第二，科学和技术，发端不一，但相互推动，相互依存。任何割裂二者关系的做法都会对社会产生严重的不良后果。英国工程技术委员会在20世纪80年代所做的调查报告中指出，制造业严重衰落的直接原因就是未能有效地利用工程技术，而未能有效地利用工程技术的原因就在于长期以来一直存在着重科学、重艺术而轻视技术的倾向。从这些教训中，我们应该有所借鉴，要重视每个阶段二者关系的发展变化，科学地做出分析，杜绝偏废倾向的产生。
1.3 科学与技术研究的选题
在科学与技术研究的活动中，正确的选题是至关重要的。因此，在介绍研究方法之前，我们对科学与技术研究课题的选题问题做一个简单的讨论。
如绪论中所述，科技研究活动分为宏观活动和微观活动两类，因此宏观的选题和微观的选题是有所区别的。
1.3.1 科学研究的选题——寻找未知世界
爱因斯坦曾经说过“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”。尽管我们未知的世界还很多，如宇宙的起源，外太空的状况，超高温、超低温、超强磁场环境下的物质的性质等；但是，与我们生活密切相关的所谓“身边的”科学问题，大概除了生命科学以外，大部分基础问题已经被探索过了。尤其是光学问题，没有被研究过的课题相对少多了。仔细解读一下我国在2005年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020》，我们发现，关于光学领域的科学课题实在很少。在整个发展规划中，科学研究的部分（第六章）相对于技术部分（第五章）篇幅要少得多，而在科学问题中，“沾光”的也不多。因此，摆在我们这支庞大的科学研究队伍面前的一个很现实的问题就是：我们科学探索的选题在哪里？还有什么新科学问题值得研究？
从科学的发展历史来看，目前的科学探索正在从单纯性课题向复杂性课题演化。
所谓单纯性课题，是指外部条件和内部结构都大大简化的研究课题。在科学研究的早期，经常要将研究对象进行简化，以便摒除非本质因素的影响。比如力学中的质点运动，它将物体的运动简化为一个没有大小只有质量的“质点”，然后研究它的运动规律。引入质点的概念之后，运动物体的形状、大小、受力点位置等因素对于运动的影响就可以不考虑了，更容易获得质点运动的规律，得出了着名的牛顿三大定律。在电学中把研究对象抽象为理想点电荷、理想电偶极子、理想导体等，也都是为了更容易、更本质地获得它们的电学规律而引入的。在光学中，把介质都归结于均匀介质，并用折射率这个非常笼统的参数来描述介质的特性，也是一种理想化的方法。目前这类外部条件和内部结构都大大简化的研究课题已经越来越少。尤其是在光学这个古老科学的领域，除了量子光学、THz波段以及极端条件下的光学以外，大部分单纯性课题已经被广泛研究了。
所谓复杂性课题，是指下列情况的一些课题，但并不限于这些课题。
1.结构复杂性课题
以光学为例，从原先的简单结构向复杂性结构演化。比如，近年来提出的光子晶体或者光子晶体光纤，本质上是将折射率周期变化的结构引入到导光介质之中，并随之诞生了“光子晶体”、“光子带隙”等新概念。由于这种周期结构的光学材料，不仅周期可变，而且周期内的参数也可以变更。
2.材料与组分复杂性课题
以光学为例，过去所研究的课题，大部分研究对象（光学材料）都是少量种组分，或者结构是确定的。新的研究领域，如组织光学，研究人体组织或者血液中光的传播。
这些研究对象，不仅成分复杂，而且形状、分布、细胞的透光性等都非常复杂，其光学性质完全不确定。因此，需要新的描述方法和新的研究思路。
3.非常规和极端条件下的复杂性课题
通常指超高电压（超强电场、超强磁场）、超高气压、超高温度、超低气压、超低温度、超短脉冲、超强声场、超大空间范围（宇观、大气运动）、超小空间（微观）等条件下的科学问题。比如对处在接近绝对零度附近冷原子的光学性质的研究，就导致了慢光的发现，其传播速度降到了真空中光速的五亿分之一，达到17m/s，引起了光学界和科技界的震动。
