第四节 基础科学的发展方向

基础科学的学科规划是我国十二年科学技术发展远景规划的重要组成部分。

现将规划中的数学、力学、天文学、物理学、化学、生物学、地质学以及地理学等八门科学的发展方向，扼要说明如下：

一、数学

数学在现代自然科学、工程技术以及若干人文科中都有广泛的应用。力学、天文学、物理学及工程技术等科学的许多近代重要成就离开了数学是不可能实现的。数学不仅通过其它科学部门得到应用，数学中许多部门还可以直接应用于解决实际问题。无论对工程技术人员或其它科学工作者，现代数学知识都是帮助他们解决实际问题和进行科学研究的有力武器。

十二年内首先要尽快地把数学中一些重要、急需而且空白或薄弱的部门（包括计算数学、概率论与数理统计、微分方程论）大力发展起来。在配备人力、培养干部方面必须以这三个方面为重点。对于数学中一些基础理论部门，包括数论、代数、函数论、微分几何学、拓扑学等，我国原有较好的成绩，应当继续发展。

近年来一些对于数学或其它科学有重大影响的新学科，例如泛函分析和数理逻辑，发展得异常迅速，我国过去则注意得不够，基础很薄弱，今后应当予以特别注意使能得以适当的比重迅速发展。对于数学史和数学中的哲学问题，也应该放在足够重要的地位上，除应有一些专家从事研究外，还应引起广大数学家的关怀。应用数学的范围牵涉极广，不仅应当把它作为数学家与其它科学家共同合作的领域，还要培养能把数学工具和实用问题结合起来的应用数学家。在这方面，计算数学、概率论与数理统计、微分方程论等部门负有较大的责任。

计算数学主要应配合现代快速数字电子计算机来解决问题，因此产生了机器数学这一新方向；

概率论与数理统计则应注意应用方面的新方向，如运用学、讯息论等。

二、力学

力学是一切工程技术的基础。近代的航空、火箭技术的发展中，力学研究常常是它们的先导。

固体强度的研究是机器制造业和土木建筑工程中最关键的问题。巨大规模的水利建设要求流体力学、结构力学、土力学解决大量的问题。最近力学逐渐渗入到化学工业、冶金工业、石油工业、动力工业中去解决一些根本性质的理论问题，将对这些工业中生产效率的提高起重要的作用。

力学的各个学科应该着重发展的方向，在流体力学方面主要是结合高速高空飞行的发展研究高速飞机空气动力学问题、亚音速飞行和超音速飞行中的边界层理论，并进一步结合火箭的研究发展高超音速空气动力学和稀薄气体力学的研究。

结合航海事业开发关于船舶造波理论和推进理论以及水翼理论的研究。发展旋转机械中流体力学的研究，以提高涡轮机和压气机的效率。此外应该着重发展和水利建设、石油工业等有密切关系的含颗粒流体力学、渗漏理论和多相流体动力学。继续发展流体力学中基本理论问题之一——湍流理论。

应该重视流体力学中两个新的生长点的发展，即（一）和化学反应、传热、传质相结合的化学流体力学，例如关于燃烧理论、爆震理论、化工反应器和工业炉中的流体力学的研究，它对于化工、冶金和动力工业极为重要。（二）和电磁学相结合的电磁流体力学，它对高速航空、核子工程和天体演化论的发展都有重要意义。

固体力学方面应该发展固体的强度理论，特别是在高温状态下或高速变形状态下金属的塑性理论。

开展关于金属的破裂理论和疲劳规律的研究。

结合机器制造工业开展关于金属压力加工和金属切削的塑性变形理论的研究。

应该发展弹性动力学和流体弹性力学的研究，解决抗御地震和爆炸的结构问题、飞机和水工结构的颤动问题以及高速机械的振动问题。

发展非线性弹性力学和非均匀体弹性力学并解决机器制造和建筑工程中大量的强度分析问题。此外还应展开岩石力学和土力学的工作，并建立流变学的基础。

应该重视建立起把力学和近代物理学、化学结合起来的生长点——物理力学，研究从特质的微观结构预测气体、液体和工程材料的性质等重大问题。

作为力学基础的一般力学，应该结合新技术的进展加以发展。

目前应该结合控制机械系统的要求着重发展运动的稳定性理论、非线性振动理论、以及和控制仪表相关联的刚体动力学（如陀螺仪理论）、机械运动学和动力学等，此外也应发展和火箭及星际航行相关的外弹道学和变质量物体力学。

三、天文学

天文学研究各种类天体系统的结构和演化，同时也研究如何使天文现象更好地为人类的特质生活服务。由于我国在天文学方面的基础薄弱，十二年内不能在各方面都求得充分发展。因此发展重点选为：授时和纬度变化、方位天文、天体力学和年历编算、太阳物理、恒星天文和恒星物理、星云物理和无线电天文。

