科学要研究各种

十八世纪末和十九世纪初，近代自然科学体系刚刚确立，各门学科都很幼稚，科学发展的主流是分化而不是综合。因此，那时就“把这些自然过程结合为一个伟大整体的联系的科学”，当作历史任务来完成是不可能的。黑格尔和谢林当时企图建立“凌驾于一切科学之上”的“科学的科学”也是根本无法实现的，它只能是自然哲学，而不是科学学。科学学诞生的年代是二十世纪中期，这时正是现代科学技术迅速发展的年代，科学学经过了近代科学长期的孕育，是一门应运而生的学科。我们知道，二十世纪的科学技术，一方面是各门学科继续向专业化方向发展，形成将近二、三千种具体的学科：另一方面，各门分支学科又互相渗透，形成一系列边缘学科和综合性学科。自然科学的高度综合化，把现代科学技术连成统一的整体，自然科学的高度专业化又把科学体系分成更细密的结构和层次。自然科学的整体化趋势和结构的历史演化，把其自身的运动规律愈来愈明显地暴露出来。这样一来，研究科学的运动规律，就不但有了必要，而且也有了可能，科学学就是在这样的历史条件下诞生的。1937年，波兰学者奥索夫斯基夫妇首次提出科学学的名字。两年后，英国贝尔纳教授所写的《科学的社会功能》一书，详细地论述了数量分析方法，科学结构的理论模式以及科学政策和科学管理问题。这部著作实际上奠定了科学学的基础，开辟了科学学的研究方向。科学学诞生的另一个条件，是社会的科学能力的形成和科研领域生产关系的确立。本世纪六十年代，“大科学”兴起。科学研究最后结東了“一张纸加一支笔的个体劳动方式。由数十万名科学家组成的科学劳动者大军，由价值数百亿计的巨型实验技术装备，由多得无法计量的图书、情报资料，以及由千千万万群众性的科教、科研、科普队伍，形成了一种超越科学家个人研究能力之上的集体力量（社会的科学能力），并且构成了全社会范围内的科学劳动结构。这样一来，历史便把科学管理的任务提到议事日程。科学管理经验的总结，更加清楚地显示出科学的规律来，科学管理充当了科学学诞生的助产士。因此，我们有足够的理由认为，科学学是现代科学技术高度发展的产物，是社会生产发展的一定阶段的必然结果。科学学的生命力同现代科学技术一样是无穷的。它的巨大的实用价值和理论意义，促使各国学者都来研究科学学。1964年，英美学者为了纪念贝尔纳《科学的社会功能问世二十五周年，专门出版了一本名叫《科学的科学》论文集。1965年，贝尔纳和麦顿在第一届国际科学史大会上联名做了《在通向科学学的道路上>的报告，论述了科学学的研究对象，意义和性质，以及未来发展的方向等等。1971年，在第十二届国际科学史大会上，成立了科学学的国际组织一国际科学政策研究委员会。该会于1975~1977年先后在德国、法国、波兰举行了有关科学学的国际讨论会。目前。苏联、东欧和西方几个主要资本主义国家，都成立了专门的科学学组织，出版了大量有关科学学的著作和期刊。这些事实都说明，科学学已经成为国际上公认的新的独立学科。那么，科学学到底是研究什么的呢？简单地说，就是研究科学自身结构及其运动规律的学问。科学学是研究科学的科学结构（或知识结构）的演化规律，并且利用这些规律来预测各门学科的发展趋势，预测新学科的生长点，借以选择正确的研究方向。这个分支学科叫科学结构学。比如，我们经常遇到的“物理学和化学那一个更基本”的问题，“力学应不应当算做基础科学”问题，都是科学结构学所要研究的重大课题。这些间题，有点像天文学上早期提出的“月亮和星星谁远谁近”的问题。当时，天文学是没有能力解决这些问题的。但是，后来人们发现了万有引力定律，可以用科学的方法测定天体的远近距离。这样一来，分布在天球上的杂乱无章的天体就有了次序了。它们之中有的属于太阳系，有的属于银河系，有的属于总星系，等等，后来，人们又根据它的温度和光谱来推算它们的年龄，形成天体演化的概念，天文学逐步形成一门严密的科学。现在，科学结构学有点像天文学的早期状况。人们对两、三千种分支学科发生浓厚的兴趣，试图从它们的相互关系当中找出结构层次和演化规律来。但是，目前还没有找到科学的方法来对数千种分支学科进行“分类”。反映到各国科学管理当中，就是学科分类的任意性甚大，争论也十分激烈。正因为现代科学管理的需要，才引起科学学家们对这一课题的高度重视。又比如，“基础科学、技术科学和应用科学的关系”间题，这也是各国科学管理中常遇到的困难问题。反映到科研经费上，各国对三大学科的投资比例各不相同。苏联的比例为1：4.7：2，而美国则为1：1.4：4.6。三大学科门类的比例关系究宽有没有客观标准？各国的具体标准是否一样？这些都需要科学结构学加以研究。目前，人们提出的三大学科的立体结构模型正是解决这一问题的大胆尝试。它试图用结构参数的方法来寻找其中的最佳比例关系。研究科学发展的动力，即社会的科学能力问题，也是科学学的个重要任务。所谓“科学能力”，就是推动科学加速发展的内在动力。通常我们都知道，用相等的科学投资，在不同的国家会产生不同的科学效果。科学能力水平高的国家，少量投资可以得到比较多的科研成果；科学能力低的国家，投资虽多，成果仍然寥寥无几。这是为什么？还有，近代科学的发展，各国是不平衡的。这一个国家科学兴起，那一个国家科学衰蓉，彼此起伏，波浪前进，互相赶超，竞争榜魁造成个又一个科学中心。试间：是什么因素决定各国科学的兴起和衰落呢？用什么办法来衡量赶超速度呢？这又是现实生活向科学能力提出的一个重大课题。科学能力学包括的内容甚广其中主要的是研究科学人才间题，研究科学家队伍形成的集团研究能力问题，研究科学家创造性心理学间题。因为科学劳动是一种创造性劳动，它比任何一种物质生产劳动都更需要人的主观能动性和高度创造力。如何有效地发挥个人的创造力，显然需要研究创造性心理活动。比如，信心在科学研究中的重要性问题。同样是两个能力相同的科学家，一个对自己的工作，信心百倍，大胆创新：一个对自已的课题，谨小慎微，生怕触犯权威，结果也会是很不相同的。怎么样才能使科学家在最佳的心理状况下工作，最大限度地发押其创造力，这就成了科学能力学所要研究的重要课题。科学还要研究科学与社会的关系问题，这里就不做介绍了。

一般来说，没有创新性的学术论文是没有学术价值的，从严格意义上讲，它也不是真正的学术论文。因此，学术论文应当具有创新性，这种创新性表现在与已有研究论著不同的新发现上，包括新论点、新理论、新方法、新技术、新手段或新材料等。尽管创新性是对学术论文的要求，但创新却并非撰写学术论文所能做到的。学术论文只能反映研究情况，创新是研究的结果。没有研究的创新，不可能有学术论文的创新。在医刊汇编辑看来，要做创新性研究，写创新性论文，可以从以下几个方面着手。一、主题创新。选择新问题进行研究，是科学研究创新的主要途径。研究新问题，不但能够拓宽科学研究领域，而且能够在人所未及的问题上发表拓荒性的见解和研究结论。因此，学者们无不投人大量的精力以发现新问题，开垦科学研究的新领域。但事实上，在科学研究日渐繁荣的今天，主题创新的难度也日渐加大。尽管如此，从事科学研究，就要不断探寻新问题，不断拓宽研究主题，努力为学科创新贡献自己的学术智慧。二、视角创新。面对学术研究中的老问题，要做出创新性研究，可以通过视角创新来实现。所谓视角创新，就是在科学研究中，采用现有研究中未曾使用过的相关学科分析范式或有关学说理论，研究本学科中的老主题，以期获得新的研究结论。视角的创新不但可能有助对问题本身做出新的解释，而且还可能获得从其他视角所不能获得的富有启发意义的新的研究结论。所以，在科学研究中，提倡多学科研究，提倡运用其他学科的理论来研究本学科问题，目的就在于通过视角创新以获得研究结果的创新。三、论点创新。论点创新是任何一项研究都不能回避的任务，只有不遗余力地追求论点的创新，科学研究工作才能对学问有所贡献，学术才能不断进步。学术论文应当反映科学研究创新的成果，科学研究创新成果到了学术论文中就体现在论点上。从科学研究创新成果到论点，需要经历一个归纳、提炼、升华和规范化的过程。归纳、提炼与升华是针对论点的科学性而言的，规范化是针对论点表述的准确性而言的。要实现论点创新，应以获取独创性研究结果为研究的根本目的，脚踏实地，潜心研究，推陈出新。而且在论文写作中，要反复推敲、斟酌语言表达的准确性和简练性。四、方法创新。方法是创新的工具，科学研究是以科学的方法为手段的学术研究。研究方法本身的创新对学术创新具有重要意义，采用不同的研究方法所得出的研究结果可能是不同的。