胡文祥:交叉科学书写辉煌未来

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放大字体  缩小字体 2020-11-16 17:29:25

2020年7月29日召开的全国研究生教育会议上,决定新增交叉学科作为新的学科门类,交叉学科将成为我国第14个学科门类,这距离上一次学...

2020年7月29日召开的全国研究生教育会议上,决定新增交叉学科作为新的学科门类,交叉学科将成为我国第14个学科门类,这距离上一次学科重大调整已过去8年。

2020年10月29日据国家自然科学基金委员会官网消息,基金委成立第九大学部:交叉科学部,并已公布在官网“机构设置”一栏中。这是自从2009年医学部划分成立出后,国家自然科学基金时隔11年再次成立新的科学部。

交叉科学是自然科学、社会科学、人文科学、数学科学和哲学等大门类科学之间发生的外部交叉以及本门类科学内部众多分支学科之间发生的内部交叉所形成的综合性、系统性的知识体系,因而有利于有效地解决人类社会面临的重大科学问题和社会问题,尤其是全球性的复杂问题。在我国科学发展中,学科交叉与交叉科学显得相对滞后。在较长时期里,自然科学、社会科学、人文科学等之间存在着不可逾越的鸿沟,而科学发展、社会进步、经济发展等却都需要各门类科学、各门学科之间交叉、渗透和融合。

在当下的产业、科技背景下,国家急需的高层次人才大多数分布在交叉学科领域。尤其是中美贸易摩擦下,中国高科技公司、高科技学科留学生受到限制的信号明显。加快培养交叉学科人才,是国家治理、应对国际复杂形势的需要,也将推动全国研究生教育格局深层次的变革。

作为我国交叉学科研究的引领者和开拓者,我国知名交叉科学专家、北京市特聘教授、中国工程院院士正式候选人胡文祥博士自20世纪80年代以来,就一直大力倡导交叉边缘新学科,取得了举世瞩目的重要成就。

创新年少成名 领航交叉科学

胡文祥,1961年11月7日出生于湖北省咸宁市,博士,教授,博士生导师,中国工程院院士正式候选人。先后任中国人民解放军原总装备部军事医学研究所所长,首都师范大学物理有机与药物化学研究所所长,北京市特聘教授,武汉工程大学有机药物化学研究所所长,北京神剑天军医学科学院院长,是部队培养出来的杰出科技专家。早在18岁时,他就导出了“宇宙中最多只存在138号元素”的论断,解决了一大世界难题。26岁解决了两个世界化学难题:一是在归纳总结磷-31核磁共振化学位移变化五条经验规律基础上,创立了重核核外电子云球对称性屏蔽效应新原理,并依此建立了各类有机磷酸酯P-31 ﻪNMR化学位移统一计算方程。二是在建立双环磷酸酯模型基础上,成功分离了有机磷化合物取代基的极性与空间效应,解决了这一物理有机化学领域难题,建立了有机磷酸酯萃取分离金属离子(包括稀土)线性自由能关系。

除此之外,在几十年的科研生涯中,胡文祥以航天军事医学、有机药物化学和微波化学为主轴、以哲学和宇宙学为两翼,进行多学科交叉和跨领域的创新研究探索,取得了一系列令人瞩目的成就,部分体现在下列几个方面。

1. 创立了以比较化学和有机微波化学等为代表的一系列交叉边缘新学科。

2. 建立二大统一论(精神神经递质统一论和物理化学重要公式的统一基础),二大药学原理(广义电子等排原理、量子药理学或量子酶学原理)。

3. 发现三大药学规律(抗胆碱能药物抗N样作用规律、天然药物全息生物学规律、药效基组合规律),三大规则(四原子规则、有机化学反应选择性规则、有机离子反应催化剂选择规则),三大效应(F轨道配位场效应、DNA中电子的隧道效应、非经典跨环轨道超共轭效应),三大哲学或社科新概念(讨论出真知、多角度定律、后共产主义时代)。非有机、药物化学专业的部分新论点被收集在三卷本的《千桥飞梦》著作中。

4. 提出四大天体物理学论点(宇宙元素有限论、地球膨胀论、大陆漂移新因论、太阳活动影响的世界和平论),四大“广义“概念(广义哲学、广义组合化学、广义酶和广义DNA),有力推动相关学科领域向深度和广度发展。

