作者：田新娟
出版社：辽宁科学技术出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
漫谈30位院士的智慧和故事（辽宁省优秀自然科学著作）试读：
心灵与星空（代序）
对于我来说，心灵得到洗礼和震撼的是与科学家的接触，总有那么一种崇敬的心情，他们探索知识、发现真理、造福人类的那种献身、求实的精神深深地感染了我。也许我是“科协人”吧，由于工作的便利，有与科学家见面和相处的机会，觉得听他们的科学报告是一种奇妙和有趣的事情，总想把我领悟的东西说出来，这也许是我对科学普及创作产生兴趣的原因吧。
科学是严肃的，也是美丽的。说起它的那些定理和公式，表述起来很严谨而且很拗口，不是业内的人很难读得懂，也少有人愿意去读它。科学是要造福人民的，人民要理解科学。应该说科学本身是通俗易懂的，也是端庄、大方和蕴含智慧的。只是需要我们化繁为简，要我们把它转化成自己的语言。科学家是生动的，他们鲜活的形象和生活中的细节，以及他们所展示的那种科学精神和崇高的灵魂，特别是他们的那些发明、创新所呈现出的睿智思想及他们奋斗的故事，是启迪人思维和催人奋进的。
我努力来领悟院士的思想，描写他们的科学成就，谨慎和细致地思考，目的是想通过这些作品给人以启发，让人少走弯路，让人向上、富有激情并不屈不挠，尤其是青少年读者。科学家的经历给我带来全新的体验，使我完全沉浸在充满惊喜的新思想和新感受的世界中。
在我接触、了解和有缘与他们见面、相处的科学家当中，无论他们做什么，都是在某一科学领域做得很深且为人类和国家做出突出的贡献的人。本书写了30位院士的智慧和故事，其中有中国科学院、中国工程院院士，也有诺贝尔物理学奖获得者、美籍华人杨振宁，诺贝尔化学奖获得者、瑞士物理化学家理查德·恩斯特。
王蒙在《人与时间》中有句话：“对于我来说，人的纪念就是时间的记忆，就是生命的见证。”从2003年开始，我陆续写了杨振宁、理查德·恩斯特、匡廷云、陆钟武、金涌、孙铁珩、李培根、王国栋、严济慈、严陆光、赵忠贤、徐建中、赵东元、孙保国、陈温福、路甬祥、刘人怀、潘云鹤、朱高峰、杜祥琬、杨风田、柯伟、胡壮麒、李依依、张嗣瀛、樊代明、邬贺铨、刘大响、刘嘉麒、柳百城、柳百新、熊有伦院士。按照时间，我把他们记录下来，也算作生命的见证吧！
在这里，我要感谢路甬祥院士，当年他任全国人大副委员长，百忙中为我审阅稿件。还有中国工程院潘云鹤副院长，对我的文章逐句进行修改。还有陆钟武院士，读了我的每篇文章，提出了修改意见，推荐此书并为书起了名字。作品中，我向大部分院士请教过他们所在学科研究的成果和相关的问题，得到了他们的支持和解答，保证了内容的客观和科学。
感谢辽宁省科学技术协会对此书的资助，为科学技术的传播和科技工作者做了一件好事。感谢辽宁科学技术出版社总编室李伟民、王奉安两位编审的认真审读和编辑，使它能够与广大读者见面。
对于科学大师而言，他们一路走过来，有很多知识、方法、观点和感悟要说，他们自身的人文素养是很深的，这实质上也是他们人生成功的规律。近距离观察他们是令人神往的时刻，但愿作品能够起到对知识的传承和对人的素养熏陶的作用。
当然，我写到的也仅仅是管中窥豹，只有一斑而已。田新娟2014年1月杨振宁告诉你学习方法
我很早就知道杨振宁的名字，他的名字中国老百姓耳熟能详，他是著名的物理学家。1957年，他与李政道教授因共同提出宇称不守恒理论而获得了诺贝尔物理学奖。“宇称”是什么？它是一个物理量，我们可以简单地理解为，宇称就是粒子照镜子时，镜子里面的影像。以前，人们根据物理界公认的对称性认为，宇称一定是守恒的。这就像有正电子就一定有负电子一样。杨振宁和李政道从理论上怀疑宇称律作用于基本粒子弱相互作用的正确性，经过吴健雄博士在物理试验室的检验，证明了杨振宁和李政道的理论，推翻了物理学上屹立不倒30多年之久的宇称守恒定律，指证了科学家所犯的错误。
杨振宁是美籍华人，在他的身上有着非常深厚的中国文化传统。他出生于1922年，23岁时到美国，他的大学和研究生的基础教育是在国内进行的。2003年，中国科学技术协会在沈阳举办学术年会，我是承办年会的工作人员之一，我见到了杨振宁。他的个子高高的，说话语气缓和，思维清晰，表达流畅。我清楚地记得在沈阳师范大学，他结合自己的经历，交流了学习方法。我把它归纳为一个是“同学间讨论学习法”，一个是“渗透性学习法”；还有一点很重要，就是他强调了对于一个青年来说，选择领域很重要。“同学间讨论学习法”很好理解，就是同学之间通过讨论来学习弄懂知识的一种方法。杨振宁的大学和研究生是在国立西南联合大学念的。西南联大是中国抗日战争期间设于昆明的一所综合性大学，它是由国立北京大学、国立清华大学和私立南开大学联合而成的。在读硕士的最后两年，他跟物理系的研究生经常吃过晚饭后到茶馆里喝茶。这个时候他和黄昆、张守廉成为同班同学。他们3个人在昆华中学兼职了一份工作，白天在西南联大上课、吃饭和上图书馆，晚上到大学附近三条街上的茶馆里喝一两个小时的茶，天南地北无所不谈。在茶馆里喝茶的主要目的是为了交流，当时西南联大的学术讨论风气盛行，他们谈天说地，喝茶时争论不休。可以说，他们的课余时间主要就是在茶馆里度过的。正是通过学术讨论和课外无数次的辩论，杨振宁和黄昆、张守廉才真正彼此了解。
他们3个人多次在茶馆里讨论量子力学的基本问题，这个问题叫作“测不准原理”。也许大家知道，这是由德国物理学家海森堡（Werner Heisenberg）于1927年提出的。测不准原理是怎么一回事？那天，从开始喝茶辩论到晚上回到昆华中学，辩论没有结论就熄灯了，上了床以后，辨论仍然没有停止。他们3个人最后都从床上爬起来点亮了蜡烛，翻着海森堡的《量子理论的物理原理》继续学习。
