2020年7月29日召開的全國研究生教育會議上,決定新增交叉學科作為新的學科門類,交叉學科將成為我國第14個學科門類,這距離上一次學科重大調整已過去8年。
2020年10月29日據國家自然科學基金委員會官網消息,基金委成立第九大學部:交叉科學部,並已公布在官網「機構設置」一欄中。這是自從2009年醫學部劃分成立出後,國家自然科學基金時隔11年再次成立新的科學部。
交叉科學是自然科學、社會科學、人文科學、數學科學和哲學等大門類科學之間發生的外部交叉以及本門類科學內部眾多分支學科之間發生的內部交叉所形成的綜合性、系統性的知識體系,因而有利於有效地解決人類社會面臨的重大科學問題和社會問題,尤其是全球性的複雜問題。在我國科學發展中,學科交叉與交叉科學顯得相對滯後。在較長時期裡,自然科學、社會科學、人文科學等之間存在著不可逾越的鴻溝,而科學發展、社會進步、經濟發展等卻都需要各門類科學、各門學科之間交叉、滲透和融合。
在當下的產業、科技背景下,國家急需的高層次人才大多數分布在交叉學科領域。尤其是中美貿易摩擦下,中國高科技公司、高科技學科留學生受到限制的信號明顯。加快培養交叉學科人才,是國家治理、應對國際複雜形勢的需要,也將推動全國研究生教育格局深層次的變革。
作為我國交叉學科研究的引領者和開拓者,我國知名交叉科學專家、北京市特聘教授、中國工程院院士正式候選人胡文祥博士自20世紀80年代以來,就一直大力倡導交叉邊緣新學科,取得了舉世矚目的重要成就。
創新年少成名 領航交叉科學
胡文祥,1961年11月7日出生於湖北省鹹寧市,博士,教授,博士生導師,中國工程院院士正式候選人。先後任中國人民解放軍原總裝備部軍事醫學研究所所長,首都師範大學物理有機與藥物化學研究所所長,北京市特聘教授,武漢工程大學有機藥物化學研究所所長,北京神劍天軍醫學科學院院長,是部隊培養出來的傑出科技專家。早在18歲時,他就導出了「宇宙中最多只存在138號元素」的論斷,解決了一大世界難題。26歲解決了兩個世界化學難題:一是在歸納總結磷-31核磁共振化學位移變化五條經驗規律基礎上,創立了重核核外電子云球對稱性屏蔽效應新原理,並依此建立了各類有機磷酸酯P-31 ﻪNMR化學位移統一計算方程。二是在建立雙環磷酸酯模型基礎上,成功分離了有機磷化合物取代基的極性與空間效應,解決了這一物理有機化學領域難題,建立了有機磷酸酯萃取分離金屬離子(包括稀土)線性自由能關係。
除此之外,在幾十年的科研生涯中,胡文祥以航天軍事醫學、有機藥物化學和微波化學為主軸、以哲學和宇宙學為兩翼,進行多學科交叉和跨領域的創新研究探索,取得了一系列令人矚目的成就,部分體現在下列幾個方面。
1. 創立了以比較化學和有機微波化學等為代表的一系列交叉邊緣新學科。
2. 建立二大統一論(精神神經遞質統一論和物理化學重要公式的統一基礎),二大藥學原理(廣義電子等排原理、量子藥理學或量子酶學原理)。
3. 發現三大藥學規律(抗膽鹼能藥物抗N樣作用規律、天然藥物全息生物學規律、藥效基組合規律),三大規則(四原子規則、有機化學反應選擇性規則、有機離子反應催化劑選擇規則),三大效應(F軌道配位場效應、DNA中電子的隧道效應、非經典跨環軌道超共軛效應),三大哲學或社科新概念(討論出真知、多角度定律、後共產主義時代)。非有機、藥物化學專業的部分新論點被收集在三卷本的《千橋飛夢》著作中。
