现代科学技术的一个重要特点是学科之间的相互渗透。它已成为科学技术发展的主流。科学技术史告诉我们,当把一门学科的理论、原理、技术和方法移植到另一门学科或领域中时,往往会使研究者的思想豁然开朗,或者会成为所研究问题的关键性解决办法,给另一门学科或领域带来新的进展或重要突破。因此,注意把一门或几门学科的理论、技术和方法移植到本学科及其研究课题中来,是一条很有意义的途径。

所谓移植,就是决定一项科学研究的基本思想是来自应用或移植其他学科或领域发现的新原理和新技术。这也许既是科学研究中最有效、最简便的方法,也是应用研究中普遍采用的方法。

实际上,大多数新发现都可被应用于所属学科以外的领域,而将其应用于新领域时,往往促进了更进一步的发现。重大的科学成果有时来自移植。这并不是夸大之辞。

就电子光学而言,它的发展实质上移植了分析力学、几何光学、物理光学等学科的方法,甚至一些名词被原封不动地移植过来了,如焦距、像差、折射率等。光学中的费马原理、拉格朗日—亥姆霍兹关系式也都被套用到电子光学中。实际上,早在20世纪30年代,电子光学就是电子学与光学之间的一门“边缘”学科,而移植光学和电子学的原理,便形成了一门电子光学新学科。又如,以红外技术而言,当把红外辐射应用到临床医学上时,就产生了新的医疗检测手段和诊断手段;当把红外辐射和探测的原理和技术应用于夜间和全天候观测时,便形成了红外热成像技术的一门新的分支学科;当把红外辐射应用到资源勘察、环保、气象和军事目的时,又形成了当前发展十分迅速的遥感技术。

在成像电子光学系统的优化设计时,电位场的计算是最大的问题。这是因为优化设计需要不断地计算场,而场的计算速度和效率是主要的矛盾。现有的一些常用的数值计算方法,如有限差分法、有限元法和积分方程法,很难提高场的计算速度和效率。我们把近年来迅速发展起来的一种快速求解工程问题的数值计算方法——多重网格法(multigrid method)——首次引入电子光学计算中。多重网格法的收敛速度几乎不随问题的离散化程度而变化,且其计算精度和效率都很高。将多重网格法移植到像管的计算中,在相对迭代精度达到10-10时,其计算速度比有限差分法快2.5~6 倍,取得了很好的效果。

以上的例子都是对于相近的学科而言。同样,对于在传统学术领域中相距较远的学科,亦可采用移植的方法。例如,目前的心理学研究,它不仅把数学、物理、化学、生物等学科的一些概念、原理,甚至连实验技术和方法都移植到心理学研究中来。心理学家移植了脑化学的理论和方法,已经发现心理环境对脑的生理发育具有决定性意义。他们设想,总有一天人类能够创造出更强壮、更健康,代谢活性更高的人脑来,甚至可以从人脑中驱除不可避免的痛苦记忆等。这一研究的前景是十分令人鼓舞的。

与移植相关的“边缘”研究是一种在两门学科交界处进行的科学研究。由上面的例子可见,科研人员如有扎实的理论基础和宽广的知识面,能运用并联系两种学科中的知识,则很容易出成果。将甲学科中的普通原理、技术和方法应用到乙学科时,可能非常新奇而有效。

使用移植法有可能促进科学的发展。也许这就是科学研究人员对自己狭窄的研究范围之外的其他科学领域的发展情况要有所了解的原因所在。尤其是对邻近学科的基本原理和技术上的重大进展,更应尽可能多地了解。为了达到这一目的,最有效的办法,是经常阅读其他学科的文献综述,或者参加一些其他学科领域的学术报告会,使自己开阔眼界,扩大知识面。