赵元任将科学运用于语言学研究的结果：用自然科学中的基本概念说明语言问题；用自然科学的先进成果记录和分析语音；把自然科学中的研究方法引入语言学；引入科学的描述事物的方式以及解决问题的程序等等。赵元任成功了，中国的传统语言学在他和同时代的一批优秀学者的共同努力下，终于逐步而又缓慢地走向了现代化。
赵元任是我们熟知的语言学大师，清华国学研究院的四大导师之一，可以说，他的主要贡献是在中国传统学术上面做出的。但同时，他又是个西化很深的人，他一生的三分之二时间都在美国度过，他从小就受了先进的新式教育，他早早地剪了辫子换上西服，他学习的是西方的现代科学知识，他是中国第一个综合性科学团体———中国科学社的重要创建者，《科学》杂志的主要编辑者，也是“用科学整理国故”号召的积极响应者，回国后又试图把西方的科学方法与现代语言学理论运用在中国传统语言学的改造上。
赵元任的一生，都是在中国传统文化与西方现代文化以及人文文化与科学文化之间游走，他的这种特点，在他早年的活动中表现尤为突出。下面，就从精神需求、社会要求和活动实践这三个角度，来具体看看，赵元任是如何具备两种文化的视角，又是如何响应时代的要求，把他对科学、对语言、对文化的这种理解付诸实践的。
1892年，赵元任出生在一个书香门第的家庭，他的六世祖是以名句“江山代有才人出，各领风骚数百年”传世的清代大朴学家赵翼，他的祖父和父亲都中过举人，母亲也是知书达理，因此，他从小耳濡目染了许多中国传统文化，对学习语言更是情有独钟。然而，他自幼又喜欢观察自然现象与事物，对光学和天文学尤其感兴趣，还曾用透镜自装望远镜和显微镜，并进行过多次重要的天文观察，这种喜好一直延续到青年时代。在爱好之外，他还接受了新式教育，是较早接触科学中的一个。此外，他还与同学组织了“青年集益社”，在课余阅读了大量的科学书籍，还创办社刊《课余杂志》，并任其中的科学编辑。
1910年，赵元任作为第二批庚子赔款的学生赴美留学，他起初想学电机工程，但在去美途中经当时清华的教务长胡敦复指点弄清工科与理科的差别和关系以后，就决定放弃电机工程改学数学。可见，当时赵元任感兴趣的是作为学理的科学，而不是洋务运动时期高扬的“实业”，但赵元任这种对学理的兴趣又不局限于某一门具体的学科，尽管他主修的是数学和哲学，但他还是花了大量的时间来学习物理、生物、语言学、心理学、音乐、科学史等课程，不仅学了，还学得很好，并一度成为康奈尔大学最佳成绩的保持者。这种广博的学科背景，使赵元任兼具“哲学家的头脑，音乐家的耳朵，文学家的才气，数学家和物理学家的思维”（《赵元任学术思想评传》），也使他在学科分化越来越细的西方，仍然保持了在人文学科和自然学科之间自由游走的能力和精神需求。
赵元任在哈佛大学学习哲学的时候，也正是科学史家萨顿试图用科学史架起两种文化之间的桥梁的时候，因此，赵元任很自然地成为了萨顿的第一个中国学生，后来还曾以谢尔登旅行研究员的身份对科学哲学进行过专门的研究。1919年，他还对像颜色代数学与温度逻这样的交叉前沿学科发生了兴趣。这些事实都能说明，赵元任在走向科学的时候，是从一个非常广阔的社会文化角度出发的，他关心的不是分门别类的具体学科，而是一种“科学方法、科学精神和科学原理”的综合，而这种科学精神是可以放置在任何一门学科中，放在任何一个文化背景下，来发挥作用的。
赵元任回国的20世纪20年代是中国的思想界发生深刻变化的时期，也是传统语言学面临严峻挑战的时期。“五四”以后，随着科学知识在中国的传播和普及，科学在中国的话语体系中获得了无与伦比的崇高地位，用科学来改造中国的传统文化也成为不可逆转的潮流。另外，在这一时期，中国还出现了两位重量级学术大师———罗素和杜威，长时间大范围的学术讲演。他们差不多同时来到中国，并于同一天离开中国，而给他们担任翻译的也是两位中国学术界的“明星”———赵元任与胡适。也许，这或多或少能说明这么一个问题，那就是：中国的思想界已经真正产生了与西方接轨的需求。
