Mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ

I. Mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ

Theo nghiên cứu của Volti ¹được trình bày trong tác phẩm “Xã hội và thay đổi công nghệ”, có thể khái quát một số điểm chính về mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ như sau:

1. Giai đoạn phát triển tách biệt ban đầu

Với những ví dụ cụ thể, Volti cho rằng, trong phần lớn thời gian của lịch sử phát triển, sự tương tác, trao đổi và tác động lẫn nhau, giữa khoa học (có mục đích chủ yếu là tìm kiếm lý thuyết hoặc mô hình trừu tượng về các hiện tượng tự nhiên) và công nghệ (có mục đích chủ yếu là tìm cách tạo ra các phương tiện, thiết bị có tính thực tiễn cho con người sử dụng trong cuộc sống) rất ít xảy ra.

Vào thời Hy Lạp và La Mã cổ đại, hai lĩnh vực này dường như khá độc lập với nhau. Lúc đó, đã có rất nhiều công nghệ (trong nông nghiệp, luyện kim, kiến trúc, hàng hải...) nhưng hầu hết chúng đã được phát hiện qua các phép thử - sai và có rất ít sự đóng góp của khoa học. Trong khi đó, cũng có nhiều lý luận độc lập về thế giới tự nhiên, có vẻ như được hình thành từ các nguyên tắc lý tưởng hơn là dựa trên các trải nghiệm thực tế. Và dường như, di sản khoa học được xã hội coi trọng hơn là công nghệ.

Các sáng chế vĩ đại của người Trung Hoa như: La bàn, thuốc súng, giấy viết và nghề in hoặc đồng hồ cát, cũng dường như xảy ra độc lập với các khoa học và triết học Trung Hoa. Trong thời trung cổ, với sự theo đuổi ý tưởng về giả kim thuật, nhiều tính chất của kim loại đã được biết đến trong thực tế, nhưng những hiểu biết cơ bản về các quá trình này vẫn còn khá ít. Ý tưởng về việc nghiên cứu có tính hệ thống về bản chất của thế giới tự nhiên bằng cách sử dụng các trải nghiệm thực tiễn và lô gíc mới được một số nhà khoa học, trong đó có Francis Bacon ², nêu ra từ thế kỷ XVII.

Trong nghiên cứu của mình, Volti đã dẫn lời của Thomas Kuhn ³khi nhận định về sự tương tác giữa khoa học và công nghệ ở giai đoạn đầu của lịch sử: “Trong một giai đoạn khá dài của lịch sử nhân loại, công nghệ đã phát triển hưng thịnh ở xã hội nơi mà khoa học còn chưa phát triển và ngược lại đã không phát triển nơi có khoa học phát triển thịnh vượng".

Ngày nay, lý giải điều này, ta có thể thấy rằng, do phạm vi và đối tượng của cả khoa học và công nghệ lúc đó đều có giới hạn, không thể bao trùm lên tất cả các lĩnh vực hoạt động xã hội. Nên cơ hội để chúng tiếp xúc, cọ sát và tương tác với nhau vào thời buổi phát triển sơ khai lúc đó là rất nhỏ.

2. Giai đoạn đẩy mạnh tương tác         

Cùng với sự phát triển của nền văn minh nhân loại, nhu cầu phải giải thích những hiện tượng tự nhiên và hoạt động của thế giới xung quanh do con người tạo ra ngày càng tăng lên. Khi cả hai phía khoa học trong tìm hiểu thế giới tự nhiên và công nghệ trong hoạt động thực tiễn đã mở rộng phạm vi hoạt động của mình, chúng đã cọ sát và tương tác với nhau thường xuyên hơn và đã có những đóng góp, bổ sung cho nhau. Nhờ đó, mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ cũng thay đổi rõ rệt theo thời gian. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, từ cuối thế kỷ XVI đầu thế kỷ XVII, công nghệ đã góp phần tạo ra những thay đổi có tính cách mạng đối với khoa học và từ đó hình thành nên mối tương tác hữu cơ giữa khoa học và công nghệ cho đến tận ngày nay.

a) Công nghệ tác động đến khoa học như thế nào?

Công nghệ đã đóng góp cho sự phát triển của khoa học thông qua các con đường chính sau: Một là, cung cấp các phương tiện và công cụ tốt hơn cho nghiên cứu khoa học và có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành của các lý thuyết khoa học mới; hai là, bản thân việc sáng tạo ra các phương pháp mới cũng có thể tạo ra những thách thức mới cho các nhà khoa học đi tìm ra các lý thuyết khoa học mới.

- Phương tiện và công cụ giúp hình thành các lý thuyết khoa học mới:

Kính viễn vọng của Galileo là trường hợp quan trọng trong lịch sử thường được viện dẫn về tác động của công nghệ tới khoa học. Nhà bác học Galileo ⁴, người sau này được suy tôn là cha đẻ của nhiều ngành khoa học đã sử dụng kính viễn vọng, một phương tiện chính xác hơn do công nghệ tạo ra, để quan sát thiên văn vào năm 1610 và đã tạo ra cuộc cách mạng thực sự trong khoa học.

