百年經典：純科學與工業研究的關係

題圖：約翰·卡悌（John J. Carty，1861-1932），圖片來源：紐約公共圖書館Digital Collections

編者按：

這是一篇發表於100年前的演講。一篇美國科學發展歷史上的重要文獻。

1916年9月8日，貝爾實驗室創始人、美國電話電報公司首席工程師暨副總裁約翰·卡悌在紐約舉行的第33屆美國電氣工程師協會年會上發表「純科學與工業研究的關係」的主題演講。

作為一名工程師，卡悌高度評價了純科學對人類進步的重要性，指出純科學家是人類文明進步的護航者，同時，他也肯定了工業研究為人類利益作出的貢獻。卡悌呼籲，要千方百計地展示對純科學的尊重，並推動純科學家的工作。

今天，《知識分子》翻譯並刊登卡悌的這篇充滿智慧之光的經典演講，希望能夠啟發今天的中國社會，包括政府、科學界和產業界，去思索和探尋促進中國社會進步和科學發展的道路。

●　●　●

卡悌演講全文：

純科學與工業研究的關係

The Relation of Pure Science to Industrial Research

演講 | 約翰·卡悌

翻譯 | 王丹紅

審譯 | 王鴻飛

責編 | 陳曉雪

擁有非凡精準思維和令人嘆服語言駕馭能力的赫胥黎（Thomas Huxley）在多年前對「純科學（Pure Science）」與「應用科學（Applied Science）」兩個概念表達不滿，這並不足為怪；他同時指出，當時的人們所講的「應用科學」只不過是純科學在生活中特定問題上的應用。這些術語還在被使用，可能是因為它們是目前最好的選擇，或者是因為我們的理念（表達理應遵循理念）還不夠明確，還不足生成適當的術語。

不過，我這個演講並不是為了建議更好的詞語或表達方式，而是想重點闡述純粹科學研究和工業科學研究之間的幾個重要關係，這一重要關係至今未得到足夠的認識和理解。

歐洲戰爭造成了大範圍的動蕩不安，它消滅敵人的力量——科學和工業界的產物——令人吃驚，而我們自己在防禦侵略方面的準備又非常糟糕，因為這些，我們的人民已經開始其偉大的覺醒。通過讓他們了解我們協會成員在電氣照明、電力、通訊方面的輝煌成就，我們的姊妹學會的成員在機械、採礦、土木工程領域取得的多項成果，還有我們的同仁，工業界的化學家，取得的成績，他們正在被喚醒，認識到科學的產物對國防至關重要。

這些激動人心的事件和成就，讓人們越來越理解工業科研（Industrial Scientific Research）的重要性，它不僅僅有助於國家軍事防禦，也是和平時期所有工業必不可少的一部分。

在美國，依據科學原理進行的工業研究並不是一個新事物。我所管轄的部門成立於近40年前，在科學界各位人士的幫助下，電話技藝已經從最初只有幾名工人的小作坊，成長為聘用數百名科學家和工程師的偉大機構。人們普遍承認,這在很大程度上是由於工業的研究，美國的電話領域的成就和發展才大大超出了其它國家。

電話發明之後，又有了電氣照明、電力和電力牽引等發明，工業科學研究實驗室在一些大規模電器製造企業中被創立，並且贏得了世界聲譽。每年都有大筆的經費投入到這些實驗室的工業研究中。對此，我有足夠的權威說，這些投入每年都為工業界提供著技術進步，總體來講，其價值數倍於總投入。投入到基於科學原理、具有恰當導向的工業研究中的金錢，總是能為工業界帶來豐厚的回報。

儘管很多美國公司，尤其是那些從事冶金並依賴化學工序的公司，現在有不少組織良好的工業研究實驗室，但是我們國家的製造者們整體上卻尚未體會到工業科學研究的益處，以及如何利用工業科學研究。

