将科学范式转变与应对全球挑战联系起来
近年来,科学范式转变逐渐成为科学界的热门话题。同时,应对气候变化、自然灾害、严重疾病等全球性挑战也相当紧迫。
然而,这两个方面往往是分开触及的。对于前者,讨论侧重于总体趋势,而对于后者,则更多地考虑了细节问题。两方面的统一可以以协同的方式推动这两个方面,可以更有效地取得突破。关键是要找到桥梁。
中国科学院过程工程研究所的科学家分析了科学范式转变的基本内容和全球挑战背后的核心科学问题,并在《国家科学评论》上发表了一篇题为“科学范式转变与应对全球挑战”的文章,提出了一种策略。
中国科学院过程工程研究所的李静海研究员指出,“基本内容是研究内容、方法和领域的变化,这些变化伴随着科学范式的转变而出现或促进。”
换言之,研究内容从平衡静态状态延伸到动态结构,从局部现象延伸到系统行为,研究方法从定性分析向定量预测转变,从单一学科向跨学科方向转变,从数据处理向人工智能转变,研究领域从碎片化知识转向综合知识体系,从传统理论转向复杂性科学。 从注重细节到多尺度相关,从多层次学科研究到追求普遍原则。
同样来自中国科学院过程工程研究所的黄文来副研究员表明,“上述变化应该在研究活动中得到考虑,以适应和促进科学的范式转变,并应对全球挑战。”
作者试图提出一种新的策略,其中每个感兴趣的复杂问题都被视为多层次系统,每个层次的系统都包含许多单元。不仅要关注单个单元的行为,还要关注集体效应(由单元之间的相互作用引起)及其对系统行为的影响。
对于指定级别的系统,还阐明了内部条件和外部环境对系统行为的影响。通过还原论和整体方法的结合,专门探索了介尺度(单元尺度和系统尺度之间)的行为,以揭示控制集体效应的机制,并确定了集体效应出现和消失的关键条件。还建立了不同层次的系统之间的相关性。
李静海研究员强调,“跨学科已成为科学突破的主要途径,将科学范式转变与应对全球挑战联系起来,需要不同学科和领域的共同努力。”