Sự việc diễn ra như thế nào? Kính viễn vọng khi đó là sản phẩm có nguồn gốc từ nghề sản xuất thấu kính để điều chỉnh thị lực do Hans Lippershey ⁵tạo ra sau một sự kiện tình cờ may mắn xảy ra vào năm 1608. Tháng 5.1609, từ nước Ý xa xôi, nghe mô tả về “chiếcống ma thuật Lippershey” khi đang là giáo sư đại học, Galileo đã tham gia vào hoạtđộng nấu, đúc và mài thấu kính để sản xuất kính viễn vọng. Các hoạt động ban đầu của ông chỉ là giảng dạy và tham gia chế tạo kính viễn vọng - một loại công cụ dùng để phóng to khi quan sát các đồ vật trên mặt đất. Ở thời Galileo, hiếm có các giáo sư đại học nào lại chịu hạ thấp mình xuống làm công việc tầm thường của người thợ mài kính ⁶. Tại thời điểm này, những bất ngờ đã xảy ra khi Galileo xoay ống kính lên trên trời và ngay lập tức nhìn thấy một cảnh tượng khá lý thú: Mặt trăng lưỡi liềm với các mỏm núi, thung lũng và biển giống hệt như dưới mặt đất. Hình ảnh của mặt trăng bị thay đổi trong các lần quan sát tiếp theo đã giúp cho Galileo đi đến kết luận có ý nghĩa như một bước ngoặt quan trọng trong khoa học: Trái đất đang quay, thực nghiệm bảo thế, chứ không đứng yên, như Arixtốt bảo thế! Những chứng cứ mới mẻ này đã làm thay đổi hoàn toàn bản chất của vũ trụ học: Ý tưởng về thuyết vũ trụ nhật tâm do Copernicus ⁷đề xướng đã được chứng minh thay thế thuyết vũ trụ địa tâm đã tồn tại hàng nhiều thế kỷ trước đó. Nếu không có kính viễn vọng cộng với sự may mắn được chứng kiến những bằng chứng mới có tính quyết định về cấu trúc của tự nhiên, có thể Galileo cũng vẫn chỉ là một nhà khoa học bình thường như những nhà khoa học trung cổ khác mà thôi.

Dòng điện galvanic và hiệu ứng hoá học trong pin voltacũng là một ví dụ điển hình.Galvani, giáo sư về giải phẫu học khi dùng tĩnh điện để nghiên cứu bản chất sự cử động cơ bắp của đùi ếch, một nghiên cứu khá kinh điển đã phát hiện ra nguyên nhân co giật của chân ếch khi nối dây thần kinh đùi ếch với dây điện treo trên thành ghế mà chưa cần phải bật máy phát tĩnh điện.

Volta, một nhà vật lý người Italia, khi tiếp tục nghiên cứu hiện tượng này đã đi đến kết luận rằng, sự co giật của đùi ếch chẳng qua chỉ là hệ quả thứ cấp của hiện tượng “phá vỡ cân bằng điện” giữa 2 kim loại khác nhau mà con người chưa từng biết đến. Kết luận này chính là nội dung của định luật về hiệu điện thế tiếp xúc. Ngay lập tức, hiệu ứng hiệu điện thế tiếp xúc mới này đã dẫn đến sáng chế về pin điện volta, một sáng chế nhanh chóng được phổ biến trên thế giới và đã tạo ra phản ứng nhanh chóng và náo nhiệt như trường hợp của kính viễn vọng. Hiệu ứng tiếp xúc này được phát hiện vào khoảng năm 1800, đã giúp hình thành nên nét đặc sắc của đa số hoạt động khoa học và một phần không nhỏ các công nghệ chủ yếu của thế kỷ XIX.

- Công nghệ tạo ra các thách thức khoa học mới:

Các vấn đề phát sinh trong quá trình phát triển công nghiệp cũng là một nguồn tạo ra các thách tức mới cho khoa học. Những vấn đề công nghệ cụ thể xuất hiện trong đời sống kinh tế - xã hội đã được cộng đồng nghiên cứu có liên quan theo đuổi, tìm cách kiến giải về lý thuyết. Kết quả nghiên cứu thu được có thể vượt ra ngoài phạm vi lý giải cho các vấn đề công nghệ cụ thể ban đầu. Kết quả nghiên cứu này được các nhà nghiên cứu tiếp tục phát triển để tiếp tục thấu hiểu tường tận và để hình thành các ý tưởng công nghệ mới, chưa được dự kiến trước đó.

Sự phát triển của các động cơ hơi nước và các nỗ lực để nhận được nhiều năng lượng hơn trên cùng một đơn vị khối lượng than đốt cháy là một ví dụ điển hình. Những nỗ lực này đã đặt nền tảng cho các lý thuyết về nhiệt động học, entropi và dẫn đến sự tiến bộ thực sự trong công nghệ cùng với việc hiểu thêm về lý thuyết. Có một số ý kiến cho rằng, nhiệt động học “nợ” ngành động cơ hơi nước nhiều hơn là động cơ hơi nước nợ nhiệt động học.

Ngày nay, chúng ta đều biết đến tên tuổi của Louis Pasteur ⁸, nhà bác học Pháp, cha đẻ của ngành vi sinh vật học. Tuy nhiên, con đường dẫn ông đến với thành công trong lĩnh vực vi sinh được khởi đầu từ việc nghiên cứu xử lý các vấn đề liên quan đến công nghệ lên men trong quá trình sản xuất bia và rượu nho.

Sự tương tác này cũng khá điển hình trong lĩnh vực công nghệ vật liệu và vật lý chất rắn. Trong thực tế, khoa học vật liệu là một lĩnh vực nghiên cứu liên ngành mới đã được hình thành từ kết quả của các nỗ lực tìm hiểu các quy trình và tính chất của vật liệu nhằm cải tiến chất lượng và hiệu suất của các thiết bị bán dẫn.