5. 建立五大组合方法学(组合理论计算、组合分子设计、组合催化合成、组合分析测试和组合筛选方法);预言五大力场波(预言弱力波、强力波、超弦波、斥力波和第五种力场波的存在,就像爱因斯坦预言的引力波那样,百年内就有可能被人类检测到)。担任五个国际学术期刊主编:《药物化学》《微波化学》《比较化学》《交叉科学快报》《合成化学研究》;先后任《化学通报》《中国药物化学杂志》《科学Scientific ﻪAmerican中文版》《中国医药导刊》《武汉工程大学学报》等学术期刊编委。建立了中国大地震地缘分布的2H五平行线区域理论。

6. 先后发起或举办了"全国火箭推进剂学术大会"、"全国隐身功能材料学术研讨会"、"中国化学会全国微波化学学术研讨会"、"全国分析样品制备学术研讨会"、"全国公共安全中的化学问题学术研讨会"、"后基因组时代国际新药研发学术研讨会"等一系列学术会议。在制海权、制陆权和制空权基础上,又提出了制天权、制电磁权、制网权、制心权、制金权及制组合权等军事科学新概念。

7. 成功研发了七大系列国防高科技新产品(微波化学系列仪器、飞天系列健康保障品、火箭推进剂系列防护装备与救援药物、有机磷农药和神经性化学战剂中毒防治药物、三降药物与保健食品、反恐系列机动装备),其中,飞天系列健康保障品注册了两大类共19个商标:太空类10个,包括飞天、天军、星空、神舟祥瑞、天王星、海王星、火卫一、木卫二、土卫六、军王星;强军类9个,包括:强军康、眠尔康、钙维康、钙力康、军泰康、军旨康、军唐康、利军康、军王康。特别是祥鹄系列微波化学仪器和飞天(航天)系列健康保障品两大类高科技产品,分别荣获中国产学研合作创新成果一等奖和中国发明协会发明创业成果一等奖,已经推广军民两用,成为我国民族产业的知名品牌,产生了显著的军事经济社会效益。

8. 指导培养博士后、博士研究生和硕士研究生共80余名,部分同志已留学海外,部分同志已成长为祖国社会主义建设的栋梁之才。

9. 创立著名的胡氏九大公式,推广建立了九大宇宙学原理(微宇自旋普存原理、宇宙成团普存原理、宇宙易感普存原理、天体液滴原理、宇宙相对性原理、宇宙不完备性原理、宇宙重演律、宇宙差异律、广义马赫原理)。

早在1987年,年仅26岁的胡文祥就以一篇题为“比较学与比较化学”的大会报告荣获了上海生命科学青年学术报告一等奖。1990年,胡文祥在世界上第一次提出了广义组合化学概念,他题为“广义组合化学”的报告再次引起了业内强烈反响,并在多方面进行深入研究和广泛应用的基础上,建立了微波组合化学、超声组合化学、催化方法组合学等新方法以及包括五大组合方法在内的广义组合化学理论。科学出版社和化学工业出版社相继出版了胡文祥的专著《协同组合化学》和《比较化学》,颇受读者欢迎。使用组合方法,胡文祥团队已成功合成了上千种新物质,研究出一批功能材料和高生物活性分子及有关装备和产品,获得多项成果奖。他大力呼吁广大科学家和工程技术人员积极运用比较学与比较化学,大力推广组合学与组合化学,不断产生新思想,发明新技术,建立新方法,制造新工具,构建新模型,合成新物质,研制新产品,创立新理论。

胡文祥建立比较化学、微波有机化学、广义组合化学及经济力学、心理力学等交叉科学,并展开了身体力行的相关研究工作,取得了一系列成果。同时, ﻪ他还大力倡导下列交叉科学:

1) 比较论系列:除了比较文学、比较解剖学等外,比较化学、比较哲学、比较政治学、比较社会学、比较生物学、比较人类学、比较考古学、比较历史学、比较地理学、比较天文学、比较宇宙学、比较人工智能学、比较网络学……

