《创新话旧.》第1章 四境界，三方法，方向选择最重要 （1）
东风1号
1．1四个境界
1．1．1王国维的三境界说
国学大师王国维先生在他的名著《人间词话》中讲到以下一段话：
“古今之成大事业大学问者,必经过三种之境界。“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”此第一境也。“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”此第二境也。“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”此第三境也。”王国维先生接着讲到：
“此等语非大词人不能道。然遽以此意解释诸词，恐晏，欧诸公所不许也。”王国维先生是从古
代几位大词人的词作中摘引出这几段名句来讲做学问的三境界。 原来的词意，很明显大多写人间儿女私情。然而王国维先生却很巧妙地借用来讲做学问的境界。一语中的，讲得非常透彻。实际上用这三句词，讲做学问的三个境界本身就达到了很高的境界。王国维先生是国学大师，当年他是从做国学的经验总结出的这三个境界。现在从我们搞自然科学研究的角度出发，很惊异地发现，这对搞自然科学研究，也能够适用（当然还要加上第四境界，此点我们后面再讲）。可见文科与理科确有某种相通之处。现在，我们就以自己几十年在自然科学研究中之体会，先从王国维之三境界讲起。
在讲王国维的三境界之前，有必要先对这三句词的出处做些注解。
第一境“昨夜西风凋碧树”取自晏殊（字同叔后人称他为晏元献（死后镒号））的“蝶恋花”一词。原词如下：
“槛菊愁烟兰泣露，罗幙轻寒，燕子双飞去。明月不谙离恨苦，斜光到晓穿朱户。昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。欲寄彩牋兼尺素，山长水阔知何处。”
第二境“衣带渐宽终不悔”取自柳永（字耆卿，原名三变）的“蝶恋花”一词。这词的别名叫“凤栖梧”。原词如下：
“竚倚危楼风细细，望极春愁，黯黯生天际。草烟光残照里，无言谁会憑阑意？拟把疏狂图一醉，对酒当歌，强乐还无味。衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。”历史上也有人把这首词归入欧阳修的词集中。可能王国维认为这首词确是欧阳修所做，所以他在“三境界”最后才会讲道：“恐晏、欧诸公所不许也”。否则，他应该讲“晏、柳诸公”，而不是“晏、欧诸公”。
第三境“蓦然回首”，取自辛弃疾（字幼安，号稼轩）的“青玉案”一词。原词如下：
“东风夜放花千树，更吹落、星如雨。宝马雕车香满路。凤箫声动，玉壶光转，一夜鱼龙舞。蛾儿雪柳黄金缕，笑语盈盈暗香去，众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在、灯火阑珊处”。这词中之“蓦然回首”王国维误作“回头蓦见”，还有“那人却在”误作“那人正在”。这是他一时疏忽，没有仔细核对原词之故。然而，这一点瑕疵掩盖不了王国维“三境界”的光辉。到现在王国维的三境界说的影响，已远超过原来那三首宋词了。
1．1．2 第一境“西风凋碧树”
1．1．2．1 “西风”和“碧树”的新解.