所以在科学研究中，对同一个问题一般鼓励采用不同的研究方法，以获取不同的研究结果，丰富人们对该问题的认识，促进学术的繁荣。经常看到一些学术论文在研究方法部分，陈述一堆的方法，什么文献研究法、实证研究法、比较研究法、案例研究法、定性研究法、定量研究法、规范研究法等，但在正文中却未见作者是如何采用这些方法解决问题的。出现这种情况的原因，往往在于写作者对研究方法的意义的认识不到位，对方法的运用还没有掌握，只知道有这些方法，却不知道在研究具体问题时应该采用什么方法。显而易见，这样看待和使用研究方法，是不可能做出创新性研究、写出高质量论文的。五、材料创新。材料是科学研究的素材，如果没有材料，科学研究寸步难行。以不同的材料为基础所开展的科学研究，结果可能大相径庭，当然，也存在殊途同归的可能性，不过，这种可能性极小。科学研究需要利用各种可能的合法途径，获取尽可能丰富的研究材料，以提高研究结果的普适性。但就具体的研究者而言，受主客观条件的限制，所能获得的研究材料总是有限的。这样，对于不同的研究者来讲，努力获得人们未曾使用过的材料，在新材料基础上开展自己的研究，就可能做出创新性研究。很多人做研究、写文章，怕苦、怕累，怕做深入、细致的材料搜集，怕做历史材料的发掘清理，主要利用网络搜索寻找现成的相关材料。尽管这些现成材料的价值毋容置疑，但占有一手材料，用新的材料研究问题，是做出创新性研究的重要条件。所以，在科学研究中，利用一切可能的机会和条件，获得属于自己发现的研究材料，尽可能少用二手、三手材料，是研究结论创新的重要保证。

艾萨克.牛顿彻底扣开了科学的大门，他发现无论一个物体是在地球上还是在太空中，我们只需用少数几个方程就能描述它的运动。考虑到牛顿方程非常简单，却威力非凡，人们很容易认为牛顿方程反映了宇宙根基的永恒真理。但是牛顿本人并不这么认为，他相信宇宙远比它的定律所刻画的世界丰富的多、神秘的多。众所周知，牛顿后来曾经反思道我不知道这个世界会如何看我，但我觉得自己只是一个在海边玩耍的孩子，真理的海洋就摆在那里等待着我去发现而我却不时的被一个不太寻常的光华石子或者更加美丽的贝壳所吸引。这句话在之后的几个世纪里不断的得到验证，我很高兴，如果牛顿方程能够无限精确的描述任何种类的现象，不论大小不论轻重不论快慢，那么后面的科学探险也许就不是现在这个样子了。牛顿方程大大加深了，我们对世界的认识，但如果她在任何时候都成立，那就好比宇宙尝起来始终是香草味的，如果你在日常生活的尺度上思考宇宙，你就大错特错了，将视角推向更宏观更微观的领域结果也是一样的。沿着牛顿的探索之路，科学家们大胆挺进的领域，远远超出了牛顿方程的适用范围，根据我们学到的知识，我们必须彻底改变对现实本质的认识，但这种改变并非唾手可得，他们必须接受科学界的认真检查，甚至会受到某些人的坚决抵制，只有等到证据足够充分以后新的观点才会被人们所接受。事情本该如此，我们并不需要急于做出判断，现实会耐心等待。近百年来的理论和实验进展都大力强调的一个关键的事实是：日常经验一旦超出了日常生活的范围，就会失去指导意义，但对于在极端条件中出现的全新物理现象而言。有广义相对论量子力学和玄论，如果结论是正确的话，他们所描述的那些极端条件，一系列全新思想呼之欲出，也不足为奇，科学的基本假定是所有的尺度上都存在的规律和模式，但是就像牛顿自己所预料的那样，我们没有理由去期待直接了当的模式适用于所有的尺度，令人惊讶的事物终会显得平淡无奇，毫无疑问，关于未来的物理学还会见解什么？这个说法仍然成立。每个时代科学家都不可能知道很多年之后的历史会怎样评价他们的工作，是一个转折，还是一时的热潮，是一块基石还是提出了经得起时间考验的新见解，这种局部的不确定性会被物理学中最受人喜爱的一个特征，整体稳定性所平衡，也就是说心理论一般不会将他所替代的旧理论一笔勾销。我们已经说过，虽然理论会从全新的角度来看现实的本质，但他们几乎从来不会完全脱离原有的理论，相反新理论会吸收和拓展原有的理论。正是因为如此，物理学的故事，才会体现出令人惊叹的一致性。我们的宇宙可能属于某种多重宇宙，我们已经领略了九种不同的多重宇宙。下面有一个表就是这九种宇宙的总结，尽管这些模型在细节上大相径庭，但他们都认为我们的常识图解，只是某一个宏大整体的一部分，而且他们都打上了人类智慧和创造性的烙印无法抹去。这些想法是否仅仅是一堆人类发明的数学理论呢？以我们现在的理解认识计算实验和观察水平这个问题还无法回答，因此平行宇宙是否就会书写物理学的新篇章呢！只有未来的科学才能解答。下面来看一下，不同版本的平行宇宙汇总。第一个平行宇宙模型百衲碑多重宇宙他的描述是如果宇宙是无限大的，各种环境条件必然会重复出现这就产生了平行宇宙。第二种平行宇宙模型是爆胀多重宇宙，他的描述是永恒宇宙爆胀会生成一个有泡泡宇宙组成的庞大网络，而我们的宇宙就是其中之一。第三种平行宇宙模型叫摩的多重宇宙他的描述是在线论或者是m理论的模式解方案中我们的宇宙存放于一个三维模上，这个模漂浮在一个更高维的空间中，周围还可能存在很多其他的模也就是其他的平行宇宙。第四种平行宇宙模型叫循环多重宇宙，他的描述是模世界之间的碰撞，可以表现为一个大爆炸式的开端，生成许多在时间上平行的宇宙。第五种平行宇宙模型，叫景观多重宇宙，他的描述是将爆涨宇宙学和闲论相结合，闲论额外维度各种不同的形态，就会导致各种不同的泡泡宇宙。第六种平行宇宙模型是量子多重宇宙，他的描述是量子力学提出量子力学概率中蕴含的每一种可能性都在一系列平行宇宙的某个子宇宙中成为现实。第七种平行宇宙模型是全息多重宇宙，他的描述是全息原理声称我们的宇宙是一个遥远编界面上发生的现象的严格镜像，从物理上看这个遥远的边界等价于一个平行宇宙。第八种平行宇宙模型是虚拟多重宇宙，他的描述是：技术飞跃使得虚拟宇宙总有一天会变成可能。最后第九种平行宇宙模型是中级的多重宇宙他的描述是：繁育原理认为每一种可能的宇宙都是真实的宇宙，因此也就剔除了为什么我们的宇宙比较特殊的这个问题。这些宇宙列举了所有可能的数学方程。宇宙是唯一的还是多重的？但我做不到这就是探索前沿知识时所具备的特点，但是为了一睹多重宇宙的概念会将我们引向何方，也为了强调多重宇宙理论目前的精华所在，我在这里列出了五个核心问题，未来物理学家将为这些问题而奋斗不息。第一个问题：哥白尼是一种基本的科学范式吗？显然，在实验观测和数学计算中，规律性和模式性，对于推导物理定律至关重要，一代代物理学家所接受的物理定律中所蕴含的另一类模式性也颇具启迪，这些模式反映出，随着一个个科学发现的问世，人类眼中的自身在宇宙中的地位，也在一步一步的改变。在长达近500年的时间里，哥白尼式的进展一直占据着主导地位，从太阳的东升西落，到夜空中的斗转星移，再到我们每个人对自己内心世界的乾纲独断，大量的经验和线索表明整个宇宙都在围绕着我们而转，我们就位于宇宙的中心，但是科学发现所采用的客观方法，逐渐纠正了这种观点，几乎每一轮，这样的纠正我们都会发现，就算我们不是宇宙的中心，宇宙的秩序也不会有什么改变，我们不得不放弃曾经的信念，我们承认，地球不是太阳系的中心，承认太阳不是银河系的中心，承认银河系不是其他星系的中心，甚至承认质子、中子和电子这些组成我们的物质材料在宇宙的物质成分表中也不是中心。长久以来人类都生活在一种身价高贵的幻觉中，曾经有一段时期人们认为那些打破幻觉的科学证据是对人类价值的迎头痛击，通过亲身实践，我们才在价值观启迪运动中取得进步。也许我们的宇宙不是任何宇宙秩序的中心，也许我们的宇宙就像地球恒星和银河系一样，不过是沧海一粟。基于多重宇宙的现实，拓展了甚至可能完成了哥白尼模式，这种想法激发了研究的热情，但是我们反复强调的一个重要问题是，多重宇宙的观念，何以超越了纯粹的思辨，科学家们已经不再寻求各种延续哥白尼革命的方法，也不在实验室中运筹帷幄，以期圆满完成哥白尼模式了。相反，科学家想做的一直是他们在做的事情，以数据和观测结果为向导他们已经建立了许多数学理论用来描述物质的基本组成，以及物质发展，互动和演化史所服从的相互作用。值得注意的是寻找这些理论开辟的道路不断前行，科学家们发现了一个又一个潜在的多重宇宙到处都是这样的繁忙的科学高速公路沿着任何一条道路前进，只要你适度留意一下就会遇到各式各样的多重宇宙候选者。避开多重宇宙比发现多重宇宙还要难。也许未来的发现会以另一种方式重新照两个白泥似的修正之路，但是根据我们目前的处境，我们的知识越多，我们的中心地位就越渺茫，如果前面讨论过的科学论证会继续把我们推向基于多重宇宙的理论，那么这就应该是完成哥白尼革命的自然而然的一步，这一步已是500年。第二个问题，我们能够检验作为多重宇宙基础的科学理论吗？尽管多重宇宙的概念，完全符合哥白尼的模板，但这个概念的特征和我们早些时候的中心地位的演变，还是不太相同，比如一些永远无法检验的理论领域，不论何种精度，或者从某些方面来看，甚至从任何方面来看，都无法检验，之后，多重宇宙，似乎在科学知识面前竖起了一道悬崖峭壁。不论你如何看待人类在宇宙中的地位，人们广为接受的一个假设是：通过认真的实验观测数学计算，人类深化认识的能力，是永无止境的，但如果我们真的属于宇宙的一部分，不难推断，我们最多就只能研究我们所在的这个宇宙，而他也不过是众多宇宙中的一个角落而已。更让人严重担忧的是多重宇宙会把我们带到一个无法检验的理论领域中，这些理论的基础可能都是一些本来就这么回事儿的故事，我们所见的一切也都会退化到碰巧存在的这么回事的地步。然而正如我所辩解的，多重宇宙的概念是相当微妙的，我们已经看到涉及多重宇宙的理论也可能通过各种各样的方法得出可检验的预言。好了今天就到这里，猴哥祝大家天天开心阅读愉快。

