為什么要重視基礎(chǔ)科學(xué)?聽聽最強(qiáng)大腦們怎么說
昨日,第三屆世界頂尖科學(xué)家論壇在上海閉幕。在此次論壇上,有數(shù)位中外科學(xué)家不約而同地強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)的重要性。
2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主野依良冶表示 ,政府和科學(xué)界必須慷慨鼓勵(lì)青年科學(xué)家熱愛基礎(chǔ)學(xué)科。
中科院院士、中科院高能物理研究所所長王貽芳認(rèn)為,基礎(chǔ)科學(xué)關(guān)系到全人類的共同命運(yùn),希望加大對基礎(chǔ)科學(xué)的知識(shí)的挖掘,與各國科學(xué)家一道加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究。
2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者迪迪?!た迤潉t強(qiáng)調(diào),科學(xué)無國界,必須在培養(yǎng)基礎(chǔ)科學(xué)人才上投入足夠的力量,這要從早期教育做起。
那么問題來了:什么是基礎(chǔ)科學(xué)?它有哪些特點(diǎn)?“最強(qiáng)大腦們”為何一再強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)的重要性?
什么是基礎(chǔ)科學(xué)?
基礎(chǔ)科學(xué)以自然現(xiàn)象和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式為研究對象,探索自然界發(fā)展規(guī)律的科學(xué),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地球科學(xué)、邏輯學(xué)七門基礎(chǔ)學(xué)科及其分支學(xué)科、邊緣學(xué)科。
對于基礎(chǔ)科學(xué)的定義,著名物理學(xué)家李政道曾有一個(gè)形象的比喻,他認(rèn)為自然界里的所有現(xiàn)象,雖然表面上都很復(fù)雜,可是它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(gè)總的機(jī)關(guān)。
科學(xué)講究因果關(guān)系,自然界的種種“果”都是由不同的“因”所致。而基礎(chǔ)科學(xué)好比是研究自然界因果的“總機(jī)關(guān)”,從基礎(chǔ)科學(xué)這個(gè)“總機(jī)關(guān)”入手,其他的問題就能迎刃而解。
為什么基礎(chǔ)科學(xué)如此重要?
首先,基礎(chǔ)科學(xué)是創(chuàng)新的源泉。中國科學(xué)院院士朱日祥曾以中國地球科學(xué)研究舉例,20世紀(jì)40年代學(xué)界認(rèn)為海相沉積物中才有石油和天然氣,但中國科學(xué)家們通過研究中國的地質(zhì)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(gè)理論的指導(dǎo)下,才有了建國后的大慶油田。
2016年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)叽笥缌嫉湟苍硎?,剛開始關(guān)于細(xì)胞自噬的研究時(shí),他并不確信細(xì)胞自噬與癌癥、以及與人類壽命問題有關(guān)。上述研究成果,都是隨著基礎(chǔ)科學(xué)研究而逐漸擴(kuò)展的結(jié)果。因此,大隅良典認(rèn)為基礎(chǔ)科學(xué)十分重要。
其次,基礎(chǔ)科學(xué)對應(yīng)用科學(xué)和生產(chǎn)市場具有重要的意義。 縱觀歷史,從愛因斯坦1905年的狹義相對論,到后來的海森堡、薛定諤的量子力學(xué),還有費(fèi)米、泡利的量子統(tǒng)計(jì)學(xué),這些基礎(chǔ)科學(xué)研究成果為后來核能、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、超級計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)做了重要鋪墊。
而目前大家都非常熟悉的互聯(lián)網(wǎng),對人類文明未來發(fā)展的貢獻(xiàn)可以說無法估量,但現(xiàn)在恐怕很少有人知道,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是來源于高能物理這一基礎(chǔ)科學(xué)研究,而且時(shí)間并不久遠(yuǎn),距現(xiàn)在不到30年。
可以這樣說,沒有前面基礎(chǔ)科學(xué)的鋪墊就沒有后來先進(jìn)科學(xué)成果的誕生。
