近現代雲南科學發展概論

張一方(雲南大學教授) 

一、古代和近代雲南科學發展的簡要回顧

雲南是最早的中國人──元謀人的發源地。滇東北一直是中國主要的產銅地域,早在三千多年前就有銅製品出產。因此雲南具有非常悠久的銅文化,這在李家山、石寨山等處的出土文物中就有生動反映。

唐代時樊綽的《雲南志》不僅記載了雲南先進的稻麥復種制、神奇的象耕,而且記載了非常科學的種植水稻的梯田。這是可以比美於都江堰的,人類已經應用了一千五百年的可以持續迴圈的低熵經濟系統。這在科學的基本原理和具體應用,在迴圈經濟和農業的可持續發展等方面都具有重大意義。

明代是雲南科學發展的一個輝煌時期。鄭和(1371-1433)下西洋不僅是地理學上劃時代的偉大創舉,而且在造船、航海等方面都是重大貢獻。徐霞客在雲南的考察是他在地理學方面成就的重要部分。雲南本土出現的醫藥學家蘭茂(1397-1479)的《雲南本草》是雲南籍第一位有科學專著流傳下來的科學家。明代中期還出現了一位廣泛研究天文學、聲學、數學、地理學等方面的科學家──楊士雲(1477-1554)。在火器方面雲南出現連射火器、單級九發火箭、連發飛箭等先進武器。

清代的檀萃(1725-1806)在雲南任職時撰寫的《滇海虞衡志》研究了雲南的動物學和植物學,探索了地震與煤形成的關係等。馬德新(1794-1874)的《寰宇述要》介紹了西方先進的近代天文學。彝族的十月曆,是一種非常有特色的曆法。每月36天,最後5-6天是新年。

元代賽典赤在昆明盤龍江上修建的松花壩水庫,是雲南水利史的大事。雲南在水利方面出現了極有特色的「地龍」工程。1910-1912年建設發電的昆明石龍壩水電站是中國第一座水力發電站。至今運行一百多年,可能也是全世界運行最長的發電機。

李曉岑2013年在科學出版社出版的專著《雲南科學技術簡史》系統論述了雲南科學技術史,但其中主要是技術發展史。

滇越鐵路在雲南境內長466公里,沿路地勢險峻,工程艱巨,開鑿隧道155座,架設橋樑173座,其中人字橋高懸半山之間,奇險無比。1910年3月31日滇越鐵路全線通車,是中國第一條通往國外的鐵路。由於得風氣之先,雲南是全國最早創立郵政的省份之一,先祖父張培信就是雲南郵政事業的開拓者,任華人職位最高的五品郵務官,辛亥革命以前已經在雲南全省設立分局27個。

二、現代的雲南科學發展

2016年是辛亥革命105周年。1911年的辛亥革命不僅建立了數千年中華歷史上的第一個民主共和國,而且是整個亞洲的第一個共和國。由此也開創了中華民族科學發展的新時代。科學的發展必須基於現代化的教育。2012年《雲南文獻》發表了我們的論文〈雲南近現代教育及四位代表人物〉。

雲南現代教育的一個重要標誌是1922年東陸大學(雲南大學前身)的籌辦,1923年4月20日正式開學。1938年改為國立雲南大學。首任校長是董澤,以後是華秀升、何瑤。1937年熊慶來受聘出任雲南大學校長,在他任職期間雲南大學飛速發展,躍上一個新的臺階。