自古以来，全世界都流传着很多的神话传说，并因此形成的各种宗教也传播着这种神学，科学把这些神话传说当成是迷信，但奇怪得是，一些世界著名的科学家晚年的时候都喜欢研究神学，比如发现万有引力定律的牛顿，发现相对论的爱因斯坦，这两位在物理界的地位那可是无人可撼动。那为什么牛顿，爱因斯坦晚年的时候要去研究神学呢？难道他们也相信神的存在？有记者曾经问爱因斯坦这个问题，爱因斯坦是这样回答的，“记者先生，您知道是谁将咖啡等物安放在此处的？”记者回答：“当然是阁下。”爱斯坦接着便说：“小到咖啡杯等物，尚且需要一种力量来安排；那么请想想：宇宙拥有多少星球，而每一星球按照某一轨道运行无间，此种安排运行的力量就是神！爱因斯坦说，人类已知的是有限的一个圆，未知的是圆外的世界，是无限的。有些人认为宗教不合乎科学道理。我是一个研究科学的人，我深切的知道，今天的科学只能证明某种物体的存在，而不能证明某种物体不存在。”爱因斯坦回答记者的这些问题是很值得我们反思的，爱因斯坦用宇宙来比喻，认为宇宙的星球如此有序的背后一定有一股神秘的力量在推动，那这股力量的背后会是什么呢？当前人类已经踏入探索宇宙的步伐，而对宇宙的来历，其实我们是一无所知，宇宙怎么来的？宇宙是自然形成的还是被创造出来的？可能很多人都认为，宇宙是由奇点大爆炸而来的，宇宙是自然形成的，背后没有什么力量在推动，这或许只是一部分科学家的观点，但事实真是这样吗？或许不一定。宇宙有多大，无人知道，我们只知道，宇宙的行星不计其数，那文明必然也是无数的，有的比地球的文明高，有的比地球的文明低，人类真正发展科技才不过上百年，宇宙中发展了几万年，几亿年的文明肯定是有的，他们的科技发展到何种程度也是我们无法想像的。现代科学家又提出一个多元宇宙的概念，认为宇宙不是唯一的，在一片混沌的空间中，无数的宇宙林立，而我们所处的宇宙只是其中之一。那么这些宇宙的年龄必然是不一样的，有的宇宙可能比我们的宇宙要老几千亿岁，这些古老的宇宙中的文明，他们的文明科技远超我们宇宙中的高级文明。科技可以改变世界，同样科技也可以创造世界，当一个文明发展到一定程度的时候，就有了创造的能力，那么这些古老宇宙中的古老文明会不会就有创造宇宙的能力呢。他们把一颗种子放到混沌空间中，然后这颗种子爆炸，膨胀形成宇宙，我们的宇宙会不会就是古老文明创造出来的？而这些能创造宇宙的文明对于我们来说那就是神，创世神不一定不存在，但神不是迷信，所谓的神也是一个文明种族，只是他们比我们发展了无数年，能力非凡。当人类的科技也向前发展几亿年，几百亿年，那么人类文明也会发展到很高的程度，到那时会不会也有创造世界，创造星系，甚至是创造宇宙的能力呢？其实这种能力就是一种科技手段。而低级文明的智慧生命也会把人类当成神。科学家之所以晚年喜欢研究神学，并不是说科学家迷信，而是科学家到了晚年发现了宇宙中的一些秘密，认为宇宙的背后可能有一个高级文明在推动，他们研究的其实是这些高级文明，并不是所谓的神，只是高级文明比我们的科技先进太多了，相对于人类来说，高级文明就是神。小伙伴们明白了吗？

我们从上学的时候就知道圆周率是一个无限并且不会循环的数字，在世界各国的各种竞赛上关于记忆力的上面经常会考察人们记忆圆周率后的位数，来判断这个人在记忆力方面的天赋究竟如何，并且很多人在学生时代也以能够背诵小数点后越多位为荣。然而直到现在，人们仍然没有停止对圆周率的研究，那么为什么这些科研工作者会如此孜孜不倦的去研究一个已经被确定为无限不循环的数字呢？也就他会给各界带来怎样的影响？首先第一点我们都知道，圆的知识大家都清楚，而我们默认圆是一个正圆形，但这是在圆周率无法计算出尽头的情况下所得出的结论，现在通过一些运算能力顶尖的计算机的运作已经可以算出小数点后几十万亿的数字，而如果这样继续算下去，假如有一天能够算出它是一个确切的数值，那么很显然以前的一些关于数学和物理的规律就要全部被推翻重写了，并且很多计算上的问题也必须要修改而得到最精确的答案。我们都知道，其实对于目前物理界还是数学界甚至任何一个学科的各种定理都不一定是完全正确的，很多定理在数百年前被人奉为圭臬，而可能会在几十年之后就被大部分世人视为糟粕。尽管这个定理在当时的确推动了物理科学等各方面的发展，但事实上如果他出现了明显的错误，那么去推翻然后建立起一个更科学更符合当下的原则也是众望所归的。还有一个原因就是，随着计算机的不断的发展，人们也为了测试出计算机的极限，从而一直在进行这样的探究活动，同时也不得不让人怀疑现在计算机究竟能够发展成一种什么样子，他的计算能力是否最终能够超越人的大脑，去做一些非常复杂的在情感和伦理上的抉择。许多领域的科学家都没有放弃这种研究，所以这些科学家即使抱着毫无所获甚至没有任何回报的风险，也要去继续进行这种研究，毕竟如果能够产生跨时代意义的发明，那么很显然也会为全世界的人们都带来福音，可能会大大改变人们从前对圆周率的认识，也许在将来我们的下一辈或我们的后代最终也能像前人那样推翻现在的许多定理和知识，完成对我们生存的宇宙全新的解构和分析。

来源：科学大院（ID：kexuedayuan）作者：王贻芳近几年，“基础科学”被提得越来越多，不仅国务院发布了《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，华为、阿里、腾讯等知名企业也纷纷加大了对基础科学研究的投入。（图片来源：央视、澎湃等网络截图）随着中国载人飞船、月球探测、量子通信等科技成果的逐渐显现，很多人逐渐认识到加强基础科学研究对国家发展的重大意义。当然，对基础科学缺乏了解、认为其没什么实际用处的也大有人在。中国基础科学研究在世界上到底处于什么水平？我们耗时耗力研究基础科学真的值得吗？大院er就此专访了中国科学院院士、中国科学院高能物理所所长王贻芳。中国科学院院士、中科院高能物理所所长王贻芳（图片来源：必应图库）王贻芳院士是首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家，2012年，他领导的大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式，被《科学》杂志列为当年全球十大科学突破。本文根据访谈内容综合整理。中国曾因不重视基础科学吃了大亏什么是基础科学？我认为基础科学应该具有三方面的特征：1.有一定的规律性，反映了自然界的基本规律；2.不能直接应用到实际中，但是它是解决实际问题的基本原理，比如牛顿力学并不能教你怎么盖房子，这是土木工程需要解决的问题，但是牛顿力学是土木工程的基础；3.基础科学内部还有层次性，比如很多领域里虽然有独有的基础研究，但是都离不开数学，所以数学在基础研究里更为基础。（图片来源：veer图库）很多人经常问“基础科学看起来离我们生活非常远，好像没什么实际用处”，这种想法有些急功近利。我们无法说出某个方程、某个定律有什么具体的用途，但是整个科学体系是自洽的，基础研究就像盖房子所需的一块块砖头，虽然你不知道某一块砖有什么用，但如果把这块砖抽掉，房子就会坍塌。包括物理学在内的基础研究是为了让我们认识自然界，如果我们不了解自然，就没有办法发展和利用它。