张守廉后来改行了，念电机，在美国做教授。黄昆到英国留学，继续研究物理，20世纪50年代初回国，他组织半导体物理和半导体工业培训班，做研究做得非常好，在固体物理学科做出了许多开拓性的重大贡献，2001年获得国家最高科学技术奖。“同学间讨论法”究竟有什么好处呢？从杨振宁教授的经历来看，一是讨论能加深对知识的了解，一般的同学自己看书，不确切知道哪一句话是重要的，哪一句话不那么重要；或者是看到一些公式，对于公式背后的意义不容易了解。像这样同学间彼此辩论就比较好，因为每个人所理解的不一样，大家争论后，使得一些比较难懂的地方就容易了解了。二是同学间讨论没有顾虑，你跟老师讨论会有界限，怕老师不高兴，怕耽误老师时间等。同学之间的讨论就没有遮拦了，这是极好的深入学习的机会。这样容易养成独立思考的能力，你要有你自己的态度，还可以培养一种主动学习的习惯。“渗透性学习法”简单地说，就是把同一个理论多听几遍。一遍两遍的时候不懂没关系，你脑子里已经留下了印象，下次再遇到相关的问题，就可以与从前的印象联系起来，慢慢就能明白了。“直觉”是杨振宁在演讲中反复提到的一个关键词。1937年，战争让杨振宁和家人颠沛流离。杨振宁在高二就准备考试读大学，于是借了一本物理书在家里学习。他一直不明白为何圆在旋转之时，加速度等于速度的平方除以半径，整整想了两天，最终搞懂了向量的重要性。
为何书中写着圆旋转力量会向着圆心？杨振宁的直觉说那是不对的！于是他反复思考，最终在直觉和书本的冲突中收获了学习的方法。从杨振宁教授自学物理课本的过程告诉我们：当直觉与书本知识冲突时，不要马上相信书上写的，这也许就是研究灵感的来源。即便真的是直觉错了，我们根据知识修正自己的直觉的过程，也是一次进步。
我们每个人不可能什么都知道，即使是科学家，他也只是某个领域的专家。人有缺点也不要害怕，要敢于触碰不知的领域。随手记下的很多小细节经常成为研究的灵感。要自己找题目，有好想法，不轻易放弃。
一个时期我一直参与搞创造教育，乐此不疲。记得辽宁省实验中学提出了“学会、会学、创造”学习法。学会——学生通过教师学习文化知识，掌握前人所创造的文明；会学——学生的自我消化能力得到提高，对所学知识在消化吸收的基础上有所深化；创造——学生的创造性思维得到启发，运用已掌握的知识观察身边的事物。简单地说就是教师既要向学生传授文化知识，解答问题，让学生得到“金子”，又要激起学生的学习兴趣，引导学生创造新的知识，教给“点金术”。
我听说这么一个生动的例子：一个生物教师问一个小学生：“你怎么没带树叶来？”小学生回答说“我姥姥忘了！”这是身边的一个小笑话，它提醒我们小学生自己动手和处理问题的能力出了问题。
杨振宁谈到的学习方法，是同学们主动学习，科学发明大到导弹和卫星，小到学生的小发明，这里面有一个科学思想和科学方法问题。要发现自己的兴趣，培养自己的兴趣，发展自己的兴趣。
杨振宁在西南联大时书念得很好，可是到美国后也有一段困扰的时间，杨振宁就是用“渗透性学习法”来克服了这种不适应。他介绍美国大学举办专业性讨论会，有的学生反映听不懂。杨振宁的解决方法就是“第一次听不懂，第二次去听就懂得更多一点，再过一段时间就能懂了”。
杨振宁强调对于青年来说，选择领域很重要。为什么说选择领域很重要呢？我们来看看杨振宁的学习经历。他在国内受到了比较好的基础教育，而后又到了美国芝加哥大学，那时，正是物理学一个新的领域的开始。这新的领域有人叫它高能物理，你如果走在一个新的正在发展的领域，这是一个最幸运的事情。杨振宁作了个比喻：“这就跟有人发现了一个金矿一样，最先跑到金矿去开采的人，当然最容易挖掘出东西来，后去的人当然没有先去的人占便宜，这是非常重要的一点。”杨振宁教授跟学生讲的道理就是：最重要的是选择了对你的将来有决定性影响的领域，你如果选择走到一个领域，这个领域10年、20年要有大的发展，那么你成功的机会就大得多。
在新泽西州的普林斯顿高等研究院，杨振宁博士毕业后去了那里。那时爱因斯坦已经70岁了，退休了，他是20世纪和21世纪最伟大的科学家，是与牛顿一样在物理领域的最重要的科学家。他每天到他的办公室去，不驾车，步行前往，有2千米的距离。他走得很慢，每天早上很准时，人们知道他早上什么时候来，什么时候走。杨振宁听过爱因斯坦的3次演讲。
1952年，杨振宁同爱因斯坦有过一次更近距离的接触。有一天爱因斯坦派助理考夫曼找到杨振宁说：“你刚刚发表的文章（李政道和杨振宁当时发表了关于相变的两篇论文），爱因斯坦产生了兴趣，他希望你来和他谈谈。”杨振宁便与爱因斯坦谈了大约一小时。
中国科学院紫金山天文台1975年11月26日发现的小行星，国际编号为3421号，它被命名为“杨振宁星”，主要是纪念杨振宁的贡献。2003年9月理查德·恩斯特用“两条腿”走路理查德·恩斯特是瑞士物理化学家，1991年以傅立叶变换核磁共振分光法和二维核磁共振技术获得诺贝尔化学奖。经过他的精心改进，使核磁共振技术成为化学的基本和必要的工具，他还将研究成果应用到其他学科。你知道这个奖是什么原理吗？打个比方：我们家里有一架非常老的钢琴，其中只有几个键能用，我们从第一个键开始按，最后发现只有3个键有声音。就像蜗牛的行走一样，每按一个键都需要很长的时间。我们的方法是把所有的钢琴键一起按下去，所有的声音一起发出，如果我们的耳朵是听音乐的耳朵，我们就会发现究竟是哪3个键出声。但如果我们的耳朵不是听音乐的耳朵怎么办？恩斯特非常聪明，他把所有的声音用电脑分析是哪3个键发出的声音，这就是他所发明的傅里叶变换的核磁共振。我们一起按的声音，用机器来分析有几个声音经过。现在这个机器还在应用，它的第一行有很多很多的频率，通过变换的研究和探索，进行非常好的进化，恩斯特就是凭这个获得了诺贝尔奖。
2005年，我有幸听到了恩斯特的演讲，从我的内心来看，除了崇拜这样一位杰出的科学家以外，还想看看诺贝尔奖获得者与普通人有什么不一样。他的演讲是站着的，其间一会儿对着观众，一会儿对着屏幕，PPT是他的演讲提纲。他的语言是流畅而生动的，还不时地打着手势，其中有一个手势总是在我脑海中出现，他用手比画着两个肩膀，是在说科学家的责任和担当。听众借助翻译和屏幕幻灯图片认真地听着、记着，表情随着他的演讲而变化，显然是听得懂并且在思考互动。除了形象、气质及语言表达的不凡外，还可以看出他的思维是很开放的，对社会是负有强烈责任感的。
恩斯特的主要贡献是核磁共振技术，通过这个阶梯，对问题进行深层次的研究。大家知道，这些科学研究需要有复杂先进的机器，核磁共振影像的技术，可以看到人的各个器官，包括人的心脏、头脑、脊髓等。
