觀點｜|院士王貽芳：中國基礎科學研究在世界上處於什麼水平？

作者：王貽芳（中國科學院院士、中國科學院高能物理所所長）

本文來源：科學大院

轉自：思想潮

作者介紹：王貽芳院士是首位獲得“基礎物理學突破獎”的中國科學家，2012年，他領導的大亞灣反應堆中微子實驗發現新的中微子振盪模式，被《科學》雜誌列為當年全球十大科學突破。

中國曾因不重視基礎科學吃了大虧

很多人經常問“基礎科學看起來離我們生活非常遠，好像沒什麼實際用處”，這種想法有些急功近利。我們無法說出某個方程、某個定律有什麼具體的用途，但是整個科學體系是自洽的，基礎研究就像蓋房子所需的一塊塊磚頭，雖然你不知道某一塊磚有什麼用，但如果把這塊磚抽掉，房子就會坍塌。

包括物理學在內的基礎研究是為了讓我們認識自然界，如果我們不瞭解自然，就沒有辦法發展和利用它。換句話說，基礎研究是社會發展的最根本動力。當然，這些是不能即刻帶來經濟效益的。它帶來的更多是短時間不能見效的東西，包括科研水平的提高，即創新能力的提高、人才的培養、對技術的推動和發展等。

（圖片來源：veer圖庫）

如果沒有掌握科學規律，人們就不能舉一反三，只能單純就事論事，那麼就永遠擺脫不了落後的命運。當時我們只認為學習西方的技術才是有用的，而沒有把西方的科學體系引進到中國來。相比之下，日本在明治維新時期不僅買槍、買炮，同時還引進了西方的科學，比中國早幾十年建立起了完整的科學體系，以至於中國很多科學名詞都是從日本傳來的。

所以從根本上來說，科學應該是主幹，技術是主幹上發展出來的枝葉，沒有科學只去做技術，最終可能什麼也得不到。

基礎科學水平提升 歐美國家的崛起

回看世界歷史，歐美國家的崛起也無不與其基礎科學水平的提高有關。

不僅如此，基礎科學還給西方帶來了科學的方法論。科學的方法論有兩個：一是邏輯推理，二是歸納。古希臘以來，人們總結出一整套推理的方法，而弗朗西斯•培根之後又有了實證科學，西方的科學體系就是建立在歸納推理以及實證等根本支柱上。

目前，在我國社會缺乏科學的方法論，所以經常會出現一些違背科學的言論與事件。比如很多人相信各種“大師”們的言論，卻沒有用科學的思維問一下是不是真的合理、有沒有證據支持。如果能通過發展基礎科學，讓更多人掌握科學的方法論，整個社會將更進一步。

除此之外，還有很重要的一點是，基礎科學研究是文明的一部分。

國家經濟發展起來並有一定的基礎後，就會發展藝術、音樂、文學以及科學，人們這時就會仰望天空，探索世界是怎麼回事、宇宙的根本構成，我們為什麼來、將來到什麼地方去？這些探索讓我們永遠有動力追求未知。

（圖片來源：視覺中國）

中國的基礎科學在世界上是什麼水平？

前面也提到，中國古代沒有建立起基礎科學的體系，所以中國的基礎科學基本就是從“零”開始，經過多年努力，中國的科技水平如今已經在世界高科技領域佔有一席之地了。但因為起步較晚，中國基礎科學研究跟歐美的發達國家還存在一定差距，教科書中也很少有用中國人名字命名的公式、定理等。

我們國家善於集中力量辦大事，所以我們能夠看到某個領域突然冒頭，但總體看來依舊是薄弱的。像高能物理領域，其中北京正負電子對撞機，大亞灣中微子實驗、江門中微子實驗這些成績，無論是科學還是技術的，使得我們基本上站在國際的平均水平。

但我們還要清醒地認識到，中國基礎科學研究還有很長的路要走，我們只是某個項目在國際上取得了領先的地位，但若要說整個高能物理，從規模和人員上，我們跟國際上還有相當差距。我們國家必須產生更多的重大成果，而不僅僅是一般成果，這才是質的轉變！而質的轉變不可能一蹴而就，必然要經歷這樣一個路徑：從幾乎為“零”開始到出現大批一般成果，然後才是重大成果。

怎樣實現從“零”到有的轉變呢？

首先要擺正心態，不能急功近利，更不能揠苗助長。

基礎科學具有規律性，需要經過幾代、十幾代甚至幾十代人的共同努力，我們要遵循其發展規律。

很多搞基礎科學研究的科學家，隨著年齡增長可能很難再出新成果，這就需要下一代人才的繼續接力。值得開心的是，現在中國做基礎科學研究的人才隊伍更加壯大，國際交流更加密切，與老一輩科學家相比，年輕一代科學家在國際上的影響力有了很大提升。

