小说《三体2》向读者展示了一个可怕的未来,因缺少基础科学研究的支撑而近乎绝望的地球文明图景。
在基础研究被质子锁死,特别是基础前沿研究毫无进展的情况下,人类文明的整个太空舰队,在一个貌若水滴的三体探测器面前不堪一击,彻底毁灭。
合上小说,静心思索,不得不感慨大刘用科幻作品提出了一个相当现实的观点,那就是基础研究决定着一个国家甚至一个文明的科学技术高度。
01
什么是基础研究
“为没有明确应用背景、以好奇心所驱动的科学研究”,这可以说是迄今为止对基础研究最早的描述。
1945年二战接近尾声时,在向时任美国总统罗斯福提交的,科研在战争中的成果总结及对未来科研展望的报告中,美国人范尼瓦·布什为基础研究画了第一副“速写”。
有意思的是,这份深刻影响世界各国制定科学战略目标政策的报告,却要到1957年苏联率先发射了人造卫星后才受到重视。
而布什在报告中提出的科学研究线性模型,也就是“基础研究—应用研究—产品开发—生产经营”的科研发现路径,也让科技的突飞猛进成了有源之水。
此后,包括联合国教科文组织(UNESCO)在内的国际组织,也分别对基础研究做出过基本一致的定义,即基础研究主要是为获得关于客观现象和可观察事实的基本原理的新知识所进行的实验性或理论性工作。它不以任何专门的或具体的应用或使用为目的。
比如,我们熟知的对宇宙起源与演化、生命结构和过程、物质结构和功能方面的研究,都可以囊括在这个范畴里。
作为基础研究,在进程中其成果完全可以不考虑应用,这是它最大的特点之一。而课题选择和研究工作安排的自由度,相比其他研究形式,也要大的多。
之所以会这样,原因也不难理解。基础研究的成果从项目启动到实际应用,转化周期实在是很不确定,甚至连会不会有结果都不知道。
可就是这么“不靠谱”的研究,却给人类社会带来了不少颠覆性的技术革命。
当电脑和手机被广泛使用时,我们应该感谢物理学理论中的量子力学、数学以及相关技术的进步。而不论相对论是否改变了你的时空观,它都能让卫星定位系统的精度得到保障。
同时,随着时代的变化,基础研究与其他研究类型的衔接也越来越紧密。
就拿应用基础研究来说,作为桥梁,它有明确的应用目标,解决技术、产品及应用背后的基础性理论和方法问题,支撑和引领相关应用的发展。
不但如此,与纯基础研究不同,应用基础研究能够提炼出应用技术研究、开发研究中存在的共性问题,并上升为理论,以此丰富和深化基础研究工作的内涵。
经过演化和发展,基础研究自身也在迭代,以适应时代发展的需要。
02
基础研究的重要性
不像应用研究和实验研究的成果那么直观,要对基础研究做个直截了当的评价,并不容易。能作为参考的,一般有两类数据。
其一,SCI论文发布和高被引的数量。
毕竟,不是谁都能随便在各大顶刊上发布文章的,而这些被发布的成果,大部分都是离理论更近,离应用更远。
让我们来看看具体数字。2019年,美国发表了25.5万篇SCI论文,中国23.6万篇,而在2023年,SCI论文数量中国首次超过美国。而在高被引科学家的数量上,美国去年为2669位,全球占比37.5%,中国为1275位,全球占比17.9%。
数字令人欢喜,也似乎略有偏颇。因为,以量领先并不代表我们的科研成果就更多,特别是在国内现有的SCI发布机制下,成果的含金量确实是个问题。
其二,非文学奖与和平奖的诺贝尔奖获奖数量。
诺贝尔奖项是对科学理论做出杰出贡献的科学家的奖励,它的评奖规则不是谁第一个实践,而是谁第一个提出理论。所以,这也可以作为一个参考。
截至目前,美国累计获得400个诺贝尔奖,近二十年来获得150个,而中国只有1个。不能不说,还是有差距的。
看得出来,不管是哪一种评价参考,论文也好诺奖也罢,都是对基础研究的充分认同,对研究成果的高度认可。
而从砸钱的数额来看,也体现了基础研究的重要性。仅就我国而言,截止2022年,基础研究经费总量突破了2000亿元。
钱有了,花不对也是浪费。基础研究想要出成果,最终还是要落实到人才上。任正非就曾说过的,“芯片砸钱是不行的,得砸数学家、物理学家、化学家”。
这就很容易理解,为什么二战后美国会疯狂“掳走”那么多外籍科学家,时至今日,又为什么用高福利、高待遇以及高级的实验条件,吸引各国的科研人员移民美国。
科技人才是第一生产力,在美国引领了全球科技的时期,体现得淋漓尽致,其成果也必然是丰硕的。看美国2022年的数据就可见一斑。
当年,首个完整人类基因组序列被公布。NASA利用人造航天器进行撞击并首次成功改变外太空小行星的轨道。首次实现核聚变反应中的“净能量增益”。而这样的成果不在少数。
在基础研究领域的成果领先,意味着在未来众多应用科技方面的领先。想要追赶并缩小这种差距,积极发展基础研究,势在必行。
03
中国的基础研究该怎么走
中国的基础研究该怎么走,首先得认清自己的位置,再确定未来的方向。
翻开我国不同阶段的教科书,从中学到大学乃至研究生阶段,不论是数学、物理还是化学,有多少是用中国科学家名字命名的经典理论,中国的基础研究在世界上,就是什么样的水平。
曾经的低水平,当然和中国古代没有建立起基础科学的体系,近代时期的闭关锁国有关。所以,改革开放后的中国基础科学才不得不从“零”开始。
但在过去的30多年,经过大投入和集中力量办大事的模式,中国的基础研究从在国际几乎没有影响力,到现在能被国际同行认可并引用,是一个很大的跨越。
不过,与科技巨头美国相比,差距依然存在。清华大学科学史系主任吴国盛就认为,参照美国的发展历程,差距至少有三点。
其一,相对于美国,中国更加注重科技创新的应用性,而对于基础研究的价值理解不够深刻。
其二,国内仍缺乏对创造性文化的全面支持。一个积极、开放的,鼓励人们敢于冒险、乐于探索、勇于挑战的文化氛围还没有完全形成。
其三,我国在教育中仍存在着死记硬背和服从型的教育方式,培养创新型人才的土壤有待完善。
看来,只砸钱还是解决不了基础研究创造性的问题,人文环境也需要跟上。
不过,也有人认为,我们未必要走美国走过的路。
纵观历史,美国是先把经济体量和工业产值做到世界第一,然后才开始在技术上领先世界,最后才是科学理论、科学发现方面,也就是所谓的基础研究遥遥领先的,而不是相反。
所以,技术的遥遥领先是建立在经济和工业实力的基础之上。
同时,到1930年,在全球已经颁发的90个诺贝尔物理学奖、化学奖和医学奖中,美国只拿到4个。直到由于德国纳粹的大规模迫害,欧洲顶尖科学家纷纷出逃美国,才让美国在上世纪30年代,获得了10个诺贝尔科学奖项,二战之后,美国才在所谓的基础研究开始领先。
这说明,全球网罗人才为己所用,也能更快地实现科研突破和转化。
中国科学院科技战略咨询研究院研究员周城雄就认为,不能被现有情况一叶障目,错误的理解基础研究的进程。
中国的基础研究,既要符合大时代的环境,又要寻找适合中国特色发展的模式才行。
结尾
基础研究的重要性不言而喻,但发展基础研究是否一定有规定的模式,也不尽然,说到底,还是要根据我国自身的情况,走出有自己特色的模式来。
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