我認為，這是我們協會和每位會員、也是美國所有工程師和科學家團體應承擔的崇高職責，讓美國製造者們充分明白工業科研過程中的極好的經濟潛力，以及科學發現帶來的產品進步。實現這些可能性的方法就是以工業研究實驗為媒介，根據科學原理從事工業研究。我們的製造者們一旦認識到工業研究有好處，他們肯定會向接受過科學訓練的人求助，檢查技術問題並改進生產過程。這些第一個吃螃蟹並因工業研究受益的企業，必將大大地領先於他們的競爭者，這樣，我們就可以期待終有一天，所有人都會認識到工業研究的益處。

工業科學研究部門可能會在最大規模的企業或公司達到最高層次的發展。這樣的例子不勝枚舉，企業的大幅度增長直接歸功於它還是個小公司時的工業研究，然而，今天的情形是：如果沒有合作，小型企業難以獲得工業研究的全部好處，因為沒有一個小企業足以強大到能夠維持必要的研究人員和實驗室。一旦小型的製造公司認識到這個問題的重要性，解決問題的許多辦法將立即出現。其中之一是公司將自己的難題交給業已建成的工業研究實驗室，這些實驗室創立之目的是服務於單憑自身能力無法負擔一個實驗室的企業。其它的製造業也在做同樣的事情，金錢的激勵讓實驗室能夠拓展並完善它們的設施，這樣，參與其中的每個小企業都能像擁有自己實驗室的最大公司一樣，逐漸地全面受惠於工業研究。

因此，根據供求規律，小製造業公司可最大程度地獲得工業研究的利益，而它們各自所負擔的只是它所利用的部分，實驗室的全部成本將由整個工業界承擔。還有許多為不能獨自承建自己實驗室的小公司建立工業研究實驗室項目正在考慮之中。在部分案例中，工業實驗室與我們的技術和工程類學校的可能關係也在積極的研究中。

除非製造業界自己覺醒，認識到行動在工業研究中的必要性，否則，工業界普遍建立研究實驗室的計劃將是空口無憑。但是，一旦這種需求被感知、被認識，它們的價值被理解並受到尊重，製造業會將設立研究機構提到議事日程；這樣，研究實驗室將會像雨後春筍般在我們所有的偉大工業活動中心蓬勃生長。它們的數量、性質和規模、它們的運行方式、它們與技術和工程學校的關係、它們與不同行業的工作方法等，都將涉及許多有趣的問題，我相信，當這些問題呈現出來、其本質被認識清楚，它們就能被解決。

從今日世界發展的現狀看，沒有任何事情會比我們製造界普遍引入基於科學原理的工業研究，更能促進美國工業的發展。我確信，如果這一觀點的力量被認識和理解，我們的製造業將會力盡所能去迎接挑戰，這正是美國的特點。

科學研究在服務於人類公用事業和提高生活的方便與舒適方面，發揮了重要作用，呼籲人們意識到科學研究這一重要性的話已經講了很多，還有許多需要去做！與此同時，還存在另一個危險：我們可能忽略了另外一類研究，它們的主要目標並不包括以上幾點。我指的是純粹科學研究。

對許多人而言，他們並不清楚工業科學研究和這種純粹科學之間的區別，特別是當工業研究採用了先進科學方法、並追求最高程度的科學成就時。因為這兩類研究採用了相同的科學原理和調查方法，甚至連研究的主題也常常完全一樣，人們會感到更加困惑。

誤解源於他們只考慮了這兩種研究類型的主題。兩種研究的區別不在於其研究的主題，而在於研究的動力。

舉一個例子，電氣工程師在電燈生產過程中發現了一個新的、沒法解釋的問題，通過科學的方法研究這一現象，希望能夠去除電燈中不良的特性。與此同時，做純科學研究的用同樣的方式研究同樣的現象，但其目的是為這一物理事件找到一種解釋，其本質不能用已知事實說明。儘管這兩位研究人員用完全相同的方式進行研究，但是其中一位本著工業研究的目的，而另一位則屬於純科學研究的範疇。最新的研究認為，純粹科學研究和工業科學研究之區別是動機。工業研究總是以某種具體應用為目的，純粹科學研究則出於哲學的目的，即發現真理，拓展人類知識的疆界。