其次就是人才，基礎科學的發展離不開人才。人才怎麼來呢？先從教育開始。

對於基礎科學，最需要的就是培養學生“從無到有”的方法論，要讓他們學會做前人未做過的事，這跟培養工程師的思路是不一樣的。基礎科學承擔的任務基本處在“無人區”，都是需要思考別人沒解決的問題。有了更多掌握“從無到有”方法論的人，我們社會的整體創新性才能提高。

（圖片來源：視覺中國）

除此之外，基礎科學發展也離不開國家的經費投入。

在我國的研發經費裡面，基礎研究的經費比例偏低，只佔5%左右，其中包括基礎性研究和應用基礎研究，和美國相比，我們國家過去三十年真正用於基礎科學研究的經費實在是少的可憐。現在我國一些重點研究所、重點大學的基礎研究經費已經能達到國際水平，而在10多年前，這可能連發達國家的十分之一都不到，40多年前，大概只有發達國家的百分之一。

均衡支持基礎研究 發展大科學裝置

對於一個國家特別是大國來說，在基礎科學方面一定要均衡發展，每個領域都要得到持續的支持。經費投入的研究很複雜，一般需要政府管理部門進行非常精準的專門研究，組織各領域的專家進行研討，參照國際做法及整個國家基礎科學發展的歷史來敲定。

而均衡支持要注意兩個問題。

一是不要以“是否有用”來判斷。

基礎科學的領域，一個都不能廢棄。20多年前，沒人會想到統計學這樣一門學科會對今天的人工智能發展起到大作用，如果當時覺得沒用就不發展統計學，那今天別人都在發展人工智能時，我們就傻眼了。還有很多年前，有些人認為動物學、植物學是“死掉的科學”，但現在的基因科學都跟這些學科有關。

熱點過段時間後可能就過時了，盲目地集中投入研究資金也會造成過剩。

二是不能盲目跟風。

現在美國一大半的科研經費都用於生命科學的研究，超過一半的院士都在從事生命科學研究，所以有的人覺得我們也應該大力發展生命科學，而不是發展物質科學。

（圖片來源：人民網）

這種想法存在很大問題。在基礎科學研究方面，國外已經走過的路，我們是很難避開或繞過去的。雖然美國現在大部分的精力在做生命科學，但他們是從探索物質科學的路上走過來的，如果我們跳過了物質科學階段，直接參與到生命科學的競爭中，就會帶來一個很嚴重的結果：只能買國外的儀器設備。

無論哪個學科，研究過程中都離不開各種儀器。這些儀器的基礎是物質科學。而我國目前各種科學儀器主要依靠進口，反映了物質科學研究水平及人才不足的缺陷，需要大大加強。

基礎科學的競爭也是國力的競爭

基礎科學的競爭也是國力的競爭，這在高能物理領域表現得尤為明顯。

單就高能物理領域來說，與發達國家相比，我們總體上處於“並跑”和“跟跑”的水平，與美國、歐洲、日本等相比都有一定的差距。這一點從研究人數對比上也能看出來，我們的研究人員人數與美國相比大概只是其十分之一，跟歐洲比大概是其五分之一，跟日本比可能是其二分之一到三分之一。

美國的大科學裝置總體來說是從上世紀50年代開始建設，高峰在2000年左右，這50多年的投入、建設、運行等，給他們帶來了巨大收益，很多非常重要的技術成果在社會上得到了廣泛應用。

跟他們相比，我們的北京正負電子對撞機起步較晚，技術上也不是國際領先，基本上是採用國際已有的成熟技術。可以想象，一個科學上、技術上不是最領先的裝置，自然在技術的輻射能力方面會有相當的限制。

20世紀80年代，建設中的北京正負電子對撞機（圖片來源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/11/420228.shtm）

所以，如果要想有所謂國際領先的、重大的技術突破，能夠輻射到社會、對國民經濟有重大作用，科學裝置本身必須是先進的、別人沒有的，否則早就被別人輻射完了。我們希望未來有一個高能物理的裝置走在歐美前面，這也是我們提出建立“超級對撞機”的原因。如果最終建成，其規模將數倍於目前世界上最大、能量最高的粒子對撞機——建於歐洲核子研究中心的大型強子對撞機LHC，科學目標和技術創新性自然可以實現。

（圖源片來：中青在線）

所有的技術發明和科學成果，最先發現的人肯定是有一定的優勢。如果只是享受別人的成果，那你就是一個“土豪”，既不能得到大家尊重，也不會很好地掌握知識，也很容易就被別人逐出圈外，奪走財富。而掌握了最前沿的基礎科學知識，自然就會有最前沿的技術，從而成為引領全球科技發展的大國。