為什麽要重視基礎科學?聽聽最強大腦們怎麽說
昨日,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。
2001年諾貝爾化學獎得主野依良冶表示 ,政府和科學界必須慷慨鼓勵青年科學家熱愛基礎學科。
中科院院士、中科院高能物理研究所所長王貽芳認為(wei) ,基礎科學關(guan) 係到全人類的共同命運,希望加大對基礎科學的知識的挖掘,與(yu) 各國科學家一道加強基礎科學研究。
2019年諾貝爾物理學獎獲得者迪迪埃·奎洛茲(zi) 則強調,科學無國界,必須在培養(yang) 基礎科學人才上投入足夠的力量,這要從(cong) 早期教育做起。
那麽(me) 問題來了:什麽(me) 是基礎科學?它有哪些特點?“最強大腦們(men) ”為(wei) 何一再強調基礎科學的重要性?
什麽(me) 是基礎科學?
基礎科學以自然現象和物質運動形式為(wei) 研究對象,探索自然界發展規律的科學,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。
對於(yu) 基礎科學的定義(yi) ,著名物理學家李政道曾有一個(ge) 形象的比喻,他認為(wei) 自然界裏的所有現象,雖然表麵上都很複雜,可是它都有一些基本的原理,隻要把最基本的原理抓住了,就找到了一個(ge) 總的機關(guan) 。
科學講究因果關(guan) 係,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(guan) ”,從(cong) 基礎科學這個(ge) “總機關(guan) ”入手,其他的問題就能迎刃而解。
為(wei) 什麽(me) 基礎科學如此重要?
首先,基礎科學是創新的源泉。中國科學院院士朱日祥曾以中國地球科學研究舉(ju) 例,20世紀40年代學界認為(wei) 海相沉積物中才有石油和天然氣,但中國科學家們(men) 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(ge) 理論的指導下,才有了建國後的大慶油田。
2016年諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者大隅良典也曾表示,剛開始關(guan) 於(yu) 細胞自噬的研究時,他並不確信細胞自噬與(yu) 癌症、以及與(yu) 人類壽命問題有關(guan) 。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(wei) 基礎科學十分重要。
其次,基礎科學對應用科學和生產(chan) 市場具有重要的意義(yi) 。 縱觀曆史,從(cong) 愛因斯坦1905年的狹義(yi) 相對論,到後來的海森堡、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(wei) 後來核能、激光、半導體(ti) 、超導體(ti) 、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,互聯網技術是來源於(yu) 高能物理這一基礎科學研究,而且時間並不久遠,距現在不到30年。
可以這樣說,沒有前麵基礎科學的鋪墊就沒有後來先進科學成果的誕生。
最後,隻有重視基礎科學的研究,才能永遠保持自主創新的能力。
著名物理學家李政道認為(wei) ,要有效地開展基礎科學研究,就要知道科學的發展規律。科學研究就像海洋裏的浪頭一樣,一浪一浪地過去。當一個(ge) 浪頭達到最高峰的時候,其下一步必定要下落,然後新的浪頭再出來。一國若要發達,必須自己找到新的浪頭,看準新的浪頭是從(cong) 哪裏開始,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(guan) 鍵,就在於(yu) 強化基礎科學的研究,找到基礎科學研究的新規律。
基礎科學最大的特點:慢慢慢
綜合來看,基礎研究具有長期性、複雜性、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學獎得主、數學家阿蘭(lan) ·柯馬克創建的數學理論,10年以後才在醫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世紀以後才取得“斬獲19個(ge) 諾貝爾獎”的豐(feng) 碩成果。如今日本製造業(ye) 強國的地位也得益於(yu) 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(zhong) 基礎。足夠的人才儲(chu) 備,是基礎科學出成果的關(guan) 鍵。
因此在基礎科學的規劃裏,最重要的是要做好人才培養(yang) 的規劃。20世紀那些重大科學發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(men) 20多歲、30歲或近40歲時完成的,這個(ge) 規律相當清楚。
在諾貝爾經濟學獎得主埃裏克·馬斯金看來,基礎科學研究的關(guan) 鍵是讓研究者有盡可能多的自由,而不是介入和幹涉他們(men) ,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(chuan) 發育所研究員王秀傑曾表示,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(yang) 家糊口,對甘於(yu) 寂寞、埋頭從(cong) 事基礎科學研究的科研人員,理應要高看一眼、厚愛一分。
不過,著名物理學家李政道則認為(wei) ,從(cong) 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。上個(ge) 世紀科學家們(men) 研究光和熱,不是為(wei) 了錢。想賺錢,極可能就研究不了光和熱的基礎規律。
綜合來看,當一個(ge) 國家發展到一定階段時,必然會(hui) 產(chan) 生對基礎科學研究的需求。基礎科學研究實力的強弱,往往決(jue) 定了一個(ge) 國家創新能力的高低。從(cong) 這個(ge) 角度而言,對於(yu) 基礎科學,似乎怎麽(me) 強調也不為(wei) 過。
參考資料:
1.《諾獎得主萊維特:疫情對年輕人損害更大,鼓勵他們(men) 重建世界》,澎湃新聞,2020年10月30日
2.《基礎科學研究專(zhuan) 家談》,光明日報,2018年2月12日
3.《基礎科學家需要“養(yang) ”》,中國科學報,2019年10月22日
4.《諾貝爾經濟學獎得主:中國需要自己的基礎研究》,界麵新聞,2018年10月31日
5. 《李政道:新世紀基礎研究》,科學時報,2005年11月8日
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