研究太阳物理，对太阳表面活动经常作精密的观测，是天文学中的重要工作之一。太阳表面上的活动（例如黑子、日珥、耀斑等）影响到地球的磁场引起磁扰和磁暴，也影响高空的电离层和无线电短波的传播，并且也很可能是天气变化的一个重要原因。在天体上有高温、高压、低压、极高和极低的密度等等在地面上不易获得的物理条件，所以是研究特质结构很好的实验室。例如关于热核子反应的概念，就是由于研究太阳能的机制才形成的。

无线电天文学是利用无线电雷达技术来进行天体观测。利用无线电天文设备，不只在夜间，在白昼也可以观测流星，且不受天气影响。由流星的观测结果，可以推测高空的物理情况。在天体无线电辐射观测中，可以了解地球电离层内部的变动情况，对于短波无线电通讯、无线电定位和导航、远距离操纵火箭等提供必要的资料。

天体演化学综合了天体物理、恒星天文、无线电天文和天体观测等方面的研究结果，而得出关于天体（包括地球）以及天体系统（太阳系、双星、星团、银河系等）的起源和演化问题的一些结论。

地球起源问题和太阳本身的起源和演化有密切的关系，因此也应当研究恒星的起源和演化问题。地球起源问题对于地质学、地球物理、地球化学的研究有很大的帮助。

四、物理学

在国民经济建设、国防建设等方面都需要物理学的原理作为它们的理论根据。现代生产技术所达到的水平，很多是取决于物理学的研究成果。物理学上的重大发现如蒸气动力、电磁感应、无线电以及最近发现的原子能，已经导致社会生产发生根本的变革，并由此发展了一系列的工程学科。物理学和其他科学密切结合，便产生了一系列的边缘科学。物理学继续处在迅速发展的时期，它的疆界还在不断扩充。

我们首先应以原子核物理与基本粒子物理、无线电物理与电子学、半导体物理三门学科作为今后十二年内物理学发展的重点。我国在金属物理、光学、晶体学与磁学等方面的基础较好，国家需要也大，故须作相应的发展。在金属物理方面应着重解决原子能利用、喷气飞机和高速机械零件的制造所提出的强度原理与金属在特殊条件下的性能与结构等问题。光学方面应发展分子光谱、光谱化学分析、固体发光和应用光学等部门。矿物、岩石与蛋白质等的晶体的结构分析和晶体合成对工业上所需特殊晶体的制备有重要意义；

磁学所研究的磁性材料在工业上有广泛的应用，但它们的性质、变化与机构有待于进一步的了解。其他如声学、低温物理、绝缘物理、热物理、高压物理等，都能在技术革新问题上和对于物质的结构与性质的了解上作出有重大意义的贡献。故也须适当地发展。

地球物理、天体物理与生物物理等边缘学科都是自然科学中的生长点，目前我国对地球物理学更有迫切的需要。

除了每一门学科有它的理论问题外，物理学还有普遍性的理论问题，如场论、量子力学基础以及固体和液体物理中的理论问题，对它们的研究都有重大的意义。

五、化学

天然的资源大都需要经过化学处理才能成为有用的产品。对于研究生物学、医学所必须了解的许多生命的过程，如新陈代谢、消化、疾病等等也包含有化学变化过程。因此化学是现代文明的最重要基础之一。

化学最初只有无机化学一门。由于化学知识的累积及实际的需要，才又衍变出分析、有机、物理化学、胶体及高分子化学和技术科学中的化学工程等。

由于原子核科学的发展又产生了一门新的边缘科学——放射化学。在无机化学中首先应配合原子能、半导体、冶金等等的研究发展高纯度元素的制备并研究其化学性质。这就需要对无机合成进行大量的工作。许多稀有元素，特别是稀土族元素，在我国是丰产的，因此也应当将稀有元素的化学列为重点之一。在分析化学方面，应当发展自动化的仪器分析。

因为仪器分析是建筑在化学分析的基础上，因此对于后者也必须深切注意。在有机化学方面，首先应注重天然有机化合物的研究和发展有机合成。

有机合成的研究是一切有机化学的最重要的基础。为了建立化学工业，还应当注重利用本国的资源，特别是石油和煤，来发展重有机合成的化学。在物理化学方面，首先应当发展化学动力学，特别是催化作用的研究，因为这是现代化学工业的灵魂，也是理论研究的中心；

与化学动力学配合的是浓溶液和高压下的气体等真实体系的热力学。上述二门在国内的基础都很薄弱，故需投入大量的人力及设备。在胶体化学方面首先应发展表面化学，这是催化作用的关键，同时也是现代胶体化学的一个中心问题。