最后,只有重視基礎(chǔ)科學(xué)的研究,才能永遠(yuǎn)保持自主創(chuàng)新的能力。
著名物理學(xué)家李政道認(rèn)為,要有效地開展基礎(chǔ)科學(xué)研究,就要知道科學(xué)的發(fā)展規(guī)律??茖W(xué)研究就像海洋里的浪頭一樣,一浪一浪地過去。當(dāng)一個(gè)浪頭達(dá)到最高峰的時(shí)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(dá),必須自己找到新的浪頭,看準(zhǔn)新的浪頭是從哪里開始,在它還沒有達(dá)到最高峰時(shí),最好在它剛要開始時(shí)就將它抓住。
抓住源頭的關(guān)鍵,就在于強(qiáng)化基礎(chǔ)科學(xué)的研究,找到基礎(chǔ)科學(xué)研究的新規(guī)律。
基礎(chǔ)科學(xué)最大的特點(diǎn):慢慢慢
綜合來看,基礎(chǔ)研究具有長期性、復(fù)雜性、不可預(yù)見性等特點(diǎn),有時(shí)十年、百年甚至更久才可能“有用”。
例如,1979年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主、數(shù)學(xué)家阿蘭·柯馬克創(chuàng)建的數(shù)學(xué)理論,10年以后才在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域掀起了一場革命。
而日本早在幾十年前就開始強(qiáng)化對基礎(chǔ)科學(xué)研究的重視,進(jìn)入21世紀(jì)以后才取得“斬獲19個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)”的豐碩成果。如今日本制造業(yè)強(qiáng)國的地位也得益于幾十年如一日對基礎(chǔ)科學(xué)研究的重視。
此外,基礎(chǔ)科學(xué)如果想出成果,很大程度上需要群眾基礎(chǔ)。足夠的人才儲(chǔ)備,是基礎(chǔ)科學(xué)出成果的關(guān)鍵。
因此在基礎(chǔ)科學(xué)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(jì)那些重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)基本上都是依靠一批新人、新的科學(xué)家取勝的,都是在他們20多歲、30歲或近40歲時(shí)完成的,這個(gè)規(guī)律相當(dāng)清楚。
在諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)得主埃里克·馬斯金看來,基礎(chǔ)科學(xué)研究的關(guān)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(yīng)該擁有足夠的獨(dú)立性。
中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所研究員王秀杰曾表示,基礎(chǔ)科學(xué)研究一般周期長、不確定因素多、出成果慢。但基礎(chǔ)科學(xué)的研究人員也需要養(yǎng)家糊口,對甘于寂寞、埋頭從事基礎(chǔ)科學(xué)研究的科研人員,理應(yīng)要高看一眼、厚愛一分。
不過,著名物理學(xué)家李政道則認(rèn)為,從事基礎(chǔ)科學(xué)研究沒有錢當(dāng)然不行,但更重要的是要有奉獻(xiàn)精神,要有做科學(xué)研究的真誠精神和道德。上個(gè)世紀(jì)科學(xué)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(chǔ)規(guī)律。
綜合來看,當(dāng)一個(gè)國家發(fā)展到一定階段時(shí),必然會(huì)產(chǎn)生對基礎(chǔ)科學(xué)研究的需求?;A(chǔ)科學(xué)研究實(shí)力的強(qiáng)弱,往往決定了一個(gè)國家創(chuàng)新能力的高低。從這個(gè)角度而言,對于基礎(chǔ)科學(xué),似乎怎么強(qiáng)調(diào)也不為過。
參考資料:
1.《諾獎(jiǎng)得主萊維特:疫情對年輕人損害更大,鼓勵(lì)他們重建世界》,澎湃新聞,2020年10月30日
2.《基礎(chǔ)科學(xué)研究專家談》,光明日報(bào),2018年2月12日
3.《基礎(chǔ)科學(xué)家需要“養(yǎng)”》,中國科學(xué)報(bào),2019年10月22日
4.《諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)得主:中國需要自己的基礎(chǔ)研究》,界面新聞,2018年10月31日
5. 《李政道:新世紀(jì)基礎(chǔ)研究》,科學(xué)時(shí)報(bào),2005年11月8日
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