抗日戰爭時期大量人才湧入雲南,極大促進了雲南教育科學事業的發展。北京大學、清華大學、南開大學彙聚昆明,成立西南聯大,加上原有的雲南大學,一時間人才薈萃。他們大多數聚集於于龍翔、鳳翥街一帶。各種自然科學,數理化、天地生無不欣欣向榮。熊慶來、華羅庚、江澤涵等群星閃耀,由雲南赴美的陳省身、鐘開萊以後更成為全世界數學和統計方面的權威。物理方面,中國近代物理學的四個奠基人中的三個在西南聯大:饒毓泰(1922年普林斯頓大學博士)、葉企孫(1923年哈佛大學博士)、吳有訓(1925年芝加哥大學博士),他們和趙忠堯、周培源、吳大猷、王竹溪、嚴濟慈、任之恭、張文裕、彭桓武等都是中國的一流科學家。化學方面有著名學者曾昭掄、楊石先、唐敖慶等。

1938年8月,熊慶來到雲大的第二年就創辦了《雲南大學學報(數理版)》,該刊彙集當時中國眾多第一流學者的論文,如陳省身的〈兩類仿射聯絡〉,王士魁的〈積分方程的應用:空間中光的擴散問題〉,李國平的〈關於一類循環正序亞純函數的波雷爾點集的統一性理論〉,趙忠堯和傅承義(二人分別是1955和1957年的中國科學院學部委員)的〈銀原子核中不同能量中子的共振吸收〉等。

國難當頭,此時中國的教育、科學、文化發展達到了一個新的高度,造就了一大批大學者。1948年中央研究院成立時就有26位院士是西南聯大教授,以後西南聯大的師生又增加到44位,胡適以後長期擔任院長的吳大猷就是西南聯大的教授。中國「兩彈一星」的元勳23人中有 8 位是西南聯大的師生。他們是:鄧稼先、朱光亞、趙九章、郭永懷、陳芳允、王希季、楊嘉樨和屠守鍔。而彭桓武當時是雲南大學物理系的教師。雖然他們幾乎都是歐美留學生,但也可以認為騰龍起風都肇基於昆明。以後榮獲諾貝爾物理獎的李政道、楊振寧都畢業於西南聯大,並且是由此赴美留學的。中國科學院院士有150人,中國工程院院士有12人是西南聯大的師生,其中2人是兩院院士,其中4位外籍院士陳省身、楊振寧、李政道、林家翹都是世界聞名的大科學家。

雲南大學是中國大陸五○年代初期院校調整以後,至改革開放以前的十三個綜合性重點大學之一,物理系創辦近八十年,長期具有基礎研究的傳統。筆者在世界上就首先提出孤立系統存在內部相互作用時熵減的可能性,並被列入2005年科學出版社出版的《21世紀100個交叉科學難題》,及負物質是最簡單的暗物質和暗能量的候選者等。

趙忠堯、張文裕、彭桓武等開創了中國的高能粒子物理研究。筆者作為高級訪問學者1994-1995年在義大利的國際理論物理研究中心工作時,發現雲南大學物理系當時就被列名為中國高能物理研究中心之一,同時雲南大學物理系一直是世界海拔最高的西藏宇宙射線觀測站的合作研究單位之一。有感於粒子物理一直是當代科學研究的前沿,特賦詞:

錦堂春慢神遊微觀世界

袖藏乾坤,壺中縮地,大槐國內千重。皺起微波,篩落璀璨星空[1]。遙聞鷗鷺宛囀[2],幻出滿天彩虹。恍惚水中月[3],霧裏看花[4],雲影蒼穹[5]。

萬點寒星難辨[6],凝聚神奇態[7],茫茫無窮。繁英薈萃一點,姹紫嫣紅。神人烹味八珍,國色天香曉露濃[8]。牛女相配織錦[9],金風佳期,琴弦交融[10]。

注:[1]波粒二象性,Bohr原子模型類似太陽系。[2]夸克(quark)為海鳥叫聲。[3]宇稱,反物質。[4]測不准原理。[5]電子雲。[6]量子力學全同性原理。[7]Bose-Einstein凝聚(BEC)。[8]夸克有色、味,組成八重態。[9]Pauli不相容原理。[10]弦,超弦。