或許可以將從事純粹科學的研究人員比作發現新大陸或島嶼，或某個未知地域的探索者。做純科學研究的不斷地追求拓展知識的疆界。

從事工業研究的研究人員可被視作在新發現的地域上進行測繪的先驅，找到礦產資源的位置，確定它的森林範圍和可耕種土地的位置，他們先於移民到達這裡，為移民佔據這片新的領地做準備。

純粹科學家的工作沒有任何功利性目的，正如赫胥黎所說：「令他們熱血沸騰的是對知識的熱愛和發現事物緣由的喜悅，舊時的詩人這樣吟誦——拓展法律和秩序王國，遠至無限大和無限小卻無法抵達的目標，我們渺小的生命運行其間。」與工業研究的任何具體分支相比，純科學的單個發現也許沒有可觀的利益，但在工業界科學家（我所說的工程師和工業化學家們）看來，在實際應用中，純科學對所有行業的整體價值不可估量。

我這樣講並不是因為做純科學研究的科學家需要新的激勵，他們心中必定已有某種神聖火花；對他們而言，沒有比追求真理更崇高的動機。但是可以確定的是，這一動機肯定會因這些認識變得更加強烈。什麼樣的認識呢？當尋找得到回報的時候，我們遲早一定會在找到的真理中發現未來偉大發明的種子。這些發明會給人類生活帶來舒適和便利，並緩解人類生活的苦難。

所有研究這個問題的人將發現，儘管純科學家的發現對人類最高利益至關最重，它們所帶來的實際利益雖一定存在，卻常常是間接、無形或遙遠的。與工業科學研究不一樣，純科學研究不能直接通過其發現獲得的金錢回報而自我維持。當工業研究恰當進行時，它可能會立即獲得直接的實際利益。這些利益非常之大，當其重要性得到更為普遍的認可，工業研究不會缺少最為慷慨的鼓勵和支持。事實上，工業研究如果不能夠充分地做到自給自足，那將是失敗的。

但是，誰來支持純科學家們從事研究呢？他們懷著自我犧牲的精神艱苦探索，他們所發現的真理必將為人類帶來眾多福祉！誰來鼓勵他們並幫助他們的追求呢？誰來出資建造實驗室、購買儀器裝置？誰來資助他們旅行、到國外學習？

因為工業實驗室中受過科學訓練的人們所取得的非凡成就，因為大學裡的研究人員被迫在有限和狹窄環境下工作，有人建議，科學研究工作應該從大學搬到羽翼豐滿或更為大型、未來必將走向偉大的工業實驗室。但是，這一建議沒有價值，我們可以不予考慮。

許多不同類型的組織和機構在做純科學研究，他們應該受到鼓勵和支持，但是，純科學和純科學研究，其天然的家園應該在大學，大學是不可繞過去的！大學的一個崇高功能是推動科學進步、檢驗新的科學發現、在真正的純科學發現上蓋上他們真理的印章。只有這樣，他們才能確定什麼能作為科學真理被傳授，學生們因信賴大學的權威而來到大學接受知識，他們相信大學教授的知識。

除了自我主動放棄，我們的大學難道不能在工業實驗室傑出成就的刺激下去尋找一條新路，繼續自己的純科學研究嗎？這（研究純科學）畢竟是大學肩負的終極使命。今天，我們美國的大學應該更加感受到這一使命的重擔，這不僅是因為大戰的災難導致了歐洲學習機構的破壞，而且還因為更糟糕的事情已經發生。戰爭造成的死傷如此慘重，舊世界的歐洲大學幾乎不敢統計他們的死亡人數。