2) 组合论系列:除了组合数学外,组合化学、协同组合化学、广义组合化学、组合社会学、组合生物学、组合仪器学、组合宇宙学……

3) 统一论系列:除物理学统一论、几何学统一论(欧几里德几何学)外,还主张化学统一论、生物学统一论、神经科学统一论……

4) 地(天、金)缘论系列:除地缘政治学外,地缘人类学、地缘生物学、地缘语言学、地缘经济学、地缘社会学、地缘法律学(比较法学)、地缘军事学、天缘生物学、天缘经济学、金缘政治学……

5) 力学系列:除传统的经典力学即牛顿力学、分析力学即拉格朗日力学、电动力学、统计力学、量子力学、材料力学、地质力学等外,政治力学、经济力学、社会力学、心理力学、军事力学、文化力学……

6) 热力学系列:经济热力学、政治热力学、社会热力学、天体热力学和宇宙热力学……

7) 网络系列:除网络战争学(网战、网络空间战)外,网络社会学、网络经济学、网络政治学、神经网络学、网络计算学、网络药理学……

8) 控制论系列:经济控制论、社会控制论、生物控制论、控度论……

9) 进化论系列:社会进化论、文化进化论……

10) 协同论系列:社会协同论、文化协同论……

11) 分子论系列:分子社会学、分子心理学、分子美食学、分子文物学或分子考古学……

12) 其它系列:社会生物学、生物社会学……

交叉出的精彩与辉煌烘托出交叉科学的气概、气势、气魄和气质……

创立九大公式 展现交叉辉煌

游人可以按图索骥直达目的地,而探险者却只能一边开辟新路,一边寻找心中的目标。胡文祥说:“只有经过未知物的折磨,才能享受发现的快乐。”

在胡文祥的诸多成就中,令人瞩目的是胡文祥创立的、著名的九大公式。

1. 胡氏公式(核磁共振波谱学领域)

有机磷化合物P-31NMR化学位移统一计算方程

δ = α⊿X + β∑Eg + γ

依此方程,建立了球不对称性电子云而非低电子云密度使化学位移移向低场的核磁共振屏敞新原理。中国科学院院士赵玉芬教授等编著的清华大学研究生教科书《元素有机化学》详细介绍了这一公式。

2. 胡氏方程式(不对称合成热力学领域)

有机不对称合成热力学方程式

⊿⊿S = RlnQmax

⊿⊿G = -RT㏑Q

与伟大的玻耳兹曼公式 S = klnΩ 几乎类似(Ω为微观状态数)。

式中⊿⊿S和⊿⊿G分别为两立体异构体熵变和自由能之差,Q为两立体异构体比例,R为气体常数,T为绝对温度。

3. 胡氏不等式(微波化学或催化化学领域)

微波等物理技术催化有机化学或催化化学中温度关系表达式

分子温度Tm是单个分子的动能的标志,是一个微观的物理量;局域温度Tl是局部分子平均动能的体现;体系温度Ts是整个体系分子平均动能的体现,是一个宏观的物理量。可表示为

Tm > Tl > Ts

这一不等式的确立,有力推动了微波化学相关研究的快速发展!

4.胡氏自由能方程(溶剂萃取及湿法冶金领域)

㏒Kex = с+ρ∑σ+δ∑ Es +γ㏒ Kd

式中Kex为湿法冶金过程或萃取过程平衡常数,σ和Es分别为萃取剂取代基极性和空间参数,Kd为萃取剂溶解度因素;ρ,δ和γ是系数,с为常数。依此线性自由能方程,可以设计出性能优异的分离稀土等金属离子的高效萃取剂,在中美稀土贸易战中永远立于不败之地!

5.胡氏近平衡态动力学方程(近平衡态动力学领域)

宇宙中许多靠近平衡态的变化,对于能表明与平衡的距离的任一变数X来说都是一级的,即

dx/dt = kx

6.胡氏约等式(诸多科学领域)

自然科学和社会科学诸多领域许多参量大约相等(H数),胡氏约等式可以表述为:

现代交往朋友人数 ≈ 猿人洞里的人数 ≈ 原始部落的人数 ≈ 母系氏族人数 ≈ 早期村落的人数 ≈动物单群里的个数 ≈ 现代学术交流会议最佳人数 ≈ 现代军事单位连队的人数 ≈ 现代村组(过去的生产队)的平均人数 ≈ 社会基层组织平均人数 ≈ 人类理想平均寿命 ≈ 精细结构常数的倒数 ≈ 宇宙中原子序数的上限 ≈ 哈勃时间 ≈ 宇宙年龄(亿年) ≈ 黎曼猜想特征值 ≈ 138。