Khi nói đến tác động từ công nghệ đến khoa học, cũng phải nhắc đến những trường hợp khi những hiện tượng được quan sát trong điều kiện sản xuất công nghiệp không gây được tác động ngay lập tức đến khoa học, nhưng sau đó đã trở nên có ý nghĩa quan trọng trong phát triển khoa học. Chẳng hạn như trường hợp phát minh ra hiệu ứng Edison. Hiệu ứng này được Thomas A. Edison ⁹phát hiện đầu tiên nhưng lại bỏ qua do tính thực dụng của mình. Tuy coi là rất thú vị, Edisonđã không tiếp tục theo đuổi do quá bận rộn với các “vấn đề sáng chế có tính hữu ích ngắn hạn". Sau này, như đánh giá của nhiều nhà nghiên cứu, hiệu ứng Edisonđã có những tác động đáng kinh ngạc hơn mọi sáng chế khác của ông. Có 2 lý do cơ bản giải thích cho điều này: Một là, do những người quan sát hiện tuợng không có khả năng đánh giá đúng mức độ quan trọng tiềm năng của chúng; hai là, do thiếu các chính sách khuyến khích hoặc thiếu nguồn lực để theo đuổi, tổng hợp, khái quát hoá, và giải thích các kết quả đã quan sát được trong điều kiện sản xuất công nghiệp nên không đủ khả năng để theo đuổi đến cùng, trừ khi chúng có tiềm năng ứng dụng khá rõ ràng và ngay lập tức.

Những bằng chứng trên đây có thể giúp chúng ta nhận thấy, có không ít những lĩnh vực khoa học mới được rút ra từ các nghiên cứu công nghệ mới xuất hiện hoặc thậm chí là từ các công nghệ cũ đã tồn tại trước đó.

b) Đóng góp của khoa học cho công nghệ

Ngày nay, trong các cuộc thảo luận về chính sách khoa học và công nghệ, mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ theo mô hình tuyến tính được hầu hết mọi người hiển nhiên chấp nhận. Mô hình tuyến tính là mô hình tuần tự đi từ nghiên cứu cơ bản trong khoa học để tạo ra kết quả khoa học mới đến nghiên cứu để ứng dụng kết quả khoa học đã phát hiện và triển khai thành các công nghệ có thể ứng dụng trong thực tiễn, sau đó là hoàn thiện các khâu thiết kế, chế tạo và thương mại hoá công nghệ.

Mô hình tuyến tính này cũng đã được nhắc đến trong bản báo cáo “Khoa học - tuyến đầu vô tận” của Vannevar Bush ¹⁰năm 1945 và đã có ảnh hưởng sâu rộng đến sự phát triển của nền khoa học Hoa Kỳ. Càng về sau, mô hình này càng được diễn giải theo cách “nếu các quốc gia hỗ trợ nhà khoa học tự do nghiên cứu những gì họ coi là quan trọng và thú vị, thì các công nghệ hữu ích đi theo sau những cơ hội tiềm năng đã được khám phá mới của các nhà khoa học mở ra cũng gần như là sẽ tự động được phổ biến rộng rãi trong quân sự, y tế và sản xuất”.

Có thể nêu ra một số cách thức khoa học có thể tác động đến việc phát triển công nghệ như sau:

- Khoa học - khởi nguồn trực tiếp của các ý tưởng công nghệ mới:

Những khám phá về sự phân hạch uranium đã dẫn đến khái niệm về phản ứng dây chuyền, về năng lượng hạt nhân và các ứng dụng nhanh chóng trong quân sự cũng như vì các mục đích hoà bình khác là ví dụ thuyết phục khi nói tới dòng chảy từ khoa học đến công nghệ. Các ví dụ khác về laser và ứng dụng của laser trong đời sống; về tia X và các ứng dụng trong y học và công nghiệp; khám phá về cộng hưởng từ hạt nhân và các ứng dụng trong phân tích hóa học, y - sinh và chẩn đoán y tế... cũng rất ấn tượng và khá đặc trưng cho mô hình đổi mới theo mô hình tuyến tính đã mô tả ở trên. Cũng theo mô hình này, cơ hội để đáp ứng nhu cầu mới hoặc nhu cầu đã có trước trong xã hội theo một cách thức mới được coi như là một hệ quả đương nhiên của các phát kiến khoa học ngay cả khi chưa nghĩ đến bất kỳ một tiềm năng ứng dụng cụ thể nào.

Một ví dụ điển hình về tác động của hoạt động nghiên cứu thăm dò trong lĩnh vực khoa học đến công nghệ khi mới có dự báo về khả năng ứng dụng cao, dù không chỉ rõ ngay được sản phẩm cụ thể, là nghiên cứu của Phòng thí nghiệm điện thoại Bell (Bell Labs). Để khám phá tính chất vật lý của chất bán dẫn nhóm IV như germanium, các nhóm nghiên cứu được lập ra tại Bell Labs với động cơ rõ ràng là hy vọng tìm ra được phương pháp tạo ra chất khuyếch đại thể rắn thay thế cho các đèn điện tử chân không trong các máy truyền tải tín hiệu điện thoại đường dài.

