認(rèn)知是人們認(rèn)識客觀世界的一種信息加工活動(dòng),指通過感覺、知覺、想象、思維、判斷、形成概念等獲取知識的過程。我們的知識結(jié)構(gòu)基本上都是間接知識,來自于學(xué)習(xí)。在“知識爆炸”的今天,僅僅是學(xué)習(xí)或獲取已有的“間接知識”,就會讓我們“目不離書(屏)”,花費(fèi)大量時(shí)間,使得我們無法去創(chuàng)造知識,從而成為一個(gè)“跟讀者”。
然而,學(xué)習(xí)不能算在認(rèn)知的范疇里,學(xué)習(xí)只是為我們的認(rèn)知打基礎(chǔ)。研究的本質(zhì)是認(rèn)知,通過研究事物形成新的知識。認(rèn)知是科研人員的使命,或者說科研人員的使命是創(chuàng)造新知識。
創(chuàng)造新知識的難度非常大。如果沒有創(chuàng)新意識和熱忱,很難創(chuàng)造出新知識。自進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)階段至今的40年間,我寫了20余本書,發(fā)表了400多篇文章(包括作為通訊作者),但回過頭理一理,其中只有一兩本書、十來篇文章,自己覺得創(chuàng)造了一些新知識。
結(jié)合自己的經(jīng)歷,筆者認(rèn)為創(chuàng)造新知識有兩條途徑。
到自然中去求證
創(chuàng)造新知識首先是要多實(shí)踐。對于有些試驗(yàn)/實(shí)驗(yàn)型的學(xué)科,通過試驗(yàn)/實(shí)驗(yàn)可以獲取新知識。對于筆者所從事的土地科學(xué)來說,通過試驗(yàn)獲得一些知識相對比較容易。比如,利用酸度計(jì)測試在大氣酸沉降區(qū)土壤pH的變化、用壓力計(jì)測試土壤的緊實(shí)度、建立緊實(shí)度與土壤質(zhì)地和容重的關(guān)系等。但土地學(xué)科的創(chuàng)新難度卻很大,因?yàn)橥恋厣鷳B(tài)系統(tǒng)非常復(fù)雜,各種土地要素包括氣候、地形、生物、時(shí)間以及人類活動(dòng)等之間存在著物流和能流的交織,要定量地獲取這些要素之間的關(guān)系,特別是土地生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律,得到新的認(rèn)知非常困難。而且,土地生態(tài)系統(tǒng)基本是不能試驗(yàn)的,比如廣泛談?wù)摰臍夂蜃兓瘑栴}。
雖然土地生態(tài)系統(tǒng)是復(fù)雜巨系統(tǒng),但只要到實(shí)踐中用心觀察,并不是沒有創(chuàng)造新知識的可能。過去那些地質(zhì)地理學(xué)家靠雙腿、騎馬就發(fā)現(xiàn)了很多知識,其中也包括一些著名的地學(xué)理論,比如美國地理學(xué)家戴維斯的侵蝕循環(huán)理論、俄國土壤學(xué)家道庫恰耶夫的五大成土因素學(xué)說等。
今天,我們有了不同高度的衛(wèi)星可以在高空俯瞰地球,有了汽車、飛機(jī)可以到更多、更遠(yuǎn)的地方去考察,有了各種工程建設(shè)切開的地球風(fēng)化殼等,這些都使我們具備了發(fā)現(xiàn)更多地球奧秘的條件。因此,只要用心觀察,善于用相關(guān)的已有理論知識綜合分析、大膽假設(shè),更多地到自然中去求證,就能夠發(fā)現(xiàn)新知識。
做善于問“為什么”的人
知識創(chuàng)新的第二個(gè)途徑是“學(xué)科交叉思維”。這個(gè)途徑也離不開實(shí)踐,實(shí)踐永遠(yuǎn)是認(rèn)知的基礎(chǔ)。但僅有實(shí)踐沒有思維、“熟視無睹”也不會有新認(rèn)知。創(chuàng)造知識的人總是那些善于問“為什么”的人或“抬杠”的人。當(dāng)然,要提出質(zhì)疑或“抬杠”,必須先具備有關(guān)事物的基本知識。