4. 提出四大天體物理學論點(宇宙元素有限論、地球膨脹論、大陸漂移新因論、太陽活動影響的世界和平論),四大「廣義「概念(廣義哲學、廣義組合化學、廣義酶和廣義DNA),有力推動相關學科領域向深度和廣度發展。
5. 建立五大組合方法學(組合理論計算、組合分子設計、組合催化合成、組合分析測試和組合篩選方法);預言五大力場波(預言弱力波、強力波、超弦波、斥力波和第五種力場波的存在,就像愛因斯坦預言的引力波那樣,百年內就有可能被人類檢測到)。擔任五個國際學術期刊主編:《藥物化學》《微波化學》《比較化學》《交叉科學快報》《合成化學研究》;先後任《化學通報》《中國藥物化學雜誌》《科學Scientific ﻪAmerican中文版》《中國醫藥導刊》《武漢工程大學學報》等學術期刊編委。建立了中國大地震地緣分布的2H五平行線區域理論。
6. 先後發起或舉辦了"全國火箭推進劑學術大會"、"全國隱身功能材料學術研討會"、"中國化學會全國微波化學學術研討會"、"全國分析樣品製備學術研討會"、"全國公共安全中的化學問題學術研討會"、"後基因組時代國際新藥研發學術研討會"等一系列學術會議。在制海權、制陸權和制空權基礎上,又提出了制天權、制電磁權、制網權、制心權、制金權及制組合權等軍事科學新概念。
7. 成功研發了七大系列國防高科技新產品(微波化學系列儀器、飛天系列健康保障品、火箭推進劑系列防護裝備與救援藥物、有機磷農藥和神經性化學戰劑中毒防治藥物、三降藥物與保健食品、反恐系列機動裝備),其中,飛天系列健康保障品註冊了兩大類共19個商標:太空類10個,包括飛天、天軍、星空、神舟祥瑞、天王星、海王星、火衛一、木衛二、土衛六、軍王星;強軍類9個,包括:強軍康、眠爾康、鈣維康、鈣力康、軍泰康、軍旨康、軍唐康、利軍康、軍王康。特別是祥鵠系列微波化學儀器和飛天(航天)系列健康保障品兩大類高科技產品,分別榮獲中國產學研合作創新成果一等獎和中國發明協會發明創業成果一等獎,已經推廣軍民兩用,成為我國民族產業的知名品牌,產生了顯著的軍事經濟社會效益。
8. 指導培養博士後、博士研究生和碩士研究生共80餘名,部分同志已留學海外,部分同志已成長為祖國社會主義建設的棟梁之才。
9. 創立著名的胡氏九大公式,推廣建立了九大宇宙學原理(微宇自旋普存原理、宇宙成團普存原理、宇宙易感普存原理、天體液滴原理、宇宙相對性原理、宇宙不完備性原理、宇宙重演律、宇宙差異律、廣義馬赫原理)。
早在1987年,年僅26歲的胡文祥就以一篇題為「比較學與比較化學」的大會報告榮獲了上海生命科學青年學術報告一等獎。1990年,胡文祥在世界上第一次提出了廣義組合化學概念,他題為「廣義組合化學」的報告再次引起了業內強烈反響,並在多方面進行深入研究和廣泛應用的基礎上,建立了微波組合化學、超聲組合化學、催化方法組合學等新方法以及包括五大組合方法在內的廣義組合化學理論。科學出版社和化學工業出版社相繼出版了胡文祥的專著《協同組合化學》和《比較化學》,頗受讀者歡迎。使用組合方法,胡文祥團隊已成功合成了上千種新物質,研究出一批功能材料和高生物活性分子及有關裝備和產品,獲得多項成果獎。他大力呼籲廣大科學家和工程技術人員積極運用比較學與比較化學,大力推廣組合學與組合化學,不斷產生新思想,發明新技術,建立新方法,製造新工具,構建新模型,合成新物質,研製新產品,創立新理論。
胡文祥建立比較化學、微波有機化學、廣義組合化學及經濟力學、心理力學等交叉科學,並展開了身體力行的相關研究工作,取得了一系列成果。同時, ﻪ他還大力倡導下列交叉科學:
