将近100年前，关于高速公路的研究就在国外不断进行。比如，“上世纪20到40年代高速公路研究的冲击试验是一个业界一直认为很成功的案例。但实际上，冲击试验的每一次报告，二十年如一日，均未能完成自己制定的科研目标，缺乏实际意义的可操作成果，都以‘需要更多的科研’结尾”。

 

图为近日某高速公路建成通车。

 

看了武夷山老师发布的几篇中国最新论文生产情况的统计，我喜忧参半。喜的是中国科研的进步，忧的是这些科研成果在向实际生产力转化的过程中，是否都有意义。

 

什么意思呢？我还是讲个故事吧。这是Bruce E. Seely的一篇SHOT（美国技术史协会）的得奖文章——《工科的科学光环：1918年—1940年美国公共道路局（BPR）的高速公路研究》。

 

上世纪20到40年代高速公路研究的冲击试验是一个业界一直认为很成功的案例。但实际上，冲击试验的每一次报告，二十年如一日，均未能完成自己制定的科研目标，缺乏实际意义的可操作成果，都以“需要更多的科研”结尾。Seely用皇帝的新衣来比喻整个事情荒谬：“有一个小孩子（就是Seely自己——作者按）突然发现，周围的人竟然都不曾留心，这个皇帝（公共道路局的冲击试验——作者按）其实没有穿衣服。”

 

这是个怎样的故事呢？话说一战时期，美国的军用物资运输由于冻土造成的道路承载力问题，受到了阻断。所以一战一结束，美国的政客们就认为道路建设马虎不得。公共道路局的工程师们战战兢兢，认为原来那些经验图表不够好（类似于经验观测百年一遇洪水多高这种），需要定量，需要考量所有的因子，需要精确预测道路承载力。计算承载力涉及一个非常复杂的系统，受到诸多因素的影响，比如不同的轮胎，不同的土壤，不同的道路铺装类型、厚度等等。其中土壤就是一个相当复杂的变量，有粘土、沙和淤泥的比例（这就是后来BPR发明了我们现在常用的土壤三角），延展性，孔隙度等等。数量上说，少说也有几千几万种。为了研究的便利，他们最开始的试验只选择了一种土壤。

 

他们不断改进专门的测量仪器，花了5年时间（1918～1923）发表了Arlington报告。他们能够精确指出，在该土壤地基下，多少重量的车，用什么样子的轮胎，在什么样的路面下，什么时候道路会被压坏。非常精确非常量化的科学解释。但是实用性呢？该研究甚至不能验证一战时期压坏的道路问题——因为他们测量的多种路面中，不包括出问题的厚边平板铺装路面。而且即使他们选了该路面，他们的仪器也放不下边缘那么厚的路面板（作为科学家，他们没想过边缘应力最大，更容易开裂，所以边缘需要设计更厚一点这一简单的工程原理）。那对于以后的道路设计有没有什么实际价值呢？微乎其微。因为他们在成千上百种土壤中，只选了一种土壤。这个有点像大爆炸理论里面Leonard那个关于鸡蛋的冷笑话——研究成果只对正圆形的鸡蛋适用——只可惜我们太难找到这正圆形的鸡蛋了。即使这么一个相当局限的研究成果，严谨的科学家们还迟迟不愿发布，因为他们觉得“选择方法并不十分科学，只能作为一个基础性的方法。”可爱的科学家脑子里面只有精确性，完全没考虑过其实用性——比如早点影响几个道路设计之类的。想想如果一种土壤就要这么费力，我们勤奋的BPR要猴年狗月才能把所有土壤的试验都做完！！再想想，如果就轮胎、土壤、道路铺装3个变量，每个选8种（这个已经非常局限了），那也8×8×8=512种条件！

 

科研不应该是一件用暴力穷举所有可能性的简单机械工作。

 

不管怎么样，可爱的BPR们开始花气力研究土壤。不过倒真是无心插柳柳成荫，发明了我们现在用的土壤三角（我上的课上也用它）。

 

