当代的科学大问题，可以与19世纪末相当的大问题。在宇宙学里有两个：一个是类星体，一个是暗物质；粒子物质学里有两个：一个是对称破缺，一个是不可见夸克。若能了解这些问题，将对21世纪的科学发展产生重大作用。
我先来解释宇宙学里的大问题。类星体是什么，新星忽然一下子亮度超过太阳1至10万倍，超新星又比新星亮1至10万倍，寿命从几天到1至2年。类星体更厉害，其亮度是1000个银河系的亮度总和，而每个银河系里有1000亿个太阳，每个太阳几乎可以生存100亿年。那么，什么东西产生类星体能量？核能是普通的太阳能，它与核能之比相当与核与油灯之比。我们尚不知道其能量来自何处。我们宇宙里至少有100万个类星体，其中仔细研究了近1000个。我们宇宙间有一种我们尚不了解的发能方式，它远远超过核能，远远不是我们所能想象的。
下面谈一下暗物质。所谓看得见的物质是指用光学、红外、放射等手段，即凡是用仪器能推出有能量的物质。然而，我们发现，在银河系里，有个叫作星系群的圆球，里面有20个像银河系那样的星体，通过研究整个星系群里每个星云的运动可以推出地心引力，从地心引力里求出来，就发现在星系群里，有3/4的物质是我们看不见的，这就是暗物质。暗物质有很高的能量产生，有相当的普遍性。但我们不知道其原因何在，来源如何。以上两个就是当代天体研究上的大问题。
我们了解的理论，如量子色动力学、爱因斯坦的普遍相对论，所有这些理论有17个参数，都是对称出来的，可是在我们的宇宙里，对称的量子数是不守恒的。其中第一个重要发现就是宇称不守恒，现在还有不少东西不守恒。这就很奇怪，我们的很多理论是根据对称产生的，可是为什么我们的世界又是不对称的，这是非常奇怪的。那么是否我们相信对称就是错误的呢？不然，我们有很充分的实验证据表明，我们这个宇宙、我们这个世界是不对称的，这两个是非常奇怪的现象。这表明现有的全部知识是很不全面的，一定另外有一个力，这个力是推翻对称的。这个力是什么？我们不了解，它的存在我们知道。现在我们认为，真空在里面起作用。真空与以太不同，它是洛伦兹不变的，可它有很复杂的性质，真空很可能是可以变化，如果我们了解了不对称的来源，很可能我们可以了解质量的来源，包括暗物质。
第二个谜即看不见的夸克。所有的强子、核子是由夸克来的，有强作用。所有的强子都是由夸克构造的，但单独的夸克是看不见的，从来没有人看见过，这也是很稀奇的。但若你据此说夸克观念是错误的，那就不然。我们有充分的实验证据表明夸克是存在的。我们知道其质量不大，但就是看不见。所以，为什么一切强作用的物质是由夸克组成，而为何夸克又看不见，这是当代的一个很大的奇怪的事情。
现在我们猜不到21世纪的文化是什么，就如同在19世纪我们猜不到20世纪的文化将是怎样一样。同样，若我们真能激发真空的话，很可能我们对宇宙的了解要远远超过20世纪。将来的历史会写上：是在我们这个时代，把微观的世界和宏观的世界用科学的方法连结起来。
最后送给复旦青年两句话：复兴文化，旦旦生光。
一个文明社会能生存多久
作者：鲁道夫·基彭哈恩
对于有生物栖息的行星，自然是只有当我们能够以某种方式和他们联系交往时，我们才感兴趣，而无线电信号似乎是这种联系的唯一可能办法。因此我们要问：银河系内这100万行星之中，有多少具备发射无线电信号的技术水平？如果这些地球外生物只要存在就不断发射信号，那么我们就会面对大致有100万个发射着信号的行星。可是蓝藻并不会发射无线电信号，而已经被原子弹毁灭了的智慧生物当然也无声无息。这样算来，合格的就只剩很小一个比例了。也就是说，这100万行星之数，既要考虑到一个文明社会具备发射信号的能力这段时期所占的百分比，还要估计到该处生命能维持多久。
这就说到了最大的不定因素！我们只能以自己这一文明社会的经验作为依据。我们达到能向空间发送信号技术水平，至今不过短短几十年。可是几乎同时，人类就初次造出了只要一次打击就足以灭绝全球一切生命的大规模毁灭性武器。我们人类将会动用这种手段吗？难道一个技术文明社会充其量只有几十年功夫能向空间发送信号，接下来便是自我毁灭吗？然而，我们甚至连正式的发送都还没有开始。我们还没有制订出有目的的有步骤地向宇宙空间发射信号的科研规划。不过，让我们乐观地假定一个文明社会是能够正确解决面临的问题的。不妨设想它会过上100万年的和平富裕生活，因而既能有充分雄厚的财力投入奢侈项目，也有足够的兴趣，在这整段时间向宇宙空间发送功率强大的无线电信号。这样算来，银河系中100万个有生物居住的行星之中只有100万年/40亿年X100万个。