换句话说，基础研究是社会发展的最根本动力。当然，这些是不能即刻带来经济效益的。它带来的更多是短时间不能见效的东西，包括科研水平的提高，即创新能力的提高、人才的培养、对技术的推动和发展等。中国古代虽有四大发明、也有 “勾股定理”等发现，但我们只停在了“发现”阶段，并没有进一步发展出抽象的、纯粹的科学。而早在古希腊时期，西方就出现了几何学、逻辑学等科学，然后通过逻辑推理发展出一整套科学体系。鸦片战争失败后，中国打开大门向西方学习，引进了大量西方技术，购买枪炮，但北洋舰队还是在甲午战争中失败了，为什么?如果没有掌握科学规律，人们就不能举一反三，只能单纯就事论事，那么就永远摆脱不了落后的命运。当时我们只认为学习西方的技术才是有用的，而没有把西方的科学体系引进到中国来。相比之下，日本在明治维新时期不仅买枪、买炮，同时还引进了西方的科学，比中国早几十年建立起了完整的科学体系，以至于中国很多科学名词都是从日本传来的。所以从根本上来说，科学应该是主干，技术是主干上发展出来的枝叶，没有科学只去做技术，最终可能什么也得不到。基础科学水平提升 欧美国家的崛起回看世界历史，欧美国家的崛起也无不与其基础科学水平的提高有关。没有热力学、牛顿力学以及麦克斯韦的电磁学等科学作为基础，两次工业革命根本无从谈起。只知道烧煤的人是没法做出蒸汽机的，必须要有热力学理论的支撑。不把电磁学搞清楚，也不可能有电的应用，如果你去问麦克斯韦他的电磁学方程有什么用，他可能没法想到我们今天享受的科技成就与此有关，包括电和电器都是他奠定的基础。拿高能物理领域来说，在研究过程中产生过很多意想不到的新技术。比如上一代美国最大的加速器“Tevatron”，给我们带来了超导磁铁技术的突破与普及，现在，医院临床所用核磁共振设备中就采用了超导磁铁。Tevatron粒子加速器（图片来源：必应图库）还有伴随我们生活的万维网，很少有人知道，它是谁发明的，实际上万维网也是在高能物理研究过程中产生的。1989年，欧洲的物理学家建设了大型强子对撞机来寻找希格斯粒子，而科学家之间需要相互交流大量的数据和程序，这成为了一个重大的问题。过去，交流依靠的是美国军方发明的E-mail（电子邮件），显然它已经不能满足科学家频繁交流的需求了，于是，欧洲核子研究中心的计算机科学家Tim·Berners-Lee开发出了世界上第一个网页浏览器，架设了第一个网页服务器，推动了万维网的产生，促进了互联网应用的迅速发展。欧洲核子研究中心（图片来源：https://news.cnblogs.com/n/180532/）不仅如此，基础科学还给西方带来了科学的方法论。科学的方法论有两个：一是逻辑推理，二是归纳。古希腊以来，人们总结出一整套推理的方法，而弗朗西斯·培根之后又有了实证科学，西方的科学体系就是建立在归纳推理以及实证等根本支柱上。目前，在我国社会缺乏科学的方法论，所以经常会出现一些违背科学的言论与事件。比如很多人相信各种“大师”们的言论，却没有用科学的思维问一下是不是真的合理、有没有证据支持。如果能通过发展基础科学，让更多人掌握科学的方法论，整个社会将更进一步。除此之外，还有很重要的一点是，基础科学研究是文明的一部分。国家经济发展起来并有一定的基础后，就会发展艺术、音乐、文学以及科学，人们这时就会仰望天空，探索世界是怎么回事、宇宙的根本构成，我们为什么来、将来到什么地方去？这些探索让我们永远有动力追求未知。中国的基础科学在世界上是什么水平？1. 怎么评价一个国家基础科学水平的高低呢？基础科学研究的重要性就体现在它对整个科学领域的影响，一个国家有影响力的基础研究成果越多，这个国家的基础科学水平就越高。如何判断基础研究的成果有没有影响力？看看我们的教科书就会明白。无论学的是数学、物理还是化学，无论是在中学、大学还是研究生阶段，教科书里都会写到一些用科学家名字命名的基础研究成果，这些就是最经典的基础研究，它们会永远流传下去，比如，现代物理学绕不开爱因斯坦的相对论，不可能不用量子力学。当然，还有一些研究成果是被论文引用较多的，虽然也有较强的影响力，但跟写进教科书相比还是差点。到目前为止，我国已有的这些重大科学成果能够写进教科书的几乎没有。2. 中国古往今来的基础科学的水平前面也提到，中国古代没有建立起基础科学的体系，所以中国的基础科学基本就是从“零”开始，经过多年努力，中国的科技水平如今已经在世界高科技领域占有一席之地了。但因为起步较晚，中国基础科学研究跟欧美的发达国家还存在一定差距，教科书中也很少有用中国人名字命名的公式、定理等。近几年有媒体报道说，在国际上，中国的科技论文被引用数排到了第二。这是科技进步的反映，毕竟30多年前中国在国际上有一定影响力的基础科学研究很少，现在能被国际同行认可并引用，算是跨越了一个很大台阶。我们国家善于集中力量办大事，所以我们能够看到某个领域突然冒头，但总体看来依旧是薄弱的。像高能物理领域，其中北京正负电子对撞机，大亚湾中微子实验、江门中微子实验这些成绩，无论是科学还是技术的，使得我们基本上站在国际的平均水平。但我们还要清醒地认识到，中国基础科学研究还有很长的路要走，我们只是某个项目在国际上取得了领先的地位，但若要说整个高能物理，从规模和人员上，我们跟国际上还有相当差距。我们国家必须产生更多的重大成果，而不仅仅是一般成果，这才是质的转变！而质的转变不可能一蹴而就，必然要经历这样一个路径：从几乎为“零”开始到出现大批一般成果，然后才是重大成果。3. 怎样实现从“零”到有的转变呢？首先要摆正心态，不能急功近利，更不能揠苗助长。基础科学具有规律性，需要经过几代、十几代甚至几十代人的共同努力，我们要遵循其发展规律。很多搞基础科学研究的科学家，随着年龄增长可能很难再出新成果，这就需要下一代人才的继续接力。值得开心的是，现在中国做基础科学研究的人才队伍更加壮大，国际交流更加密切，与老一辈科学家相比，年轻一代科学家在国际上的影响力有了很大提升。其次就是人才，基础科学的发展离不开人才。人才怎么来呢？先从教育开始。一所好大学一定有非常强的基础科学实力，无论清华、北大等国内名校，还是国外名校，都是如此。很多大学实力不强，说到底还是基础研究能力不足。很多大学老师只会教学生基本的知识，但有了知识并不代表就有创新能力，创新需要有方法并在实践中锻炼，大学老师不但要教给学生知识，更重要的是教授方法并给学生“练”的机会，知识会过时，但方法永远不会！对于基础科学，最需要的就是培养学生“从无到有”的方法论，要让他们学会做前人未做过的事，这跟培养工程师的思路是不一样的。基础科学承担的任务基本处在“无人区”，都是需要思考别人没解决的问题。有了更多掌握“从无到有”方法论的人，我们社会的整体创新性才能提高。除此之外，基础科学发展也离不开国家的经费投入。在我国的研发经费里面，基础研究的经费比例偏低，只占5%左右，其中包括基础性研究和应用基础研究，和美国相比，我们国家过去三十年真正用于基础科学研究的经费实在是少的可怜。现在我国一些重点研究所、重点大学的基础研究经费已经能达到国际水平，而在10多年前，这可能连发达国家的十分之一都不到，40多年前，大概只有发达国家的百分之一。用别人百分之一的钱，还要做得比别人好，这根本不可能。所以，之前的很多年，我国的基础科学研究落后于发达国家，而现在5%的水平，只能够维持跟跑世界先进水平，但如果我国有未来引领基础科学研究的雄心，就必须加大经费投入。只有大幅度增加基础研究的投入，才能在根本上解决这个问题。到了我们成为了能够产生科学知识、而不只是消费西方产生的科学知识的时候，我们的原始性创新、颠覆性创新，就会源源不断地产生出来了。均衡支持基础研究 发展大科学装置谈到经费投入，很多人可能会问：基础研究领域众多，对国家来说，怎么判断在哪些项目上投得多一点，哪些投得少一点？其实最基本的原则就是要均衡支持，不能因为某个领域是冷门就不支持，某个领域是热门就死命支持，从而影响了全面发展。对于一个国家特别是大国来说，在基础科学方面一定要均衡发展，每个领域都要得到持续的支持。经费投入的研究很复杂，一般需要政府管理部门进行非常精准的专门研究，组织各领域的专家进行研讨，参照国际做法及整个国家基础科学发展的历史来敲定。而均衡支持要注意两个问题。一是不要以“是否有用”来判断。基础科学的领域，一个都不能废弃。20多年前，没人会想到统计学这样一门学科会对今天的人工智能发展起到大作用，如果当时觉得没用就不发展统计学，那今天别人都在发展人工智能时，我们就傻眼了。