对于高分子的物理化学也应投入相当大的力量。高分子化合物是有机化合物，除了研究其物理化学性质外，还应在合成及反应机构方面投入更多的力量。在化工原理方面首先应注意传热、传质及分离过程的基本理论研究，这样才能使化工设计建筑在更坚固的基础上。在放射化学方面，应当首先注意原子核燃料、辐射化学以及同位素的研究，这些研究将能促进其他科学的发展，并在化学科学中开辟新的研究方向和途径。

化学的下列各部门也应得到适当的重视：络合物、物理化学分析、分析化学的试剂及理论、有机反应的机理、元素有机物、石油、煤及中药的化学、热化学、燃烧与爆炸、固体反应（以上三个部门在国内还是空白点）、物质结构及化学键理论、电化学和溶液理论、流变学、胶质体系、天然高分子化合物、光化学等等。此外，化学的各个学科都应充分注意利用其他科学，特别是物理学的新成就和新方法，如同位素、微波技术等。

六、生物学

生物学是农、林、医疗等科学技术的理论基础。

生物学中以植物学、动物学、微生物学、昆虫学、人体及动物生理学、植物生理学、遗传学、生物化学、生物物理学和土壤学为发展重点，对于细胞学、心理学、人类学和古生物学亦予以相应地发展。在十二年内的发展方向，可归纳成下列三方面：（一）通过有系统的调查研究，累积起我国生物学的基本资料，如动植物志的编纂，植被土壤的调查，生态形态的研究等，这将是我国的自然区划和资源开发的基础，同时也会对生物学中基本理论，如系统发育、物种形成等作出重要的贡献；（二）通过实验培育和环境控制，研究有机体发育和生长的过程、结构和功能的变化、遗传和变异的规律以及有机体对环境条件的要求和反应，为农、林、渔、牧、医疗等的发展充实理论基础，为进一步了解生命活动的基本规律累积更多的资料；（三）充分利用现代物理学和化学的理论和方法，深入钻研有机体的细微结构、代谢机制、能量转变以及外界因素的影响，从而发展生物学的边缘学科，以发掘有机体的物理化学机能，使生物学的研究更加深入。

七、地质学

地质学的任务首先在于保证我国社会主义建设对于矿产资源的需要，以及为水利、铁道、海港、大型工厂等工程建筑解决工程地基问题。因此必须着重发展下列学科：（1）为研究我国重要的、急需的有用矿产（特别是重工业原料——黑色金属、有色金属、可燃性矿物、石油、放射性元素与稀有元素）的分布规律，并指导普查勘探的金属矿床学、非金属矿床学、煤田地质学以及石油地质学；（2）为工程建筑、农田灌溉及国防建设所迫切需要的水文地质学和工程地质学；（3）为有助于上述学科的发展，发展并为解决地质学上更基本问题的地球化学、矿物学、岩石学、沉积学、古生物学、地层学、动力地质学、构造地质学以及土质学。

在这些学科中，有些在我国已较有基础，发展较易，但一般还很薄弱，都还不足以担负日益繁重的任务，特别如地球化学、沉积学、水文地质学、工程地质学以及石油地质学的基础更为薄弱，必须从各方面努力，以期能逐步满足日益增长的需要。

另如海洋地质学，应结合海洋综合调查任务，打下必要的基础。

放射地质学和航空地质学是两个有发展前途的新方向，也必须逐渐予以更大的重视。

八、地理学

在57项重要科学技术任务中，全国自然区划与经济区划、国家基本地图的绘制与全国主要地区（包括陆地与海洋）的综合考察等都是和地理学有关的重大任务。为了保证这些任务的完成，地理学应着重发展下列五个学科，并由此带动其他学科的发展：

（一）综合自然地理学（景观学）：通过景观调查制图，研究出水分与热量平衡、生物地理群落、地球化学景观以及历史自然地理变化等问题。完成自然区划的研究任务，并预测各种改造自然的措施所引起的自然地理变化。为适应综合自然地理学的研究需求，应发展土壤地理及生物地理。

（二）经济地理学：在生产配置的一般理论基础上，吸取经济学、技术科学、自然地理学的成就，具体研究工业、农业各部门生产配置的特点与条件，以完成经济区划及综合考察中经济地理学应负的任务。

（三）地貌学与气候学：地貌与气候是地理环境中最重要的无机自然条件。地貌学应特别加强对黄土、沙漠、高山高原、海岸与卡斯脱区的地貌的研究。气候学应开展气候考察，结合台站记录的整理分析，阐明各地区气候特征。

（四）地图学：注意小比例尺地图与综合性地理图的编制方法，加速发展利用航摄照片进行地理制图方法的研究，以完成编制国家大地图集的任务。

此外，陆地水文学与海洋学已在57项任务中作了规划，地理学家应尽力加强这两方面的工作。

陆地水文学方面除以主要力量研究河流外，还应建立湖泊学的基础，开展测站稀少地区的水文考察。