去年,筆者在江西萬年縣調(diào)研了一座電能制磚廠,該工廠制磚沒有取土坑,而是用挖掘機(jī)挖山,把挖出來的變質(zhì)粉砂巖破碎后,摻入粉煤灰壓制磚坯。筆者用食指和拇指碾壓石塊,石塊很容易成為細(xì)土。當(dāng)時(shí),筆者立刻就想起了土壤物理學(xué)中學(xué)到的兩個(gè)知識點(diǎn),即水分很難進(jìn)入土壤微空隙和鈣積過程,由此也判斷出,這種變質(zhì)粉砂巖易風(fēng)化成土是因?yàn)榭障短?xì)而沒有膠結(jié)物。這就是在野外看到一種現(xiàn)象,綜合運(yùn)用學(xué)科知識,通過想象、思維、判斷而形成新知識的過程。
理論創(chuàng)新難于上青天
如果說看到一些事物、經(jīng)過分析可以創(chuàng)造一些新知識點(diǎn)的話,那么理論創(chuàng)新真是難于上青天。筆者這一輩子也沒有搞出一個(gè)新理論來。
比如,直到本世紀(jì)初,土壤學(xué)界和農(nóng)業(yè)行業(yè)內(nèi)都有一個(gè)共識,即土壤肥力是下降的。根據(jù)此前學(xué)過的礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說以及上世紀(jì)70年代參加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),筆者認(rèn)為改革開放以來,由于化肥投入增加,使得農(nóng)作物產(chǎn)量大幅度提高,同時(shí)也必然有比過去多得多的作物根莖葉歸還到土壤中,土壤有機(jī)質(zhì)含量肯定會增加。
于是在2000年,筆者讓研究生到河北省曲周縣采集土樣化驗(yàn),與上世紀(jì)80年代初第二次土壤普查時(shí)的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量進(jìn)行對比,結(jié)果果然顯示,有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量增加了(見《20年來我國潮土區(qū)與黑土區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)變化的對比研究》,《土壤通報(bào)》2004)。但這也只是一個(gè)新的認(rèn)知,并沒有新理論發(fā)現(xiàn)。
再舉一個(gè)例子。有不少朋友對筆者寫的《山區(qū)農(nóng)村的過去、現(xiàn)狀和未來》一書給予了很高評價(jià),認(rèn)為該書揭示了在完全依靠擴(kuò)大耕地面積維持增長的人口食物需求的年代,農(nóng)村居民點(diǎn)是由平原到丘陵再到山區(qū)擴(kuò)展;而在城市化時(shí)代,農(nóng)民有了其他生計(jì)資源,由于山區(qū)耕地的荒蕪、人員的減少,山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)肯定是逐步萎縮的變化規(guī)律。但筆者個(gè)人認(rèn)為,這僅僅是一種新認(rèn)知,并沒有什么新理論。
有了新知識后,對于目前非常熱門的生態(tài)修復(fù)就會有新的認(rèn)識,例如在某些高溫多雨的地區(qū),其自然條件完全可以實(shí)現(xiàn)自然修復(fù)。當(dāng)然,這要求我們把地學(xué)知識、土壤學(xué)知識、氣候?qū)W知識等綜合性知識學(xué)透徹,才能有所思考,創(chuàng)造新知識。正所謂“天地人生大自然,學(xué)好地學(xué)知其然。因勢利導(dǎo)不蠻干,生態(tài)文明好實(shí)現(xiàn)”。
科研人員要把每門知識基礎(chǔ)打牢,真正理解之后,將知識進(jìn)行綜合碰撞,即通過提出大膽假設(shè)并驗(yàn)證,再進(jìn)一步研究,力爭把感性認(rèn)識提升到理論認(rèn)知上。
以上,便是筆者幾十年來研究土地學(xué)科的一些體會,希望對后來者有一些啟發(fā)和借鑒作用。
來源:《中國科學(xué)報(bào)》