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基础科学推动世界发展
基础科学在整个国家的发展中的作用和地位的问题,可以从两个方面来看:一是从历史回顾来看;一个是从现实生活中看。
从历史上看,整个人类技术文明的发展历经了几次大的革命,从文艺复兴以后到18世纪中叶以蒸汽机和各种机械发明为标志的工业革命;19世纪的电气化,20世纪30年代开始的对核能的利用以及现代的信息化。分析一下这几个时期,都可以看到首先是由于在基础科学研究上的突破,引起了技术上开创性的革命和变化,带动了整个西方工业技术的发展。
在这几大技术革命中,很重要的是,17世纪牛顿综合了哥白尼、伽利略、开普勒等成果的大成,建立了一套完整的理论体系,奠定了以系统的实验方法得到完整的物理因果关系的理性思维体系,上升为经典物理学。牛顿力学和热力学结合,支撑了以蒸汽机、机械为主的工业革命的诞生。
19世纪麦克斯韦通过总结大量实验获得的电磁学四大定律,完成电磁学的麦克斯韦方程,建立了经典场论。“场”作为自然界一个基本构成,进一步拓展了人们的物质观,更引发了一场电气化的革命,促进了电气工程和整个无线电通讯事业的大发展。
20世纪以相对论和量子论为代表的物理学的革命性发展,形成了人类崭新的时空观、运动观和物质观,极大地深化了人类对自然界从微观、宏观到宇观各个尺度层次的基本规律的认识,使整个科学发生了质的飞跃,产生了半导体技术,核技术、激光技术、信息技术等。物理学和生物学的结合,发现了DNA,成为现代生物技术的基础。
所以,基础科学的本质是揭示客观世界的运动规律,是人类关于客观世界基本规律的知识体系,这样的知识体系是技术创新、技术革命的先导和源泉。没有基础科学的突破,就没有技术的划时代发展。可见,技术科学自主创新,高新技术的发展,都植根于基础科学。
其次,基础科学研究对培养创新性人才的作用。实际上搞基础科学的人并不多,但对一个人来说,是否接受过基础科学研究的训练可不一样,因为基础科学研究培育求真探源的创新精神,科学的思维方式和尊重事物发展规律的工作作风,有基础研究素养的人才源源不断地进入社会政治、经济、文化、国防等各行各业,大大提升现代社会的整体创新能力。
再者,我们现在讲可持续发展,要讲降低消耗、保护生态与环境等。这些都要求科学在更深远的层次上为这些问题的决策和解决提供科学的依据,开辟新的技术途径。比如像沙尘暴等,它怎么来的,历史上是怎么样的,与全球变化的关系是什么?这些都得研究清楚,只靠一时的努力是解决不了问题的,都需要通过基础科学来认识地球系统的规律,为保护环境、降低灾害提供依据。
求真唯实——打开基础科学研究大门的钥匙
从事基础科学最重要的精髓就是求真唯实的精神,因为基础科学研究本身在于追求人类对于客观规律的认识,揭示客观规律、探求真理是它发展的一个动力。如果没有追求真理的有力驱动,就不可能对客观规律去进行艰苦的探索。
因为基础科学有两个特点,一个叫厚积薄发,往往要经过长期的积累才能够有所突破。著名科学家丁肇中先生讲过,有人曾经测定电子半径是10-15cm,由此认为量子电动力学有问题。他觉得不对,就去研究,前后花了20年,用实验证明电子半径小于10-17cm。基础科学需要很长时间的积累才能有成果。爱因斯坦提出相对论,前后思考了16年。可见,不是一朝一夕就能见效的,要能够长时间地坐“冷板凳”,需要甘于寂寞的精神。
基础科学还有一个特点,它的发现或者新的思想、理论成果,往往在开始的时候,对它所包含的深刻的内在价值,很多人是不认识的,但每一个突破都会在相当的时期以后,深刻地影响人类认识和改造世界的能力,最后经过技术的转化,变成人类的财富。你也许不会相信,普朗克的量子论提出来的时候,爱因斯坦也反对过。所以,从事基础科学的科学家必须有献身科学、追求真理一种精神。
中国的基础科学目前正在步入最好的发展时期。一方面邓小平同志提出科学技术是第一生产力,国家实施“科教兴国”战略,国家在制订中长期规划中专门设立了基础研究的专题。第二,国家的基础研究投入上,这十年平均每年增加20%多,目前已达34亿元,这一比例远远高于世界其他国家。
现在我们的科学论文在国际引用量上,即SCI总量占世界第五。更可喜的是我们出现了一批能够跟国际同行对话的科学家和群体,在某些方面,我们做出了比较重要的、有影响的贡献。如老科学家刘东升院士,他利用黄土高原做古环境的研究,开始的时候人家都不相信,但是经过他近二十年的努力,终于得到国际的承认,而且因开辟中国黄土与古全球变化研究的杰出成就。年轻科学家像中国科大的潘建伟,在量子通信方面取得了国际领先的成果。成功地创造了大气中纠缠光子传输13公里的记录。穿越13公里是什么概念?这是大气层的厚度,证明了量子通信具有穿越大气层可行性。
所以,从这些方面讲,我们国家在投入,在人才,在成果方面,现在正是最好的时期。但是,也有一些问题。以投入为例,一方面是增长速度很快,但是我们的起点很低,我们对基础研究的投入比例,相对于创新型国家或发达国家,我们是最低的。我们的基础研究投入长期徘徊在R