核磁共振图像可以诊断人脑是否有病，通过核磁共振，可以看清楚脑子里的血管是什么样的，如脑子里有血栓可以很清楚地找到地方，然后把它解决。我们还可以通过核磁共振观测到人脑里的肿瘤、它的位置及大小，以便我们进行手术把它切除掉。
还有一个奇特的结果，饮酒与不饮酒脑子的成像是不一样的。男性和女性，不饮酒和饮酒人的影像，通过核磁共振图像作对比，饮酒对人有非常重要的影响，凡是饮酒的人脑子都有一些萎缩。对于饮酒的男女而言，女性通常用小酒杯喝酒，男士通常用大酒杯喝酒，女士脑萎缩就比男性轻些。
另外，音乐家和普通人脑的成像是不一样的。同样通过核磁共振造影，可以看到音乐家和不懂音乐的人他们的脑部的不同之处。当我们播放音乐的时候，通过核磁共振可以看到，音乐家的耳朵听到音乐，在脑子里出现的影像振动和不懂音乐的普通人脑子的振动是不一样的。音乐家听音乐时脑结构和普通人比起来有不同的变化。
还有一个非常有意思的研究结果，当你看到一个人接受痛苦的时候，你会与他产生共鸣。比如你女朋友被人抓住手腕特别疼的时候，你们两个人头部的影像会出现相同的情况。通过脑部的核磁共振成像，我们可以看到接受疼痛的人和与疼痛有共鸣的人，他们脑部的变化是相似的。做这种实验可以观察很多很多复杂的情况，能够看到很多很多复杂的事情。核磁共振还有许多用途，比如说可以揭示针灸治病的原理等。
恩斯特是怎样着迷科学研究并取得成功的呢？我想里面的因素会很多，比如家庭、学校、社会等。不过，从恩斯特本人来看，一是他从小对化学产生了兴趣，喜欢做试验和看化学书。二是他用“两条腿”走路，即一条腿是化学专业，一条腿是音乐，两者相互支撑和促进，使他总是保持着一种实力和向上的激情。三是他的社会责任感。
恩斯特小时候是用舌头探索世界的。有一次，他打开叔叔装有化学品的盒子，把这些化学物品带到地下室里，进行了科学实验，虽然科学实验很剧烈、很危险，但是他活了下来，房子也没有被搞坏。从那时起，他开始阅读化学类的书籍，能读多少就读多少。
恩斯特的这次化学实验可以说是失败的。我曾写过《不要剥夺孩子犯错误和改正错误的权力》一文，我想，他的父母一定做得很好。挫折是人生正常的“待遇”，恩斯特可称得上有男子汉气概，面对失败，他更加热爱化学，他的勇气和能力是值得我们喝彩的。恩斯特深爱着化学，学习化学、研究化学成为他的激情所在。
恩斯特小时候就对音乐产生了兴趣。他家房子前面有4条铁路，有很多车辆通过，他每天都要等到车走了以后再回家。同时在这里等车通过的还有当地非常有名的乐队，恩斯特非常高兴看到他们。于是，他决定除了化学之外还要学习音乐。那么到底是做一名化学家，还是做一名音乐家呢？他有些疑惑了。是做一个职业的化学家，用音乐当作他的爱好；还是做音乐家，用化学当作他的爱好呢？恩斯特清楚地知道，没有化学就没有人类的生命，就没有我们的生活；没有化学工业，人类就无法生存下去。化学是我们世界上不可分割的一部分。于是，他下定决心要做一名化学家。这样，他把化学当作职业，把音乐当作他释放激情的出口。是的，如果你的生活中没有激情的话，你就没有奋斗目标。恩斯特是这样决定的：用两条腿走路，要有专业和工作，还要有激情和梦想，这样就能够创造性地更好地前进。
恩斯特在中学的时候学习不是很好，同样的一件事情同学们很快的就弄明白了，但他需要很长时间，需要作出更多的努力。但是最后他发现了什么是最好的学习动力，那就是兴趣。比如，在化学和音乐方面，他是非常感兴趣的，所以他在学习的时候感觉没有什么困难。如果你没有兴趣，别人让你做什么你就做什么，那是非常被动的。当然，除了兴趣之外还要非常努力。
恩斯特上大学选择了化学专业，在苏黎世的理工学院读书。他到大学之后，老师给了他非常好的建议，建议他学习NMR，也就是核磁共振。
后来，恩斯特参过军，取得了博士学位，又进入企业，结了婚，再后来到了美国，加入了美国瓦里安公司，开始了他的工作。他的合作者是他的老板，人很聪明。恩斯特还记得开始研究核磁共振的时候，速度非常慢，他和老板在一起很多年同时检测，那时老板发明了多渠道检测这个机器。恩斯特和他在一个办公室工作，恩斯特想到了一个更好的办法，那就是他获得诺贝奖的那个发现，后来科学家们利用他精心改造的技术，确定有机和无机化合物等。
用专业和激情两条腿走路，怎样处理这两者的关系呢？恩斯特认为：要保持你的渴望，你虽然现在学习比较紧张，没有时间顾及你的兴趣爱好，但你一定要在你的脑子里想这个爱好，不要丢掉。现在你会把时间放在学习上，但当你有时间的话，你要时刻准备把时间放在你的爱好上，不要忘记你的爱好、你的激情。一旦你有了时间、精力之后，你会马上投入进去，你现在要保持你的渴望。
我记住了恩斯特那句非常感人的话：“我获得诺贝尔奖的原因是我的兴趣，但很多的原因是我的工作。获得这个奖并不是最重要的，而我的工作对人类、对社会做出的贡献，这才是最重要的！”
成功的后盾是温馨的氛围，恩斯特的妻子和同事对他也是非常重要的，他们在科学研究方面有很多的见解和观点。他有很多的老师、朋友和同事，他们在一起形成非常温馨的氛围，他的成就是在非常好的氛围里取得的。恩斯特具有很强的社会责任感。他第一次来沈阳，但却有沈阳北陵公园的一张照片，那张照片有3扇门，一扇门是开的，两扇门是关的。他表达的观点是，把这两扇门也打开，主要的思想是我们要有开放的思维。他建议在我们大学里要开展公开的、思维活跃的讨论。应该聘请那些有责任心、有远见的教授。聘请他们不仅要看他们的成就，更要看他们对社会的责任。要鼓励跨学科的讨论，对社会问题进在瑞典王宫里，国王授予恩斯特诺行讨论和思考。他还谈到了科学家贝尔奖的责任，一方面要深入研究自然，同时还要把事业放在研究社会问题上。科学界不应像政客商人那样，可以完全自我地表达观点和意见，因为科学界不怕错，错了可以更正，最重要的是我们要有一种开放的氛围。
科学对理解自然非常重要，科学技术研究能够解决我们未来所面临的很多问题。比如说，我们未来面临的可持续发展问题，能源枯竭、资源短缺问题。我们在探索知识海洋的时候，要从不同的层次来进行，比如从物理层次到化学层次，再到生物层次，最后到医药层次，我们需要阶梯。
