百年经典：纯科学与工业研究的关系

源济

百年经典：纯科学与工业研究的关系 

原创 2016-05-01 卡悌、王丹红知识分子

约翰·卡悌（John J. Carty，1861-1932），图片来源：纽约公共图书馆Digital Collections

编者按：

       这是一篇发表于100年前的演讲。一篇美国科学发展历史上的重要文献。

       1916年9月8日，贝尔实验室创始人、美国电话电报公司首席工程师暨副总裁约翰·卡悌在纽约举行的第33届美国电气工程师协会年会上发表“纯科学与工业研究的关系”的主题演讲。

       作为一名工程师，卡悌高度评价了纯科学对人类进步的重要性，指出纯科学家是人类文明进步的护航者，同时，他也肯定了工业研究为人类利益作出的贡献。卡悌呼吁，要千方百计地展示对纯科学的尊重，并推动纯科学家的工作。

       今天，《知识分子》翻译并刊登卡悌的这篇充满智慧之光的经典演讲，希望能够启发今天的中国社会，包括政府、科学界和产业界，去思索和探寻促进中国社会进步和科学发展的道路。

●　●　●

卡悌演讲全文：

纯科学与工业研究的关系

The Relation of Pure Science to Industrial Research

演讲 | 约翰·卡悌

翻译 | 王丹红

审译 | 王鸿飞

责编 | 陈晓雪

拥有非凡精准思维和令人叹服语言驾驭能力的赫胥黎（Thomas Huxley）在多年前对“纯科学（Pure Science）”与“应用科学（Applied Science）”两个概念表达不满，这并不足为怪；他同时指出，当时的人们所讲的“应用科学”只不过是纯科学在生活中特定问题上的应用。这些术语还在被使用，可能是因为它们是目前最好的选择，或者是因为我们的理念（表达理应遵循理念）还不够明确，还不足生成适当的术语。

不过，我这个演讲并不是为了建议更好的词语或表达方式，而是想重点阐述纯粹科学研究和工业科学研究之间的几个重要关系，这一重要关系至今未得到足够的认识和理解。

欧洲战争造成了大范围的动荡不安，它消灭敌人的力量——科学和工业界的产物——令人吃惊，而我们自己在防御侵略方面的准备又非常糟糕，因为这些，我们的人民已经开始其伟大的觉醒。通过让他们了解我们协会成员在电气照明、电力、通讯方面的辉煌成就，我们的姊妹学会的成员在机械、采矿、土木工程领域取得的多项成果，还有我们的同仁，工业界的化学家，取得的成绩，他们正在被唤醒，认识到科学的产物对国防至关重要。

这些激动人心的事件和成就，让人们越来越理解工业科研（Industrial Scientific Research）的重要性，它不仅仅有助于国家军事防御，也是和平时期所有工业必不可少的一部分。

在美国，依据科学原理进行的工业研究并不是一个新事物。我所管辖的部门成立于近40年前，在科学界各位人士的帮助下，电话技艺已经从最初只有几名工人的小作坊，成长为聘用数百名科学家和工程师的伟大机构。人们普遍承认,这在很大程度上是由于工业的研究，美国的电话领域的成就和发展才大大超出了其它国家。

电话发明之后，又有了电气照明、电力和电力牵引等发明，工业科学研究实验室在一些大规模电器制造企业中被创立，并且赢得了世界声誉。每年都有大笔的经费投入到这些实验室的工业研究中。对此，我有足够的权威说，这些投入每年都为工业界提供着技术进步，总体来讲，其价值数倍于总投入。投入到基于科学原理、具有恰当导向的工业研究中的金钱，总是能为工业界带来丰厚的回报。

尽管很多美国公司，尤其是那些从事冶金并依赖化学工序的公司，现在有不少组织良好的工业研究实验室，但是我们国家的制造者们整体上却尚未体会到工业科学研究的益处，以及如何利用工业科学研究。