但是，美國的大學能做什麼呢？和純科學家一樣，它們從事的並不是賺錢豐厚的事業。大學不是賺錢機構，但沒有錢又能做什麼呢？

沒有錢我們也能做許多事情。科學研究中，最重要和最基本的要素是人的天賦才智。除非科學家擁有從事其工作的恰當天賦，否則，無論有多麼充足的經費、多麼先進的裝備或實驗室，甚至豐富的國外旅行或遊學經歷，都不可能讓一個人發現真理或激勵他人做同樣的事情。大學應謹慎判斷，尊重並洞察天才人物的性格和行為特徵，當滿足這些因素的人才出現時，他能夠在其事業生涯早期得到認可和尊重。慧眼識人絕非易事。當一個的人偉大成就被世界矚目時，任何人都能識別出這個人，但我有時認為，一個能在早期鑒別並選擇出擁有發現天才的人，他本身一定曾經被神聖火花撞擊。漢弗萊·大衛爵士（Sir Humphry Davy）是一個很好的例子，他自己是一個偉大的發現者，他明白一個人在科學發現中的重要性，他曾經說過，邁克爾·法拉弟（Michael Faraday）的天才及時得到認可，是他一生之中最偉大的發現！

我無法提供如何鑒別一個嶄露頭角的天才的公式，關於純科學研究的進步，我也沒有現成方案可以提供給高校。但是，作為一個工程和工業研究領域的代表，我已證明純科學研究有著巨大的價值，我斗膽建議，大學當局本身應當嚴肅考慮工程和工業界、運輸、通訊和商業界所欠純科學甚多的事實，並表示希望純科學的重要性能夠在大學內外得到更充分的理解；只有這樣，純科學才可能得到欣賞和充裕的財務支持，這是促進美國純科學研究發展所急需的。

儘管沒有大筆的經費資助，大學也能夠做很多事，同時也是最重要的一些事情，幫助純科學的發展，然而，做純科學研究有很多要求，有資金的資助才能進行。我認為首先應該做的事情是：

如果確實出現了一位大師級的科學家，並做出了讓他揚名的科學發現，我們就應當為他提供資源、設備和他能夠有效使用的助手，如此，他的天才不會因任何經費所能提供的匱乏而受到限制。

應當為所有純科學領域的工作者提供合理甚至是慷慨的條件，即使他們的發現還未讓他們聲名遠揚，我們應該記得，通往發現之路漫長而令人沮喪，對每一個偉大的科學成就，我們必須做好打算，經歷無數的失敗！

我不會將純科學工作者局限於我們偉大的大學，因為我相信，他們也應該出現在我們的技術學校，甚至是那些目標最為實際的學校。在這種學校，科學發現的影響將為實用性的課程提供知識上的平衡，學生們將熟悉純科學家的崇高理想和嚴謹的研究方法。更進一步，我們時代也需要我們的技術學校提供越來越多的人才，讓他們全面接受從事工業研究所需的科學研究方法基礎訓練。

即使是不想從事工業研究的工科學生，也將因與純科學家工作的聯繫而受益。如果他期望在工程師的職業生涯中更上一層樓，那麼他必須具備研究工程新問題的能力，找到解決問題的方法。在這些工作中，懂得純科學家們在一絲不苟地找尋真相的過程中，所具備的嚴謹的邏輯思維、嚴格的分析方法、權衡證據的能力，對他們有著極為重要的價值。

此外，應該讓工科學生了解，純粹的科學研究結果有著極為重要的現實意義，並認識到純科學為工程學提供了原材料，他必須將這些原材料改造為有所用途的東西。應該讓工科學生學到，他畢業後如果成為工業界的領袖，對自己最有幫助和甚至最為必要的，是仔細觀察純科學家的工作，仔細研究新的科學發現報告，看看其中是否有可以應用的發現，更具體就是看看是否能夠解決自己的問題。今天，應用科學領域有許多亟待解決的問題，這些問題靠現有的知識是無法解決的，但我確信，未來，正如過去經常發生的那樣，在純科學新發現之光的照耀下，我們總能找到解決這些問題的新方法。從這個角度考慮，工業界從事應用研究的研究人員應該密切關注純科學家們的工作。因此，了解純科學家，了解其工作方法和結果，對應用科學的學生來說極為重要。我相信，我們需要更好地理解純科學和應用科學之間的關係，在技術學校的學生與純科學家之間建立更為緊密的聯繫，將有助於增進這一理解。

