既然交叉法是各个学科发展的必然结果，因此，交叉法的作用是催生了一些交叉学科、边缘学科，并促进了跨学科研究，使得壁垒森严的学科界限被打破并变得越来越模糊。但是，这并不等于学科分类不再必要，学科分类的规则并未“破”，也不能“破”，每个学科最基本的研究对象、所建立的理论体系以及所采用的独特方法，仍然有很大区别，即所谓“隔行如隔山”。
交叉学科研究是近来科学方法讨论的热点之一。交叉学科的目的主要在于通过超越以往分门别类的研究方式，实现对问题的整合性研究。目前国际上比较有前景的新兴学科大多具有跨学科性质。近年来一大批使用交叉学科方法或从事跨学科研究与合作的科学家陆续获得诺贝尔奖，再次证明了这一点。就其深刻性而言，交叉学科研究本身也体现了当代科学探索的一种新形式。在技术研究领域，将不同学科的技术互相融合，实现技术新突破，也是一种重要的技术研究方法。
最后，我们来看一下两个光信息科学学科交叉的成功案例。
1.举例一：微波光子学
首先，来看一下微波通信和光纤通信的特点。
微波通信
能够在任意方向上发射信号，易于构建和重构，而且能实现与移动和便携设备的互联；
传输成本低（通过大气传输）；
采用蜂窝式系统，具备高效的频率利用率；
微波传输介质在长距离传输时具有很大的损耗，使向高频扩展受限；
电磁辐射对人体安全的影响。
光纤通信
体积小，重量轻，损耗低，抗电磁干扰；
超宽带（＞50THz），目前已实现单路40-160Gb/s的信号传输；
易于在波长、空间、偏振上复用，目前已实现单根光纤10Tb/s的信号传输；
移动性不够。
从20世纪70年代以来，光纤通信技术的迅速崛起和微波技术的发展，使得原本各自独立的两门学科越来越紧密地结合起来。光纤通信系统的低损耗、高带宽特性对于微波信号的传输和处理来说充满了吸引力；而高容量光纤通信系统的发展也使得在光发射机和接收机中必须采用微波技术。
两者在电磁波动理论基础上统一，并可用相同工艺和材料在同一芯片上集成，这大大促进了交叉学科微波光子学的诞生和发展。目前已可采用GaAs、InP等材料，用相同的工艺将激光器、光探测器、调制器和微波FET集成在同一芯片上，制成光微波单片集成电路（OMMIC），今后的发展趋势是两者将密不可分地融合为光电统一体。
微波技术与光子技术是推动信息技术进步的两大重要学科。微波技术发展至今，已在通信、国防等诸多方面获得了卓越的成就；光子技术尤其是光通信为20世纪70年代以来有着蓬勃生机的新技术增长点，把通信系统的速度和容量提高到了前所未有的程度。两者的相互融合，必将对现代信息技术产生深远的影响。
2.举例二：生物医学光子学（Biomedical Photonics）
作为光子学与生命科学交叉形成的新的学科分支，将研究对象直指高等生命活体，特别是人类生活中所面临的一些重大问题。近年来，随着探测技术的进步，已经将探测的灵敏度极限伸展到光子量级，为揭示生命体近自然环境下的光现象提供了可能。生物医学光子学包括生物光子学和医学光子学两部分，尽管它们在各自领域中都得到迅速的发展，但两者之间有相互重叠的范围，并且相互促进。
生物医学光子学的特点与优势在于：①特异性好，灵敏度高，有极高的光谱和时间分辨率及精确度；②对样品的处理环节少，甚至可实现样品的近真实环境探测，对样品的损伤小；③直观、快速，信息量大，可提供从紫外线到红外线范围的光谱信息和图像信息；④应用范围广，在生物学研究、医学诊断与治疗、农业、环保、加工制造等领域都有广泛应用。
由于生物医学光子学涉及多个学科领域，具有光学工程、光电子技术、自动控制、电子工程、生物学、生物化学、生物物理学、生物医学等基础的研究人员和学生都可以找到适合自己研究背景的领域开展工作。
3.4.3 对我们的启示
为了很好地运用交叉法，我们应该具备如下条件。
1.跨学科研究的严格训练
除了具备传统科学研究所要求的较高专业科学素质外，跨学科研究的严格训练是至关重要的，培育跨学科的意识、视野和情怀及必要的学术规范等，都是能够运用交叉法的前提条件。