我认为，这是我们协会和每位会员、也是美国所有工程师和科学家团体应承担的崇高职责，让美国制造者们充分明白工业科研过程中的极好的经济潜力，以及科学发现带来的产品进步。实现这些可能性的方法就是以工业研究实验为媒介，根据科学原理从事工业研究。我们的制造者们一旦认识到工业研究有好处，他们肯定会向接受过科学训练的人求助，检查技术问题并改进生产过程。这些第一个吃螃蟹并因工业研究受益的企业，必将大大地领先于他们的竞争者，这样，我们就可以期待终有一天，所有人都会认识到工业研究的益处。

工业科学研究部门可能会在最大规模的企业或公司达到最高层次的发展。这样的例子不胜枚举，企业的大幅度增长直接归功于它还是个小公司时的工业研究，然而，今天的情形是：如果没有合作，小型企业难以获得工业研究的全部好处，因为没有一个小企业足以强大到能够维持必要的研究人员和实验室。一旦小型的制造公司认识到这个问题的重要性，解决问题的许多办法将立即出现。其中之一是公司将自己的难题交给业已建成的工业研究实验室，这些实验室创立之目的是服务于单凭自身能力无法负担一个实验室的企业。其它的制造业也在做同样的事情，金钱的激励让实验室能够拓展并完善它们的设施，这样，参与其中的每个小企业都能像拥有自己实验室的最大公司一样，逐渐地全面受惠于工业研究。

因此，根据供求规律，小制造业公司可最大程度地获得工业研究的利益，而它们各自所负担的只是它所利用的部分，实验室的全部成本将由整个工业界承担。还有许多为不能独自承建自己实验室的小公司建立工业研究实验室项目正在考虑之中。在部分案例中，工业实验室与我们的技术和工程类学校的可能关系也在积极的研究中。

除非制造业界自己觉醒，认识到行动在工业研究中的必要性，否则，工业界普遍建立研究实验室的计划将是空口无凭。但是，一旦这种需求被感知、被认识，它们的价值被理解并受到尊重，制造业会将设立研究机构提到议事日程；这样，研究实验室将会像雨后春笋般在我们所有的伟大工业活动中心蓬勃生长。它们的数量、性质和规模、它们的运行方式、它们与技术和工程学校的关系、它们与不同行业的工作方法等，都将涉及许多有趣的问题，我相信，当这些问题呈现出来、其本质被认识清楚，它们就能被解决。

从今日世界发展的现状看，没有任何事情会比我们制造界普遍引入基于科学原理的工业研究，更能促进美国工业的发展。我确信，如果这一观点的力量被认识和理解，我们的制造业将会力尽所能去迎接挑战，这正是美国的特点。

科学研究在服务于人类公用事业和提高生活的方便与舒适方面，发挥了重要作用，呼吁人们意识到科学研究这一重要性的话已经讲了很多，还有许多需要去做！与此同时，还存在另一个危险：我们可能忽略了另外一类研究，它们的主要目标并不包括以上几点。我指的是纯粹科学研究。

对许多人而言，他们并不清楚工业科学研究和这种纯粹科学之间的区别，特别是当工业研究采用了先进科学方法、并追求最高程度的科学成就时。因为这两类研究采用了相同的科学原理和调查方法，甚至连研究的主题也常常完全一样，人们会感到更加困惑。

误解源于他们只考虑了这两种研究类型的主题。两种研究的区别不在于其研究的主题，而在于研究的动力。

举一个例子，电气工程师在电灯生产过程中发现了一个新的、没法解释的问题，通过科学的方法研究这一现象，希望能够去除电灯中不良的特性。与此同时，做纯科学研究的用同样的方式研究同样的现象，但其目的是为这一物理事件找到一种解释，其本质不能用已知事实说明。尽管这两位研究人员用完全相同的方式进行研究，但是其中一位本着工业研究的目的，而另一位则属于纯科学研究的范畴。最新的研究认为，纯粹科学研究和工业科学研究之区别是动机。工业研究总是以某种具体应用为目的，纯粹科学研究则出于哲学的目的，即发现真理，拓展人类知识的疆界。