雖然我對純科學家和工業科學家之間做了一個區分，但是二者存在諸多共同之處。二者都關注事物的真理，一個是發現新的真理，另一個將這些真理應用於人類的需要。工程師們的目標是從科學發現中生產出有用的結果，這些產品將造福他人。工程師致力於滿足人類的需求，而與純科學研究的科學家相比，人們不應該因工程師通過自己努力工作得到的金錢收入就對他們產生誤解，這些報酬與他們帶給人類的價值相比，是極小甚至微不足道的。類似於純科學家，工程師從追求成就中獲得靈感，他獲得的真正報酬是他人受益於自己工作方面的知識。

如果探討我們的大學和技術學校中從事純科學研究所產生的成果的話，還有許多值得討論的問題，但是，我已經清楚地表明：我相信純科學研究應該在我們美國所有的大學和技術機構大力擴展。但是，大學從哪裡獲得從事科學研究的偉大計劃所需要的錢呢？它應該來自於那些慷慨善良、並具有公益精神的先生們女士們，他們願意將自己的財富以一種良好規劃的方式奉獻給促進人類福利進步的事業；它應該來自於極大地受惠於科學事業的工業界自身。雖然，不可能明確顯示任何一家企業或公司對一項特定純科學研究的資助將給其帶來回報，但是可以確信，作為一個整體，製造業和工業界對純科學研究事業的慷慨資助，經過工業研究在科學探索者發現的豐饒嶄新大陸上的努力耕耘，必定會帶來豐碩的回報。

邁克爾·法拉第（Michael Faraday）是純科學領域最偉大的科學家之一，他在18世紀發明了電動機（Dynamo Electric Machine）原理。如果沒有法拉第發現的這一原理中的知識，那麼，我們今天所知的整個電氣工程界不復存在，人類文明史中源自於這一領域所創造的巨大福利也將被剝奪。

不僅有英國的法拉第，還有我們美國的約瑟·亨利（Joseph Henry），以及其他純科學領域的很多學者們，他們奠定了今日世界電氣工程師們建造的恢弘大廈的基礎。

電氣工程領域的真理也是其它工程工藝和應用科學領域的真理。它們均基於純科學領域裡科學家們的基礎性發現！這些純科學家們一直致力於發現自然界的規律、拓展人類知識王國的疆界。

總而言之，我們要千方百計展示我們對純科學的尊重，讓我們推進純科學家們的工作，因為他們是人類文明進步的護航者。他們指出了我們必將跟隨的前進道路。讓我們喚醒我們國家的民眾，讓他們明白科學發現帶來的偉大可能性，肩負起支持它們的責任！我相信，我們的人民會慷慨而有效地響應。然後，我滿懷信心地相信：通過純科學家們將要做出的發現，我們這個協會的成員和他們在工程及應用科學領域的同行們、內科醫生和外科醫生們，將會創建出無數嶄新神奇的新機構，為人們提供更為方便和舒適的生活，減緩人類遭遇的痛苦。

先生們，這就是今天我來到這裡發表會長演講的一些理由，我敦促你們正確認識純科學和工業研究之間關係的重要性。

●　●　●

譯者的話

這是一篇發表於100年前的演講。

1916年9月8日，第33屆美國電氣工程師協會（American Institute of Electrical Engineers-AIEE）年會在紐約召開，協會主席、時任美國電話電報公司（AT&T）首席工程師暨副總裁約翰·卡悌（John J. Carty 1861-1932 ）發表首次主席演講，在題為《純科學與工業研究的關係》的演講中，他強調了純科學研究和工業研究之間的差異和相互關係的重要性：

「儘管純科學家的發現對人類最高利益至關最重，它們所帶來的實際利益雖一定存在，卻常常是間接、無形或遙遠的。與工業科學研究不一樣，純科學研究不能直接通過其發現獲得的金錢回報而自我維持。」