雲南的動植物研究具有得天獨厚的優勢。許多生物學家更是在雲南大展宏圖。昆明植物研究所、動物研究所和位於西雙版納的雲南熱帶植物研究所,及著名學者秦仁昌、吳征鎰、蔡希陶等都具有世界一流水準。近年雲南澄江帽天山古生物大爆炸化石群的發現更吸引了全世界生物界的關注。

氣象學家陳一得(1886-1958)堅持氣象觀測、研究數十年,並且對地震進行過深入研究。筆者從1989年以來研究了地震的非線性動力學,並可以得到震級─週期公式,由此推測2019年美國加州將發生大地震。

三、天文學研究和超心理學的發展前景

天文方面,1912年全國開始用新曆。這是中國曆法史上的新紀元。同年欽天監改中央觀象臺。首任台長為高魯,任期1912-1928年。1915年創辦《觀象叢報》,1924年改《中國天文學會會報》。其中熱心人有昆明的陳秉仁。1922年10月30日成立《中國天文學會》。

1928年4月成立國立中央研究院天文研究所,並籌建紫金山天文臺。1929-1940年的第二任台長是余青松。1934年購置的60釐米反射望遠鏡(德國蔡司公司訂)是當時遠東最大的望遠鏡,用了12.2萬元。1934年9月1日揭幕。天文臺由當時的國民政府主席林森題寫。各室奠基於二至和二分的日子。

1937年抗日戰爭全面爆發,紫金山天文臺1938-1946年遷到昆明鳳凰山。1940-1984年的第三任台長是張鈺哲。在此期間以昆明為中心,中國天文學家經歷了艱苦奮發,可歌可泣的科研歷程。1941年9月21日出現橫貫中國八省的日全食。天文所由昆明遠赴甘肅臨洮進行觀測。其過程可謂艱苦卓絕、矢志不渝。9月20日蔣介石特批空軍教練機、轟炸機各一架飛至臨洮,以備天陰時淩空觀測和攝影。9月20日又派一個炮兵團、二十餘架戰鬥機以防日機空襲。在十分艱苦的抗日戰爭時期,中國科學家這種追求科學真理的精神彰顯出中華民族不屈不撓的崇高品德,永遠值得我們學習和發揚光大。

1946年由天文所和雲南大學共同領導成立「鳳凰山天文臺」。這是雲南天文臺的前身。台長是雲南大學數學系主任、中國著名天文學家王士魁。他在法國獲得博士學位,並發表《論星際擴散》。他與雲南大學物理系教授張永立作為宇宙膨脹理論的先驅勒梅特(G.Lemaitre, 1894-1966)學說的奠基人之一,二人都被稱為當時中國的八大天文學家。

現在雲南天文臺是與北京、紫金山、上海並列的中國四大天文臺,是中國最主要的太陽觀測研究基地。近年還在麗江修建了高美古觀測站,重點觀測恒星。由於天文學可以幫助人們重新認識自己在宇宙中的位置,激發每個人的探索發現精神,由國際天文學聯合會(IAU)和聯合國教科文組織(UNESCO)共同發起,2007年12月20日由第62屆聯合國會員大會通過決議,舉辦2009國際天文年以推進全人類對宇宙的新認識。天文學作為歷史最悠久的基礎學科之一,是人類智慧的集中展現,也是最具有魅力的科學之一。特賦詞:

越溪春遨遊太空

宇宙鴻濛光一點[1],悠悠夢蒼天。遨遊今古多少重[2],細數茫茫百憶年[3]。暗屏勝漆[4],超星噴焰[5],靜聽微波鳴弦[6]。

學海書山酣眠。何曾有峰巔?誰與我銀河共鼓棹,斟北斗滌清泉。醉臥舟中酹酒,人道彗星又旋。

注:[1]宇宙大爆炸。[2]多世界。[3]目前測定宇宙年齡為137億年。[4]暗物質、暗能量。[5]超新星。[6]射電望遠鏡可以測量微波背景輻射,有人認為可以聯繫於超弦。

