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3. 怎樣實(shí)現(xiàn)從“零”到有的轉(zhuǎn)變呢？

首先要擺正心態(tài)，不能急功近利，更不能揠苗助長。

基礎(chǔ)科學(xué)具有規(guī)律性，需要經(jīng)過幾代、十幾代甚至幾十代人的共同努力，我們要遵循其發(fā)展規(guī)律。

很多搞基礎(chǔ)科學(xué)研究的科學(xué)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(xù)接力。值得開心的是，現(xiàn)在中國做基礎(chǔ)科學(xué)研究的人才隊(duì)伍更加壯大，國際交流更加密切，與老一輩科學(xué)家相比，年輕一代科學(xué)家在國際上的影響力有了很大提升。

其次就是人才，基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展離不開人才。 人才怎么來呢？先從教育開始。

一所好大學(xué)一定有非常強(qiáng)的基礎(chǔ)科學(xué)實(shí)力，無論清華、北大等國內(nèi)名校，還是國外名校，都是如此。很多大學(xué)實(shí)力不強(qiáng)，說到底還是基礎(chǔ)研究能力不足。很多大學(xué)老師只會(huì)教學(xué)生基本的知識(shí)，但有了知識(shí)并不代表就有創(chuàng)新能力，創(chuàng)新需要有方法并在實(shí)踐中鍛煉，大學(xué)老師不但要教給學(xué)生知識(shí)，更重要的是教授方法并給學(xué)生“練”的機(jī)會(huì)，知識(shí)會(huì)過時(shí)，但方法永遠(yuǎn)不會(huì)！

對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)，最需要的就是培養(yǎng)學(xué)生“從無到有”的方法論，要讓他們學(xué)會(huì)做前人未做過的事，這跟培養(yǎng)工程師的思路是不一樣的。基礎(chǔ)科學(xué)承擔(dān)的任務(wù)基本處在“無人區(qū)”，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(huì)的整體創(chuàng)新性才能提高。

（圖片來源：視覺中國）

除此之外，基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展也離不開國家的經(jīng)費(fèi)投入。

在我國的研發(fā)經(jīng)費(fèi)里面，基礎(chǔ)研究的經(jīng)費(fèi)比例偏低，只占5%左右，其中包括基礎(chǔ)性研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，和美國相比，我們國家過去三十年真正用于基礎(chǔ)科學(xué)研究的經(jīng)費(fèi)實(shí)在是少的可憐?，F(xiàn)在我國一些重點(diǎn)研究所、重點(diǎn)大學(xué)的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)已經(jīng)能達(dá)到國際水平，而在10多年前，這可能連發(fā)達(dá)國家的十分之一都不到，40多年前，大概只有發(fā)達(dá)國家的百分之一。

用別人百分之一的錢，還要做得比別人好，這根本不可能。所以，之前的很多年，我國的基礎(chǔ)科學(xué)研究落后于發(fā)達(dá)國家，而現(xiàn)在5%的水平，只能夠維持跟跑世界先進(jìn)水平，但如果我國有未來引領(lǐng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的雄心，就必須加大經(jīng)費(fèi)投入。只有大幅度增加基礎(chǔ)研究的投入，才能在根本上解決這個(gè)問題。到了我們成為了能夠產(chǎn)生科學(xué)知識(shí)、而不只是消費(fèi)西方產(chǎn)生的科學(xué)知識(shí)的時(shí)候，我們的原始性創(chuàng)新、顛覆性創(chuàng)新，就會(huì)源源不斷地產(chǎn)生出來了。

均衡支持基礎(chǔ)研究 發(fā)展大科學(xué)裝置

談到經(jīng)費(fèi)投入，很多人可能會(huì)問：基礎(chǔ)研究領(lǐng)域眾多，對(duì)國家來說，怎么判斷在哪些項(xiàng)目上投得多一點(diǎn)，哪些投得少一點(diǎn)？

其實(shí)最基本的原則就是要均衡支持，不能因?yàn)槟硞€(gè)領(lǐng)域是冷門就不支持，某個(gè)領(lǐng)域是熱門就死命支持，從而影響了全面發(fā)展。

對(duì)于一個(gè)國家特別是大國來說，在基礎(chǔ)科學(xué)方面一定要均衡發(fā)展，每個(gè)領(lǐng)域都要得到持續(xù)的支持。經(jīng)費(fèi)投入的研究很復(fù)雜，一般需要政府管理部門進(jìn)行非常精準(zhǔn)的專門研究，組織各領(lǐng)域的專家進(jìn)行研討，參照國際做法及整個(gè)國家基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的歷史來敲定。