也就是250个行星目前在发送信号。再假定这些行星是均匀地分布在银河系中，那么相邻两个发信号的文明社会之间的平均距离约为4600光年。我们发出的信号要飞行4600年才能传到离我们最近的发信号的文明社会，要等回音到达，则从头算起共需9200年。由此可见，抓住天仓五和天苑四那样两颗邻近恒星去搜寻简直是大海捞针，因为发信号的行星正好出现在它们身边的概率实在是太小了。看来明智的做法除非是搜遍4600光年内所有的类似太阳的单星所发送的信号。
圣经中的巴别通天塔自建造以来还不到4000年。如果一个文明社会生存并且发出信号的年代就限于这样一段时间，那么照上面的算法可得，银河系百万栖息生物的行星之中，当前正在发送信号的只有4000年/40亿×100万个。
也就是只有一个。这意思是除了我们自己以外，眼下在整个银河系中最多还有一个别的文明社会可能会发出信号，要是一个文明社会发送信号的年限只有1000年甚至更短，那么我们用射电望远镜去深探银河系，苦觅智慧知音就难免成为徒劳之举。
这里所讲的估算银河系中有多少行星正在发出无线电信号的方法包含了许多不定因素。我在这里并没有把这个数字求得特别准，而是想说明这问题涉及哪些因素。通过这样的假想计算我们明白了一个道理，就是最大的不确定因素是由于我们不了解一个技术文明社会能存在多久。一个文明社会开始发射无线电波后还能保持多长的年代呢？能有一个世纪吗？尽管技术发达了，但它还能否存在下去？或是由于技术先进了，它才得以保持生存呢？
我们提出了银河系中地球外生命的问题，我们回到了人类在地球上继续生存的问题。
科学的普遍性与国际合作
作者：卡洛·卢比亚
卡洛·卢比亚（1934——），意大利物理学家。生于戈里齐亚。曾在比萨大学学习，并获博士学位。现任美国哈佛大学教授。他与荷兰物理学家范德梅尔共同发现了弱相互作用的传递场粒子W和I。由于这一重大贡献，二人于1984年共获诺贝尔物理学奖。
现代科学方法问世于17世纪的伽利略时代，然而，只是到了18世纪后期和19世纪之初，自然科学才得以迅速发展。
在此期间，被公认为促进了这一过程发展的，是一些大学中少数出类拔萃的科学家，他们的影响迅速而广泛地遍及整个欧洲。这一发展，在很大程度上是基于如下的事实——修业于各自选择的大学里的年轻学者们打破了国家界线——从伦敦、巴黎到圣·彼得堡，从厄普萨拉到波洛尼亚，形成了早期国际性合作的雏型。与此同时，西方的工业化也在上个世纪得到了发展。科学与新兴工业之间的联系慢慢地在增加。其中最早的例子是称为上个世纪“高技术”的德国的化学工业，当时已为国际领先。这一发展经历，同时也使德国成为一个最早由政府参与创办较大规模研究机构的范例。他们扩充了大学教育系统，建立了凯撒·威尔海姆研究院，即今日人们所知的麦克斯·普朗克研究院。该院即建于1911年。
表明本世纪第一个25年间欧洲科学力量的例证之一，是在总共71位诺贝尔物理学、化学和医学奖获得者中，有68位是欧洲的科学家。
本世纪第二个25年间欧洲发生的灾难性事件，以及这一事件对科学活动的种种影响，这里就不必赘述了。然而，正是在第二次世界大战期间以及其后的年代里，人们终于普遍地认识到，科学对民用和军用产业的发展所产生的至关重要的作用。
美国政府迅速增加了对大规模自然科学和生物医学研究的支持。据估计，大战结束后不久，美国的科研预算已达当时全世界研究经费总额的一半。这些财力物力投资，加上这个国家的幅员辽阔和科学家们充分的自由交往和自由流动，使得美国在本世纪第三个25年期间在许多科学领域内成就卓著。