上述胡氏约等式中138称为胡氏数(胡文祥数,或称为H值),胡氏数是胡文祥推导出的宇宙中原子序数的上限,接近精细结构常数1/137 的倒数,精细结构常数是物理学中一个非常重要的无量纲数,表示电子在第一玻尔轨道上的运动速度和真空中光速的比值,是微观世界的一个常数,却在数学世界、无机世界、有机世界、生物和人类社会以及宇宙学中扮演了重要角色。英国杰出数学家阿提亚指出:黎曼猜想可与精细结构常数(≈1/137)建立联系。

宇宙中原子序数的上限,是美国权威《科学》杂志所列125个前沿挑战问题中的第44个世界难题!

上述胡氏约等式中16个约等号(还可以更多)蕴含了极其丰富的内容,充分表明:H值138是宇宙中的一个特征数值,是通向微观、介观、宏观和宇观世界的伟大桥梁! 数学世界、原子世界、无机世界、有机世界和生物社会界及人类社会界乃至整个宇宙等都遵守共同的宇宙基本规律。

这些研究成果再次印证了伟大的物理学家伽利略曾说过的一句至理名言: 数学是上帝用来书写宇宙的文字。

7.胡氏生物最长寿命公式(寿命生物学领域)

胡文祥教授提出了一个估算人类与动物等生物物种个体最长极限寿命(Y)的公式,主要由生物的生长发育期(性成熟期)(T)来决定。

T × 15(太阳系系数) = Y

从上述公式可以看出:唯有改变基因减慢生长发育期,或者改变环境在无病害、无污染、安全寒冷环境下减慢新阵代谢反应速度,才能达到长寿之目标!

8.胡氏周期元素数量计算公式(化学元素周期表)


Nn=[2n+3+(-1)n]2/8

式中,n为周期数,Nn为第n周期元素的数目。

9.胡氏心理力学第四定律公式(心理学领域)

心理力学第四定律包含了三个重要观点:一是人类之间存在情绪情感的传递作用;二是越亲密关系(用Q表示亲密程度)的人这种传递作用越快越强;三是易感人群(用E来表示易感程度)这种传递影响更快更强。用数学公式表示为

F = g⋅Q⋅E/R2

式中F表示传递力的强度,g表示情绪情感传递作用的一个系数,R表示空间距离。由于这类“情绪波”是球形向外传播的,因此符合距离平方呈反比定律。

除了上述九大知名公式外, 胡文祥还在许多领域,建立了一些理论公式, 在此不再赘述了。这些公式的建立,充分展现了交叉科学的思想光辉,将使中国科学家的名字再次载入史册。

铭记中央嘱托 响应时代召唤

新时代是一个创新创造的时代,也是一个交叉融合发展的时代。发现规律、认知规律、尊重规律和继承规律是我们永远不变的追求。面对不易不变,守住不变的规律;面对变异创新,勇于探索事物的变化规律;面对大道至简,寻求推陈出新,这是响应奋战新时代的召唤!

胡文祥创造性地灵活运用交叉科学方法原理,先后荣获国家科技进步二等奖2项(排名第一),军队科技进步一等奖及其他省部级科技进步一等奖或者技术发明一等奖4项(排名第一),军队科技进步二等奖和国防科工委科技进步二等奖共9项、军队科技进步三等奖32项。发表中英文学术论文666篇、出版著作32部。获中国化学会优秀青年化学奖,中国物理学会王天眷波谱学奖,政府特殊津贴,中国科协“求是”杰出青年实用工程奖,总装载人航天工程创新二等奖,科学中国人年度人物、杰出青年科学家奖,荣聘北京市特聘教授。个人论著数量和获奖数量居全军之首。获得国家或国防发明专利36项,成功主持研发了多个高科技产品,配发相关航天部队和联合国维和部队。所获国务院、中央军委及北京市政府奖励现价值总额超过了两个诺贝尔奖。荣立了个人三等功1次、个人二等功1次和集体二等功2次。

