·科技纵横捭阖·
数理科学大事的周期性

2012年荷兰伊拉斯谟斯大学的B. de Groot和P. H. Franses发表了《共同 的社会经济周期》一文,对在1789- 2009年间发表的80多篇论文的整理表 明:社会经济变量(如消费者物价指数、 就业率、利率、商品价格、GDP、战争与霸 权等)中,存在大约8年、12年、21年、32 年和55年的明显周期性,其中71个案例 的4个周期8.423(±1.162)、21.03(± 2.422)、31.57(±1.625)、54.73(±0.811) 年呈现正态分布[1]

图1 数学大事的功率谱

1. 数学和物理学大事的周期性

据《中国大百科全书·物理学》给出 的1600—1984年的293件物理学大事 以及维基百科列举的1501—2009年的 167件数学大事时间序列的分析表明,这 些近似周期仍然大体存在。其中:数学 大事的周期是5年、9年、16年、21年、33 年、50年等;物理学大事的周期是5年、7 年、12年、16年、21年、27年、37年、48 年。数学和物理学大事共有的周期约是 5年、7~9年、16年、21年、48~50年。图 1和图2分别是数学大事和物理学大事 的功率谱。若从小波周期图上分析,还 可以看出最近几十年来,7~9年周期有增 强 的 趋 势。这 些 周 期 与de Groot、 Franses报道8年、12年、21年基本吻 合。更长的周期不吻合的原因,可能源 自数学和物理学大事样本的选取具有一 定的主观性,亦即它们不像社会经济的 定量指标那样更客观。

上述数学和物理学大事的周期获 取,综合考虑了功率谱、小波周期图的结 果;并考虑到大事年代的精确度为1年 (即没有精确到月份和日期),将周期差 别在1年的各周期合并成一个近似周期。

图2 物理学大事的功率谱

2. 共有周期性可能源自地球运动的状态 变化

这些共有周期里的8年和12年周 期,明显对应着地球在太空运动中所受 的天文变化周期。12年的周期,与太阳 黑子周期11.3年有大致的一致性;8年周 期,与地球-月球-金星-木星,亦即太阳 系里对地球运动影响最大的4个天体的 位置重演周期十分接近[2]

先前就有些著作中提到自然条件与 人类发展进程的关系。在1845-1846 年马克思和恩格斯所著的《德意志意识 形态》里,指出“人们所遇到的各种自然 条件——地质条件、地理条件、气候条件 以及其他条件”和人类历史进程之间的 相互作用[3]。《中国大百科全书·天文学》 第1版的“地外文明”条目也写到“人在宇 宙间不占有特殊地位。当然,人类的外 形是地球的自然条件决定的”的观点。 因此,“ 天文变化→地球自然条件变化→人类生产变化→人类的思维”的因果链 条是一种客观存在。

3. 共有周期性可能的意义

数理科学的发展,应该受到地球和 人类所处太空环境变化周期性的制约。自觉运用这种周期性,特别是最近几十 年中具有强度增大趋势的7~9年周期, 对于科研人员的研究过程和科技政策的 制定都有积极的意义。

1)对于科研人员,在一个比较重要 的课题上坚持5~10年或以上,是做出重 要成果的基本时间保证。频繁更换研究 课题,可能会与重要科技成果擦肩而 过。随着科技知识总量的增加,物理学 家做出诺贝尔奖成果的平均年龄,从20 世纪80年代开始,已经超过40岁[4]。这 也表明,10年以上的坚持是取得重大科 技成果的基本时间保证。

2)从科技政策角度看,对数理科学 机构和工作者的考核周期,应该不低于5 年。设立相对宽松的研究政策,并“资助 人而不是资助项目”,都是真正促进当今 数理科学发展的基本政策保证。

参考文献

[1] Bert de Groot, Philip Hans Franses.Common socio- economic cycle peri-ods [J]. Technological Forecasting & Social Change,2012, 79: 59–68.
[2] 杨正瓴.《内经》中“女七”、“男八”周期的天 文 成 因[J]. 中 医 杂 志,1998,39(3):187-188.
[3] 马克思, 恩格斯. 马克思恩格斯全集: 第3卷[M]. 中共中央马克思恩格斯列宁斯大林著作编译局, 译. 北京: 人民出版社,1974: 23.
[4] Benjamin F. Jones, Bruce A. Wein-berg. Age dynamics in scientific cre-ativity [J]. Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of the UnitedStates of America, 2011, 108(47):18910-18914.

文/杨正瓴
作者简介 天津大学电气与自动化工程学院,
副教授。图片为本文作者。
栏目主持人 关增建,电子信箱:guanzj@sjtu.edu.cn。
(编辑  王丽娜)