亲自动手做是最好的一种学习方式。当然，我们如果想动手实验，需要有设施和实验室，但是这种动手实验的效果要比讲授的效果好得多。英国著名的教育学家克拉斯·摩尔讲过，教育要花很多的钱，不受教育无知所付出的代价更大。
动手做首先要有动手的能力，然后需要学习知识，更加重要的是在学习知识的基础之上要把知识联系起来，这就是理解。在我们身边的小发明作品或者生活当中需要动手行动的事情当中，有很多是用手去想的、在实践中完善的，这是一种技能。发明家之所以能够独具匠心，就在于他们在发明活动中，适时地用手去想。这是一种实践，你也可以从玩中获得智力的开发。
动手能力、学习知识和理解这3点做到以后，就是要讲道德和对社会的责任感。恩斯特强调女性的教育非常重要，因为女性要做母亲。他还认为，科学有这么多的作用，所以我们的社会必须为科学做出贡献，为科学投资，这种投资是具有远见卓识的投资。
我们需要研究，我们也需要教育，两者之间的关系是一个问号，这就是科学界所要解决的问题。我们在大学里面除了培训一些专业技术人员之外，还要培训为我们这个社会负责任的领导和公民。培训这样的领导和公民是我们大学非常重要的责任。
恩斯特主张，文化传统要和科技进步结合。他认为，从某种角度来说，世界分成两个部分：一部分是有丰富文化传统的世界，另一部分是科学进步的世界。但是，我们现在通常的趋势是忘记了自己的传统，一味地强调科学技术的进步。我们的文化传统、底蕴，这些是基础，它在中心的位置上，而周边则是科学技术。科学技术使这个中心和基础不断地发展壮大，就好比在一座城市中有座桥，是这座桥把一边丰富的文化传统和另一边科技进步连接起来。
恩斯特的这个观点，是在说文化和科技的结合，这是一种“大趋势”，正如福楼拜说的那句话：“越往前走，艺术越是要科学化，同时科学也要艺术化。两人从山麓分手，又在山顶会合。”
我们现在面临两个世界。由于科学技术使我们可以观测更多的自然奥秘，我们的生活会更加丰富多彩，同时科学技术也会使我们的世界遭受重大的灾难。这表明科学家负有责任。我们的工作就是抓紧使我们的世界更加进步。但是很遗憾的是，科学家通常是埋头研究我们的事业，而不顾及这个世界发生了什么事，只是埋头自己的科学研究。而且当世界可能出现阴云、没有阳光的时候，我们科学家通常也是埋头自己的事业。所以说，我们的科学家已经未必是这个社会的精英，我们只是高级的技术人员，所做的工作非常有限，我们无法对这个世界提供指导性的意见和远见卓识。
科学让人类走出了愚昧，科学技术的飞速发展，使人类掌握了强大的技术手段，拥有着足够的实力，改变着自然。随着科学技术的发展，一方面科学技术要施惠于人类，另一方面人类也要敬畏自然、理解科学。科学技术是一把双刃剑。
由此可见，经济发展不光要有科技的力量，还要有精神的力量。有人说：科学好比是一艘在雾海中夜航的巨轮，需要人文来导航。科学越发达，航船越大，速度也越快，如果缺乏正确的航向，就更容易触礁。
一位法国哲学家说：“没有良知的科学会摧毁人们的灵魂。”虽然我们面临各式各样的问题，对于我们来说，应该保持乐观的态度。恩斯特认为，科学家要为我们未来负责任，要手中把握未来的脉搏。
世界好像大船一样，是什么力量能够保持这条船漂浮不沉没？是政治力量、经济力量还是科学力量？当然，各种力量都要做出各自的贡献。科学界对社会有责任，有责任对公众进行教育，促进公众的学习；有责任为这个世界的未来做出自己的贡献。2005年10月匡廷云倡导学科交叉研究匡廷云院士是植物生理学家，她有很多头衔，在这里我只想说她1987年被选为国际光合作用研究学会执行委员会委员这一个。她主要从事光合作用的研究工作，特别在光合膜、叶绿素蛋白复合体的结构与功能方面进行了系统、深入的研究，取得了在国际上有重要影响的成果。光合作用是什么？它是绿色植物把来自太阳的能量转化为化学能的过程。生态系统的“燃料”来自太阳能。绿色植物在光合作用中捕获光能，然后把它转化为碳水化合物存储化学能。能量通过食草动物吃植物和食肉动物吃食草动物这样的过程，在生态系统的物种间传递。这些互动形式组成了食物链。
由此看来，人类生存所需要的物质，绝大部分来自植物的光合产物。我们可以这样说，由于光合作用的存在，才使整个自然界生机盎然，使人类的生存和社会的发展有可靠的物质和能量来源。光合作用很重要，它不仅是生命科学的重大基础理论问题，而且与当今人类所面临的粮食、能源、资源和环境等问题息息相关，是个令世人瞩目的重大研究领域。匡廷云就是在这个领域里研究的首席科学家，她与生命科学、物理学、化学和农业科学研究的科学家一起，经过多学科交叉的探索，取得了许多创新性的成果。
2007年，我见到了匡廷云，她来到沈阳农业大学生命科学技术学院，作了一场题为“21世纪生命科学发展的趋势”的学术报告。我陪同她一起参加了活动。她谈到最多的是学科交叉在生命科学研究中的作用，大意是说，自然界本来就是一个互相联系的有机整体，人类社会是自然界的一部分，所以对自然界的认识也必然有整体化的特征。之后我写了一篇关于她讲座的报道文章，用E-mail发给了她，她经过认真修改返给了我，此文章已在《青年科学》杂志登载。
前面谈到光合作用的重要性，因为它是生命科学的基础，研究生命科学离不开光合作用。在自然科学中，生命科学越来越重要。下面有这样一些数据：从1995年美国科学技术专刊引文来看，全部科学和技术是47059篇，其中包括物质科学和技术科学，工程技术和生命科学。生命科学是35591篇，生命科学占全部总数的75.6%。从美国科学研究和发展经费来看，1995年全部科学和技术经费是2054000万美元，其中包括物理科学、数学、计算机科学、环境科学、心理学、生命科学等，生命科学是1127600美元，生命科学占全部总数的55%。
匡廷云举例谈到学科交叉在生命科学研究中的作用，她说的是DNA双螺旋结构的分子模型，就是当代学科交叉研究的结晶。DNA双螺旋结构的分子模型的建立，被认为是20世纪生命科学发展的里程碑，标志着现代分子遗传学的诞生，开辟了20世纪分子生物学的新纪元。为什么这么说？因为DNA双螺旋结构的提出，开启了分子生物学时代，它使遗传的研究深入到分子层次，“生命之谜”被打开，人们清楚地了解传递信息的构成和传递的途径。
