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王贻芳:中国基础科学研究在世界上到底处于什么水平?

2019-03-27 10:22:02     来源:中新网     责任编辑:刘欣

 
 
王贻芳:中国基础科学研究在世界上到底处于什么水平?  
 

近几年,“基础科学”被提得越来越多,不仅国务院发布了《关于全面加强基础科学研究的若干意见》,华为、阿里、腾讯等知名企业也纷纷加大了对基础科学研究的投入。

随着中国载人飞船、月球探测、量子通信等科技成果的逐渐显现,很多人逐渐认识到加强基础科学研究对国家发展的重大意义。当然,对基础科学缺乏了解、认为其没什么实际用处的也大有人在。

中国基础科学研究在世界上到底处于什么水平?我们耗时耗力研究基础科学真的值得吗?大院er就此专访了中国科学院院士、中国科学院高能物理所所长王贻芳。

王贻芳院士是首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家,2012年,他领导的大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式,被《科学》杂志列为当年全球十大科学突破。

(本文根据访谈内容综合整理。)

中国曾因不重视基础科学吃了大亏

什么是基础科学?我认为基础科学应该具有三方面的特征:

1.有一定的规律性,反映了自然界的基本规律;

2.不能直接应用到实际中,但是它是解决实际问题的基本原理,比如牛顿力学并不能教你怎么盖房子,这是土木工程需要解决的问题,但是牛顿力学是土木工程的基础;

3.基础科学内部还有层次性,比如很多领域里虽然有独有的基础研究,但是都离不开数学,所以数学在基础研究里更为基础。

很多人经常问“基础科学看起来离我们生活非常远,好像没什么实际用处”,这种想法有些急功近利。我们无法说出某个方程、某个定律有什么具体的用途,但是整个科学体系是自洽的,基础研究就像盖房子所需的一块块砖头,虽然你不知道某一块砖有什么用,但如果把这块砖抽掉,房子就会坍塌。

包括物理学在内的基础研究是为了让我们认识自然界,如果我们不了解自然,就没有办法发展和利用它。换句话说,基础研究是社会发展的最根本动力。当然,这些是不能即刻带来经济效益的。它带来的更多是短时间不能见效的东西,包括科研水平的提高,即创新能力的提高、人才的培养、对技术的推动和发展等。

中国古代虽有四大发明、也有 “勾股定理”等发现,但我们只停在了“发现”阶段,并没有进一步发展出抽象的、纯粹的科学。而早在古希腊时期,西方就出现了几何学、逻辑学等科学,然后通过逻辑推理发展出一整套科学体系。

鸦片战争失败后,中国打开大门向西方学习,引进了大量西方技术,购买枪炮,但北洋舰队还是在甲午战争中失败了,为什么?

如果没有掌握科学规律,人们就不能举一反三,只能单纯就事论事,那么就永远摆脱不了落后的命运。当时我们只认为学习西方的技术才是有用的,而没有把西方的科学体系引进到中国来。相比之下,日本在明治维新时期不仅买枪、买炮,同时还引进了西方的科学,比中国早几十年建立起了完整的科学体系,以至于中国很多科学名词都是从日本传来的。

所以从根本上来说,科学应该是主干,技术是主干上发展出来的枝叶,没有科学只去做技术,最终可能什么也得不到。

基础科学水平提升 欧美国家的崛起

回看世界历史,欧美国家的崛起也无不与其基础科学水平的提高有关。

没有热力学、牛顿力学以及麦克斯韦的电磁学等科学作为基础,两次工业革命根本无从谈起。只知道烧煤的人是没法做出蒸汽机的,必须要有热力学理论的支撑。不把电磁学搞清楚,也不可能有电的应用,如果你去问麦克斯韦他的电磁学方程有什么用,他可能没法想到我们今天享受的科技成就与此有关,包括电和电器都是他奠定的基础。

拿高能物理领域来说,在研究过程中产生过很多意想不到的新技术。比如上一代美国最大的加速器“Tevatron”,给我们带来了超导磁铁技术的突破与普及,现在,医院临床所用核磁共振设备中就采用了超导磁铁。

还有伴随我们生活的万维网,很少有人知道,它是谁发明的,实际上万维网也是在高能物理研究过程中产生的。

1989年,欧洲的物理学家建设了大型强子对撞机来寻找希格斯粒子,而科学家之间需要相互交流大量的数据和程序,这成为了一个重大的问题。过去,交流依靠的是美国军方发明的E-mail(电子邮件),显然它已经不能满足科学家频繁交流的需求了,于是,欧洲核子研究中心的计算机科学家Tim·Berners-Lee开发出了世界上第一个网页浏览器,架设了第一个网页服务器,推动了万维网的产生,促进了互联网应用的迅速发展。

不仅如此,基础科学还给西方带来了科学的方法论。科学的方法论有两个:一是逻辑推理,二是归纳。古希腊以来,人们总结出一整套推理的方法,而弗朗西斯•培根之后又有了实证科学,西方的科学体系就是建立在归纳推理以及实证等根本支柱上。

目前,在我国社会缺乏科学的方法论,所以经常会出现一些违背科学的言论与事件。比如很多人相信各种“大师”们的言论,却没有用科学的思维问一下是不是真的合理、有没有证据支持。如果能通过发展基础科学,让更多人掌握科学的方法论,整个社会将更进一步。

除此之外,还有很重要的一点是,基础科学研究是文明的一部分。

国家经济发展起来并有一定的基础后,就会发展艺术、音乐、文学以及科学,人们这时就会仰望天空,探索世界是怎么回事、宇宙的根本构成,我们为什么来、将来到什么地方去?这些探索让我们永远有动力追求未知。

中国的基础科学在世界上是什么水平?

1. 怎么评价一个国家基础科学水平的高低呢?

基础科学研究的重要性就体现在它对整个科学领域的影响,一个国家有影响力的基础研究成果越多,这个国家的基础科学水平就越高。

如何判断基础研究的成果有没有影响力?看看我们的教科书就会明白。

无论学的是数学、物理还是化学,无论是在中学、大学还是研究生阶段,教科书里都会写到一些用科学家名字命名的基础研究成果,这些就是最经典的基础研究,它们会永远流传下去,比如,现代物理学绕不开爱因斯坦的相对论,不可能不用量子力学。

当然,还有一些研究成果是被论文引用较多的,虽然也有较强的影响力,但跟写进教科书相比还是差点。到目前为止,我国已有的这些重大科学成果能够写进教科书的几乎没有。

2. 中国古往今来的基础科学的水平

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