1924年以后，BPR不断改进其测量工具并复杂其研究环境——他们只关心其精确性，对于其缺乏实用性完全无视，导致其研究进一步泥足深陷：“他们之后15年的报告，一而再再而三地重复1923年的结论——需要‘进一步研究’，并不断扩大研究规模，不断引入更复杂的机器模拟。”

 

在我前年与Seely老先生的私人通信中，他这么写道：“在我见过的对于道路局这段研究历史的反思，工程师们无一例外认为BPR当时的研究路线很正确，甚至可以作为范式推广。” 可悲，可叹，可恨！

 

“我们怎能期待那些研究复杂自然现象的科学家给出扼要的实用信息？部分高速公路研究计划的支持者也发现这是个很好的研究课题，但没有人发现这是个实际问题！！实际上，由于科学研究必将带来技术进步的这一思维定势被广泛接受，许多工程师都把BPR的冲击试验奉为学习范例。

 

（http://blog.sciencenet.cn/u/zhengchen0）

 

[22]qhliu

 

请教：研究课题和实际问题：本质的区别和联系何在？

 

博主回复：参见Booth, W. C., Colomb, G. G., & Williams, J. M. (1995). The craft of research. Chicago: University of Chicago Press.

 

研究课题（research question）是一个可以回答的问题，一般描述一种现象，比如“人们如何理解贫穷”，或者分析一种原因，比如“为什么某某地区这么贫穷”。

 

实际问题（practical problem）是一个存在的、亟待解决的矛盾，比如“我们怎么消除×××地区的贫穷”。

 

[21]mejinbo

 

这个问题提得好! 现在的问题是：大部分年轻人实际问题还未搞清楚，就做精确性文章，结果精确性文章肯定是无价值的。

 

博主回复：说得很对：）

 

[20]JE

 

写得好！现在各式各样的BPR们太多了，这是生存的土壤和空气。

 

博主回复：是Seely厉害，我最喜欢皇帝的新衣的比喻：）

 

[18]齐晓峰

 

我们做基础研究的做出的成果短期之内基本看不到什么实用性，或者除了满足人的求知欲，没有什么其他实用性。这样倒可以摆脱精确性与实用性的矛盾，力求精确。

 

博主回复：基础研究的设立目的可能就是为了尽量让科研脱离社会属性，让科学家可以更自由地思考？

 

[17]gyx2650

 

科研经常一开始对于实用性的思考并不足，但正如刚出生的婴儿，你能知道几十年后这个研究是好是坏吗？唉，有时，我做着实验就在思考我所做的是否有意义，但还是纠结不出什么结论……科研的精确性正是科研的美，实用性是科研的最终目的，这中间总是会有段距离的。

 

博主回复：确实有这种问题哈，我不做实验的人，随便评论评论：）

 

[16]change

 

暴力穷举法，以前思维敏捷不喜欢用，现在事情多了静不下心想问题，着急了就不得不用穷举法，很无奈。

 

博主回复：是啊 这是个很方便的方法

 

[12]LintaoLiu

 

科学讲究精确性，亦讲究实用性。精确性和实用性有时相互联系，有时可以各自独立。当科学的精确性是独立的时候，科学就是一种美。

 

博主回复：嗯嗯，科学求真，宗教求善，艺术求美，真善美乃一本源——这不是我说的，是宗白华老先生。

 

[5]conjugate

 

科学研究、技术研究和应用研究是三个不同的层次，在这个例子中主要体现的是技术基础研究和应用研究之间的脱节。

 

其中的警示是非常值得注意的，对长期焦炙的方向，一定要有高层次的系统分析架构体系师出手。具体的难题在整个系统中的位置不对，各自强调自身工作的紧迫性和必要性……结果必然如此！

 

忽略应用，技术基础研究没有目标……毫无疑问成果不可能应用。

 

《科学时报》 (2011-12-12 A3 博客@科学网)