这项成果是如何产生的？他们成功的奥秘何在呢？这项重大生命科学成果为什么会产生在一个物理实验室？是如何结合的？
在第二次世界大战后，一些物理学家深感核物理学在科学上的双刃性，因而有一批物理学家转向了生物大分子结构的研究。而在英国剑桥大学，Cavendish Lab开展了蛋白质X-衍射的晶体结构研究，在英国帝国伦敦大学，Wilkins Lab开展了核酸X-衍射的晶体结构研究。沃森和克里克对DNA的激情和狂热追求，使二人紧密地结合起来了。两人年龄相差8岁，都因为受到奥地利理论物理学家E.Schrodinger所著《生命是什么？》一书的影响而立志要探索生命的奥秘，并都为此目标而几经曲折才先后来到卡文迪许实验室（英国的物理实验室）。
英国剑桥大学卡文迪许实验室是一个闻名全球的单位，它创建于1874年。麦克斯威尔、卢瑟福、玻尔等一批物理学大师都在这里工作过，这个实验室，先后造就了30位诺贝尔奖获得者。在这里还形成了一个习惯，每天上午和下午都有一个聚在一起喝茶的时间，有时是海阔天空的议论，有时是为某个具体实验设计的争论，不分长幼，不论地位，彼此可以毫无顾忌地展开辩论和批评。
克里克已过而立之年，不惜两次放弃已经到手的工作良机，在L.Bragg指导下研究蛋白质X-射线晶体学。他觉得这比较接近他的目标，就争取到那里做了博士研究生。沃森在大学期间就喜欢上基因课程，1950年22岁时获得博士学位，赴丹麦做博士后。一次偶然的机会他去意大利开会听了M.Wilkins关于DNA的X-射线晶体学报告而受到吸引，曾千方百计想投奔Wilkins均遭冷遇，沃森不得已辗转来到卡文迪许做博士后，作蛋白质的X-射线晶体研究。其间，目的只是为了有朝一日能学到X-射线衍射技术去解决自己心仪已久的DNAS分子结构的问题。
1951年9月，二人在卡文迪许实验室相识，经过交谈，沃森对DNA的痴迷立刻引起克里克的共鸣。那时美国加州理工学院的著名化学家L.Pauling有关蛋白质多肽链α-螺旋结构的报告刚问世不久，他们了解到Pauling成功背后曾使用过分子建模的方法，受此启发，二人决心利用他们从DNA X-射线衍射图上计算和推测出的有限数据，立刻着手构建DNA的分子模型。他们一共构建过3个模型：第一个模型是三链的，显然是错误的；第二个模型是双链的，但因碱基配对和比例不对也没有成功。在这期间，他们受到领导的训斥、同事的讥讽、失败的打击，但却没有气馁，而是边干边学，不懂就问，不会就学，错了就改，重新再来，如此坚持不懈。
1951年秋，真正有实力问鼎DNA分子结构者首推伦敦King’s Col? lege的物理学家M.Wilkins和化学家R.Franklin。当时最好的DNA X-射线衍射照片都出自这里。Wilkins和Franklin自己为什么未成为此一结构的最先构建者呢？据说，根本的原因在于他们坚信利用X-射线衍射技术才是解决DNA分子结构的正确途径。他们研究的虽然是生物大分子DNA的结构，却几乎未联系这一结构的生物学功能来思考问题。
另一位对DNA分子结构有兴趣并有实力的问鼎者为美国加州理工学院的著名化学家L.Pauling。L.Pauling 1939年首创化学键理论，成功构建了多肽的α-螺旋的分子结构模型，奠定其获得1954年诺贝尔化学奖的基础。沃森和克里克受到启发，必须建立DNA的分子结构模型。Pauling自己构建的DNA分子模型为何失败了呢？他提出的DNA三螺旋分子模型并未经过严格检验，他也没有详尽掌握DNA相关的生物学研究的最新信息。
相比之下，沃森和克里克无论在晶体学或结构化学方面都是新手，研究DNA分子结构并非他们的任务，因而一无经费，二无设备材料，也没有做过任何实验来直接获取有关数据，甚至还未全面掌握探讨此问题所需的各方面知识。可以说他们和前面两组人并不在同一起跑线上。但是，二人自1951年11月初次建模失败，到1953年4月联名发表了《核酸的分子结构》一文，不过短短的16个月，竟然后来居上，“主要根据已发表的资料和结构化学原理”建成DNA双螺旋分子模型，这不能不令世人惊讶。
他们成功的奥秘何在呢？第一是二人对DNA的共同兴趣，执着的追求、信念和激情；第二是深层次学科交叉，有机结合，优势互补。另外，在卡文迪许实验室，沃森和克里克又得到机会向Wilkins、Frank? lin等X-射线衍射专家学习，还有包括一批科学家和他们交换各种信息和意见等。记得我们搞创造力开发时，有一种创造力的技法叫“头脑风暴”法，就是让与会者敞开思想，使各种设想在相互碰撞中激起脑海的创造性风暴。我想，这种方法也会使他们很受益。
当今重大科学发现愈来愈多地依靠多学科互相渗透和协同攻关的发展趋势。从诺贝尔生理学或医学奖来看，20世纪前50年总共获得41次，其中两个人以上共同获得的是14次，占总数的34%；20世纪后50年总共获得50次，其中两个人以上共同获得的是40次，占总数的80%。
匡廷云在光合作用的前沿，开展了交叉领域的研究，这些研究启示我们，学科交叉往往就是科学新的生长点、新的科学前沿，最有可能产生重大的科学突破，使科学发生革命性的变革。2007年12月陆钟武青少年成长有学问
陆钟武是中国工程院院士，曾任东北工学院（东北大学）院长、沈阳市科学技术协会主席。他从事教育50多年，积累了很多经验，除了他自己研究的专业领域外，还对青少年的成长、成才有研究。我曾经就此问题请教并随访过他，他是结合自身的经历来谈的，使我体会很深。
做学问是陆钟武一生的追求。你要知道青少年的成长它是有学问的，就如同那小树一样，需要阳光和土壤，这是必不可少的。除此之外，还需要浇水，需要剪枝，需要养料。我也和青少年朋友打过交道，包括我的小孩子也是从小长大的，但好多事情是当事者迷，经历过了，回过头来看，才恍然大悟——原来是这么回事。在这里，我把陆钟武院士的教诲和我的点滴体会写出来，想让更多的人看，特别是愿意和青少年朋友共享，希望能从中有所感悟，使自己的一生更精彩。