而均衡支持要注意兩個(gè)問題。

一是不要以“是否有用”來判斷。

基礎(chǔ)科學(xué)的領(lǐng)域，一個(gè)都不能廢棄。20多年前，沒人會(huì)想到統(tǒng)計(jì)學(xué)這樣一門學(xué)科會(huì)對(duì)今天的人工智能發(fā)展起到大作用，如果當(dāng)時(shí)覺得沒用就不發(fā)展統(tǒng)計(jì)學(xué)，那今天別人都在發(fā)展人工智能時(shí)，我們就傻眼了。還有很多年前，有些人認(rèn)為動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)是“死掉的科學(xué)”，但現(xiàn)在的基因科學(xué)都跟這些學(xué)科有關(guān)。

熱點(diǎn)過段時(shí)間后可能就過時(shí)了，盲目地集中投入研究資金也會(huì)造成過剩。

二是不能盲目跟風(fēng)。

現(xiàn)在美國一大半的科研經(jīng)費(fèi)都用于生命科學(xué)的研究，超過一半的院士都在從事生命科學(xué)研究，所以有的人覺得我們也應(yīng)該大力發(fā)展生命科學(xué)，而不是發(fā)展物質(zhì)科學(xué)。

（圖片來源：人民網(wǎng)）

這種想法存在很大問題。在基礎(chǔ)科學(xué)研究方面，國外已經(jīng)走過的路，我們是很難避開或繞過去的。雖然美國現(xiàn)在大部分的精力在做生命科學(xué)，但他們是從探索物質(zhì)科學(xué)的路上走過來的，如果我們跳過了物質(zhì)科學(xué)階段，直接參與到生命科學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)中，就會(huì)帶來一個(gè)很嚴(yán)重的結(jié)果：只能買國外的儀器設(shè)備。無論哪個(gè)學(xué)科，研究過程中都離不開各種儀器。這些儀器的基礎(chǔ)是物質(zhì)科學(xué)。而我國目前各種科學(xué)儀器主要依靠進(jìn)口，反映了物質(zhì)科學(xué)研究水平及人才不足的缺陷，需要大大加強(qiáng)。

為什么物質(zhì)科學(xué)的研究會(huì)跟儀器設(shè)備有關(guān)系呢？

在美國，很多儀器設(shè)備是商業(yè)公司研制出來的。在研制儀器的過程當(dāng)中需要兩個(gè)條件，一個(gè)是需求，一個(gè)是人才。這其中人才尤為重要，但儀器創(chuàng)新方面的人才，學(xué)校是很難培養(yǎng)，必須要在科學(xué)儀器設(shè)備的研制過程中培養(yǎng)。而進(jìn)行物質(zhì)科學(xué)研究，關(guān)注自研設(shè)備包括大科學(xué)裝置的建設(shè)，就是培養(yǎng)設(shè)備研制人才的一種最好途徑。

從上世紀(jì)五十年代開始，美國就開始研制大科學(xué)裝置，如今五六十年過去了，在這個(gè)過程中孵化了很多儀器設(shè)備企業(yè)，比如說著名的示波器公司LeCroy（力科），其創(chuàng)始人LeCroy之前是一位高能物理的工程師，長期研發(fā)高能物理專用的讀出電子學(xué)。最后他成立了自己的公司，專注于高速和復(fù)雜信號(hào)測(cè)試設(shè)備。

現(xiàn)在世界上最好的儀器設(shè)備都是國外企業(yè)做的，所以他們研究生命科學(xué)的條件很優(yōu)越。但我們中國很多實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備基本都是進(jìn)口的，說明我們物質(zhì)科學(xué)的基礎(chǔ)還很薄弱。如果我們只做生命科學(xué)的研究，就要大量進(jìn)口儀器設(shè)備，導(dǎo)致資金外流，對(duì)國內(nèi)的工業(yè)發(fā)展并無助益，同時(shí)還會(huì)受制于人。

所以中國現(xiàn)在應(yīng)該大力發(fā)展物質(zhì)科學(xué)，特別要關(guān)注自研設(shè)備，包括大科學(xué)裝置（注：大科學(xué)裝置是指通過較大規(guī)模投入和工程建設(shè)來完成，建成后通過長期的穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)的科學(xué)技術(shù)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重要科學(xué)技術(shù)目標(biāo)的大型設(shè)施），我們需要在技術(shù)和科學(xué)目標(biāo)上都領(lǐng)先的大科學(xué)裝置，而不是跟隨美國的腳步。

北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（圖片來源：https://baike.sogou.com/v224241.htm）