改革开放四十多年来,我国大工程建设取得辉煌成就!神舟飞天,嫦娥奔月,蛟龙探海,全国高速公路网,全国高铁网,港珠澳大桥,舰空母舰,大飞机项目,南水北调,三峡大坝等影响深远的巨大工程相继竣工,为东方巨人的腾飞扦上了强力翅膀!胡文祥博士作为其中神舟飞天项目的千万建设者之一员亲身经历,该项目相关研究成果荣获国家二等奖和军队或省部级一、二等奖共8项,荣誉奖1项。此外,他负责的其它军事医药学科研成果,又荣获国家二等奖和军队一、二等奖共7项。这些成就的取得,离不开交叉科学研究方法、技术、原理。

时任中共中央总书记江泽民同志和胡锦涛同志分别亲切接见了胡文祥教授。中共中央政治局委员、中央军委副主席曹刚川上将亲切勉励胡文祥博士“多出快出高新科技成果是硬道理”;中央军委委员、总装备部部长李继耐上将视察胡博士领导的军事医学研究所时,要求全体官兵“牢记使命,坚持姓军为兵的正确方向,多出服务部队、提高战斗力的高水平科研成果”;中央军委委员、总后勤部部长王克上将高度赞扬胡文祥博士的航天牌或飞天牌或天军牌保健品等科研成果为保障军民健康、提高部队战斗力做出了突出贡献。他曾经常深入部队一线,想部队之所想,急部队之所急,干部队之所需。

时任中纪委委员、北京军区副政委董万才中将和总装备部科学技术委员会副主任李恒星中将赞扬胡博士的钻研精神,原第21试验训练基地原司令员、总装后勤部部长马国惠少将多次盛赞胡博士有干劲、有闯劲,是个难得的人才。总装后勤部两任政委时文举少将和史有来少将、部长苏明兴少将、副政委李金星少将、副部长华钟亮少将和总装后勤部政治部主任马明卿大校等领导在经常赞扬胡文祥博士之际还指导如何抓好政治、行政与科研等方面的工作。原第三军医大学校长、我国防原医学和军事预防医学的奠基人、中国工程院院士程天民少将也赠墨宝:“居高声自远,非是藉秋风”。

中国人民解放军原总装备部政治部宣传部副部长、国防工业出版社党委书记、军旅知名作家张月谭大校为胡文祥博士专门撰写了2整版的纪实文学报道“创新之歌”,在报刊发表后,获得广大官兵的好评。《中国军工报》副总编、原国防科工委政治部宣传部副部长刘江海大校曾赠墨宝:“好人好官好学者——文星耀中华 ﻪ祥和军旅程”。原《中国军工报》军事部主任汤志荣大校撰写了2个整版的新闻报道“浅水腾蛟龙”,引起广大军民的良好反响。防化研究院副院长孙玉波大校曾赞扬:“胡博士总是喜欢思考问题,不仅白天在思考问题,而且晚上睡觉也在思考问题,总是思考未来的前沿问题,正是生命不息,思考不止。”。《人民日报》记者蒋建科和新华社记者田兆运曾说过广为传颂的名句:胡文祥不在实验室,就在去实验室的路上。《科技文摘》在不到一年的时间内,分别用2整版、3整版和8整版的篇幅报道了胡文祥率领的科研团队的创新事迹,在广大读者中引起良好反响。《中国军工报》的“博士胡文祥有点忙”,为上至中央军委首长下至普通士兵所熟知,胡文祥博士还被誉为“胡牛顿”、“胡因斯坦”、“科技英雄”、“攻关英雄”和“托起宇宙飞船的人”。

中央电视台、北京电视台、新华通讯社、《人民日报》、《解放军报》、《光明日报》、《中国改革报》、《科技日报》、《科学时报》、《大众科技报》、《工人日报》、《北京日报》、《法制日报》、《中国质量报》、《中国军工报》、《中国卫生人才》杂志、《神剑》杂志、《后勤》杂志、《中国高新科技》杂志和全国知名网站:央视、腾讯、人民信息网、中国网、中国科学网、中国时报网、网易、优酷、土豆、搜狐等多家重要新闻媒体报道了胡文祥博士及其领导的科研团队的先进事迹。