Sự nỗ lực của Bell Labs và ở một số nơi khác cuối cùng đã dẫn đến việc sáng chế ra bóng bán dẫn transistor, một sản phẩm tạo ra sự phát triển đột biến của ngành công nghiệp bán dẫn và công nghệ thông tin và truyền thông sau này. Ví dụ này cũng như các ví dụ về nghiên cứu cơ bản khác do ngành công nghiệp hoặc dịch vụ quân sự ở Mỹ thực hiện khi không chỉ rõ được tiềm năng ứng dụng cụ thể từ ban đầu là các bằng chứng mà các nhà khoa học nghiên cứu cơ bản thường đưa ra để thuyết phục các chính phủ tăng cường hỗ trợ cho các nghiên cứu khoa học của họ. Ngày nay, rất nhiều nghiên cứu cơ bản về y - sinh cũng mang tính chất này.

- Các kỹ thuật, phương pháp thí nghiệm và phân tích khoa học là khởi nguồn của các thiết bị, quy trình công nghệ đang sử dụng trong công nghiệp:

Các kỹ thuật hay phương pháp thí nghiệm, phân tích được sử dụng trong nghiên cứu cơ bản, đặc biệt là trong vật lý, thường được sử dụng trong các quy trình công nghệ của các ngành sản xuất không liên quan đến mục đích sử dụng ban đầu của chúng. Trong ngành vật lý hạt nhân hay vật lý các hạt cơ bản, nhiều thiết bị nghiên cứu mới đã được chính các nhà vật lý học tự thiết kế, chế tạo để phục vụ các thí nghiệm khoa học, nhưng sau đó đã được thương mại hoá để sử dụng rộng rãi cho cả cộng đồng nghiên cứu. Chẳng hạn như các kỹ thuật, phương pháp liên quan đến nhiễu xạ điện tử với kính hiển vi điện tử quét, nam châm siêu dẫn với chụp ảnh cộng hưởng từ trong lĩnh vực y khoa... Quá trình này có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự phổ biến nhanh chóng các kỹ thuật thử nghiệm mới và là một cơ chế cơ bản để chuyển giao tri thức giữa các ngành khoa học khác nhau, vì vậy cũng góp phần đẩy nhanh sự tiến bộ của nền khoa học nói chung.

Con đường phát triển từ những tri thức khoa học đến các phương tiện và thiết bị trong thực tiễn thường là chông gai, tốn khá nhiều thời gian với những điểm dừng - khởi động lại và thậm chí phải trải qua những thay đổi phương hướng nghiên cứu và ứng dụng. Tuy nhiên, theo cách gọi của Rosenberg ¹¹, "đáp số chung của các trải nghiệm này là các phương tiện, công cụ được tạo ra để theo đuổi mục đích nghiên cứu khoa học rốt cục cũng có những ứng dụng trực tiếp như là một phần của quá trình sản xuất”.

Cũng cần nhận thấy rằng, ảnh hưởng trực tiếp của khoa học tới công nghệ cũng khác nhau đối với các lĩnh vực công nghệ khác nhau. Chẳng hạn, đối với công nghệ cơ khí chế tạo, những đóng góp của khoa học tới công nghệ là tương đối yếu; trong lĩnh vực này, có thể thường xuyên tạo được những sáng chế khá quan trọng mà chưa đòi hỏi hiểu rõ các tri thức sâu sắc mang tính khoa học nằm bên trong nó. Trong khi đó, các loại công nghệ về điện, hóa chất và hạt nhân phụ thuộc khá nhiều vào tri thức khoa học; hầu hết các sáng chế chỉ được tạo ra khi có những con người kinh qua đào tạo nhất định về khoa học.

- Nghiên cứu khoa học giúp nâng cao chất lượng nguồn nhân lực trong công nghiệp:

Hoạt động nghiên cứu khoa học (đặc biệt là nghiên cứu trong trường đại học) có tác động đến phát triển, quảng bá công nghệ thông qua quá trình đào tạo kỹ sư, kỹ thuật viên. Đa số kỹ sư, kỹ thuật viên sau khi tốt nghiệp đã làm việc trong các môi trường ứng dụng công nghệ và mang theo mình không chỉ các tri thức nhận được từ kết quả nghiên cứu mà cả các kỹ năng, phương pháp, và danh sách các địa chỉ chuyên gia đáng tin cậy sẽ giúp họ giải quyết các vấn đề về công nghệ mà sau này họ phải đối mặt.

Tóm lại, mối tương tác giữa khoa học và công nghệ đã đi theo hai con đường khác nhau. Một mặt, kiến thức về công nghệ đã cung cấp các công cụ, phương tiện nghiên cứu, đồng thời cũng làm nảy sinh nhiều bài toán thực tiễn có tính thách thức cao để khoa học đi tìm lời giải và do đó hình thành ra các lý thuyết khoa học mới. Trong trường hợp này, dòng chảy của tri thức đi từ phía công nghệ sang phía khoa học. Mặt khác, kiến thức mới trong khoa học được ứng dụng để lý giải, cải tiến các loại công nghệ sẵn có và giúp tạo ra các ý tưởng công nghệ mới, thậm chí giúp dự đoán sự xuất hiện của các công nghệ tương lai. Ở đây, dòng chảy của tri thức được đi từ phía khoa học đến phía công nghệ.