一个人，他将来是否有贡献，这里边有诸多方面的因素，但主要是两大方面，一方面是智力因素，另一方面是非智力因素。而非智力因素远远比智力因素重要得多。智力因素很好理解，通常人们所说的聪明不聪明，它包括理解、计划、解决问题、抽象思维、表达意念以及语言和学习的能力等。非智力因素有人说它是“情商”，其实不完全是这样，非智力因素比“情商”要宽泛得多，它包括人的基本觉悟、事业心、品德修养、作风、学风、身体健康5个方面。基本觉悟就是两个“观”，即人生观和世界观。要坚持实现自我价值与服务祖国和人民的统一。
陆钟武曾引用“修身、齐家、治国、平天下”这句古训谈青少年成才。他说，这条古训头一点就是修身，也就是品德修养。修不了身，就齐不了家，治不了国，更平不了天下。学问再大，才华再高也不管用，可见修身有多么重要。古代是如此，现代也是如此，而且丝毫不差。
实现自我价值与服务祖国和人民的统一，这句话里面有辩证法，不能只想实现自我价值，把服务祖国、服务人民给忘了，留了一半，丢了一半，没把二者统一起来。哈佛大学的教育目标是什么？是“为增长智慧走进来，为更好地服务祖国和同胞走出去”。这句话在哈佛大学的校门口就能看见。
有些青年人自我设计，计划几年后可以当处长，几年后可以当局长，再几年后可以当厅长。或者说几年后可以赚到多少钱，有多大的住房、别墅，当然还有“宝马”。这里有一点非常重要，就是不管你当什么“长”，赚多少钱，重要的是你准备干什么，做什么事？人还是要有一个正确的根本观点的。
品德修养包含的内容是什么？它的内容很广泛。例如，人是否正直、诚信，是否谦虚谨慎，品行是否端正，能否与人共事，心胸宽不宽，肚量大不大，是不是遵纪守法等，甚至它还包括懂不懂文明礼貌。高尚品德和良好的个人修养不是自然形成的，而是受教育和自我教育的结果；是按照正确的人生观、价值观，不断学习，不断自我约束、自我规范，经过磨炼的结果。
青少年朋友应同时注意智力和非智力方面的发展与提高。陆钟武强调，不管你将来做什么——做官，做生意，做学问，都得先要做人。
我到过陆钟武的家里，记得第一次是10多年前了，沈阳市搞创造发明活动，征集科技工作者的发明作品。陆钟武发明了会旋转的毛笔，我当时是到他家里取这支笔，他还向我讲述和演示了这支笔的功能。第二次去他家是2006年，在“世界读书日”里，我曾作为工作人员来到陆钟武家取他精选的、赠送给青少年的7本书，陆钟武热情地作着介绍。《世纪诺贝尔》是其中的一本，这本书是李政道先生为其写的序言，题目是“艺术与科学的对话”，它向读者展示了科学家的那种探索精神。李政道引用这些诺贝尔奖得主的题词，如1984年得主范德梅尔“疯狂的主意有时居然行得通”，1996年得主奥谢罗夫“大自然对侧耳倾听者轻声细语”，1999的得主韦物曼“宇宙始终神秘，一如既往”……这些人类智慧的结晶，给读者以喜悦和享受。另一本是《人民科学家钱学森》，这本书是钱学森的秘书涂元季所著，其中有钱学森的简介。还有一本《科普是理解科技的桥梁——钱学森谈科普》，书中介绍了钱学森不但是一位大科学家，对我国的火箭、导弹和航天事业做出贡献，他还热衷于科学普及事业，并亲自做科普工作。陆钟武还介绍了《张学良将军传略》《远虑与近忧——关于可持续发展的实践和思考》《拯中原于涂炭，登亿兆于康庄》《著名学者谈利用图书馆》《怀念张学良将军诗词集》《科学之光》等书。
陆钟武院士为青少年赠完书，我请他为青少年读书活动题词，他动情地写下了寄语：“古人云：读万卷书，行万里路；既积累书本知识，又扩大视野、增加实践经验。这对于青少年尤其重要，等年纪大了再‘读’、再‘行’就为时已晚了！”他还把寄语念了一遍，我现在还记得起当时的情景。
青少年要多读书，多实践，大学生的知识面也是越宽越好，学理的要学工，学工的要学理；学理工的要学人文，学人文的要学理工；学文的要学武，学武的要学文。要理工结合、文理兼顾、文武双全，而且中西合璧。为什么这样讲？因为这是时代发展的客观要求。事实上，从事任何实际工作，都要用到多方面的知识，何况现代科技的主要趋势是学科之间的交叉、渗透、移植。知识面一定要宽，青少年要树立拓宽知识面的目标，并随时下功夫。
有知识是一回事，有能力是另外一回事。能力主要指自学能力、表达能力、实践能力、思维能力、创新能力、组织能力等。陆钟武还强调，一个人如果仅仅有知识，而且很渊博，但是缺乏怀疑、冒险和创新精神，是难以给社会创造出新东西来的。这样的人充其量也只能起到一个继承、传授和普及科学的作用，只能是一个“复制者”，很难说是一个科学家。可见，创新能力是很重要的。创新不是凭空而来的，它是在继承基础上的创新。
我参加了2006年中国青少年科技创新国际研讨会，听了国家总督学顾问陶西平在会上的演讲。他举了一个生动的例子，比喻创新型国家形成的具有自主知识产权的产品及产业就像一个苹果，这个苹果要生长在树上，这棵树就是科学。这棵科学之树，要生长在土壤里，这个土壤就是教育。它提供科学发展的水分和养料。这棵科学之树的生长还需要阳光、空气，这个阳光、空气就是文化。它说明创新型国家的建设是建立在教育、文化、科学发展基础上的系统工程。
青少年的成长也是全面的，需要智力因素，也需要非智力因素。总的说来，塑造人格，情感、态度、好奇心、求知欲，兴趣比知识更重要；非智力因素的优化比智力因素的开发更重要。我在博客《成长比成功更重要》里这样写道：“人活着应该充满激情，积极思考，勇于实践，不怕挫折，注重细节。应多一点感激，少一点抱怨，保持平和的心态，保持快乐的心境，在创造劳动的同时，享受快乐。无论做什么事，都要坚定、认真地去奋斗。”
陆钟武谈到，他年轻的时候正是抗日战争时期。当时，他们心里最大的问号是，为什么小小的日本能吞掉中国半壁江山？为什么偌大的中国这么无能，任人宰割？他是在重庆读小学、中学，几乎天天有空袭警报，有时看到空战。日本飞机飞得也不算太高，可国民党兵的高射炮却打得更低，就是够不上、打不着，所以人家根本就不理你。这种种现象，加上中国近代历史上割地赔款、不平等条约等，耳濡目染，就产生一种不服输的思想。将来中国什么时候能翻过身来，强大起来？这是当时不少知识分子的一种愿望，一种信念。这种不服输的心理在他们身上扎下了根，使得很多人发奋学习，为将来报效祖国打下了坚实的知识基础。