4.混合态、混沌与非稳态课题
这里的混合态是泛指一般的混合态，并不局限于量子力学中的纯态的概念，如液体混合态、超导混合态等。混沌是指这样一个动力学过程，由于反作用或者反馈的存在，导致输出状态与初始状态密切相关，在某一些特殊的初始状态下，经过多次反演，导致输出状态完全杂乱无章。如大气的运动、海洋的运动、地壳的运动等。这些运动都是多种因素共同参与的结果。因此大气光学、海洋光学等光学分支，也就变得非常复杂和难以准确计算。此外，如复杂网络（Internet）和万维网（WWW）、交通流问题等也都属于这一类问题。
除了以上列举的复杂性课题外，还有很多课题没有被列进去，如生物的繁衍、人口问题等。
科学探索从单纯性的课题向复杂性课题演化这一点，从《国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020》中也可以清楚地体现出来。如果说在纲要中第六章第2节所列的8个“前沿科学问题”中，还存在一些单纯性问题的话，在第六章专门列出“第3节：面向国家重大战略需求的基础研究”。在这一节中，所列的科学问题几乎都是复杂性问题。好在第4节“重大研究计划”中，还可以在“量子调控”与“纳米研究”两个计划中找到一些单纯性问题。
科学研究课题性质的巨大变化，对于我们从事科学研究的人员以及光信息科学与技术专业的同学（或者物理系的同学）是一个巨大的挑战。因为我们所学习的课程与所讲授的科学研究的内容，都习惯于单纯性课题的研究。如何适应现代科学课题性质的这种变化，我们几乎毫无应对的方法，甚至连感觉都还找不到。
由教育部、科技部、中科院、自然基金委联合发起的“一万个科学难题”的征集活动，在全国广泛征集科学问题。目前已经成书，其中由科学出版社出版的《物理学卷》已经出版发行，建议同学们浏览一下，从而对光学领域的科学问题有一个了解。
我们知道，虽然宏观的课题基本上都是复杂性的“大课题”，但是对于一个具体的研究人员或者一个课题组，要完成一个宏观的大课题不仅是困难的，而且有时是不可能的，有的课题甚至要几代人的努力才可能完成。因此，对于个人来说，人的一生毕竟是短暂的，所以，科学探索的选题还必须遵循下面的一些原则。
1.探索性
科学探索的目的是为了发现新的现象、研究新的规律。以光学来说，就是要发现新的光学现象、研究新的光学规律，并最终指导人们的实践。对于已经经过研究、对于其中的规律已经搞清楚的物理现象，就没有必要去研究和去探索。因此，科学研究一定是要探索前人没有探索的问题。对于这一点，似乎没有什么疑问。然而，由于研究者个人的知识面有限，常常对于所研究的课题已经达到的深度缺乏了解，明明是研究过的课题，还自以为无人研究过，费了很大力气，其实是重复前人的工作。而且，一旦发表，很容易落个“剽窃”、“抄袭”的结果。所以，在开展一个课题研究之前，一定要仔细查阅是否有人曾经研究过。
SCI、EI、ISTP是我们常用的三大检索工具，一般说来，如果在这三大检索工具都查不到，基本上可以保证没有人研究过。但是，由于检索词设定的不准确，也会出现漏检的情况。即使三大检索没有查到，还要查一下国内中文期刊，是否有别人也在做同样的工作。对于课题选题来说，检索的目的不是为了直接应用这些论文的成果，而是恰恰相反，“检索的目的全在于不用”，也就是说，如果有人做了同样的工作，也有一定的结论，从科学探索的角度来说，就没有必要去做了。
一个课题，即使经过了很多研究者长时间的研究，并不是绝对不能作为自己的新课题进行研究，因为前人达到的深度可能不够，仍然有加以研究的必要。但是，这类课题的探索空间毕竟要小，不容易出成果。相反，当前国际上的热点课题，则探索的空间比较大。不容易与人重复。这就是为什么大多数人都愿意研究当前国际上的热点课题的原因。所以，密切跟踪国际科研动向来选题，是一个比较好的选题方法。
