试,选出了国内,也是国际第一个特优质(25%跨长30——31mm,比强度42cn/tex)可纺60支以上高支纱线,产量达到而略超过标准对照,抗枯萎耐黄萎<的渝棉一号》。以《渝棉一号》作母本,与其它抗虫品种杂交,有育成了《渝杂一号》,《渝杂二号》,《皖杂一号》三个特优质,多抗,高产杂交品种。分别推广到江苏,四川,江西,湖北,安徽等省区。所有优质种质分发全国各产棉区。对推动全国棉花纤维品质的改良起到了极积作用,结束了我国原棉只能纺中低挡产品的时代。

《高强纤维种质的创造》项目,通过了国家验收。认定为《九五》计划获突破性成果的项目。获得国家<的后补助》。

《陆地棉高产特优质多抗综合遗传改良研究》项目,通过了国家和省的联合鉴定。确认为“达到国际先进水平,国内领先。其技术与方法具有广泛应用价值”。

研究发表了一系列论文。其理论和技术体系,编进了《中国棉花育种学》。

 

 

对后来者的建言:

勇于为生产建设服务,根据生产发展的需要,跟上科学发展的步伐,是一切科学工作者的天职。

永不停止自己的学习,永不停止自己的科学思维,永不停止科学实践,你就将成为一个成功者。