大科學(xué)裝置中的基礎(chǔ)科學(xué)專用裝置，比如我國的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、聚變堆、專用空間科學(xué)衛(wèi)星、天文望遠(yuǎn)鏡等，具有確定的科學(xué)目標(biāo)，應(yīng)用范圍廣泛，投入規(guī)模大，技術(shù)先進(jìn)，可以產(chǎn)出重大成果，對(duì)學(xué)科發(fā)展具有重大的引領(lǐng)和帶動(dòng)作用，還有一些溢出效應(yīng)如重大技術(shù)的積累、突破和推廣應(yīng)用，國際合作與技術(shù)引進(jìn)，關(guān)鍵技術(shù)人才的培養(yǎng)，企業(yè)技術(shù)水平與研發(fā)能力的提高等，因此在國家創(chuàng)新體系的建設(shè)中占有突出的位置。

基礎(chǔ)科學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)也是國力的競(jìng)爭(zhēng)

基礎(chǔ)科學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)也是國力的競(jìng)爭(zhēng)，這在高能物理領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為明顯。

單就高能物理領(lǐng)域來說，與發(fā)達(dá)國家相比，我們總體上處于“并跑”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(diǎn)從研究人數(shù)對(duì)比上也能看出來，我們的研究人員人數(shù)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(xué)裝置總體來說是從上世紀(jì)50年代開始建設(shè)，高峰在2000年左右，這50多年的投入、建設(shè)、運(yùn)行等，給他們帶來了巨大收益，很多非常重要的技術(shù)成果在社會(huì)上得到了廣泛應(yīng)用。

跟他們相比，我們的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)起步較晚，技術(shù)上也不是國際領(lǐng)先，基本上是采用國際已有的成熟技術(shù)?？梢韵胂?，一個(gè)科學(xué)上、技術(shù)上不是最領(lǐng)先的裝置，自然在技術(shù)的輻射能力方面會(huì)有相當(dāng)?shù)南拗啤?

20世紀(jì)80年代，建設(shè)中的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（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(lǐng)先的、重大的技術(shù)突破，能夠輻射到社會(huì)、對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有重大作用，科學(xué)裝置本身必須是先進(jìn)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(gè)高能物理的裝置走在歐美前面，這也是我們提出建立“超級(jí)對(duì)撞機(jī)”的原因。如果最終建成，其規(guī)模將數(shù)倍于目前世界上最大、能量最高的粒子對(duì)撞機(jī)——建于歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC，科學(xué)目標(biāo)和技術(shù)創(chuàng)新性自然可以實(shí)現(xiàn)。

（圖源片來：中青在線）

2012年希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)，是國際高能物理發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，使我們有可能規(guī)劃這樣一個(gè)加速器。這是科學(xué)上的時(shí)機(jī)，技術(shù)上的時(shí)機(jī)，也是國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力發(fā)展的時(shí)機(jī)。二十年前，這樣大規(guī)模的裝置想都不敢想，更不可能有錢來做。

高能物理這個(gè)系統(tǒng)比較龐大，要想做到國際領(lǐng)先首先要有高遠(yuǎn)的科學(xué)目標(biāo)，這樣的目標(biāo)很多國家都有，但是都會(huì)面臨重重困難。所以接下來比拼的就是實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的能力，這里面至少會(huì)涉及二三十個(gè)技術(shù)門類，最后哪怕有一個(gè)螺絲釘沒擰好，整個(gè)系統(tǒng)就可能出問題。加速器轉(zhuǎn)起來還要放探測(cè)器，就像顯微鏡的鏡頭一樣，可以看到整個(gè)過程，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所以又有人工智能、大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域參與進(jìn)來，更不用說背后還有財(cái)務(wù)、計(jì)劃、管理、采購等一整套的后勤保障系統(tǒng)。

要把整個(gè)團(tuán)隊(duì)凝合起來，奔向同一個(gè)目標(biāo)，這是包含成百上千人的“團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)”，這種規(guī)模的科學(xué)研究體現(xiàn)的就是國力。

建這樣一個(gè)大型設(shè)備，能培養(yǎng)出機(jī)械、電子、真空、微波等各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新人才，這里面會(huì)有大批科學(xué)家、工程師解決大量的技術(shù)需求，這些需求很多都是從未出現(xiàn)的，如果能解決，這些人才就是“從無到有”的創(chuàng)新人才。

所有的技術(shù)發(fā)明和科學(xué)成果，最先發(fā)現(xiàn)的人肯定是有一定的優(yōu)勢(shì)。如果只是享受別人的成果，那你就是一個(gè)“土豪”，既不能得到大家尊重，也不會(huì)很好地掌握知識(shí)，也很容易就被別人逐出圈外，奪走財(cái)富。而掌握了最前沿的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，自然就會(huì)有最前沿的技術(shù)，從而成為引領(lǐng)全球科技發(fā)展的大國。

（作者單位丨中國科學(xué)院高能物理研究所）