传统语言学的挑战主要来自两部分：一是来自现代对于传统的挑战。因为，用西方现代语言学的观念来看，中国传统语言学在严格意义上只能称为“语文学”，它主要是对古书作校勘和训诂，是以研究过去为目的的，既不能表达活生生的口语和方言，在语法上也缺少变通，根本就无法体现语言的现实社会交际功能。二是来自科学对于文化的挑战。我们知道，科学的表达需要以语言学为载体，但当时中国的传统语言学无论从形式上还是内容上都是不利于记录先进的科学思想的，而方言间的巨大差异更是加剧了科学传播的困难；另外，用科学的眼光看，中国传统语言学中“只可意会，不可言传”的因素太多，对一些重要概念的表述也不甚清楚，往往是主观臆测多于客观描述，既无法重复操作，也谈不上检验论证。因此一场改革势在必行。
由此可见，赵元任虽然没有赶上那场轰轰烈烈的“五四”新文化运动，但他回国的这段时期，却是要求将“五四”热情付诸实践的重要阶段。
赵元任在西方接受的是先进的科学教育，但他回国后的努力却是在语言学这样一个传统领域中展开的，其中的缘由，我也已经多少说了一些，但如果我们能从赵元任自己的表述中来寻找支持，大约是更有说服力的。他在《语音的物理成素》的结语部分谈到了他为什么要从事这样一个工作的原因：“大凡纯粹的科学有两种截然不同的应用法：———一种是应用到人生的物质方面。例如算学应用到记油烟柴米，物理应用到汽车电话，这类应用是他们敬仰科学代表的人所应许，而心中实在看不起的。还有一种性质完全不同。就是譬如算学应用到天文物理，物理应用到种种别的学问，这是各种学问互相贯通的作用，而且是学问进步的一个大机会。我常遇见研究语音的，研究音乐的，研究听觉的心理的，同研究物理的声学的会谈起来（可惜很少会谈），往往问非所答，所驳非所辩，名辞不正，说话不顺，我想这是近代学术分专科过甚的一个征状。……所以我用物理学学生同言语学学生的双名义作这一篇语音的物理成素。”
基于这种认识，赵元任就选择了与自然科学最为接近的实验语音学来贯彻他的通过“各种学问间互相贯通的作用”达到“学问进步”的目的。他引入了实验分析手段，开创了汉语声调波形的研究方法，而他的《中国言语字调的实验研究法》本身就是一篇成功的实验报告；并用物理学知识解释语音的物理成素，用生物学知识分析语音的生理机制；他还用渐变音高管、浪纹计等仪器分析语音的音高、音强、音长的性质，用留声机灌制音档，并且身体力行，致力于声调分析仪器的改进。汉语方言调查，也是赵元任的一个重要努力方向。在调查中，他不仅结合了描写语言学与历史语言学这两种能在最大程度上说明语言问题的科学理论；还自觉应用归纳法、演绎法等科学方法，设计了一套科学的调查程序以及方言分析的科学模板；并用概念明确的现代术语以及精确说明语音的国际音标来描述语言对象。
如果我们把这些工作综合起来看的话，就不难发现，实际上这都是赵元任将科学运用于语言学研究的结果：用自然科学中的基本概念说明语言问题；用自然科学的先进成果记录和分析语音；把自然科学中的研究方法引入语言学；引入科学的描述事物的方式以及解决问题的程序等等。也是他在两种文化之间构架起一座沟通的桥梁的努力：采用先进的科学分析方法，借鉴西方的进步理论，同时又能吸取传统的精髓，还要学以致用，使得理论与实践相结合。
赵元任成功了，中国的传统语言学在他和同时代的一批优秀学者的共同努力下，终于逐步而又缓慢地走向了现代化。他开辟的实验语音学和汉语方言调查的道路，为我们提供了西方先进的语言学理论（历史语言学和描写语言学），先进的语音分析手段（国际音标），语音分析的实验方法（声学、生理学）和技术（早期只有渐变音高管、浪纹仪、留声机等）。在此基础上，赵元任还提升了一套先进的理论（五度标值法），对一些重要概念进行了全新的诠释（音位理论），并为以后的方言调查工作提供了科学模板（方言调查字表、北风与太阳的故事）和理论前提（方言地图、同言线、方言分区理论）。他的这种成功也为其他学科（如历史学和考古学）的现代化转型树立了一个绝好的模板，一种在两种文化之间自由游走并取得最终成功的可能。