II. Vùng chồng lấn giữa khoa học và công nghệ - Kết quả của sự tương tác chặt chẽ

1. Các nguyên nhân thúc đẩy mối tương tác giữa khoa học và công nghệ

Đến thế kỷ XX, đặc biệt là từ nửa cuối thế kỷ này, sự tích luỹ các tri thức khoa học và công nghệ đã tăng lên rất nhiều so với giai đoạn trước đó. Với lượng tri thức khoa học và công nghệ được tích luỹ, đòi hỏi của con người ngày càng tăng lên không chỉ ở chỗ tìm hiểu và giải thích các hiện tượng tự nhiên mà còn cả ở cách thức chế ngự thế giới vật chất xung quanh. Từ đó, nhu cầu ứng dụng các phương pháp của nghiên cứu khoa học để nghiên cứu làm tăng sự hiểu biết cũng như nâng cao hiệu suất của công nghệ cũng tăng lên.

Xu thế nổi trội của giai đoạn này là: Phần lớn các luồng thông tin quan trọng đã chảy theo chiều từ khoa học sang công nghệ. Nhiều loại công nghệ hiện đại trong cuộc sốngloài người đã được dự đoán trước bằng việc ứng dụng các lý thuyết khoa học. Có rất nhiều ví dụ cụ thể về các công nghệ đã được dự đoán trước từ lý thuyết khoa học, hoặc ít nhất là trên cơ sở các nguyên tắc trừu tượng: Năng lượng nguyên tử, radar, transistor, microchip, laser, máy vi tính... hay sự bùng nổ của ngành công nghiệp công nghệ sinh học phát sinh từ những khám phá về gen. Ngày nay, thời gian để đi từ lý thuyết khoa học đến khi được ứng dụng vào sản phẩm công nghệ đã rút ngắn khá nhiều (chỉ tính bằng số năm thay vì chậm trễ từ vài thập kỷ đến một vài thế kỷ như trong quá khứ).

Cũng như giai đoạn trước đó, công nghệ tiếp tục có một vai trò to lớn trong việc đo đạc chính xác các hiện tượng tự nhiên mà thiếu chúng khoa học khó có thể tiếp cận để nghiên cứu. Điển hình là vai trò của công nghệ vũ trụ trong việc đo phổ điện từ ở dải rộng khi sự quan sát bị giới hạn do không khí thiếu trong suốt đối với tia X, tia y, tia cực tím, và một phần của tia hồng ngoại. Nhờ đó, các khoa học về vũ trụ, về vật lý thiên văn đã có thay đổi mang tính cách mạng, mở ra những chân trời mới do khả năng mới mà các công nghệ hiện đại đã mang lại.

Một nguyên nhân khác tạo ra sự tương tác mạnh mẽ hơn giữa khoa học và công nghệ là sự xuất hiện của máy vi tính. Với sự trợ giúp của máy tính, việc nghiên cứu để áp dụng các lý thuyết khoa học để giải quyết các vấn đề công nghệ trong thực tiễn đã tăng nhanh hơn từ nửa cuối của thế kỷ XX. Trước đây, các phép tính trong khoa học thường được thực hiện tại một thời điểm cho một chất điểm vật chất lý tưởng. Với phương pháp tiếp cận này, khoa học thường chỉ áp dụng cho các hệ thống đã được giản lược đến quy mô nhỏ, trừu tượng và cũng vì thế, các kết quả nghiên cứu trở nên ít thực tế. Điều này vẫn được coi là những hạn chế cơ bản của khoa học. Thực ra, đây chỉ là khó khăn trong việc giải các phương trình toán học với điều kiện thực tiễn mà thôi.

Sự phát triển của máy vi tính đã giúp phân chia trong tưởng tượng các đối tượng nghiên cứu từ kích thước thực tế thành những chất điểm nhỏ có thể tiến hành nghiên cứu khoa học một cách chi tiết hơn. Sự tương tác giữa vô số các chất điểm nhỏ, lý tưởng nói trên sẽ được máy tính ghi nhận lại và thực hiện các phép tính phức tạp về sự tương tác đó. Điều này hiện nay đang được ứng dụng để thiết kế các chi tiết, bộ phận từ kim loại, để tính toán động học dòng chảy của chất lỏng và khí ga, để đạt được sự chính xác cao hơn trong dự báo thời tiết. Trong thế giới sinh học, khả năng của máy tính cho phép khoa học dự đoán được hành vi của các phân tử kích cỡ lớn, cho phép thiết kế được các loại thuốc mới với tốc độ nhanh hơn.

2. Khoa học ứng dụng - Vùng chồng lấn giữa khoa học và công nghệ?

Với sự tương tác giữa khoa học và công nghệ ngày càng tăng lên, những hoạt động nghiên cứu công nghệ bằng các phương pháp nghiên cứu khoa học cũng ngày càng trở nên phổ biến. Trên thực tế, nhiều người đã quen gọi loại hoạt động nghiên cứu về công nghệ này là “khoa học ứng dụng”. Từ thế kỷ XIX, Bigelow12 và Pasteur đã coi “công nghệ như là các ứng dụng trong thực tiễn của khoa học". Khi sử dụng cụm từ này để môtả công nghệ, các ông đã đặt công nghệ dưới ô của khoa học ở khía cạnh mà khoa học và công nghệ được mô tả như là cặp đôi không thể phân chia với sự lệ thuộc của công nghệ vào khoa học. Vì thế, trong một khoảng thời gian rất dài, cặp đôi này được gói lại trong một gói khái niệm đơn giản và được biết đến như là "khoa học".