毫无疑问，能够表明这一事实的例证，可以再次从诺贝尔奖获得者的国籍上看出。在本世纪第一个25年中，物理学、化学和医学的71位获奖者中，只有3个是美国人。而在从1955年到1980年的25年间，150位诺贝尔奖获得者中有82位是美国公民——其中许多人原先都是从欧洲极权政府的恐怖中来美国寻求自由的。
在其他工业化国家以及许多发展中的国家里，也一直存在着类似的情形。但与美国相比，只是发展得慢一些。但是，在同一期间，一种新型的、具有革命性的进行基础研究的方法已扎根于古老的欧洲大地，在经历了战争的创伤之后，倔强地形成了新的特色：即强有力的科学合作国际化运动——这一观念在当今如此流行——而在当时却根本无人知晓。其中一个突出的例子是CERN，即设在日内瓦的欧洲原子核研究组织。该机构迄今已有30年的历史，目前支持着4500名在基本粒子领域内从事研究的科学工作者。
在许多其他学科领域里，如气象学、天文学、核聚变以及空间科学领域里，也同样存在着全球规模的科学合作。利用这种方法，全球范围内最优秀的科学专家们便可以开展有效的合作，以解决人类在发展过程中出现的较为难以解决的问题。同时，联合国系统也会以一种无可争议的和具有建设性的方式加以扩展。
上述研究计划的经费是依照自愿的原则由30个国家捐款资助的。我们听说，美国在中断几年之后，最近已决定恢复对该项计划提供资助，这的确是一件令人快慰的事。
我相信，所有这些都是以不同形式开展国际合作的良好的典范。作为世界较大多数人民和平与繁荣的先决条件，规模日益扩大的民用研究也正逐步采用国际合作与谅解的方式进行。说真的，国际合作似乎也终于对诺贝尔委员会这层人产生了影响。
在30年代，诺贝尔奖最大部分的得主是德国人。1976年——例外的一年，诺贝尔奖的得主全部来自于美国。但过去几年的情形，在诺贝尔基金会成立以来也是史无前例的：从来没有那么多的科学家来自那么多不同的国家。再则，物理学是国际性联系最大的学科，过去5年间，有7/10的诺贝尔奖获得者是在国际性组织中做出他们的发现的。那么，这是不是可以表明一种发展趋势呢，或者只是一种数年后会消失的统计上的波动呢？我认为，在科学上，这是一条崭新的、今后会越来越明朗的路子。这并非是偶然现象，而是一条将来会占主导地位的、崭新而重要的路子。但是，为什么我们要在基础科学领域里开展国际合作呢？国际合作的必要性常常可以从资金的角度予以正当的解释，即有必要分担为建造许多大型设施所需要的大笔投资。这一点是十分明显的，但也并非是以国际合作为基础的研究工作取得杰出成就的唯一原因。
对于使有组织的研究工作扩大到国际规模来说，还有另外两个更为重要的原因。
原因之一，即我所称谓的“人的因素”。基础研究的进步有很大程度上是由于“波动性”所致，即由于智能的突破而产生的突然变化。没有这种“触发”因素，纵使投资强度再大，也不会收到相应的效果。在科学上，一个具有独一无二、创新思想的人，可以比千百个做较为常规研究的科学家能取得更大的进展——当然，尽管后者对于以最快的速度进展是不够的，但同样也是需要的。像在艺术、音乐等领域一样，成就卓著的科学家有赖于特殊的天赋。大自然对这些人物的造就非常缓慢、非常吝啬，而且是恒速不变的。科学家必须更好地处理自然天赋与正规、广泛专业训练的关系。天才科学家的数目不可能依照命令而增加；只有当科学家所在群体里的科学训练能恰如其分地提供他们所需要的基础训练时，天才科学家W585才会自然而然地得到发展。这就是在当今世界的一些国家、包括许多发展中国家里所出现的情形。
我所要谈到的第二个原因，是我所称谓的“集体效应。”这种非线性的效应极大地促进了科学的进步。当许多不同类型科学家相互密切地联系在一起的时候，科学进步的速度就会加快。这种进步在不同学科的“交叉地带”尤为活跃；如把化学上的某个想法施用于生物学，把数学上的某一观念施用于物理学等等。换句话说，在同一处工作的100名专业稍有不同的科学家，可以说要比同样是这100名科学家、但工作在分散的、相互隔离的环境中要进步得更大一些、更快一些。这是创新型科学思维的基本特征。例如，在过去100多年中，绝大多数科学进步一直与大学联系在一起，其主要原因之一就在于此——大学是许多不同专业学者的荟萃之地。目前，产业界也注意到了这一点在其自身的研究和开发活动中的重要性。因此，对