例如，数学方法如微积分、线性代数和概率论等在物理学中的应用，是典型的交叉法之一，并形成了一种独特的数学物理方法。对一个物理问题的处理，通常需要以下3个步骤：
①利用物理定律将物理问题翻译成数学问题，即数学建模；
②解该数学问题，大量运用数学中的符号、法则进行推理与演算，其中解数学物理方程占有很大的比重，有多种解法；
③对所得的数学结果给出物理解释，即讨论所得结果的物理意义。
因此，物理是以数学为语言的，而“数学物理方法”正是联系高等数学和物理专业课程的重要桥梁。
2.要具备学科交叉的意识
要使受教育者在科学研究中知道选择哪些后继的标准对现存和备选事物作出评估，知道怎样选择研究工具，怎样理解与把握科学研究的可行性，怎样获取结论和把握系统的隐含性知识以及理论和实践、系统与政策之间的多样性联系，甚至清晰地知道自己的价值观，进而改进外在工具和环境等。
科学在20世纪以来的一个重要发展趋势是与技术的融合以及科学、技术与社会的相互渗透，这使科学更加变成了一项社会综合事业和工程，乃至不通过跨学科研究的方式，就不会有真正的科学与技术的突破。
几乎可以说，现实中的一切重大课题不通过跨学科研究都是不可能完成的。例如，寻找SARS病毒和禽流感的病源，对艾滋病的有效防治，人类基因组测序，航天探索，印度洋海啸灾难的救治研究等，都不是任何一门学科或技术甚至一地一国所能承担的，而这些问题之间有时又是相互联系着的，从而必须综合多学科多方面社会力量开展集成性的研究。
科学上的新理论、技术上的新发明的产生，以及新的工程技术的出现，通常是在学科的边缘或交叉点上，重视交叉学科将使科学本身向着更深层次和更高水平发展，这是符合自然界存在的客观规律的。2008年11月11日，在2008诺贝尔奖获得者北京论坛上，华人图灵奖得主姚期智指出：多学科交叉融合是信息技术发展的关键：当不同的学科、理论相互交叉结合，同时一种新技术达到成熟的时候，往往就会出现理论上的突破和技术上的创新。
3.5 螺旋上升法
3.5.1 螺旋上升法
所谓螺旋上升，是指事物的发展由一系列的循环构成，不是平铺直达，而是迂回曲折的。螺旋上升过程中的每一个循环都比前一个循环更高一层，更进一步。
螺旋上升法的实质是辩证法中否定之否定基本规律的具体表现。这种事物发展的规律性在许多领域中都有表现，不仅在自然科学领域屡见不鲜，在社会科学领域如经济管理学科，也经常见到。
马克思主义哲学认为，事物的发展是它自身内部的矛盾斗争的结果。任何事物都是一个矛盾的对立统一体，矛盾的双方往往表现为支持现有特征的因素（肯定方面）和改变现有的特征的因素（否定方面）。这两方面的矛盾，促使了事物自身的发展，当事物扬弃了原有的特征、改变了原来的存在形式和性质、呈现出新的特征时，该事物变成了一种新形态的事物，即实现了否定，事物才得以发展，否则它还是原来的老样子。所以，新事物对某物的否定是事物自身发展的必经阶段。在这个阶段（否定阶段），原有的对立双方的位置发生了转化，原有的否定方面变成了新事物的肯定方面，而原有的肯定方面变成了新事物的否定方面。但是，在这个阶段中，只是原有事物的否定方面获得了片面的发展，原有的肯定因素和否定因素之间的矛盾并未彻底解决，事物的自身发展还未完成。随着内在矛盾的发展，原有事物的肯定方面作为新事物的否定方面继续增长，从而把作为否定原有事物的新事物再次否定，否定者又被否定，即否定之否定。事物的发展经过两次辩证否定，矛盾双方都得到了充分发展，扬弃了各自的片面性，在新的基础上达到了肯定和否定的统一。经过肯定、否定、否定之否定即新的肯定，事物在新的基础上重现自身，仿佛是原来事物的复归。但它不是原来事物的简单重复，而是在更高、更丰富的基础上的复归，是完成了自然发展过程的新事物。事物的发展从肯定到否定，到否定之否定，形成一个周期性的螺旋式发展，构成发展过程的整体。周期性的螺旋式发展，是否定之否定规律的根本特点，也是区别于唯物辩证法其他规律的主要特点。