Xét về khái niệm, thuật ngữ “khoa học ứng dụng” được dùng để nói về công nghệ là một cách gọi chưa hoàn toàn chính xác. Quá trình xảy ra vào đầu thế kỷ XIX không phải là việc ứng dụng kết quả nghiên cứu cơ bản cho nhu cầu công nghiệp. Về cơ bản, đó mới chỉ là việc sử dụng các phương pháp khoa học để giải thích hoặc tấn công vào một công nghệ cụ thể. Sau này, đến giữa thế kỷ XX, xu hướng ứng dụng những khám phá và thành tựu mới của khoa học để phát triển thành các công nghệ cụ thể mới tăng lên rõ rệt. Từ đó, đã hình thành dòng chảy ngày càng lớn của tri thức từ tháp ngà khoa học sang phía công nghệ để đi vào thực tiễn. Điều này làm cho mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ ngày càng trở nên mật thiết hơn. Vùng chồng lấn giữa khoa học và công nghệ vì thế ngày càng mở rộng.

Trong vùng chồng lấn này, chúng ta có thể thấy được sự tương đồng giữa khoa học và công nghệ. Chẳng hạn, cả khoa học và công nghệ đều dựa vào việc thu thập, tập hợp các tri thức và đều liên tục phát triển thông qua việc tích lũy tri thức. Cả hai cùng chia sẻ các quá trình tư duy lô gíc/hợp lý và dựa trên quan hệ nhân quả trong thế giới vật chất và cùng sử dụng các phương pháp toán học. Việc sử dụng các phương pháp thực nghiệm cộng thêm cả sự may mắn cũng là các đặc trưng chung cho cả hai loại nỗ lực này. Sự tương đồng này cũng có thể là nguyên nhân để công chúng xem xét khoa học và công nghệ chung trong một khái niệm kép “khoa học và công nghệ” hay nói vắn tắt hơn chỉ là “khoa học”.

Xét về bản chất, vùng chồng lấn này chính là hoạt động “nghiên cứu ứng dụng và triển khai thực nghiệm” như các tài liệu Frascati ¹³và UNESCO ¹⁴đã định nghĩa.

III. Điểm khác biệt giữa khoa học và công nghệ

Các phân tích ở mục I và II cho thấy, mặc dù khoa học và công nghệ chồng lấn lên nhau trong một khu vực có thể được gọi là "nghiên cứu và triển khai", nhưng giữa chúng còn có một số khác biệt quan trọng.

Xét về mục tiêu, nghiên cứu khoa học là khám phá để tạo ra các tri thức vì lợi ích thuần tuý của khoa học, hay nói khác đi là khoa học vị khoa học. Động cơ của nhà khoa học không bị ảnh hưởng bởi chính trị, kinh tế, xã hội. Họ làm việc với một độ tự do nhất định trong hành động. Họ có thể từ bỏ một lý thuyết khoa học này khi xuất hiện một triển vọng khoa học mới, tiến bộ hơn, chính xác hơn. Khoa học cần câu trả lời cho câu hỏi có đúng như vậy hay không và mọi khả năng, khía cạnh của vấn đề thường được cân nhắc rất kỹ lưỡng.

Còn công nghệ là phương tiện để con người thực hiện một sự việc nào đó. Nhà công nghệ có động cơ nghiên cứu là để ứng dụng trong cuộc sống rõ rệt hơn. Ngoài áp lực về thời hạn hoàn thành, yêu cầu về sản phẩm cuối cùng cũng làm cho nhà công nghệ khó có thể từ bỏ các ý tưởng sản phẩm hay dự án mà mình đang theo đuổi giữa chừng, điều có thể xảy ra dễ dàng hơn đối với nhà nghiên cứu khoa học. Công nghệ cần câu trả lời cho câu hỏi nó có vận hành được hay không và công nghệ vẫn có thể thích hợp khi chúng ta chưa hiểu thấu đáo cách thức vận hành và hoạt động của nó. Quay lại các ví dụ về quá khứ, đồ sắt đã được sản xuất hàng nhiều năm trước khi chúng ta hiểu rõ các phản ứng xảy ra trong lò luyện thép. Tri thức khoa học lúc đó có thể chỉ là sản phẩm phụ đi kèm với các thành tựu công nghệ. Tuy nhiên, tiến bộ về công nghệ thường sẽ đạt đến điểm tới hạn khi tri thức khoa học hiện có không đủ để giúp nhận biết thấu đáo về bản chất của công nghệ đó.

Có thể nhận dạng sự khác biệt giữa khoa học và công nghệ từ mục tiêu đến nhiệm vụ và kết quả của các hoạt động này trong bảng 1.

Bảng 1: Sự khác nhau giữa khoa học và công nghệ

Cũng cần nhấn mạnh thêm rằng, tiến bộ công nghệ, một mặt, vừa gắn liền với các sáng chế riêng biệt có tính đột phá và thường liên quan đến các thiên tài cá nhân, chẳng hạn như: Alexander Fleming ¹⁵, Thomas Edison, The Wright Bros ¹⁶. Mặt khác, công nghệ thường là kết quả của các chuỗi sự kiện kế tiếp nhau chứ không phải là kết quả của một sự kiện duy nhất. Các thành công về công nghệ thường xảy ra khi đã sẵn có một số khả năng công nghệ khác hỗ trợ thêm, cho phép giải quyết các vấn đề đặt ra một cách trọn vẹn. Công nghệ thường đạt tới thành công một cách tuần tự, kéo dài về thời gian từ một vài ý tưởng ban đầu và được hoàn thiện dần dần. Sự hoàn thiện này luôn là kết quả của rất nhiều người vô danh thường xuyên chăm chút đến từng sản phẩm, từng khách hàng, và từng thị trường. Chẳng hạn, trong trường hợp động cơ đốt trong, thoạt đầu, thời gian để tia lửa có thể đốt cháy hỗn hợp không khí - nhiên liệu không đảm bảo hiệu quả tối ưu. Điều này đã được cải thiện liên tục, dẫn đến hiệu suất cao hơn. Bây giờ chúng ta đã có vòi phun nhiên liệu và kiểm soát quá trình đốt bằng máy tính... Sự phát triển này xảy ra trong một khoảng thời gian là trên 100 năm!