或许可以将从事纯粹科学的研究人员比作发现新大陆或岛屿，或某个未知地域的探索者。做纯科学研究的不断地追求拓展知识的疆界。

从事工业研究的研究人员可被视作在新发现的地域上进行测绘的先驱，找到矿产资源的位置，确定它的森林范围和可耕种土地的位置，他们先于移民到达这里，为移民占据这片新的领地做准备。

纯粹科学家的工作没有任何功利性目的，正如赫胥黎所说：“令他们热血沸腾的是对知识的热爱和发现事物缘由的喜悦，旧时的诗人这样吟诵——拓展法律和秩序王国，远至无限大和无限小却无法抵达的目标，我们渺小的生命运行其间。”与工业研究的任何具体分支相比，纯科学的单个发现也许没有可观的利益，但在工业界科学家（我所说的工程师和工业化学家们）看来，在实际应用中，纯科学对所有行业的整体价值不可估量。

我这样讲并不是因为做纯科学研究的科学家需要新的激励，他们心中必定已有某种神圣火花；对他们而言，没有比追求真理更崇高的动机。但是可以确定的是，这一动机肯定会因这些认识变得更加强烈。什么样的认识呢？当寻找得到回报的时候，我们迟早一定会在找到的真理中发现未来伟大发明的种子。这些发明会给人类生活带来舒适和便利，并缓解人类生活的苦难。

所有研究这个问题的人将发现，尽管纯科学家的发现对人类最高利益至关最重，它们所带来的实际利益虽一定存在，却常常是间接、无形或遥远的。与工业科学研究不一样，纯科学研究不能直接通过其发现获得的金钱回报而自我维持。当工业研究恰当进行时，它可能会立即获得直接的实际利益。这些利益非常之大，当其重要性得到更为普遍的认可，工业研究不会缺少最为慷慨的鼓励和支持。事实上，工业研究如果不能够充分地做到自给自足，那将是失败的。

但是，谁来支持纯科学家们从事研究呢？他们怀着自我牺牲的精神艰苦探索，他们所发现的真理必将为人类带来众多福祉！谁来鼓励他们并帮助他们的追求呢？谁来出资建造实验室、购买仪器装置？谁来资助他们旅行、到国外学习？

因为工业实验室中受过科学训练的人们所取得的非凡成就，因为大学里的研究人员被迫在有限和狭窄环境下工作，有人建议，科学研究工作应该从大学搬到羽翼丰满或更为大型、未来必将走向伟大的工业实验室。但是，这一建议没有价值，我们可以不予考虑。

许多不同类型的组织和机构在做纯科学研究，他们应该受到鼓励和支持，但是，纯科学和纯科学研究，其天然的家园应该在大学，大学是不可绕过去的！大学的一个崇高功能是推动科学进步、检验新的科学发现、在真正的纯科学发现上盖上他们真理的印章。只有这样，他们才能确定什么能作为科学真理被传授，学生们因信赖大学的权威而来到大学接受知识，他们相信大学教授的知识。

除了自我主动放弃，我们的大学难道不能在工业实验室杰出成就的刺激下去寻找一条新路，继续自己的纯科学研究吗？这（研究纯科学）毕竟是大学肩负的终极使命。今天，我们美国的大学应该更加感受到这一使命的重担，这不仅是因为大战的灾难导致了欧洲学习机构的破坏，而且还因为更糟糕的事情已经发生。战争造成的死伤如此惨重，旧世界的欧洲大学几乎不敢统计他们的死亡人数。