1) 比較論系列:除了比較文學、比較解剖學等外,比較化學、比較哲學、比較政治學、比較社會學、比較生物學、比較人類學、比較考古學、比較歷史學、比較地理學、比較天文學、比較宇宙學、比較人工智慧學、比較網絡學……
2) 組合論系列:除了組合數學外,組合化學、協同組合化學、廣義組合化學、組合社會學、組合生物學、組合儀器學、組合宇宙學……
3) 統一論系列:除物理學統一論、幾何學統一論(歐幾裡德幾何學)外,還主張化學統一論、生物學統一論、神經科學統一論……
4) 地(天、金)緣論系列:除地緣政治學外,地緣人類學、地緣生物學、地緣語言學、地緣經濟學、地緣社會學、地緣法律學(比較法學)、地緣軍事學、天緣生物學、天緣經濟學、金緣政治學……
5) 力學系列:除傳統的經典力學即牛頓力學、分析力學即拉格朗日力學、電動力學、統計力學、量子力學、材料力學、地質力學等外,政治力學、經濟力學、社會力學、心理力學、軍事力學、文化力學……
6) 熱力學系列:經濟熱力學、政治熱力學、社會熱力學、天體熱力學和宇宙熱力學……
7) 網絡系列:除網絡戰爭學(網戰、網絡空間戰)外,網絡社會學、網絡經濟學、網絡政治學、神經網絡學、網絡計算學、網絡藥理學……
8) 控制論系列:經濟控制論、社會控制論、生物控制論、控度論……
9) 進化論系列:社會進化論、文化進化論……
10) 協同論系列:社會協同論、文化協同論……
11) 分子論系列:分子社會學、分子心理學、分子美食學、分子文物學或分子考古學……
12) 其它系列:社會生物學、生物社會學……
交叉出的精彩與輝煌烘託出交叉科學的氣概、氣勢、氣魄和氣質……
創立九大公式 展現交叉輝煌
遊人可以按圖索驥直達目的地,而探險者卻只能一邊開闢新路,一邊尋找心中的目標。胡文祥說:「只有經過未知物的折磨,才能享受發現的快樂。」
在胡文祥的諸多成就中,令人矚目的是胡文祥創立的、著名的九大公式。
1. 胡氏公式(核磁共振波譜學領域)
有機磷化合物P-31NMR化學位移統一計算方程
δ = α⊿X + β∑Eg + γ
依此方程,建立了球不對稱性電子云而非低電子云密度使化學位移移向低場的核磁共振屏敞新原理。中國科學院院士趙玉芬教授等編著的清華大學研究生教科書《元素有機化學》詳細介紹了這一公式。
2. 胡氏方程式(不對稱合成熱力學領域)
有機不對稱合成熱力學方程式
⊿⊿S = RlnQmax
⊿⊿G = -RT㏑Q
與偉大的玻耳茲曼公式 S = klnΩ 幾乎類似(Ω為微觀狀態數)。
式中⊿⊿S和⊿⊿G分別為兩立體異構體熵變和自由能之差,Q為兩立體異構體比例,R為氣體常數,T為絕對溫度。
3. 胡氏不等式(微波化學或催化化學領域)
微波等物理技術催化有機化學或催化化學中溫度關係表達式
分子溫度Tm是單個分子的動能的標誌,是一個微觀的物理量;局域溫度Tl是局部分子平均動能的體現;體系溫度Ts是整個體系分子平均動能的體現,是一個宏觀的物理量。可表示為
Tm > Tl > Ts
這一不等式的確立,有力推動了微波化學相關研究的快速發展!
4.胡氏自由能方程(溶劑萃取及溼法冶金領域)
㏒Kex = с+ρ∑σ+δ∑ Es +γ㏒ Kd
式中Kex為溼法冶金過程或萃取過程平衡常數,σ和Es分別為萃取劑取代基極性和空間參數,Kd為萃取劑溶解度因素;ρ,δ和γ是係數,с為常數。依此線性自由能方程,可以設計出性能優異的分離稀土等金屬離子的高效萃取劑,在中美稀土貿易戰中永遠立於不敗之地!