20世纪50年代末，那时陆钟武30岁，在研究高炉气体力学问题的时候，整天除了必要的讲课和会议外，就是坐在图书馆里翻书，看杂志，坐了一两个月，下班前还借两本书晚上回家再看，一看就是半夜，最终拿出了一套自己的理论。做实验，到工厂去验证，都证明是正确的，可以用到高炉上去。于是，写了一篇很长的文章，但是你敢不敢把这篇文章拿出来？拿出来就要面对相关专业所有的专家，包括当时我们崇拜的苏联的专家。你这个毛头小伙子，胆子也太大了！所以文章写出来后，他放在抽屉里一两个月，冷静思考有关问题，反复推敲，苦思冥想，最后还是拿出来了。跟大家一讲，居然有99%的人反对，还给你扣上“理论脱离实际”的帽子。但是，陆钟武坚信，自己的东西是对的。当时的日子是不好过的，直到70年代后期，西方的杂志进来了，有人看到了人家搞的东西，里面有的公式跟陆钟武的一模一样，只是他们比陆钟武晚了整整10年。打那以后，陆钟武才松了一口气。
干什么事情都要付出辛苦，陆钟武的外语学习也是这样。那是1951年初夏，他的苏联老师马汉尼克教授按教育部的安排要去南京、上海等地访问、作报告，介绍和宣传他们的办学经验，他要陆钟武去当翻译。陆钟武就跟着去了，每到一地，听报告的全是当地的大学校长、系主任、教授，有的是他当年的老师。那样的场面，陆钟武那个二十出头的学生，从未见过，一上场心里就有几分紧张。面对这样一批高级人物，怕万一要翻错了或翻不出来，怎么办，一想起来更紧张。退路是没有的，只好硬着头皮翻，全神贯注地翻。那时，南方已经很热，加上陆钟武心急更热，全身不知出了多少汗，有风扇对着他背后吹也不管用，这一身身的汗完全是“逼”出来的。座谈会上也是这样，很紧张，所有的话都是他来翻，中文翻成俄文，俄文翻成中文，不停地来回翻，哪敢有一丝疏忽。总之，那次当翻译逼得够呛，但陆钟武也受益匪浅。后来学好俄语的自觉性当然也就更高了。
一个人要想做番事业，就必须艰苦奋斗，否则什么事也做不好、做不成，天上掉馅饼的事是不可能的，这是早已被历史和现实证明了的。大家都知道，历史上和当代的许多名人以及他们所取得的伟大成就，其中都包含有艰苦奋斗的精神。近些年来，艰苦奋斗的精神在有些人的思想当中淡薄了，认为现在物质条件好了，不用再艰苦奋斗了，这是一个极大的误解。
当前学术界，尤其是青年人中间，很不好的倾向就是浮躁、浮夸、急功近利，什么事都安不下心来做。陆钟武举了一个很小的例子，他有个博士生，原来是学冶金的，现在的方向定为工业生态学，跟他原来的方向不一样，变化很大。他刚入学不久就来问陆钟武，他写篇什么论文为好。陆钟武一愣，不知怎么回答，因为他入学不久，谈不上写什么文章。所以陆钟武不客气地说：“你还没入门呢，你写什么文章啊？你着什么急啊！”后来才明白，他是看其他专业的同学都在写文章，有的已经发表了，甚至有的同学来问他，你发表了几篇文章，问来问去，把他问毛了，实在坐不住了，才来找陆钟武的。
在陆钟武的家里，我看到了“宁静致远”4个字，“宁静致远”出自诸葛亮，他的原话是“非宁静无以致远，非淡泊无以明志”。陆钟武强调，真正好的东西是经过千锤百炼的，古人说“十年磨一剑”是有道理的。
非智力因素还包含一个身体健康。对于青少年来说，都应该是身体很健康，强壮，精力很充沛，朝气蓬勃的。陆钟武写了一篇文章，题目是“每人都要掌握一两项终生受益的体育运动项目”，不受年龄限制，无论是青少年、中年或老年都能操练的体育运动项目。例如：跑步、轻重器械、武术、徒手操、步行、乒乓球、羽毛球、游泳、网球、太极拳等。这些项目所需器材和条件，一般比较简单，独自一人或有一名伙伴即可操练，因而比较灵活，便于普及。
这里提到了“终身受益”。因为人的一生始终需要锻炼，青少年长身体需要，中老年更需要经常锻炼，即所谓“健康投资”。否则肌肉萎缩，脂肪堆积，机能衰退，抵抗力下降，容易生病，甚至过早地失去劳动力或失去生命。大学毕业后，如果不能精力充沛地为祖国工作数十年，这不仅是个人的不幸，更是国家的损失。
知识分子主要从事脑力劳动，工作过程中“静”多“动”少，所以，为了增强体质，长期维持健康，更要强调体育锻炼。有些青年学生不注重体育，致使身体发育不好，肢细、肩窄、背驼、腰弯，属于“豆芽菜”型。还有的学生胖胖的，不爱运动，造成中间粗，两头窄，属于“苹果”型。想象一下如果这样的话，怎么能在漫长的人生道路上经得起沉重的学习和工作负担？怎么能经得起各种环境的考验？一个人如果有远大的理想，就会主动锻炼的。锻炼还会对一个人的品德、心理、性格的发展起到促进作用。一般来说，掌握一两项体育运动项目并不困难，但是持之以恒，长期坚持是很难的。
从陆钟武的成长、成功的经历来看，成功是需要努力奋斗的。从一个人的成长过程来看，成功固然是重要的，它给你快乐，给你治疗昨天失败的伤痛；它给你鲜花，给你送去众人羡慕的眼光。但成长比成功更重要，之所以这样讲，是因为人生最重要的不是目的，而是过程，在这个过程里，你可以得到许多快乐和启示。对人的一生来说，任何经历、体验和磨难都是财富。
有位作家这样写道：“人在挫折中长大，不会在成功中长大。”我觉得这话说得有哲理。错误和挫折可以给一个人教训，使这个人聪明起来；而成功往往会使人骄傲，使人不能冷静地面对现实，更有周围抬轿子的人，使你忽忽悠悠不知所以然。一个完美的人生，不见得要有最多的掌声，也不见得赚最多的钱，或有最了不得的成就。最重要的，是你的心灵世界必须丰富。
生命是一个过程，重在追求幸福，寻找乐趣。人生在世要有积极的生活态度，要相信自己，在任何情况下不要怨天尤人。即使是在困难的条件下，也要想一想：目前环境下自己能做点什么，能改善一点就改善一点。2006年4月陆钟武为什么要穿越“环境高山”？
2008—2010年3年间，陆钟武院士和他的团队接连出版了3本书：《穿越“环境高山”》《工业生态学基础》和《系统节能基础》。
爬山的经历你一定有过，从山底往上爬，到了山顶再翻过去。不知道你有过“穿山”的经历吗？我是坐火车在隧道里通过，穿越山岭。面对高山阻挡，人们总能开山凿洞，缔造奇观。