基础科学在整个国家的发展中的作用和地位的问题,可以从两个方面来看:一是从历史回顾来看;一个是从现实生活中看。
从历史上看,整个人类技术文明的发展历经了几次大的革命,从文艺复兴以后到18世纪中叶以蒸汽机和各种机械发明为标志的工业革命;19世纪的电气化,20世纪30年代开始的对核能的利用以及现代的信息化。分析一下这几个时期,都可以看到首先是由于在基础科学研究上的突破,引起了技术上开创性的革命和变化,带动了整个西方工业技术的发展。
在这几大技术革命中,很重要的是,17世纪牛顿综合了哥白尼、伽利略、开普勒等成果的大成,建立了一套完整的理论体系,奠定了以系统的实验方法得到完整的物理因果关系的理性思维体系,上升为经典物理学。牛顿力学和热力学结合,支撑了以蒸汽机、机械为主的工业革命的诞生。
19世纪麦克斯韦通过总结大量实验获得的电磁学四大定律,完成电磁学的麦克斯韦方程,建立了经典场论。“场”作为自然界一个基本构成,进一步拓展了人们的物质观,更引发了一场电气化的革命,促进了电气工程和整个无线电通讯事业的大发展。
20世纪以相对论和量子论为代表的物理学的革命性发展,形成了人类崭新的时空观、运动观和物质观,极大地深化了人类对自然界从微观、宏观到宇观各个尺度层次的基本规律的认识,使整个科学发生了质的飞跃,产生了半导体技术,核技术、激光技术、信息技术等。物理学和生物学的结合,发现了DNA,成为现代生物技术的基础。
所以,基础科学的本质是揭示客观世界的运动规律,是人类关于客观世界基本规律的知识体系,这样的知识体系是技术创新、技术革命的先导和源泉。没有基础科学的突破,就没有技术的划时代发展。可见,技术科学自主创新,高新技术的发展,都植根于基础科学。
其次,基础科学研究对培养创新性人才的作用。实际上搞基础科学的人并不多,但对一个人来说,是否接受过基础科学研究的训练可不一样,因为基础科学研究培育求真探源的创新精神,科学的思维方式和尊重事物发展规律的工作作风,有基础研究素养的人才源源不断地进入社会政治、经济、文化、国防等各行各业,大大提升现代社会的整体创新能力。
再者,我们现在讲可持续发展,要讲降低消耗、保护生态与环境等。这些都要求科学在更深远的层次上为这些问题的决策和解决提供科学的依据,开辟新的技术途径。比如像沙尘暴等,它怎么来的,历史上是怎么样的,与全球变化的关系是什么?这些都得研究清楚,只靠一时的努力是解决不了问题的,都需要通过基础科学来认识地球系统的规律,为保护环境、降低灾害提供依据。
求真唯实——打开基础科学研究大门的钥匙
从事基础科学最重要的精髓就是求真唯实的精神,因为基础科学研究本身在于追求人类对于客观规律的认识,揭示客观规律、探求真理是它发展的一个动力。如果没有追求真理的有力驱动,就不可能对客观规律去进行艰苦的探索。
因为基础科学有两个特点,一个叫厚积薄发,往往要经过长期的积累才能够有所突破。著名科学家丁肇中先生讲过,有人曾经测定电子半径是10-15cm,由此认为量子电动力学有问题。他觉得不对,就去研究,前后花了20年,用实验证明电子半径小于10-17cm。基础科学需要很长时间的积累才能有成果。爱因斯坦提出相对论,前后思考了16年。可见,不是一朝一夕就能见效的,要能够长时间地坐“冷板凳”,需要甘于寂寞的精神。
基础科学还有一个特点,它的发现或者新的思想、理论成果,往往在开始的时候,对它所包含的深刻的内在价值,很多人是不认识的,但每一个突破都会在相当的时期以后,深刻地影响人类认识和改造世界的能力,最后经过技术的转化,变成人类的财富。你也许不会相信,普朗克的量子论提出来的时候,爱因斯坦也反对过。所以,从事基础科学的科学家必须有献身科学、追求真理一种精神。
中国的基础科学目前正在步入最好的发展时期。一方面邓小平同志提出科学技术是第一生产力,国家实施“科教兴国”战略,国家在制订中长期规划中专门设立了基础研究的专题。第二,国家的基础研究投入上,这十年平均每年增加20%多,目前已达34亿元,这一比例远远高于世界其他国家。
现在我们的科学论文在国际引用量上,即SCI总量占世界第五。更可喜的是我们出现了一批能够跟国际同行对话的科学家和群体,在某些方面,我们做出了比较重要的、有影响的贡献。如老科学家刘东升院士,他利用黄土高原做古环境的研究,开始的时候人家都不相信,但是经过他近二十年的努力,终于得到国际的承认,而且因开辟中国黄土与古全球变化研究的杰出成就。年轻科学家像中国科大的潘建伟,在量子通信方面取得了国际领先的成果。成功地创造了大气中纠缠光子传输13公里的记录。穿越13公里是什么概念?这是大气层的厚度,证明了量子通信具有穿越大气层可行性。
所以,从这些方面讲,我们国家在投入,在人才,在成果方面,现在正是最好的时期。但是,也有一些问题。以投入为例,一方面是增长速度很快,但是我们的起点很低,我们对基础研究的投入比例,相对于创新型国家或发达国家,我们是最低的。我们的基础研究投入长期徘徊在R