但是，美国的大学能做什么呢？和纯科学家一样，它们从事的并不是赚钱丰厚的事业。大学不是赚钱机构，但没有钱又能做什么呢？

没有钱我们也能做许多事情。科学研究中，最重要和最基本的要素是人的天赋才智。除非科学家拥有从事其工作的恰当天赋，否则，无论有多么充足的经费、多么先进的装备或实验室，甚至丰富的国外旅行或游学经历，都不可能让一个人发现真理或激励他人做同样的事情。大学应谨慎判断，尊重并洞察天才人物的性格和行为特征，当满足这些因素的人才出现时，他能够在其事业生涯早期得到认可和尊重。慧眼识人绝非易事。当一个的人伟大成就被世界瞩目时，任何人都能识别出这个人，但我有时认为，一个能在早期鉴别并选择出拥有发现天才的人，他本身一定曾经被神圣火花撞击。汉弗莱·大卫爵士（Sir Humphry Davy）是一个很好的例子，他自己是一个伟大的发现者，他明白一个人在科学发现中的重要性，他曾经说过，迈克尔·法拉弟（Michael Faraday）的天才及时得到认可，是他一生之中最伟大的发现！

我无法提供如何鉴别一个崭露头角的天才的公式，关于纯科学研究的进步，我也没有现成方案可以提供给高校。但是，作为一个工程和工业研究领域的代表，我已证明纯科学研究有着巨大的价值，我斗胆建议，大学当局本身应当严肃考虑工程和工业界、运输、通讯和商业界所欠纯科学甚多的事实，并表示希望纯科学的重要性能够在大学内外得到更充分的理解；只有这样，纯科学才可能得到欣赏和充裕的财务支持，这是促进美国纯科学研究发展所急需的。

尽管没有大笔的经费资助，大学也能够做很多事，同时也是最重要的一些事情，帮助纯科学的发展，然而，做纯科学研究有很多要求，有资金的资助才能进行。我认为首先应该做的事情是：

如果确实出现了一位大师级的科学家，并做出了让他扬名的科学发现，我们就应当为他提供资源、设备和他能够有效使用的助手，如此，他的天才不会因任何经费所能提供的匮乏而受到限制。

应当为所有纯科学领域的工作者提供合理甚至是慷慨的条件，即使他们的发现还未让他们声名远扬，我们应该记得，通往发现之路漫长而令人沮丧，对每一个伟大的科学成就，我们必须做好打算，经历无数的失败！

我不会将纯科学工作者局限于我们伟大的大学，因为我相信，他们也应该出现在我们的技术学校，甚至是那些目标最为实际的学校。在这种学校，科学发现的影响将为实用性的课程提供知识上的平衡，学生们将熟悉纯科学家的崇高理想和严谨的研究方法。更进一步，我们时代也需要我们的技术学校提供越来越多的人才，让他们全面接受从事工业研究所需的科学研究方法基础训练。

即使是不想从事工业研究的工科学生，也将因与纯科学家工作的联系而受益。如果他期望在工程师的职业生涯中更上一层楼，那么他必须具备研究工程新问题的能力，找到解决问题的方法。在这些工作中，懂得纯科学家们在一丝不苟地找寻真相的过程中，所具备的严谨的逻辑思维、严格的分析方法、权衡证据的能力，对他们有着极为重要的价值。

此外，应该让工科学生了解，纯粹的科学研究结果有着极为重要的现实意义，并认识到纯科学为工程学提供了原材料，他必须将这些原材料改造为有所用途的东西。应该让工科学生学到，他毕业后如果成为工业界的领袖，对自己最有帮助和甚至最为必要的，是仔细观察纯科学家的工作，仔细研究新的科学发现报告，看看其中是否有可以应用的发现，更具体就是看看是否能够解决自己的问题。今天，应用科学领域有许多亟待解决的问题，这些问题靠现有的知识是无法解决的，但我确信，未来，正如过去经常发生的那样，在纯科学新发现之光的照耀下，我们总能找到解决这些问题的新方法。从这个角度考虑，工业界从事应用研究的研究人员应该密切关注纯科学家们的工作。因此，了解纯科学家，了解其工作方法和结果，对应用科学的学生来说极为重要。我相信，我们需要更好地理解纯科学和应用科学之间的关系，在技术学校的学生与纯科学家之间建立更为紧密的联系，将有助于增进这一理解。