5.胡氏近平衡態動力學方程(近平衡態動力學領域)
宇宙中許多靠近平衡態的變化,對於能表明與平衡的距離的任一變數X來說都是一級的,即
dx/dt = kx
6.胡氏約等式(諸多科學領域)
自然科學和社會科學諸多領域許多參量大約相等(H數),胡氏約等式可以表述為:
現代交往朋友人數 ≈ 猿人洞裡的人數 ≈ 原始部落的人數 ≈ 母系氏族人數 ≈ 早期村落的人數 ≈動物單群裡的個數 ≈ 現代學術交流會議最佳人數 ≈ 現代軍事單位連隊的人數 ≈ 現代村組(過去的生產隊)的平均人數 ≈ 社會基層組織平均人數 ≈ 人類理想平均壽命 ≈ 精細結構常數的倒數 ≈ 宇宙中原子序數的上限 ≈ 哈勃時間 ≈ 宇宙年齡(億年) ≈ 黎曼猜想特徵值 ≈ 138。
上述胡氏約等式中138稱為胡氏數(胡文祥數,或稱為H值),胡氏數是胡文祥推導出的宇宙中原子序數的上限,接近精細結構常數1/137 的倒數,精細結構常數是物理學中一個非常重要的無量綱數,表示電子在第一玻爾軌道上的運動速度和真空中光速的比值,是微觀世界的一個常數,卻在數學世界、無機世界、有機世界、生物和人類社會以及宇宙學中扮演了重要角色。英國傑出數學家阿提亞指出:黎曼猜想可與精細結構常數(≈1/137)建立聯繫。
宇宙中原子序數的上限,是美國權威《科學》雜誌所列125個前沿挑戰問題中的第44個世界難題!
上述胡氏約等式中16個約等號(還可以更多)蘊含了極其豐富的內容,充分表明:H值138是宇宙中的一個特徵數值,是通向微觀、介觀、宏觀和宇觀世界的偉大橋梁! 數學世界、原子世界、無機世界、有機世界和生物社會界及人類社會界乃至整個宇宙等都遵守共同的宇宙基本規律。
這些研究成果再次印證了偉大的物理學家伽利略曾說過的一句至理名言: 數學是上帝用來書寫宇宙的文字。
7.胡氏生物最長壽命公式(壽命生物學領域)
胡文祥教授提出了一個估算人類與動物等生物物種個體最長極限壽命(Y)的公式,主要由生物的生長發育期(性成熟期)(T)來決定。
T × 15(太陽系係數) = Y
從上述公式可以看出:唯有改變基因減慢生長發育期,或者改變環境在無病害、無汙染、安全寒冷環境下減慢新陣代謝反應速度,才能達到長壽之目標!
8.胡氏周期元素數量計算公式(化學元素周期表)
Nn=[2n+3+(-1)n]2/8
式中,n為周期數,Nn為第n周期元素的數目。
9.胡氏心理力學第四定律公式(心理學領域)
心理力學第四定律包含了三個重要觀點:一是人類之間存在情緒情感的傳遞作用;二是越親密關係(用Q表示親密程度)的人這種傳遞作用越快越強;三是易感人群(用E來表示易感程度)這種傳遞影響更快更強。用數學公式表示為
F = g⋅Q⋅E/R2
式中F表示傳遞力的強度,g表示情緒情感傳遞作用的一個係數,R表示空間距離。由於這類「情緒波」是球形向外傳播的,因此符合距離平方呈反比定律。
除了上述九大知名公式外, 胡文祥還在許多領域,建立了一些理論公式, 在此不再贅述了。這些公式的建立,充分展現了交叉科學的思想光輝,將使中國科學家的名字再次載入史冊。
銘記中央囑託 響應時代召喚
新時代是一個創新創造的時代,也是一個交叉融合發展的時代。發現規律、認知規律、尊重規律和繼承規律是我們永遠不變的追求。面對不易不變,守住不變的規律;面對變異創新,勇於探索事物的變化規律;面對大道至簡,尋求推陳出新,這是響應奮戰新時代的召喚!