还有很多年前，有些人认为动物学、植物学是“死掉的科学”，但现在的基因科学都跟这些学科有关。热点过段时间后可能就过时了，盲目地集中投入研究资金也会造成过剩。二是不能盲目跟风。现在美国一大半的科研经费都用于生命科学的研究，超过一半的院士都在从事生命科学研究，所以有的人觉得我们也应该大力发展生命科学，而不是发展物质科学。（图片来源：人民网）这种想法存在很大问题。在基础科学研究方面，国外已经走过的路，我们是很难避开或绕过去的。虽然美国现在大部分的精力在做生命科学，但他们是从探索物质科学的路上走过来的，如果我们跳过了物质科学阶段，直接参与到生命科学的竞争中，就会带来一个很严重的结果：只能买国外的仪器设备。无论哪个学科，研究过程中都离不开各种仪器。这些仪器的基础是物质科学。而我国目前各种科学仪器主要依靠进口，反映了物质科学研究水平及人才不足的缺陷，需要大大加强。为什么物质科学的研究会跟仪器设备有关系呢？在美国，很多仪器设备是商业公司研制出来的。在研制仪器的过程当中需要两个条件，一个是需求，一个是人才。这其中人才尤为重要，但仪器创新方面的人才，学校是很难培养，必须要在科学仪器设备的研制过程中培养。而进行物质科学研究，关注自研设备包括大科学装置的建设，就是培养设备研制人才的一种最好途径。从上世纪五十年代开始，美国就开始研制大科学装置，如今五六十年过去了，在这个过程中孵化了很多仪器设备企业，比如说著名的示波器公司LeCroy（力科），其创始人LeCroy之前是一位高能物理的工程师，长期研发高能物理专用的读出电子学。最后他成立了自己的公司，专注于高速和复杂信号测试设备。现在世界上最好的仪器设备都是国外企业做的，所以他们研究生命科学的条件很优越。但我们中国很多实验室的设备基本都是进口的，说明我们物质科学的基础还很薄弱。如果我们只做生命科学的研究，就要大量进口仪器设备，导致资金外流，对国内的工业发展并无助益，同时还会受制于人。所以中国现在应该大力发展物质科学，特别要关注自研设备，包括大科学装置（注：大科学装置是指通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施），我们需要在技术和科学目标上都领先的大科学装置，而不是跟随美国的脚步。北京正负电子对撞机（图片来源：https://ke.sogou.com/v224241.htm）大科学装置中的基础科学专用装置，比如我国的正负电子对撞机、聚变堆、专用空间科学卫星、天文望远镜等，具有确定的科学目标，应用范围广泛，投入规模大，技术先进，可以产出重大成果，对学科发展具有重大的引领和带动作用，还有一些溢出效应如重大技术的积累、突破和推广应用，国际合作与技术引进，关键技术人才的培养，企业技术水平与研发能力的提高等，因此在国家创新体系的建设中占有突出的位置。基础科学的竞争也是国力的竞争基础科学的竞争也是国力的竞争，这在高能物理领域表现得尤为明显。单就高能物理领域来说，与发达国家相比，我们总体上处于“并跑”和“跟跑”的水平，与美国、欧洲、日本等相比都有一定的差距。这一点从研究人数对比上也能看出来，我们的研究人员人数与美国相比大概只是其十分之一，跟欧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。美国的大科学装置总体来说是从上世纪50年代开始建设，高峰在2000年左右，这50多年的投入、建设、运行等，给他们带来了巨大收益，很多非常重要的技术成果在社会上得到了广泛应用。跟他们相比，我们的北京正负电子对撞机起步较晚，技术上也不是国际领先，基本上是采用国际已有的成熟技术。可以想象，一个科学上、技术上不是最领先的装置，自然在技术的辐射能力方面会有相当的限制。20世纪80年代，建设中的北京正负电子对撞机（图片来源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/11/420228.shtm）所以，如果要想有所谓国际领先的、重大的技术突破，能够辐射到社会、对国民经济有重大作用，科学装置本身必须是先进的、别人没有的，否则早就被别人辐射完了。我们希望未来有一个高能物理的装置走在欧美前面，这也是我们提出建立“超级对撞机”的原因。如果最终建成，其规模将数倍于目前世界上最大、能量最高的粒子对撞机——建于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC，科学目标和技术创新性自然可以实现。（图源片来：中青在线）2012年希格斯粒子的发现，是国际高能物理发展的转折点，使我们有可能规划这样一个加速器。这是科学上的时机，技术上的时机，也是国家经济实力发展的时机。二十年前，这样大规模的装置想都不敢想，更不可能有钱来做。高能物理这个系统比较庞大，要想做到国际领先首先要有高远的科学目标，这样的目标很多国家都有，但是都会面临重重困难。所以接下来比拼的就是实现这些目标的能力，这里面至少会涉及二三十个技术门类，最后哪怕有一个螺丝钉没拧好，整个系统就可能出问题。加速器转起来还要放探测器，就像显微镜的镜头一样，可以看到整个过程，从而进行数据分析，所以又有人工智能、大数据、计算机、网络等领域参与进来，更不用说背后还有财务、计划、管理、采购等一整套的后勤保障系统。要把整个团队凝合起来，奔向同一个目标，这是包含成百上千人的“团队作战”，这种规模的科学研究体现的就是国力。建这样一个大型设备，能培养出机械、电子、真空、微波等各个领域的创新人才，这里面会有大批科学家、工程师解决大量的技术需求，这些需求很多都是从未出现的，如果能解决，这些人才就是“从无到有”的创新人才。所有的技术发明和科学成果，最先发现的人肯定是有一定的优势。如果只是享受别人的成果，那你就是一个“土豪”，既不能得到大家尊重，也不会很好地掌握知识，也很容易就被别人逐出圈外，夺走财富。而掌握了最前沿的基础科学知识，自然就会有最前沿的技术，从而成为引领全球科技发展的大国。

共青团中央有态度 有温度 全网青年都在关注近几年，“基础科学”被提得越来越多，不仅国务院发布了《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，各企业也纷纷加大了对基础科学研究的投入。（图片来源：央视、澎湃等网络截图）随着中国载人飞船、月球探测、量子通信等科技成果的逐渐显现，很多人逐渐认识到加强基础科学研究对国家发展的重大意义。当然，对基础科学缺乏了解、认为其没什么实际用处的也大有人在。中国基础科学研究在世界上到底处于什么水平？我们耗时耗力研究基础科学真的值得吗？我们就此专访了中国科学院院士、中国科学院高能物理所所长王贻芳。中国科学院院士、中科院高能物理所所长王贻芳（图片来源：必应图库）王贻芳院士是首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家，2012年，他领导的大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式，被《科学》杂志列为当年全球十大科学突破。（本文根据访谈内容综合整理。）中国曾因不重视基础科学吃了大亏什么是基础科学？我认为基础科学应该具有三方面的特征：1.有一定的规律性，反映了自然界的基本规律；2.不能直接应用到实际中，但是它是解决实际问题的基本原理，比如牛顿力学并不能教你怎么盖房子，这是土木工程需要解决的问题，但是牛顿力学是土木工程的基础；3.基础科学内部还有层次性，比如很多领域里虽然有独有的基础研究，但是都离不开数学，所以数学在基础研究里更为基础。（图片来源：veer图库）很多人经常问“基础科学看起来离我们生活非常远，好像没什么实际用处”，这种想法有些急功近利。我们无法说出某个方程、某个定律有什么具体的用途，但是整个科学体系是自洽的，基础研究就像盖房子所需的一块块砖头，虽然你不知道某一块砖有什么用，但如果把这块砖抽掉，房子就会坍塌。包括物理学在内的基础研究是为了让我们认识自然界，如果我们不了解自然，就没有办法发展和利用它。换句话说，基础研究是社会发展的最根本动力。当然，这些是不能即刻带来经济效益的。它带来的更多是短时间不能见效的东西，包括科研水平的提高，即创新能力的提高、人才的培养、对技术的推动和发展等。