陆钟武讲的穿越“环境高山”，是把环境负荷看成是一座高山，发展经济就是一次翻山活动。发达国家已经基本翻过了这座“环境高山”，经济大幅度发展了，但是也曾付出过沉重的环境代价。所以，发展中国家最好不要再走发达国家从山顶上翻过去的老路，而需另走一条新路，那就是在半山腰上开凿一条隧道，从隧道中穿过去。这样，翻山变成了穿山，付出的环境负荷代价较低，而前进的水平距离即经济增长却相等。
什么是环境负荷？它是对某一具体材料而言，在其生产过程中耗用的资源和能源多少，以及其向环境排放的废弃物多少的综合值。
如果我国今后继续走传统的工业化老路，往山顶上爬，那么可以预料，未来的资源环境问题必将十分严重。所以这条路是走不得的，也是走不通的。我国唯一的正确选择是下决心在“环境高山”的半山腰穿过去，走出一条新兴工业化道路，避开资源环境问题最严重的阶段。
可以说，我们国家经济高速增长的势头，还将延续多年，今后只有走对了路，才能避免环境负荷的快速上升。否则，不出几年，我国的环境问题就可能非常严重。我们国家是最大的发展中国家，经济和环境负荷总量在世界上都已占有一定的份额，搞不好，将来这个份额会越来越大。环境负荷总量如果得不到有效控制，那么，不仅我国自身承受不了，而且对于世界都会有较大影响。穿越“环境高山”，形象地说明了环境与发展二者关系方面的基本特征。
那一年，在市里开会见到陆钟武，知道他出了《工业生态学基础》一书，约好要向他讨教工业生态学，主要想知道它与我们大家有什么关系。
2011年冬季的一天，我来到了陆钟武的家里，听他滔滔不绝地讲起了工业生态学，使我对这门学问有了更深刻的了解。
陆钟武先谈到了可持续发展，他拿出《我们共同的未来》一书，讲道“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展”就是可持续发展。这是什么意思呢？就是说在当代人与后代人之间要讲公平，当代人要为后代人留有足够的发展空间。每一代人都不要穷奢极侈、挥霍资源、任意排放、糟蹋地球，一切对后代人不负责任的行为，都要受到谴责。
我国古代早就有“天人合一”的论述，明确阐明了人与自然之间的关系应该是协调，而不是对抗和征服。
工业生态学是什么？它是一门研究工业系统和自然生态系统之间的相互作用、相互关系的学科，是一种工具，通过精心策划、合理安排，可以在经济文化和技术不断进步和发展的情况下，使环境负荷保持在所希望的水平上。这样，就要把工业系统同它周围的环境协调起来，而不是把它看成孤立于环境之外的独立系统。这是一个系统的观点，它要求人们尽可能优化物质的整个循环系统，从原料到制成的材料、零部件、产品，直到最后的废弃物，各个环节都要尽可能优化，优化的因素包括资源、能源、资金。
为什么会产生工业生态学？可以这样讲，往前推一两个世纪，全世界只有几亿人在搞工业化，资源环境都不会有大问题。但近几十年来，情况就不一样了，有几十亿人在搞工业化，而且速度都很快，资源环境就成了大问题。稍有不慎，就可能“过冲”出很远，出现大的问题，在这种情况下，工业生态学才应运而生。
工业生产从自然界获取资源，产生的污染物又向自然界排放，自然界既是“源”，又是“汇”。但是这个“源”和“汇”的容量都不是无穷大。如果“源”被过量抽取，甚至所剩无几，或者“汇”被添得过满，甚至往外溢出，那么自然界就会发生变化，人类社会就会受到影响，可持续发展就会成问题。
陆钟武介绍了《增长的极限》一书，它是美国梅多斯等人合著的，这本书说得很清楚：如果一切照旧，那么到一定时候，“过冲”太大了，资源环境问题就会构成巨大危害，粮食产量就会下降，养不活这么多人了。那就是不可持续了。我们知道，地球的承载力是有一定限度的，现在世界就是70亿人口了，本世纪可能要达到100个亿。
生态也有承载力，一个国家或区域实际具有的生态功能用地（含水域）总面积就是该国家或区域的生态承载力。若一个国家或地区的生态足迹小于其生态承载力，则为“生态赢余”，生态环境处于可持续状态；若生态足迹大于生态承载力，则为“生态赤字”，生态环境处于不可持续状态。
什么叫生态足迹？种粮食，需要耕地；养牲畜，需要牧地；吸收2CO，需要林地。维持人类的生产生活消费和废弃物吸收需要一定量的生态功能用地。支持经济体、人群或个人的资源消费和废弃物降解吸收所需要的生态功能用地叫生态足迹。
人类社会不是一个独立存在的系统，而是自然界下属的一个子系统。工业生态学传承了古今中外的哲理，从庄子的“天地与我并生，万物与我为一”到科学发展观，包含了“从摇篮到坟墓”的全过程管理系统观。
陆钟武认为，大学里所学的课程，它们的主要缺点是不讲与自然界之间的关系。以化学为例，讲的是分子式、反应式，讲DDT只讲它能杀死害虫，不讲它还能杀死有益的鸟类，结果就像《寂静的春天》这本书里写的那样，到了春天，听不到鸟叫了。冶金学也是如此，只讲用矿石和废钢如何炼成钢铁，不讲它对自然有多大危害。扩而大之，经济学也有类似的问题，经济学的三要素如资本、技术和劳动力，这些没有把大自然的资源、环境，如水、土地、空气污染等外部问题放进去研究，现在都成了问题了。任何一个学科不研究它的后期影响，对大自然的影响，就是与可持续发展不相符的。
是的，我记起了参加中国科协振兴东北老工业基地的高层论坛，中国工程院院士陈清泉的报告也是这么讲的，他报告的题目是“工业生态的挑战”。他认为工业生态的核心，是设计像自然生态平衡一样的工业体系，无污染、无废气、无废料，完全可再生循环，以达到可持续发展的目的。我曾在日记中写道：很多学者在论文中谈到了美国学者撰写的《寂静的春天》一书，它揭示了发达国家在第二次世界大战后的非理性活动，导致了环境与发展的严重背离，出现了危及人类和地球的严重征兆，告诫人们要关怀地球和善待自然。
随着世界人口的增长和经济、社会活动的扩张，人们对资源的需求量急剧增加，与此相伴随的是废弃物的数量和种类快速上升。全球化加剧了包括产品、技术和废弃物在内的物质的跨国流动，国际社会在环境和经济领域中越来越相互依存。在这样的背景下，人们达成了一种共识，就是整个世界应该合作，建立一种物质循环型社会。在这样的社会中，经济增长与环境保护是协调的、互利的。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]