科研突破：大道至简

e0952 · 发表于 2021-11-11 20:10

“大道至简”出自老子《道德经》中的一句话：“万物之始，大道至简，衍化至繁。” 大道至简是流传千年的中国四大智慧之一，可以理解为事物涉及的大道理（基本原理、方法和规律）是非常简单的，简单到一两句话就能说清楚，正所谓“真传一句话，假传万卷书。”

纵观科学史，若把科学家探索历程基于的逻辑精华浓缩为两字，那就是简单，即简单才是最好的逻辑。确实，简单性——把复杂问题简单化、简单问题模型化——是科学家进行研究遵循的基本原则，也是始终坚守的一个科学传统。

伽利略对简单性原理钟爱有加，他认为“自然界总是习惯于使用最简单和最容易的手段行事。”于是，他仿照简单的匀速运动定义提出匀加速运动的概念。卢瑟福同样也具有简单性的世界观，他说：“我一直相信简单性，我自己就是一个简单的人。世界的简单性直接决定了知识的简单性。自然界一切物质都由最简单的粒子组成，粒子运动经过最简单的路径。” 于是，他靠简易自制的仪器做实验并采用简单的实验方法，发现了α粒子散射现象，建立了原子核式结构学说，开拓了原子物理和核物理学的新疆。这样的例子不胜枚举，难怪爱因斯坦强调：“科学的东西都是简洁的，有的东西之所以复杂，就是因为它还不够科学。”

那么，为什么自然事物演变的本质规律是简单的呢？以我的看法，世界万物不管如何演变，其应遵循业已发现的基本物理学原理，如能量守恒原理和最小耗能原理，如此其演变不会乱来，而应遵循一定的规律；此外，主控其演变的参量通常较少。因此，其本质演变规律或能用简单的理论模型描述。譬如，从全球看地震们横冲直撞，似乎没有规律可言，但要从合理划分的地震区看，地震们按照基本的物理学原理照章行事，且标志性地震的演化符合简单的指数律。诚然，任何自然事物的演变不仅受自身物质属性的影响，还受环境因素的影响，这些因素叠加到一起，往往使其演变呈现复杂的非线性行为——多变的现象。然而，万变不离其宗，当研究者抓住“宗”的时候，即透过现象看到本质的时候，会恍然大悟，察觉到一切都是那么井然有序、有章可循，体会到“大道至简”之妙。

遗憾的是，不少研究者在科研活动中喜欢复杂的东西，认为越是复杂、玄妙的东西，才是高深的东西，好像说这些才有层次，才能显示自己有学问；认为越是简单的，不可能正确而不屑一顾。长此以往，其离本质创新之道渐行渐远。

研究者如何在科研活动中运用大道至简的智慧呢？这个问题太深奥，我恐怕难以全面解答，只能抛砖引玉啦。其实，再难的事情从简单入手，循序渐进就可能取得突破乃至完全成功，不妨按照如下转化思维模式试试：

（1）把复杂事物的演化过程，按照基本的物理学原理或力学原理，分解成几个相对独立的子过程，分别予以揭示其机制，并考虑主控因素建模；然后根据不同子过程边界处的条件建立耦合模型，以打通全过程的联系。

（2）复杂事物构成的系统涉及多个物体时，要选择具有一定研究基础的物体作为重点对象，先根据接触边界条件分析该对象的行为，再揭示该对象引发的系统整体响应行为。

（3）基于严密的逻辑推理对复杂问题进行抽象处理，先假设某种已知的物质或结构的演变能近似模拟实际事物的演变，然后小心论证以一探究竟。

无疑，大道至简，知易行难。研究者在追寻大道至简的征途上，要博采众长、融会贯通；要跳出原来的条条框框，以独辟蹊径的思路开拓创新；还要善于去伪存真、去粗取精，以抓住要害和根本，从而锤炼出少而精的本源。如此，才能突破科研僵局、做出卓越成果。这必然要求研究者以追求科学真理为己任，专注于解决真问题从而做出真学问；必然要求研究者耐得住寂寞，坐得住冷板凳；必然要求研究者挺直脊梁，不为那些蜗角虚名而卑躬屈膝、迷失自我

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