中国古代虽有四大发明、也有 “勾股定理”等发现，但我们只停在了“发现”阶段，并没有进一步发展出抽象的、纯粹的科学。鸦片战争失败后，中国打开大门向西方学习，引进了大量西方技术，购买枪炮，但北洋舰队还是在甲午战争中失败了，为什么?如果没有掌握科学规律，人们就不能举一反三，只能单纯就事论事，那么就永远摆脱不了落后的命运。当时我们只认为学习西方的技术才是有用的，而没有把科学体系引进到中国来。相比之下，日本在明治维新时期不仅买枪、买炮，同时还引进了西方的科学，比中国早几十年建立起了完整的科学体系，以至于中国很多科学名词都是从日本传来的。所以从根本上来说，科学应该是主干，技术是主干上发展出来的枝叶，没有科学只去做技术，最终可能什么也得不到。基础科学水平提升 欧美国家的崛起回看世界历史，欧美国家的崛起也无不与其基础科学水平的提高有关。没有热力学、牛顿力学以及麦克斯韦的电磁学等科学作为基础，两次工业革命根本无从谈起。只知道烧煤的人是没法做出蒸汽机的，必须要有热力学理论的支撑。不把电磁学搞清楚，也不可能有电的应用，如果你去问麦克斯韦他的电磁学方程有什么用，他可能没法想到我们今天享受的科技成就与此有关，包括电和电器都是他奠定的基础。拿高能物理领域来说，在研究过程中产生过很多意想不到的新技术。比如上一代美国最大的加速器“Tevatron”，给我们带来了超导磁铁技术的突破与普及，现在，医院临床所用核磁共振设备中就采用了超导磁铁。Tevatron粒子加速器（图片来源：必应图库）还有伴随我们生活的万维网，很少有人知道，它是谁发明的，实际上万维网也是在高能物理研究过程中产生的。1989年，欧洲的物理学家建设了大型强子对撞机来寻找希格斯粒子，而科学家之间需要相互交流大量的数据和程序，这成为了一个重大的问题。过去，交流依靠的是美国军方发明的E-mail（电子邮件），显然它已经不能满足科学家频繁交流的需求了，于是，欧洲核子研究中心的计算机科学家Tim·Berners-Lee开发出了世界上第一个网页浏览器，架设了第一个网页服务器，推动了万维网的产生，促进了互联网应用的迅速发展。欧洲核子研究中心（图片来源：https://news.cnblogs.com/n/180532/）不仅如此，基础科学还带来了科学的方法论。科学的方法论有两个：一是逻辑推理，二是归纳。古希腊以来，人们总结出一整套推理的方法，而弗朗西斯培根之后又有了实证科学，科学体系就是建立在归纳推理以及实证等根本支柱上。目前，在我国经常会出现一些违背科学的言论与事件。比如很多人相信各种“大师”们的言论，却没有用科学的思维问一下是不是真的合理、有没有证据支持。如果能通过发展基础科学，让更多人掌握科学的方法论，整个社会将更进一步。除此之外，还有很重要的一点是，基础科学研究是文明的一部分。国家经济发展起来并有一定的基础后，就会发展艺术、音乐、文学以及科学，人们这时就会仰望天空，探索世界是怎么回事、宇宙的根本构成，我们为什么来、将来到什么地方去？这些探索让我们永远有动力追求未知。中国的基础科学在世界上是什么水平？1.怎么评价一个国家基础科学水平的高低呢？基础科学研究的重要性就体现在它对整个科学领域的影响，一个国家有影响力的基础研究成果越多，这个国家的基础科学水平就越高。如何判断基础研究的成果有没有影响力？看看我们的教科书就会明白。无论学的是数学、物理还是化学，无论是在中学、大学还是研究生阶段，教科书里都会写到一些用科学家名字命名的基础研究成果，这些就是最经典的基础研究，它们会永远流传下去，比如，现代物理学绕不开爱因斯坦的相对论，不可能不用量子力学。当然，还有一些研究成果是被论文引用较多的，虽然也有较强的影响力，但跟写进教科书相比还是差点。到目前为止，我国已有的这些重大科学成果能够写进教科书的几乎没有。2. 中国古往今来的基础科学的水平前面也提到，中国古代没有建立起基础科学的体系，所以中国的基础科学基本就是从“零”开始，经过多年努力，中国的科技水平如今已经在世界高科技领域占有一席之地了。但因为起步较晚，中国基础科学研究跟欧美的发达国家还存在一定差距，教科书中也很少有用中国人名字命名的公式、定理等。近几年有媒体报道说，在国际上，中国的科技论文被引用数排到了第二。这是科技进步的反映，毕竟30多年前中国在国际上有一定影响力的基础科学研究很少，现在能被国际同行认可并引用，算是跨越了一个很大台阶。我们国家善于集中力量办大事，所以我们能够看到某个领域突然冒头，但总体看来依旧是薄弱的。像高能物理领域，其中北京正负电子对撞机，大亚湾中微子实验、江门中微子实验这些成绩，无论是科学还是技术的，使得我们基本上站在国际的平均水平。中国基础科学研究还有很长的路要走，我们只是某个项目在国际上取得了领先的地位，但若要说整个高能物理，从规模和人员上，我们跟国际上还有相当差距。我们国家必须产生更多的重大成果，而不仅仅是一般成果，这才是质的转变！而质的转变不可能一蹴而就，必然要经历这样一个路径：从几乎为“零”开始到出现大批一般成果，然后才是重大成果。3. 怎样实现从“零”到有的转变呢？首先要摆正心态，不能急功近利，更不能揠苗助长。基础科学具有规律性，需要经过几代、十几代甚至几十代人的共同努力，我们要遵循其发展规律。很多搞基础科学研究的科学家，随着年龄增长可能很难再出新成果，这就需要下一代人才的继续接力。值得开心的是，现在中国做基础科学研究的人才队伍更加壮大，国际交流更加密切，与老一辈科学家相比，年轻一代科学家在国际上的影响力有了很大提升。其次就是人才，基础科学的发展离不开人才。人才怎么来呢？先从教育开始。一所好大学一定有非常强的基础科学实力，无论清华、北大等国内名校，还是国外名校，都是如此。很多大学实力不强，说到底还是基础研究能力不足。很多大学老师只会教学生基本的知识，但有了知识并不代表就有创新能力，创新需要有方法并在实践中锻炼，大学老师不但要教给学生知识，更重要的是教授方法并给学生“练”的机会，知识会过时，但方法永远不会！对于基础科学，最需要的就是培养学生“从无到有”的方法论，要让他们学会做前人未做过的事，这跟培养工程师的思路是不一样的。基础科学承担的任务基本处在“无人区”，都是需要思考别人没解决的问题。有了更多掌握“从无到有”方法论的人，我们社会的整体创新性才能提高。除此之外，基础科学发展也离不开国家的经费投入。在我国的研发经费里面，基础研究的经费比例偏低，只占5%左右，其中包括基础性研究和应用基础研究，和美国相比，我们国家过去三十年真正用于基础科学研究的经费实在是少的可怜。现在我国一些重点研究所、重点大学的基础研究经费已经能达到国际水平，而在10多年前，这可能连发达国家的十分之一都不到，40多年前，大概只有发达国家的百分之一。用别人百分之一的钱，还要做得比别人好，这根本不可能。所以，之前的很多年，我国的基础科学研究落后于发达国家，而现在5%的水平，只能够维持跟跑世界先进水平，但如果我国有未来引领基础科学研究的雄心，就必须加大经费投入。只有大幅度增加基础研究的投入，才能在根本上解决这个问题。到了我们成为了能够产生科学知识、而不只是消费西方产生的科学知识的时候，我们的原始性创新、颠覆性创新，就会源源不断地产生出来了。均衡支持基础研究 发展大科学装置谈到经费投入，很多人可能会问：基础研究领域众多，对国家来说，怎么判断在哪些项目上投得多一点，哪些投得少一点？其实最基本的原则就是要均衡支持，不能因为某个领域是冷门就不支持，某个领域是热门就死命支持，从而影响了全面发展。对于一个国家特别是大国来说，在基础科学方面一定要均衡发展，每个领域都要得到持续的支持。经费投入的研究很复杂，一般需要政府管理部门进行非常精准的专门研究，组织各领域的专家进行研讨，参照国际做法及整个国家基础科学发展的历史来敲定。而均衡支持要注意两个问题。一是不要以“是否有用”来判断。基础科学的领域，一个都不能废弃。20多年前，没人会想到统计学这样一门学科会对今天的人工智能发展起到大作用，如果当时觉得没用就不发展统计学，那今天别人都在发展人工智能时，我们就傻眼了。还有很多年前，有些人认为动物学、植物学是“死掉的科学”，但现在的基因科学都跟这些学科有关。热点过段时间后可能就过时了，盲目地集中投入研究资金也会造成过剩。二是不能盲目跟风。现在美国一大半的科研经费都用于生命科学的研究，超过一半的院士都在从事生命科学研究，所以有的人觉得我们也应该大力发展生命科学，而不是发展物质科学。