胡文祥創造性地靈活運用交叉科學方法原理,先後榮獲國家科技進步二等獎2項(排名第一),軍隊科技進步一等獎及其他省部級科技進步一等獎或者技術發明一等獎4項(排名第一),軍隊科技進步二等獎和國防科工委科技進步二等獎共9項、軍隊科技進步三等獎32項。發表中英文學術論文666篇、出版著作32部。獲中國化學會優秀青年化學獎,中國物理學會王天眷波譜學獎,政府特殊津貼,中國科協「求是」傑出青年實用工程獎,總裝載人航天工程創新二等獎,科學中國人年度人物、傑出青年科學家獎,榮聘北京市特聘教授。個人論著數量和獲獎數量居全軍之首。獲得國家或國防發明專利36項,成功主持研發了多個高科技產品,配發相關航天部隊和聯合國維和部隊。所獲國務院、中央軍委及北京市政府獎勵現價值總額超過了兩個諾貝爾獎。榮立了個人三等功1次、個人二等功1次和集體二等功2次。
改革開放四十多年來,我國大工程建設取得輝煌成就!神舟飛天,嫦娥奔月,蛟龍探海,全國高速公路網,全國高鐵網,港珠澳大橋,艦空母艦,大飛機項目,南水北調,三峽大壩等影響深遠的巨大工程相繼竣工,為東方巨人的騰飛扦上了強力翅膀!胡文祥博士作為其中神舟飛天項目的千萬建設者之一員親身經歷,該項目相關研究成果榮獲國家二等獎和軍隊或省部級一、二等獎共8項,榮譽獎1項。此外,他負責的其它軍事醫藥學科研成果,又榮獲國家二等獎和軍隊一、二等獎共7項。這些成就的取得,離不開交叉科學研究方法、技術、原理。
時任中共中央總書記江澤民同志和胡錦濤同志分別親切接見了胡文祥教授。中共中央政治局委員、中央軍委副主席曹剛川上將親切勉勵胡文祥博士「多出快出高新科技成果是硬道理」;中央軍委委員、總裝備部部長李繼耐上將視察胡博士領導的軍事醫學研究所時,要求全體官兵「牢記使命,堅持姓軍為兵的正確方向,多出服務部隊、提高戰鬥力的高水平科研成果」;中央軍委委員、總後勤部部長王克上將高度讚揚胡文祥博士的航天牌或飛天牌或天軍牌保健品等科研成果為保障軍民健康、提高部隊戰鬥力做出了突出貢獻。他曾經常深入部隊一線,想部隊之所想,急部隊之所急,幹部隊之所需。
時任中紀委委員、北京軍區副政委董萬才中將和總裝備部科學技術委員會副主任李恆星中將讚揚胡博士的鑽研精神,原第21試驗訓練基地原司令員、總裝後勤部部長馬國惠少將多次盛讚胡博士有幹勁、有闖勁,是個難得的人才。總裝後勤部兩任政委時文舉少將和史有來少將、部長蘇明興少將、副政委李金星少將、副部長華鍾亮少將和總裝後勤部政治部主任馬明卿大校等領導在經常讚揚胡文祥博士之際還指導如何抓好政治、行政與科研等方面的工作。原第三軍醫大學校長、我國防原醫學和軍事預防醫學的奠基人、中國工程院院士程天民少將也贈墨寶:「居高聲自遠,非是藉秋風」。
中國人民解放軍原總裝備部政治部宣傳部副部長、國防工業出版社黨委書記、軍旅知名作家張月譚大校為胡文祥博士專門撰寫了2整版的紀實文學報導「創新之歌」,在報刊發表後,獲得廣大官兵的好評。《中國軍工報》副總編、原國防科工委政治部宣傳部副部長劉江海大校曾贈墨寶:「好人好官好學者——文星耀中華 ﻪ祥和軍旅程」。原《中國軍工報》軍事部主任湯志榮大校撰寫了2個整版的新聞報導「淺水騰蛟龍」,引起廣大軍民的良好反響。防化研究院副院長孫玉波大校曾讚揚:「胡博士總是喜歡思考問題,不僅白天在思考問題,而且晚上睡覺也在思考問題,總是思考未來的前沿問題,正是生命不息,思考不止。」。《人民日報》記者蔣建科和新華社記者田兆運曾說過廣為傳頌的名句:胡文祥不在實驗室,就在去實驗室的路上。《科技文摘》在不到一年的時間內,分別用2整版、3整版和8整版的篇幅報導了胡文祥率領的科研團隊的創新事跡,在廣大讀者中引起良好反響。《中國軍工報》的「博士胡文祥有點忙」,為上至中央軍委首長下至普通士兵所熟知,胡文祥博士還被譽為「胡牛頓」、「胡因斯坦」、「科技英雄」、「攻關英雄」和「託起宇宙飛船的人」。
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