直到今天,天文學仍對我們的文化產生著深刻的影響。中國的傳統文化,以道德至上為根本,天是一種人格化的道德規範。易言「天垂象,見吉凶。」古代的皇帝雖然自稱是「天命所歸」,但作為天子(天的兒子),必須「奉天承運」,為天災承擔責任:天下澇是由於皇帝淫,天下旱是由於皇帝暴。《淮南子‧天文訓》說:「人主之情,上通於天。故誅暴則多飄風,枉法令則多蟲螟,殺不辜則國赤地,令不收則多淫雨。」孔子說,君子畏天命,小人不知天命而不畏。為此皇帝必須「以德配天」,所以出現「凶」的日食、天象等,皇帝應該修德,客觀上這對民生有積極意義。商湯王為旱災,宋景公為天象,漢文帝為日食,唐太宗為蝗災而自責,在青史留名。中國皇帝多有下「罪己詔」的傳統,這是勇於承擔責任的表現。它比後世要戰天鬥地,自稱天的老子,把人禍歸為天災,真不可同日而語。

雲南是舉世無雙的漢傳佛教、南傳佛教和藏傳佛教薈萃一地的風水寶地,是一塊諸多民族和睦相處的神秘美麗的地方。雲南不僅自古存在許多神奇的現象,而且是現代中國人體科學和超心理學研究的主要基地,是從1979以來一直堅持這一研究的地方。

1969年美國超心理學會正式成為美國科學聯合會成員,標誌超心理學被科學正式接納。2012年筆者和武漢大學教授宮哲兵、臺灣南華大學教授呂應鐘主編,並且由世界圖書出版公司出版《中華傳統文化和超心理學研究》論文集,這是第一本在大陸出版的超心理學研究的學術著作,第一篇論文特別約請了1973年諾貝爾物理學獎獲得者、劍橋大學教授、著名物理學家Brian D. Josephson的大作《String Theory, Universal Mind, and the Paranormal》。「雲散月明誰點綴,天容海色本澄清」(蘇東坡),具有神奇魅力的超心理學研究有可能揭示出新的相互作用、高維時空或身、心、靈等新的多個世界,這三種新的結果又是彼此聯繫的,都具有潛在的重大科學意義。

2012-2015年夏季我們合作組用結合現代科學和中國傳統文化的方法,對盲童進行過四屆三十人次的潛能培訓,結果盲童基本都能夠辨別紅黑二色,部分兒童甚至能夠離體分辨不同的色彩、圖形和數位等。進一步,由此可以開展相應的科學研究,對此筆者在美國出版SCI收錄的國際學術刊物《NeuroQuantology》(2013)3期上提出一種假設:可激發的神經細胞在不斷受到誘導和激發時,可能產生新的樹突和觸突,由此連接視覺系統和其他感覺系統,突破原來彼此完全獨立的各種感覺系統,形成新的神經網路回路。進而提出對該假設的某些可能的檢驗方案。這是非線性整體生物學一種可以檢驗的應用,與現代神經生物學中已經證實的感覺替換一致,同時又是佛教中一種最初步的六根互用。《法華經》說:「六根清淨者,於六根中悉能具足見色、聞聲、辨香、別味、覺觸、知法等,諸根互用。」

盲障兒童的潛能應該是普適的,與民族、宗教、信仰無關,我們對獨龍族女生的培訓就是一個例子。天眼通和天耳通應該互相聯繫,可能一通百通。而且天耳通可能特別容易推廣到聾啞兒童和不同民族。此外,這對老齡化社會中,大量視力逐漸衰退的老年人也應該有所啟示。並且由此可以解釋佛教和其他宗教等中出現的某些神奇現象,在現代科學和傳統文化、在科學和宗教之間建立起一座橋樑。


【本文收錄於《雲南文獻》第45期;民國104年12月25日出版】

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