（图片来源：人民网）这种想法存在很大问题。在基础科学研究方面，国外已经走过的路，我们是很难避开或绕过去的。虽然美国现在大部分的精力在做生命科学，但他们是从探索物质科学的路上走过来的，如果我们跳过了物质科学阶段，直接参与到生命科学的竞争中，就会带来一个很严重的结果：只能买国外的仪器设备。无论哪个学科，研究过程中都离不开各种仪器。这些仪器的基础是物质科学。而我国目前各种科学仪器主要依靠进口，反映了物质科学研究水平及人才不足的缺陷，需要大大加强。为什么物质科学的研究会跟仪器设备有关系呢？在美国，很多仪器设备是商业公司研制出来的。在研制仪器的过程当中需要两个条件，一个是需求，一个是人才。这其中人才尤为重要，但仪器创新方面的人才，学校是很难培养，必须要在科学仪器设备的研制过程中培养。而进行物质科学研究，关注自研设备包括大科学装置的建设，就是培养设备研制人才的一种最好途径。从上世纪五十年代开始，美国就开始研制大科学装置，如今五六十年过去了，在这个过程中孵化了很多仪器设备企业，比如说著名的示波器公司LeCroy（力科），其创始人LeCroy之前是一位高能物理的工程师，长期研发高能物理专用的读出电子学。最后他成立了自己的公司，专注于高速和复杂信号测试设备。现在世界上最好的仪器设备都是国外企业做的，所以他们研究生命科学的条件很优越。但我们中国很多实验室的设备基本都是进口的，说明我们物质科学的基础还很薄弱。如果我们只做生命科学的研究，就要大量进口仪器设备，导致资金外流，对国内的工业发展并无助益，同时还会受制于人。所以中国现在应该大力发展物质科学，特别要关注自研设备，包括大科学装置（注：大科学装置是指通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施），我们需要在技术和科学目标上都领先的大科学装置，而不是跟随美国的脚步。北京正负电子对撞机（图片来源：https://ke.sogou.com/v224241.htm）大科学装置中的基础科学专用装置，比如我国的正负电子对撞机、聚变堆、专用空间科学卫星、天文望远镜等，具有确定的科学目标，应用范围广泛，投入规模大，技术先进，可以产出重大成果，对学科发展具有重大的引领和带动作用，还有一些溢出效应如重大技术的积累、突破和推广应用，国际合作与技术引进，关键技术人才的培养，企业技术水平与研发能力的提高等，因此在国家创新体系的建设中占有突出的位置。基础科学的竞争也是国力的竞争基础科学的竞争也是国力的竞争，这在高能物理领域表现得尤为明显。单就高能物理领域来说，与发达国家相比，我们总体上处于“并跑”和“跟跑”的水平，与美国、欧洲、日本等相比都有一定的差距。这一点从研究人数对比上也能看出来，我们的研究人员人数与美国相比大概只是其十分之一，跟欧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。美国的大科学装置总体来说是从上世纪50年代开始建设，高峰在2000年左右，这50多年的投入、建设、运行等，给他们带来了巨大收益，很多非常重要的技术成果在社会上得到了广泛应用。跟他们相比，我们的北京正负电子对撞机起步较晚，技术上也不是国际领先，基本上是采用国际已有的成熟技术。可以想象，一个科学上、技术上不是最领先的装置，自然在技术的辐射能力方面会有相当的限制。20世纪80年代，建设中的北京正负电子对撞机（图片来源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/11/420228.shtm）所以，如果要想有所谓国际领先的、重大的技术突破，能够辐射到社会、对国民经济有重大作用，科学装置本身必须是先进的、别人没有的，否则早就被别人辐射完了。我们希望未来有一个高能物理的装置走在欧美前面，这也是我们提出建立“超级对撞机”的原因。如果最终建成，其规模将数倍于目前世界上最大、能量最高的粒子对撞机——建于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC，科学目标和技术创新性自然可以实现。（图源片来：中青在线）2012年希格斯粒子的发现，是国际高能物理发展的转折点，使我们有可能规划这样一个加速器。这是科学上的时机，技术上的时机，也是国家经济实力发展的时机。二十年前，这样大规模的装置想都不敢想，更不可能有钱来做。高能物理这个系统比较庞大，要想做到国际领先首先要有高远的科学目标，这样的目标很多国家都有，但是都会面临重重困难。所以接下来比拼的就是实现这些目标的能力，这里面至少会涉及二三十个技术门类，最后哪怕有一个螺丝钉没拧好，整个系统就可能出问题。加速器转起来还要放探测器，就像显微镜的镜头一样，可以看到整个过程，从而进行数据分析，所以又有人工智能、大数据、计算机、网络等领域参与进来，更不用说背后还有财务、计划、管理、采购等一整套的后勤保障系统。要把整个团队凝合起来，奔向同一个目标，这是包含成百上千人的“团队作战”，这种规模的科学研究体现的就是国力。建这样一个大型设备，能培养出机械、电子、真空、微波等各个领域的创新人才，这里面会有大批科学家、工程师解决大量的技术需求，这些需求很多都是从未出现的，如果能解决，这些人才就是“从无到有”的创新人才。所有的技术发明和科学成果，最先发现的人肯定是有一定的优势。如果只是享受别人的成果，那你就是一个“土豪”，既不能得到大家尊重，也不会很好地掌握知识，也很容易就被别人逐出圈外，夺走财富。而掌握了最前沿的基础科学知识，自然就会有最前沿的技术，从而成为引领全球科技发展的大国。

2014年诺贝尔生理学或医学奖获得者爱德华·莫索尔（Edvard Moser） 组委会供图2014年诺贝尔生理学或医学奖获得者爱德华·莫索尔（Edvard Moser）在2018重庆国际人才创新创业洽谈会上发表主题演讲《科学与创新成功之道》。 组委会供图中青在线讯（中国青年报·中青在线记者田文生）在11月10日开幕的2018重庆国际人才创新创业洽谈会上，2014年诺贝尔生理学或医学奖获得者爱德华·莫索尔（Edvard Moser）在主题演讲《科学与创新成功之道》中建议，做科学需要有好的愿景、保持方向并善于合作。这名来自挪威的神经生理学领域的著名专家和他的妻子梅·布莱特迈过去数十年中领导了一系列脑机理的前沿研究，夫妇俩和英国神经科学家约翰·奥基夫解决了一个困扰科学家和哲学家几个世纪的问题———大脑如何对我们生活的环境产生一个地图并为我们导航，也就是控制方向感的细胞群，因而获得了2014年诺贝尔生理学或医学奖。科学研究首先需要有一个好的愿景爱德华·莫索尔在分享自己攀登乞力马扎罗峰的照片后表示，“这次经历告诉我，我们其实不一定需要在身体方面有多么的健康来达到巅峰，更重要的是所做的准备：需要喝很多的水，需要能够有很好的睡眠，我们做了这些很简单的准备工作，最终达到目标。”“这种做法和科学界和创业的领域其实有很多相似之处，因为你确实要有一定相关的专业知识，但你也需要有一些其他的技能。那么，哪些技能很重要？”他表示，最重要的一点是，在科学研究当中，如果想要达到任何的成就，需要有一个好的愿景，“你想要研究什么、你想要解决什么问题，你需要有一个好的问题、好的观点，你需要能够去判断挑战是什么。”“当你找到了具体的问题是什么以后，你可以问自己，怎么样解决这个问题，怎样把这个问题分解为更小的问题，然后一步一步地去做。”他介绍说，一开始就需要有一个愿景、有一个很具体的问题，“你要在一开始就考虑到，要独立或者去继续做别人的研究，你要明白你的研究生活具体是要做什么、研究什么问题。所以你必须要有这种勇气，能够跟所有的人都不一样，有自己的差异化。在所有事情当中最重要的就是要有一个自己好的愿景和想法，无论在科学领域还是在其他更加宽泛的领域都是如此。”在科研的道路上保持方向“然而，光有一个好的观点还不够，因为我们还需要第二个的能力，我想强调的就是不断前进，”他表示，“因为有时候，在这条科学创新的路上很容易就分心了，比如科学研究通常都需要很长的时间，五年、十年甚至三十年，才可以达到想要的成果。”“那在这条路上，你就经常会分心，因为你可能会有一些小的挑战、小的问题甚至小的失败，”他在分享中表示，必须要保持方向，不要被不重要的事情分心。“我想这是非常重要的一点，时刻要保持的一点。”