虽然我对纯科学家和工业科学家之间做了一个区分，但是二者存在诸多共同之处。二者都关注事物的真理，一个是发现新的真理，另一个将这些真理应用于人类的需要。工程师们的目标是从科学发现中生产出有用的结果，这些产品将造福他人。工程师致力于满足人类的需求，而与纯科学研究的科学家相比，人们不应该因工程师通过自己努力工作得到的金钱收入就对他们产生误解，这些报酬与他们带给人类的价值相比，是极小甚至微不足道的。类似于纯科学家，工程师从追求成就中获得灵感，他获得的真正报酬是他人受益于自己工作方面的知识。

如果探讨我们的大学和技术学校中从事纯科学研究所产生的成果的话，还有许多值得讨论的问题，但是，我已经清楚地表明：我相信纯科学研究应该在我们美国所有的大学和技术机构大力扩展。但是，大学从哪里获得从事科学研究的伟大计划所需要的钱呢？它应该来自于那些慷慨善良、并具有公益精神的先生们女士们，他们愿意将自己的财富以一种良好规划的方式奉献给促进人类福利进步的事业；它应该来自于极大地受惠于科学事业的工业界自身。虽然，不可能明确显示任何一家企业或公司对一项特定纯科学研究的资助将给其带来回报，但是可以确信，作为一个整体，制造业和工业界对纯科学研究事业的慷慨资助，经过工业研究在科学探索者发现的丰饶崭新大陆上的努力耕耘，必定会带来丰硕的回报。

迈克尔·法拉第（Michael Faraday）是纯科学领域最伟大的科学家之一，他在18世纪发明了电动机（Dynamo Electric Machine）原理。如果没有法拉第发现的这一原理中的知识，那么，我们今天所知的整个电气工程界不复存在，人类文明史中源自于这一领域所创造的巨大福利也将被剥夺。

不仅有英国的法拉第，还有我们美国的约瑟·亨利（Joseph Henry），以及其他纯科学领域的很多学者们，他们奠定了今日世界电气工程师们建造的恢弘大厦的基础。

电气工程领域的真理也是其它工程工艺和应用科学领域的真理。它们均基于纯科学领域里科学家们的基础性发现！这些纯科学家们一直致力于发现自然界的规律、拓展人类知识王国的疆界。

总而言之，我们要千方百计展示我们对纯科学的尊重，让我们推进纯科学家们的工作，因为他们是人类文明进步的护航者。他们指出了我们必将跟随的前进道路。让我们唤醒我们国家的民众，让他们明白科学发现带来的伟大可能性，肩负起支持它们的责任！我相信，我们的人民会慷慨而有效地响应。然后，我满怀信心地相信：通过纯科学家们将要做出的发现，我们这个协会的成员和他们在工程及应用科学领域的同行们、内科医生和外科医生们，将会创建出无数崭新神奇的新机构，为人们提供更为方便和舒适的生活，减缓人类遭遇的痛苦。

先生们，这就是今天我来到这里发表会长演讲的一些理由，我敦促你们正确认识纯科学和工业研究之间关系的重要性。

●　●　●

译者的话

这是一篇发表于100年前的演讲。

1916年9月8日，第33届美国电气工程师协会（American Institute of Electrical Engineers-AIEE）年会在纽约召开，协会主席、时任美国电话电报公司（AT&T）首席工程师暨副总裁约翰·卡悌（John J. Carty 1861-1932 ）发表首次主席演讲，在题为《纯科学与工业研究的关系》的演讲中，他强调了纯科学研究和工业研究之间的差异和相互关系的重要性：

 “尽管纯科学家的发现对人类最高利益至关最重，它们所带来的实际利益虽一定存在，却常常是间接、无形或遥远的。与工业科学研究不一样，纯科学研究不能直接通过其发现获得的金钱回报而自我维持。”

