小說《三體2》向讀者展示了一個可怕的未來,因缺少基礎科學研究的支撐而近乎絕望的地球文明圖景。
在基礎研究被質子鎖死,特別是基礎前沿研究毫無進展的情況下,人類文明的整個太空艦隊,在一個貌若水滴的三體探測器面前不堪一擊,徹底毀滅。
合上小說,靜心思索,不得不感慨大劉用科幻作品提出了一個相當現實的觀點,那就是基礎研究決定著一個國家甚至一個文明的科學技術高度。
01
什么是基礎研究
“為沒有明確應用背景、以好奇心所驅動的科學研究”,這可以說是迄今為止對基礎研究最早的描述。
1945年二戰接近尾聲時,在向時任美國總統羅斯福提交的,科研在戰爭中的成果總結及對未來科研展望的報告中,美國人范尼瓦·布什為基礎研究畫了第一副“速寫”。
有意思的是,這份深刻影響世界各國制定科學戰略目標政策的報告,卻要到1957年蘇聯率先發射了人造衛星后才受到重視。
而布什在報告中提出的科學研究線性模型,也就是“基礎研究—應用研究—產品開發—生產經營”的科研發現路徑,也讓科技的突飛猛進成了有源之水。
此后,包括聯合國教科文組織(UNESCO)在內的國際組織,也分別對基礎研究做出過基本一致的定義,即基礎研究主要是為獲得關于客觀現象和可觀察事實的基本原理的新知識所進行的實驗性或理論性工作。它不以任何專門的或具體的應用或使用為目的。
比如,我們熟知的對宇宙起源與演化、生命結構和過程、物質結構和功能方面的研究,都可以囊括在這個范疇里。
作為基礎研究,在進程中其成果完全可以不考慮應用,這是它最大的特點之一。而課題選擇和研究工作安排的自由度,相比其他研究形式,也要大的多。
之所以會這樣,原因也不難理解。基礎研究的成果從項目啟動到實際應用,轉化周期實在是很不確定,甚至連會不會有結果都不知道。
可就是這么“不靠譜”的研究,卻給人類社會帶來了不少顛覆性的技術革命。
當電腦和手機被廣泛使用時,我們應該感謝物理學理論中的量子力學、數學以及相關技術的進步。而不論相對論是否改變了你的時空觀,它都能讓衛星定位系統的精度得到保障。
同時,隨著時代的變化,基礎研究與其他研究類型的銜接也越來越緊密。
就拿應用基礎研究來說,作為橋梁,它有明確的應用目標,解決技術、產品及應用背后的基礎性理論和方法問題,支撐和引領相關應用的發展。
不但如此,與純基礎研究不同,應用基礎研究能夠提煉出應用技術研究、開發研究中存在的共性問題,并上升為理論,以此豐富和深化基礎研究工作的內涵。
經過演化和發展,基礎研究自身也在迭代,以適應時代發展的需要。
02
基礎研究的重要性
不像應用研究和實驗研究的成果那么直觀,要對基礎研究做個直截了當的評價,并不容易。能作為參考的,一般有兩類數據。
其一,SCI論文發布和高被引的數量。
畢竟,不是誰都能隨便在各大頂刊上發布文章的,而這些被發布的成果,大部分都是離理論更近,離應用更遠。
讓我們來看看具體數字。2019年,美國發表了25.5萬篇SCI論文,中國23.6萬篇,而在2023年,SCI論文數量中國首次超過美國。而在高被引科學家的數量上,美國去年為2669位,全球占比37.5%,中國為1275位,全球占比17.9%。
數字令人歡喜,也似乎略有偏頗。因為,以量領先并不代表我們的科研成果就更多,特別是在國內現有的SCI發布機制下,成果的含金量確實是個問題。
其二,非文學獎與和平獎的諾貝爾獎獲獎數量。
諾貝爾獎項是對科學理論做出杰出貢獻的科學家的獎勵,它的評獎規則不是誰第一個實踐,而是誰第一個提出理論。所以,這也可以作為一個參考。