要敢于与不同观点的人合作他在展示一张天气糟糕的照片后表示，做科研，也要随时准备好去面对这样的“坏天气”。“因为当你有一个长期的目标和愿景的时候，你就要了解到这当中一定会有非常困难的时间，因为很多时候这些问题是很难解决的。”“比如就我研究的大脑科学领域，我们最主要的目标就是去了解大脑如何决定我们的行为，有时候，在认知和行为中一些有差异的行为，比如阿兹海默症造成的一些症状，它是没有解决方案的，所以在这个过程当中就会有很多失望。”他说，“那么唯一能够达到目标的方式，就是忍耐和坚持，不断地坚持和继续。”“还有两个很重要的品质，”他补充说，一是要敢于与众不同，要敢于有自己的想法，敢于与不同的人合作，不同观点的人合作，这一点对于达到某种目标来说是非常重要的，“你要听别人的建议，但其实同时你也要有自己的主意，坚持自己的主意，甚至用一种不同的方式来进行工作。”“我也要强调所谓的性格特征。”他说，因为有太多的信息、太多的著作可以参考了，太多的专业知识了，不可能全部都覆盖。所以，很多时候人们只是关注自己的领域，“但我想这不是一个很好的方法，因为我想作为一个科学家，还有所有在创新领域有所建树的人，都必须要把你自己放在一个更广泛的信息海洋当中，去拥抱不同的想法、不同的人、不同的问题，很多时候你就会发现这些不同的观点和问题，是你之前没有考虑到的，因为它是来自一个不同的背景，他们用不同的方式来解决问题，你就会发现不同的方向和方式，发现其他的一些做法。”“所以，在我的领域，我研究的就是大脑的记忆功能，我就会去参加很多跟记忆相关的一些学术、论坛，但其实我发现如果我去参加一些完全不同的行为研究论坛，其实是很有帮助的，比如说研究鱼的神经系统，可能有的时候这种经验就会给我一些灵感，让我在我自己的领域当中有一些新的信息和灵感，所以说你要尽可能去拥抱更多的知识。”他补充说，要采用一种全球式的合作方法，“我也高兴看到在中国，无论是国家还是地方政府都非常关注国际化，不断地将中国科学界和科学家对外开放，让他们能够更紧密地与世界各地的各个领域的同行进行合作交流，因为科学本身就是国际化的，有太多的问题需要解决了，所以对外开放是非常重要的，我们能够让人走出去，并且引进来。”“这一点在创新和创业当中也是非常重要的，我们要关注多样性，文化多样性、背景的多样性、性别的多样性、年龄的多样性，人们越不同你就可以获得越多不同的想法，科学和创新都是关于合作和交流的。”他说，“那么把不同的人结合到一起去碰撞这些观点和想法，就会获得更好的结果。”“脚上要穿不同的袜子”爱德华·莫索尔认为，导师的指导也至关重要。他介绍，他自己的中心有一个由顶尖人才组成的咨询委员会，“他们会每2-3年给我们提供一次专业知识方面的建议。”他表示，在此之上，“也应该关注年轻的科学家和创业者，虽然你已经有特定领域的人才了，但我们并不清楚到底应该做什么，因为有些时候这些东西不是学校或者书本上所教我们的，我们要了解的是如何更好地度过自己创业的时间，到底多少应该花在建立关系上、到底多少应该花在去实验室研究上，所以这些问题我想更多的要和有经验的人进行交流，这种导师的关系是非常重要的，我们需要建立这样的一种关系。无论是在相关的部委，或者是在大学、或者在公司，要建立这种导师的指导关系都是非常重要的，让他们能够与经验丰富的前辈进行交流。”“我们不能低估人际关系的重要性，”他说，因为科学和创新都是关于合作的，“只有合作，我们才能够解决当今世界所面临的一些挑战，与来自不同背景人进行交流和合作，共同解决问题。”他还强调，创造力非常重要。因为如果你在一场会议上不断只是去关注别人的建议，这样是没有用的，所以无论是一位成功的教授，或者一位年轻的学生，你需要关注，把时间用明智的方式进行使用。“我认为，有的时候你需要这样冷静地坐下来，休息一下，好好思考一下，我们需要做什么。有的时候不要只关注在手机上好像看似很忙碌地联系这个、联系那个，我们要考虑的是一个更国际化的思想，所以别忘了休息，明智地花费你的时间。”“我曾经在伦敦学习过一段时间，我的导师当时就是个非常著名的业界专家，我的导师也是诺贝尔的获奖者。”他介绍说，“我回到了挪威，我问我自己的问题就是，我在很远的将来能够做到什么，这是一个非常有野心的问题，但当时我也了解需要把我的这个问题分散到几个小的问题，然后一步一步的解决。所以最后我在2005年，也就是在十年后，我发现了在大脑中的网格细胞，网格细胞也就是整个大脑当中的一个内部CPU。这就是我2014年获得诺贝尔奖的画面，所以这只是一个很小的例子，这是我思考的方式。”“我的导师告诉我，在保持自主研究的同时，也要在脚上穿不同的袜子，你要有不同的经验、不同的想法碰撞在一起，不要只听我一个人的意见，你可能也要听听别的人的意见，这是我的导师跟我说的话，因为你可以去判断某些经验或者某些想法是否有价值。”他说。

科学家的很多科学实验都是在理论依据相对比较充分的时候进行的，但也有一此研究人员为了某种目的会展开隐秘、疯狂、不切实际的实验。下面就看下在人类科学探索的历程中，这些科学工作者进行过的疯狂科学实验。猛犸实验黄禹锡韩国著名生物科学家，任职兽医兼研究员，被认为是韩国人的骄傲。2006年被曝出违反生命伦理法，他通过现金交易，从俄罗斯黑帮那里获取一些濒危生物的细胞，试图克隆出濒危生物朝鲜虎和猛犸象。然而许多专家对这个科学实验嗤之以鼻，说它科学上行不通，道德上不负责。侏儒实验帕拉塞尔苏斯是16世纪的炼金术及内科医生，成绩显赫。但是后来他的孤僻和抑郁让他开始研究一些晦涩难懂的理论和实验。比喻在烧瓶中放入人类的精液以及各种草药、马粪并且密封，通过马粪的发酵作用来进行保温并喂以人类血液。经过四十天后，烧瓶中就会出现透明的具有人类形状的物体，也就是我们说的小矮人。21克理论邓肯·麦克杜格尔是20世纪初期的医学博士，1901年，他决定进行一项科学实验以研究人类的灵魂是否有重量，后来拿了6位临终前的病人做了实验，他发现每个病人在死亡时都减轻了21.3克，但是这一变化在同等条件下对于狗就不适用。他的21克理论直到今天还存在很大的争议。斯蒂芬贝斯雷是美国一所监狱的医生，他经常见到犯人被处决，因此他决定来观察一个人等死时的重要反应。有一个死刑犯愿意参与他的实验，在一系列的准备后，行刑队长枪毙他时，毫无疑问，人们在将死之前都会感到恐惧。精神控制MK—UITAR是美国CIA一项秘密计划的代号，此项目包含很多违法活动，以此来改变大脑机能和操控个体的精神状态。违法活动包括毒品、监禁、性侮辱等各种方式，最终目的是操控个体以使其违背个人意志来遵循他人要求。有两个女人曾参入过洗脑实验，她们在深度催眠中被控制拿枪射击，最后被唤醒时，她们对整个场景全部遗忘。长生药乔安·康拉德·迪佩尔是一名炼金术，也是一名医生，1673年出生在德国达姆施塔特附近的弗兰肯斯坦城堡，他被流传为玛丽雪莱小说《弗兰肯斯坦》的原型。他在城堡中进行各种残暴的科学实验，比方说尝试转移死人的灵魂。还宣成自己发明了长生药，成分是蒸馏过的人骨，血液和其他动物的体液。上帝头盔迈克尔·伯辛格是为神经学研究员和大学教授。他制作了一个头盔，通过改变大脑颞叶电磁场，能创造一次宗教体验，这就是著名的上帝实验。佩戴者能够感受到一种超凡脱俗的感觉，伯辛格声称有80%的受试者引起了宗教体验，使他们在本来只有一人的房间里感觉到了另外神秘人物的出现，比如上帝或已知的死者。回生术罗伯特考尼士是个神童，他感兴趣让人起死回生，并发明了一种特别的复活方法。他用狗来做实验，他把死狗上下移动来使血液流通时还注射肾上腺素和抗凝血素的混合液。实验很成功，因而希望拿人做实验，但是遭到了反对。排泄物注射1793年的黄热病是美国有史以来最严重的一次疫情。宾大实习医生斯塔宾斯佛瑞斯坚信这种病没有传染性，为了证明自己的观点，他把自己手臂上开个小口，病人的呕吐物倒在伤口上，或者是放在自己的眼球上，再或者就是直接喝下去……结果他并没有被感染，这种病其实是靠血液传播的。人猿杂种伊利亚·伊凡诺维奇·伊万洛夫是苏联的生物学家，专攻人工授精领域，他杂交过无数的野生和驯养物种，他也因不断尝试培育人员杂交物种而备受争议，实验最终以缺少资金支持而被迫中断。1927年，白俄罗斯报纸《俄国时代》刊登一则消息，内容是关于伊万诺夫教授试图在苏联苏呼米猿猴繁殖基地进行人猿杂交的科学实验。绝大部分科学家认为由于遭受屈辱的大自然在拼命反抗暴虐，科学狂人的如意算盘未能得逞，其中最大的障碍便是人和黑猩猩基因的分子结构稍有不同。