 “我们要千方百计展示我们对纯科学的尊重，让我们协调努力推进纯科学家们的工作，因为他们是人类文明进步的护航者。他们指出了我们必将跟随的前进道路。让我们唤醒我们国家的民众，让他们明白科学发现带来的伟大可能性，肩负起支持它们的责任！”

一百年后的今天，卡悌的话仍然震撼人心！

也许，没有人比卡悌更适合讨论纯科学与工业研究的关系和重要性。1879年，18岁的他成为波士顿电话公司接线员，开始了自己在有线电话产业长达51年的职业生涯，其间，他历任AT&T的总工程师、副总裁、主持创立了人类有史以来最成功的工业界的科学实验室——贝尔实验室；作为美国工业界最有成就的技术领袖，他积极呼吁成立国家研究委员会（National Research Council），推进纯科学研究和工业应用研究的结合、推动社会和工业界支持纯科学研究，为20世纪美国科学的腾飞打下了坚实的基础；1930年，69岁的卡悌以AT&T副总裁和贝尔实验室董事会主席的身份退休。

卡悌主持创立的贝尔实验室。图为1930年代中期的纽约贝尔大楼，来自Lucent Technologies

1861年，卡悌出生在马萨诸塞州剑桥市，他出生成长的岁月正值美国工业革命的黎明。1873年，26岁的爱迪生发明了双工式发报机，三年之后在门洛公园建立了美国第一个工业实验室，创立了爱迪生电灯制造公司。1882年，爱迪生在纽约建立了世界上第一个电力网，人类步入电气时代。与此同时，1876年，29岁的美国发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明了电话，并向美国专利局申请了第一个电话专利，1877年，AT&T的前身——贝尔电话公司创立，十年后， 15万美国人拥有自己的电话。

1879年，18岁的卡悌被哈佛大学录取，但因视力问题（后来证明视力问题只是暂时性的），他放弃了大学而选择在波士顿电话局做一名接线员。在蓬勃发展的新电话技术领域，他的发明天才和组织能力革命化地促进了电话事业的发展。1891年，卡悌发明的简单而廉价的“钟型桥接”技术让电话普及到美国偏远的乡村地区，成千上万的农民家庭拥有了自己的电话，他宣布并主持实施AT&T公司铺设横跨大西洋电话线路的工程；1910年，他聘请年轻物理学家Harold Arnold解决长途电话所面临的信号扩大问题；1917年，当美国加入第一次世界大战时，卡悌带领贝尔实验室系统的4525位专家组建“信号兵团”，为美国欧洲远征军研制出遥遥领先于欧洲技术的军事通讯装备。1921年，美国陆军授予卡悌预备役陆军准将军衔， 以表彰他对军事通讯的杰出贡献。

1917年，卡悌以电气工程师身份当选美国国家科学院院士；1932年12月，卡悌去世后，AT&T在美国国家科学院设立“约翰·卡悌科学促进奖”，表彰在任何科学领域做出杰出成就的科学家，这是国家科学院目前所颁发的34项奖项中，唯一一个综合性科学大奖。

卡悌的演讲以及他对美国工业研究的推动和对美国纯科学研究事业的倾力支持，是对1883年亨利·罗兰（编者注：知识分子此前曾刊登罗兰的另一篇演讲《物理学家的至高目标》）在他著名的《为纯科学呼吁》演讲中提出的问题的最好的回答。他的演讲也成为美国科学发展历史上的一篇重要文献。今天，我们翻译卡悌的这篇充满智慧之光的经典演讲，不仅是为了纪念他为促进人类知识、技术和文明进步所做出的巨大贡献，也希望能够启发今天的中国社会，包括政府、科学界和产业界，去思索和探寻促进中国社会进步和科学发展的道路！

点击文末“阅读原文”可查看卡悌演讲英文原文，原文出版于1916年10月13日星期五美国《科学》杂志，1921年美国国家科学院以单选本方式重印发行。