第一境“西风凋碧树”的境界，乃怀疑的境界，批判的境界。此处之“西风”与“碧树”要做新的解
释。对于从事自然科学基础理论研究的人而言，你就是“西风”。你所从事的研究领域中的一切现存知识、学说和理论就是“碧树”。这棵“碧树”枝叶长得再漂亮，再茂盛，它也是有隙可乘。由于客观世界的复杂性和无限性，任何自然科学中的理论都有其局限性，甚至有某种错误存在。你完全可以把它“凋”得“七零八落”，这样你就能够“独上高楼”，看到一条崭新的道路，一个全新的光明前景。否则，人云亦云，你拜倒在你这个研究领域中现存的学说和理论之下，对它顶礼膜拜。你就没有资格在自然科学的基础理论战线上从事科学研究，因为在这种情况下你就不可能取得创新的理论成果，使自然科学的基础理论能做到与时俱进。
1．1．2．2 如何才能发现现有理论的问题
这里一个重要的问题是,如何才能从现有的理论中,发现其中的不妥当,甚至是错误之处或者发现其局限性呢? 就自然科学而言,最根本的一条当然是把理论和实验事实做对比。实验当然是第一性的。一部自然科学发展史,特别是现代物理发展史就说明了这一点。正是19世纪末一些新的实验事实出现,它揭示出经典物理的局限性,这才有20世纪量子理论,相对论的创新发明，物理学才发展到现代物理的新阶段。这充分说明了实验是促进理论发展的根本动力。然而,这一点也不能强调得过分,而排除另外一种方法,即从理论体系自身的矛盾中,出其中存在的问
题,从而使理论向前推进。在过去“以阶级斗争为纲”的时代,就有过这种事情。政治运动一来,一切搞理论研究的机构, 如理论小组、理论教研室常常是首当其冲，遭到被摧残、被解散的命运。否定从理论体系自身的发展中，去开拓创新之路，把这种研究工作简单地贬斥为“从理论来，到理论去”，并污蔑它是一条“修正主义路线”，这实际上阻碍了科学向前发展。事实上，自然科学的发展同样也证明了，从理论体系自身的矛盾中去发展理论也是一条客观存在的，行之有效的道路。
1．1．2．3从理论体系自身矛盾中发现问题
我们前面在“缘起”中提到的创新点（3）就是一个例子。1982年当代国际流体力学大师，剑桥大学的巴切勒和我建立了多分散悬浮粒子沉降的统计理论。那是在巴切勒 1972年单分散沉降理论的基础上发展起来的。那么，从1972到1982 这十年中，是不是有了新的实验出现，揭示出1972年理论的问题，才有了1982年新理论的诞生呢？恰恰相反，1982年我们发表多分散沉降理论时，世界上还没有一个多分散沉降实验。那时侯，世界上还没有人知道多分散沉降会是什么样子，会和单分散沉降有何不同。我们之所以能在1982年建立起多分散沉降理论，完全是由于我们了解到1972 年理论的局限性。它仅解决了一个沉降积分中的积分
发散难题，而未能解决另一个求粒子的统计结构难题。解决这个难题则是一个数学问题。对于稀释的悬浮体而言，就是要得到稳定条件下粒子统计对分布方程的解。没有必要等到实验出来再去做这个数学求解工作，正是我们克服了数学求解上的困难，我们才能把1972年的单分散理论一举推进到1982年的多分散理论阶段。也正是由于1982年的理论揭示出多分散沉降会有许多新特点，和单分散沉降有巨大差异，才促使人们开展多分散沉降实验的浓厚兴趣。直到1988年美国学者伯德赛（Birdsell）与戴维斯（Davis），和1992年又是美国学者埃尔纳法（Al-Naafa）与塞里姆（ Selim）取得了多分散沉降在不同条件下的第一批实验数据，发现他们的实验数据和我们理论的预测相符，由此才确立了我们的理论的地位，成为沉降研究中的又一次突破性进展。经历了二十多年的考验，到现在这一创新点已经两度被载入国际胶体科学发展的史册，并成为这一领域国际同行经常要引用的经典理论。这是理论先于实验的一个成功的例子。我们将在第四章中介绍这个创新点的诞生过程。
我们前面在“缘起”中提到的创新点（5），是另一个例子。1964─1966年我们建立起“对流暖云大云滴随机生长的马尔柯夫过程理论”。这是在1963年，我的一位朋友所建立的早期的云滴随机增长理论基础上发展起来的。这两个理论发表的时间相差只一年，是不是在这一年中出现了一些实验，证明他那个理论有问题，才有了我们的新发展呢？也不是，情况也和上面
例子类似。 在那一年间，世界上还没有任何实验出来证实那个理论有问题。我们之所以能在理论上有所创新，完全是由于我们在学习、研究他那个理论时，发现他的理论体系中，对相关系数的处理有概念性的错误。纠正了这个错误，也就纠正了他那个理论夸大云中湍流起伏场作用的错误结果。由于我们的新理论解决了当时的云物理中的一个大难题，从而引起了国际同行的浓厚兴趣。三十多年来先后有英国、美国同行用数值试验，风洞试验、野外对流云观测实验等方法，对我们的理论进行了反反复复的实验检验。最后我们的理论终于得到国际同行的认可，承认我们是一个新的学派，由这一学派引发了云物理研究的一个新方向，赢得了剑桥科学家们的喝彩，并两次载入国际云物理发展史册。这是理论先于实验的又一个成功例子。我们将在第六章中介绍这一创新点的诞生历程。
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