IV. Thay lời kết

Những gì diễn ra trong thực tế đã phản ánh sự đa chiều phức tạp trong quan hệ giữa khoa học và công nghệ. Con đường đa chiều này có thể xuất phát từ khám phá mới và khai thác chúng có hiệu quả bằng các cách thích hợp. Sau đó, việc khai thác này một mặt có thể dẫn đến việc hình thành các khoa học mới, mặt khác có thể dẫn đến các ứng dụng mới trong công nghiệp. Mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ cũng có thể đi theo chiều ngược lại. Nhiều tiến bộ khoa học cũng phụ thuộc vào các tiến bộ về công nghệ trước đó và hiển nhiên là, ở đó có thể không có lộ trình từ nghiên cứu cơ bản thông qua nghiên cứu ứng dụng để đi tới công nghệ.

Với nhận thức này, một mặt, sự thành công của khoa học cuối cùng chính là việc phải tạo ra được sức mạnh cho con người, như Francis Bacon đã từng tham vọng. Một phương pháp nhận thức có thể mang lại bức tranh đẹp đẽ, dễ hiểu, có hệ thống về thực tế. Nhưng nếu chỉ có như vậy, thì sứ mệnh của nghiên cứu khoa học cũng rất bị bó hẹp. Trên thực tế, nhiều nghiên cứu khoa học được tài trợ với hy vọng là sẽ bù đắp được chi phí vào một ngày nào đó. Và sự bù đắp này chỉ có thể xảy ra khi có trợ giúp của công nghệ.

Mặt khác, công nghệ không chỉ vẻn vẹn là “khoa học ứng dụng”. Coi công nghệ như là khoa học ứng dụng cùng lắm cũng chỉ là một nửa sự thật mà thôi. Công nghệ cũng thường xuất hiện khi chưa có hiểu biết tri thức khoa học đầy đủ. Thay đổi môi trường vật chất mới chính là mục đích của công nghệ. Các giải pháp của nó đưa ra đôi khi không phải là đúng hay sai, có khả năng kiểm chứng hay không có khả năng kiểm chứng mà là phải đưa lại một hiệu quả nhất định (ít hay nhiều) theo những góc nhìn và quan điểm khác nhau.

Khi khoa học và công nghệ đi riêng rẽ, như đã được biết đến trong phần lớn lịch sử loài người, chúng phát triển chậm hơn là khi chúng kết hợp, tương tác với nhau, như đã xảy ra với mức độ ngày càng tăng trong khoảng 100 năm qua. Cả khoa học và công nghệ đều sẽ phát triển tốt lên khi chúng ở trạng thái tương tác, hỗ trợ lẫn nhau trong mối quanhệ cộng sinh, nương tựa lẫn nhau.

Mặc dù vậy, về bản chất, điều này không làm lu mờ được một thực tế là khoa học và công nghệ vẫn là 2 khái niệm rất khác nhau. Sự hiểu rõ mối quan hệ cộng sinh giữa khoa học và công nghệ là điểm mấu chốt đòi hỏi phải có những chính sách khác biệt, rạch ròi cho mỗi loại hoạt động và cho miền chồng lấn giữa 2 loại hoạt động này để đạt tới thành công trong hoạch định chính sách khoa học và công nghệ.

Chú thích và tài liệu tham khảo

1 Rudi Volti, giáo sư xã hội học và kinh tế học người Mỹ, giảng dạy tại Đại học Claremont và Pitzer College, tácgiả cuốn Society and Technological Change(New York: St. Martin's Press, 1988; 2nd edition, 1992; 3rd edition, 1995, 4th edition, 2001; 5th edition, 2005).

2 Francis Bacon (1561-1626), nhà triết học, khoa học, luật sư và chính khách người Anh. Trong lĩnh vực khoa học, sự cống hiến của ông là đưa raphương pháp luận quy nạp cho các điều tra khoa học. Phương pháp này được gọi là phương pháp khoa học Bacon.

3 Thomas Samuel Kuhn (1922-1996), tiến sỹ vật lý người Mỹ. Ông có nhiều công trình nghiên cứu về lịch sử khoa học và xây dựng được nhiều kháiniệm quan trọng trong triết lý khoa học của thế kỷ XX. Công trình The Structure of Scientific Revolutions của ông là một trong những công trình có ảnh hưởng và được trích dẫn nhiều nhất. Kuhn đã giảng dạy tại nhiều trường đại học danh tiếng của Mỹ như: Harvard, Berkeley, Princeton, MIT.

4 Galileo Galilei (1564-1642), nhà vật lý, toán học, thiên văn học và triết học, người có vai trò lớn trong cuộc cáchmạng khoa học. Những đóng góp của ông bao gồm việc cải tiến kính viễn vọng để quan sát thiên văn và ủng hộ lý thuyết của Copernicus. Galileo được suy tôn là "cha đẻ của ngành quan sát thiên văn", là "cha đẻ của vật lý hiện đại", và "cha đẻ của khoa học".

