2020年11月1日,第三屆世界頂尖科學家論壇在上海閉幕。在此次論壇上,有數位中外科學家不約而同地強調基礎科學的重要性。
那么問題來了:什么是基礎科學?它有哪些特點?“最強大腦們”為何一再強調基礎科學的重要性?
什么是基礎科學?
基礎科學是以自然現象和物質運動形式為研究對象,探索自然界發(fā)展規(guī)律的科學,包括數學、物理學、化學、生物學、天文學、地球科學、邏輯學七門基礎學科及其分支學科、邊緣學科。對于基礎科學的定義,著名物理學家李政道曾有一個形象的比喻,他認為自然界里的所有現象,雖然表面上都很復雜,可是它們都有一些基本的原理,只要把最基本的原理抓住了,就找到了一個總的機關。
科學講究因果關系,自然界的種種“果”都是由不同的“因”所致。而基礎科學好比是研究自然界因果的“總機關”,從基礎科學這個“總機關”入手,其他的問題就能迎刃而解。
為什么基礎科學如此重要?
首先,基礎科學是創(chuàng)新的源泉。中國科學院院士朱日祥曾以中國地球科學研究舉例,20世紀40年代學界認為海相沉積物中才有石油和天然氣,但中國科學家們通過研究中國的地質條件,提出陸相沉積物中一樣可以有石油和天然氣,由此提出著名的“陸相生油理論”。在這個理論的指導下,才有了新中國成立后的大慶油田。
2016年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲獎者大隅良典也曾表示,剛開始關于細胞自噬的研究時,他并不確信細胞自噬與癌癥,以及與人類壽命問題有關。上述研究成果,都是隨著基礎科學研究而逐漸擴展的結果。因此,大隅良典認為基礎科學十分重要。
其次,基礎科學對應用科學和生產市場具有重要的意義??v觀歷史,從愛因斯坦1905年提出的狹義相對論,到后來的海森堡、薛定諤的量子力學,還有費米、泡利的量子統計學,這些基礎科學研究成果為后來核能、激光、半導體、超導體、超級計算機和網絡等技術做了重要鋪墊。
而目前大家都非常熟悉的互聯網,對人類文明未來發(fā)展的貢獻可以說無法估量,但現在恐怕很少有人知道,互聯網技術來源于高能物理這一基礎科學研究,而且時間并不久遠,距現在不到30年。
可以這樣說,沒有前面基礎科學的鋪墊,就沒有后來先進科學成果的誕生。最后,只有重視基礎科學的研究,才能永遠保持自主創(chuàng)新的能力。著名物理學家李政道認為,要有效地開展基礎科學研究,就要知道科學的發(fā)展規(guī)律??茖W研究就像海洋里的浪頭一樣,一浪一浪地過去。當一個浪頭達到最高峰的時候,其下一步必定要下落,然后新的浪頭再出來。一國若要發(fā)達,必須找到新的浪頭,看準新的浪頭是從哪里開始,在它還沒有達到最高峰時,最好在它剛要開始時就將它抓住。抓住源頭的關鍵,就在于強化基礎科學的研究,找到基礎科學研究的新規(guī)律?;A科學最大的特點:慢慢慢綜合來看,基礎研究具有長期性、復雜性、不可預見性等特點,有時十年、百年甚至更久才可能“有用”。例如,1979年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎得主、數學家阿蘭·柯馬克創(chuàng)建的數學理論,10年以后才在醫(yī)學領域掀起了一場革命。而日本早在幾十年前就開始強化對基礎科學研究的重視,進入21世紀以后才取得“斬獲19個諾貝爾獎”的豐碩成果。如今日本制造業(yè)強國的地位也得益于幾十年如一日對基礎科學研究的重視。
此外,基礎科學如果想出成果,很大程度上需要群眾基礎。足夠的人才儲備,是基礎科學出成果的關鍵。因此在基礎科學的規(guī)劃里,最重要的是要做好人才培養(yǎng)的規(guī)劃。20世紀那些重大科學發(fā)現基本上都是依靠一批新人、新的科學家取勝的,都是在他們20多歲、30歲或近40歲時完成的,這個規(guī)律相當清楚。
在諾貝爾經濟學獎得主埃里克·馬斯金看來,基礎科學研究的關鍵是讓研究者有盡可能多的自由,而不是介入和干涉他們,尤其是年輕的科研人員應該擁有足夠的獨立性。中國科學院遺傳發(fā)育所研究員王秀杰曾表示,基礎科學研究一般周期長、不確定因素多、出成果慢。但基礎科學的研究人員也需要養(yǎng)家糊口,對甘于寂寞、埋頭從事基礎科學研究的科研人員,理應高看一眼,厚愛一分。
不過,著名物理學家李政道則認為,從事基礎科學研究沒有錢當然不行,但更重要的是要有奉獻精神,要有做科學研究的真誠精神和道德。20世紀,科學家們研究光和熱,不是為了錢。想賺錢,極可能就研究不了光和熱的基礎規(guī)律。
綜合來看,當一個國家發(fā)展到一定階段時,必然會產生對基礎科學研究的需求?;A科學研究實力的強弱,往往決定了一個國家創(chuàng)新能力的高低。從這個角度而言,對于基礎科學,似乎怎么強調也不為過。
(選自新華網高端智庫平臺思客“思客問答”,本刊有改動)