但是，如果我们都一味追随国际的动向来选题，我们的原始创新何在？这个问题是当前每个中国科技工作者所必须思考的严肃问题。
2.需求性
科研需要经费，尤其是现代光学与光信息科学，更需要大笔的经费和良好的实验条件。在当前，虽然靠理性思维仍然能够从事理论研究，但是一旦涉及实验，没有大笔经费的支持和高档的实验仪表是不可能成功的。因此，科学研究的必要性就成为科研经费投入的关键。
科学研究的必要性有时真是一个很难说清的问题，主要从学科发展的内在规律和解决国家的重大战略需求的两个方面去把握。其中，解决国家的重大战略需求中的科学问题更加重要，而仅仅从学术上来论证其必要性是远远不够的，或者说不容易获得经费支持。这就要求每个研究者不仅要关心自己的科研内容，还要关心自己的研究工作与国家的发展有什么关系。当前，能源、环境、交通、信息、人口与健康，都是国家战略发展的重大需求，因此，我们的选题一定要和这些重大需求紧紧地结合起来，要在这些领域的技术课题中寻找出科学问题。
3.科学发展的阶段性
每一门学科，都有它自身发展的规律。从一门学科或者一个学科分支的发展过程看，它包括萌发期、成长期、稳定期、暂时停顿期等若干各阶段。一门学科或者一个学科分支的新增长点，最初往往不被人重视。人们也看不出它的未来在哪里，也不知道它有什么用。这段时间就处于萌发期。比如负折射率、超光速、光子晶体这些新的概念，当它们最初被提出时，并不受到普遍的重视。由于研究上的困难非常多，往往只有少数人从事一些理论研究。在这个阶段，要想获得科研成果是很困难的，因此也得不到科研经费的支持。所以这一阶段，科研以极低的速度缓慢前进。
然而，这些课题一旦获得突破，通常是实验上的突破，立即会引起研究者的兴趣和广泛关注，同时也引起科研管理机构的重视。于是，这个学科分支的快速发展期来到了。在这个阶段，有大量的论文发表，理论和实验的成果都很丰富，往往被列为“重点课题”。在这个阶段，由于可以预见到一些有价值的成果，因此，国家或者企业也愿意拿出大量的经费进行支持。处于这个阶段的课题，往往是大量研究者的首选，参与这个阶段研究的人员也是最多的。
随着研究的深入，大量容易被研究的课题逐渐被研究了，或者由于预期目标已经达到，或者已经被证明有一些很难克服的因素以至于预期目标难以达到，国家或者企业不愿意继续给予经费支持了，要出新的科研成果也难了。这时，只能有少数单位，凭借自己的实力或者国家重点支持，还能够继续深入研究，这就到了学科发展的稳定期。处在稳定期的科学研究，主要是解决科学研究成果转换为技术应用过程中的科学问题。
经过一段稳定期之后，可能有两种结果：一种是在稳定期间，有了新突破，于是一个新的学科分支可能开始萌发；另一种可能的结果是，经过有实力单位的大力研发，依然没有新成果出现，于是就进入了暂时停顿期。
作为研究者个人，什么时间进入这个研究领域，必须很好地掌握。一般来说，由于高校老师的理论功底比较好，所以在萌发期很容易进入。比如光子晶体光纤这个学科分支，在最初的阶段，主要是理论计算，解决算法、模式场等问题，因此很多学校就开始进入。但在这个阶段，理论研究要想获得很多经费支持是很困难的。很快，光子晶体光纤一旦被人们所认识，发现它可能有一些普通光纤所不具有的特殊特性，于是就掀起了研究的热潮。在这段时间，论文与成果都很多。由于与光子晶体光纤相关的课题都具有新颖性，所以也很容易获得同行的认可，容易获得经费支持。但是，发展到一定程度之后，“能想到的都想到了”，进一步的研究需要解决设备、工艺等制造方面的技术难题。
这时，大部分高校都不得不退出，只有少量单位继续研究，这就是稳定期。目前光子晶体光纤正处于稳定期的研究阶段。稳定期的另一个特点是，从科学研究转化为技术应用，研究光子晶体光纤各种应用中的科学问题。但是对于这个学科本身的发展已经没有太大裨益了。如果光子晶体光纤的研究没有新的突破，可能就即将要进入暂时停顿期了。