截至目前,美國累計獲得400個諾貝爾獎,近二十年來獲得150個,而中國只有1個。不能不說,還是有差距的。
看得出來,不管是哪一種評價參考,論文也好諾獎也罷,都是對基礎研究的充分認同,對研究成果的高度認可。
而從砸錢的數額來看,也體現了基礎研究的重要性。僅就我國而言,截止2022年,基礎研究經費總量突破了2000億元。
錢有了,花不對也是浪費。基礎研究想要出成果,最終還是要落實到人才上。任正非就曾說過的,“芯片砸錢是不行的,得砸數學家、物理學家、化學家”。
這就很容易理解,為什么二戰后美國會瘋狂“擄走”那么多外籍科學家,時至今日,又為什么用高福利、高待遇以及高級的實驗條件,吸引各國的科研人員移民美國。
科技人才是第一生產力,在美國引領了全球科技的時期,體現得淋漓盡致,其成果也必然是豐碩的。看美國2022年的數據就可見一斑。
當年,首個完整人類基因組序列被公布。NASA利用人造航天器進行撞擊并首次成功改變外太空小行星的軌道。首次實現核聚變反應中的“凈能量增益”。而這樣的成果不在少數。
在基礎研究領域的成果領先,意味著在未來眾多應用科技方面的領先。想要追趕并縮小這種差距,積極發展基礎研究,勢在必行。
03
中國的基礎研究該怎么走
中國的基礎研究該怎么走,首先得認清自己的位置,再確定未來的方向。
翻開我國不同階段的教科書,從中學到大學乃至研究生階段,不論是數學、物理還是化學,有多少是用中國科學家名字命名的經典理論,中國的基礎研究在世界上,就是什么樣的水平。
曾經的低水平,當然和中國古代沒有建立起基礎科學的體系,近代時期的閉關鎖國有關。所以,改革開放后的中國基礎科學才不得不從“零”開始。
但在過去的30多年,經過大投入和集中力量辦大事的模式,中國的基礎研究從在國際幾乎沒有影響力,到現在能被國際同行認可并引用,是一個很大的跨越。
不過,與科技巨頭美國相比,差距依然存在。清華大學科學史系主任吳國盛就認為,參照美國的發展歷程,差距至少有三點。
其一,相對于美國,中國更加注重科技創新的應用性,而對于基礎研究的價值理解不夠深刻。
其二,國內仍缺乏對創造性文化的全面支持。一個積極、開放的,鼓勵人們敢于冒險、樂于探索、勇于挑戰的文化氛圍還沒有完全形成。
其三,我國在教育中仍存在著死記硬背和服從型的教育方式,培養創新型人才的土壤有待完善。
看來,只砸錢還是解決不了基礎研究創造性的問題,人文環境也需要跟上。
不過,也有人認為,我們未必要走美國走過的路。
縱觀歷史,美國是先把經濟體量和工業產值做到世界第一,然后才開始在技術上領先世界,最后才是科學理論、科學發現方面,也就是所謂的基礎研究遙遙領先的,而不是相反。
所以,技術的遙遙領先是建立在經濟和工業實力的基礎之上。
同時,到1930年,在全球已經頒發的90個諾貝爾物理學獎、化學獎和醫學獎中,美國只拿到4個。直到由于德國納粹的大規模迫害,歐洲頂尖科學家紛紛出逃美國,才讓美國在上世紀30年代,獲得了10個諾貝爾科學獎項,二戰之后,美國才在所謂的基礎研究開始領先。
這說明,全球網羅人才為己所用,也能更快地實現科研突破和轉化。
中國科學院科技戰略咨詢研究院研究員周城雄就認為,不能被現有情況一葉障目,錯誤的理解基礎研究的進程。
中國的基礎研究,既要符合大時代的環境,又要尋找適合中國特色發展的模式才行。
結尾
基礎研究的重要性不言而喻,但發展基礎研究是否一定有規定的模式,也不盡然,說到底,還是要根據我國自身的情況,走出有自己特色的模式來。
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