5 Hans Lippershey (1570-1619), một nhà chế tạo kính mắt sống tại Middelburg, Hà Lan. Theo sách 10 vạn câu hỏi vì sao? (tập thiên văn học 2, Nhàxuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1997) thì vào năm 1608, Lippershey tình cờ được con trai của mình, trong khi nghịch 2 thấu kính trong cửa hiệu kính mắt của bố, đã phát hiện ra và báo cho bố biết có thể nhìn thấy cái cọc báo gió trên tháp chuông nhà thờ gần hơn, thậm chí thấy cả mấy con chim đang nấp. Ông lập tức bắt tay vào cải tiến, đem 2 thấu kính đó đặt vào một cái ống - ống kính viễn vọng đầu tiên ra đời như vậy.

6 Truyện kể về các nhà bác học Vật lý. Câu chuyện về Galileo, trang 116. Đào Văn Phúc (chủ biên). Nhà xuất bản giáo dục, 1999.

7 Nicolaus Copernicus (1473-1543), người Ba Lan, nhà thiên văn học đầu tiên đã xây dựng hệ lý luận Vũ trụ mới (sau này được gọi là hệ vũ trụ nhậttâm) dựa trên các quan trắc và tính toán khoa học. Sách của ông, De revolutionibus orbium coelestium (bàn về sự cách mạng của các thiên thể), thường được coi là xuất phát điểm của thiên văn học hiện đại và cũng là khởi điểm bắt đầu cuộc cách mạng khoa học.

8 Louis Pasteur (1822-1895) nhà hoá học và vi sinh vật học người Pháp được biết đến vì các đóng góp mang tính đột phá trong phát hiện nguyênnhân và cách phòng ngừa nhiều loại bệnh. Đối với thế giới, Pasteur nổi tiếng vì đã sáng chế ra phương pháp loại trừ nguyên nhân gây bệnh của sữa và rượu nho - quá trình này được gọi là quá trình pasteur hoá. Các thí nghiệm của ông về men khi giải quyết các vấn đề liên quan đến công nghệ sản xuất bia và rượu nho đã đặt nền móng đầu tiên cho sự ra đời của ngành vi sinh vật học và hỗ trợ cho lý thuyết nguồn gốc vi trùng của bệnh tật và chế tạo ra vắc xin ngừa bệnh dại đầu tiên.

9 Thomas Alva Edison (1847-1931) là nhà sáng chế và nhà kinh doanh người Mỹ. Ông đã phát triển rất nhiều thiết bị có nhiều ảnh hưởng đến cuộcsống trên thế giới, bao gồm cả máy quay đĩa và bóng đèn điện. Edison được coi là một trong những nhà sáng chế có nhiều thành công nhất trong lịch sử: Nắm giữ 1.093 bằng sáng chế ở Mỹ, cũng như nhiều bằng sáng chế ở Anh, Pháp và Đức.

10 Vannevar Bush (1890-1974), kỹ sư, tiến sỹ kỹ thuật và nhà quản lý khoa học người Mỹ nổi tiếng nhờ công trình của ông về nghiên cứu máy tính,nhờ vai trò quan trọng trong chế tạo bom nguyên tử và nhờ các ý tưởng ban đầu về mạng World Wide Web. Bush là một nhà hoạch định chính sách, cố vấn khoa học đầu tiên của Tổng thống Mỹ. Ông được đánh giá là một nhân vật hàng đầu trong việc phát triển tổ hợp công nghiệp - quân sự và các nguồn tài trợ cho khoa học từ quân sự ở Mỹ và được mệnh danh là thần hộ mệnh cho nền khoa học Mỹ trong Chiến tranh thế giới thứ II và các năm kế tiếp trong thời kỳ Chiến tranh lạnh.

11 Alexander Rosenberg là một nhà kinh tế học và triết học người Mỹ. Công trình của ông tập trung vào vấn đề về triết lý của khoa học và đặc biệt làcác triết lý về kinh tế.

12 Dr. Jacob Bigelow (1787-1879) là nhà khoa học nổi tiếng về y học, thực vật học và kiến trúc ở Mỹ.

13 Frascati manual , 2002, bản dịch tiếng Việt , Nhà xuất bản Lao động , Hà Nội, 2004.

14UNESCO 1984b Manual for statistics on scientific and technological activities, ST.84/WS/12, Paris .

15 Sir Alexander Fleming: (1881-1955), nhà sinh vật học và dược học người Scotland. Fleming xuất bản nhiều bài viết về vi khuẩn học, miễn dịchhọc, và hoá trị liệu. Những thành tựu nổi bật nhất của ông là trong lĩnh vực enzyme lysozyme (năm 1922) và khám phá ra chất kháng sinh penicillin từ nấm fungus penicillium notatum (năm 1928) và nhờ đó ông được nhận Giải Nobel về y học năm 1945 cùng với Florey và Chain.

16 The Wright brothers, Orville (1871-1948) and Wilbur (1867-1912), là hai anh em người Mỹ được coi là các nhà sáng chế và chế tạo máy bay đầutiên trên thế giới và thực hiện thành công chuyến bay đầu tiên do con người kiểm soát ngày 17.12.1903.

Rudi Volti.SocietyandTechnological Change, 5th edition, 2005.

Harvey Brooks. The relationship between science and technology Research Policy Vol. 23, 1994, 477-486.

Derek de Solla Price. The science/technology relationship, the craft of experimental science, and policy for the improvement of high technology innovation, Research Policy., ol. 12, No. 1 February 1984.