作者:秦四清 来源:中国科学报 发布时间:2018-9-21
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突破始于凝练关键科学问题

 

■秦四清

今年国家自然科学基金放榜后,有些未“中标”的申请人对评审意见“不服”,把“本子”和意见发给我,让我看看问题出在哪儿。诚然,未中标的具体原因很多,在此仅聊聊其涉及的共性问题,即“关键科学问题”。

基金申请时,未中标的一个常见的重要原因是,不少申请人没有提出明确的科学问题,或者凝练出的科学问题欠火候。

科学问题是指在一定的认知水平下,存在于科学知识体系内和科学实践中有待解决的难题。

大家都知道,提出和抓住问题是科学研究千里之行的第一步,大科学家波尔曾指出:“准确地提出一个科学问题,问题就解决了一半。”重大科学突破往往始于凝练出关键科学问题。在某种程度上也可以说,虽然解决问题很重要,但提出关键科学问题似乎更重要。

那么,关键科学问题的内涵是什么呢?在我看来,得满足两个方面:一是若向前推进一步或将其解决,有重要意义;二是属于制约某具体学科领域科学发展的瓶颈问题,一旦找到正确的突破口或开启那把锁的钥匙,则势如破竹,能深入揭示隐藏在“黑暗”中的自然现象演化奥秘。

虽然自然现象的演化受多种因素影响,但往往“万变不离其宗”,找到了这个“宗”,就等于找到了突破口或钥匙。

有人提出,科学问题虽有重要意义,但太泛不具体,看不出突破口在哪儿,说明对关键科学问题的凝练不到位,容易被评审专家“灭掉”。

例如,降雨对斜坡稳定性的影响较大,有人以“强降雨作用下岩质斜坡失稳机理”为关键科学问题,这个合适吗?这个问题确实对减灾防灾很重要,值得研究,但太泛,不是一个好问题,因为岩质斜坡有许多种,科研的一个重要方法是分类,如果改为“强降雨作用下顺层岩质斜坡失稳机理”要好一些。

深入想想,降雨是外因,外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用。当降雨渗入到坡体内部潜在滑面上时,滑面介质的力学属性及其演化行为对斜坡稳定性起主控作用,如果降雨的作用未使其达到峰值抗剪强度,那么不管雨有多大,这个坡还是稳定的。如能想到这一层,关键科学问题可改为“强降雨作用下顺层岩质斜坡滑面介质的软化效应”更好一些。

再深入,由于降雨入渗作用很复杂,涉及补—径—排—渗过程,难以量化,不如改为“顺层岩质斜坡滑面介质的水致软化效应”,更加具体明确,也便于制定可行的研究方案,貌似更能说服专家。

显然,关键科学问题的凝练与科学发展水平和人们对某一问题的认识程度有关,仍以上述问题为例,让在行的业内专家凝练,提出的关键科学问题会是“潜在滑面中多锁固段逐次累进性破裂导致大型斜坡失稳机理”。这是基于两点考虑:一是诸多大型斜坡滑面中存在一个或多个锁固段,斜坡稳定性主要受其支配;二是不管降雨或地震,都是外因对锁固段破裂过程的影响因素,在研究这类坡的失稳机理时,只要抓住最后一个锁固段是否发生宏观破裂这个“宗”就够了,因为作预测就必须要进行监测,外因的影响完全可通过监测数据得以反映,依靠建立在机理清楚基础上的锁固段宏观破裂预测模型,可无须考虑很多难以量化的中间过程细节。

科学问题的凝练往往会引入新概念,带来新理论或方法的发展,它是构成人类知识体系的基石。对科学问题凝练得越深入,就越能抓住问题的本质,就越能推动认识水平的提高,就越能提出扎实的新理论或方法,这对推动科学发展大有裨益。

鉴于此,为了科学的进展,也为了基金能中标,琢磨科学本质问题和解决之道是一件有意思的事情。

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

《中国科学报》 (2018-09-21 第2版 博客)
 
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