「我們要千方百計展示我們對純科學的尊重，讓我們協調努力推進純科學家們的工作，因為他們是人類文明進步的護航者。他們指出了我們必將跟隨的前進道路。讓我們喚醒我們國家的民眾，讓他們明白科學發現帶來的偉大可能性，肩負起支持它們的責任！」

一百年後的今天，卡悌的話仍然震撼人心！

也許，沒有人比卡悌更適合討論純科學與工業研究的關係和重要性。1879年，18歲的他成為波士頓電話公司接線員，開始了自己在有線電話產業長達51年的職業生涯，其間，他歷任AT&T的總工程師、副總裁、主持創立了人類有史以來最成功的工業界的科學實驗室——貝爾實驗室；作為美國工業界最有成就的技術領袖，他積極呼籲成立國家研究委員會（National Research Council），推進純科學研究和工業應用研究的結合、推動社會和工業界支持純科學研究，為20世紀美國科學的騰飛打下了堅實的基礎；1930年，69歲的卡悌以AT&T副總裁和貝爾實驗室董事會主席的身份退休。

1861年，卡悌出生在馬薩諸塞州劍橋市，他出生成長的歲月正值美國工業革命的黎明。1873年，26歲的愛迪生髮明了雙工式發報機，三年之後在門洛公園建立了美國第一個工業實驗室，創立了愛迪生電燈製造公司。1882年，愛迪生在紐約建立了世界上第一個電力網，人類步入電氣時代。與此同時，1876年，29歲的美國發明家亞歷山大·格雷厄姆·貝爾發明了電話，並向美國專利局申請了第一個電話專利，1877年，AT&T的前身——貝爾電話公司創立，十年後， 15萬美國人擁有自己的電話。

1879年，18歲的卡悌被哈佛大學錄取，但因視力問題（後來證明視力問題只是暫時性的），他放棄了大學而選擇在波士頓電話局做一名接線員。在蓬勃發展的新電話技術領域，他的發明天才和組織能力革命化地促進了電話事業的發展。1891年，卡悌發明的簡單而廉價的「鍾型橋接」技術讓電話普及到美國偏遠的鄉村地區，成千上萬的農民家庭擁有了自己的電話，他宣布並主持實施AT&T公司鋪設橫跨大西洋電話線路的工程；1910年，他聘請年輕物理學家Harold Arnold解決長途電話所面臨的信號擴大問題；1917年，當美國加入第一次世界大戰時，卡悌帶領貝爾實驗室系統的4525位專家組建「信號兵團」，為美國歐洲遠征軍研製出遙遙領先於歐洲技術的軍事通訊裝備。1921年，美國陸軍授予卡悌預備役陸軍准將軍銜， 以表彰他對軍事通訊的傑出貢獻。

1917年，卡悌以電氣工程師身份當選美國國家科學院院士；1932年12月，卡悌去世後，AT&T在美國國家科學院設立「約翰·卡悌科學促進獎」，表彰在任何科學領域做出傑出成就的科學家，這是國家科學院目前所頒發的34項獎項中，唯一一個綜合性科學大獎。

卡悌的演講以及他對美國工業研究的推動和對美國純科學研究事業的傾力支持，是對1883年亨利·羅蘭（編者註：知識分子此前曾刊登羅蘭的另一篇演講《物理學家的至高目標》）在他著名的《為純科學呼籲》演講中提出的問題的最好的回答。他的演講也成為美國科學發展歷史上的一篇重要文獻。今天，我們翻譯卡悌的這篇充滿智慧之光的經典演講，不僅是為了紀念他為促進人類知識、技術和文明進步所做出的巨大貢獻，也希望能夠啟發今天的中國社會，包括政府、科學界和產業界，去思索和探尋促進中國社會進步和科學發展的道路！

點擊文末「閱讀原文」可查看卡悌演講英文原文，原文出版於1916年10月13日星期五美國《科學》雜誌，1921年美國國家科學院以單選本方式重印發行。

未經授權，謝絕轉載

更多漲姿勢科學類文章，歡迎關注 知識分子 - 知乎專欄 。

推薦閱讀：