螺旋式是事物发展的前进性和回复性的统一。事物的自身发展，经过肯定、否定和新的否定，即否定之否定的曲折过程，仿佛是向出发点的复归，但实质上是在高级阶段上重复某些低级阶段的特点、特性，是通过曲折的形式而实现的前进运动。因此，在螺旋式或波浪式的发展中，事物发展的前进性和曲折性是辩证统一的。
任何事物，包括技术，它们的发展也都是螺旋式上升的。认识技术发展的螺旋式具有重要的方法论意义。它告诉人们，技术的发展道路不是直线式的而是曲折的，只有依据技术发展的这种辩证特征，端正我们的认识并去指导实践，才能使主观思想符合技术的发展逻辑，防止思想认识的直线性。因此，在实践活动中有时为了前进而后退，为了走直路而走弯路，这是合乎技术的辩证过程的。螺旋式的发展表明，技术发展的总趋势是前进的、上升的，不是周而复始的往返循环。技术发展过程中的曲折、倒退是暂时的，它的总趋势、总进程是改变不了的。
3.5.2 螺旋上升法案例分析
螺旋上升法在技术研究中的例子很多，这里仅从光信息科学与技术专业的角度列举一个典型事例——光纤拉曼放大器进行说明。
在光通信领域，长期以来，人们一直在寻找不需要经过光电变换而实现光信号放大的方法。1928年，C.Raman爵士发现了拉曼效应。在非线性光学介质中，高能量（波长较短）的泵浦光能够将一小部分入射功率转移到另一个低能量（波长较长）的光束，从而实现较长波长的放大，此过程称为拉曼效应。拉曼效应一经发现，人们立刻意识到利用拉曼效应可以实现光放大。进一步的研究发现，石英光纤具有很宽的受激拉曼散射（SRS）增益谱，并在13THz附近有一较宽的主峰。如果一个弱信号与一强泵浦光波同时在光纤中传输，并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内，弱信号光即可得到放大，这种基于受激拉曼散射机制的光放大器即称为拉曼光纤放大器。
光纤中拉曼增益谱带宽大，适合于高速信号的放大，但对于一定的拉曼增益，输出端的拉曼散射光强与泵浦光功率、光纤长度成正比，与光纤芯径成反比。对于光纤中的拉曼效应进一步研究发现，泵浦光与斯托克斯色散光的偏振方向对拉曼过程影响很大，当使用长光纤时，由于泵浦光与斯托克斯光无法实现同方向偏振方向传输，将使拉曼阈值成倍地上升，泵浦效率急剧下降，因此，需要多级泵浦，参见图3－36。而当时的泵浦光源根本无法满足，因而研究进展相当缓慢，以至于大多数开展的项目都被迫终止。
光纤拉曼放大的发展遇到了前所未有的挫折。
正当光纤拉曼放大器的研究举步为艰时，另一种光纤放大器——掺铒光纤放大器EDFA出现了。掺铒光纤放大器不仅具有与光纤拉曼放大器相同的易于和通信光纤连接的优点，而且它对泵浦功率的要求小多了，所需的泵浦波长（1480nm）的光源恰恰已经被研制出来，这种历史的巧合造就了EDFA的一代辉煌，由它引出的密集波分复用系统，使通信容量成数倍增加，它很快就得到了普及。在这个阶段，拉曼光纤放大器几乎完全被人们所遗忘。
但历史仍然在向前发展，当人们想要拓宽光谱的使用范围时，发现掺铒光纤放大器EDFA受到谱线宽度的限制，几乎不可能进一步拓宽。掺铒光纤放大器只能工作在C波段和L波段。
为此，又开发了掺铒光纤放大器TDFA和掺镨光纤放大器PDFA，它们虽然能分别实现在S波段和1310nm波长上的放大，但效率、成本及稳定性方面存在一定问题，并没有获得广泛应用。另一方面，随着半导体大功率激光器的出现，原先制约拉曼光纤放大器的条件被突破，于是，拉曼光纤放大器再度成为人们关注的焦点。进一步研究表明，拉曼光纤放大器除了可以放大掺铒光纤放大器所不能放大的波段以外，还有三个突出特点：①其增益波长由泵浦光波长决定，只要泵浦源的波长适当，理论上可得到任意波长的信号放大；②其增益介质为传输光纤本身；③噪声系数低。此外，它还可以对光信号进行在线放大，构成分布式放大，实现长距离的无中继传输和远程泵浦，尤其适用于海底光缆通信等不方便设立中继器的场合。
