去年底写了这个系列的第一篇,侧重于从宏观面上去看待问题,一是阐述了个人角度的中美竞争实质;二是中国最近四十年的科技进步有目共睹;三概要性的说明了科技才是永恒的未来,近三百年来的世界大发展都是建立在科技的突破性进展基础上。对于中国目前,虽然是跟随式科技进步,但不得不说,已经为未来打好了基础,具备了科技爆发的土壤。
本文作为第二篇,也是思索了很久一直没想好该如何切入,终于在看了众多科技领域新进展后,有一点眉目,那就是:时间与灌溉之花-厚积薄发。
一:18世纪-19世纪德国成为世界科学中心的启示
日本科学史学者汤浅光朝上世纪60年代对《科学技术编年表1501-1950》里记录的科学成果和《韦伯斯特人物传记》里编选的有代表性的科学家进行统计处理和研究之后,发现近现代历史上科学活动中心是按以下顺序转移的:意大利 (1540-1610)、英国(1660-1730)、法国 (1770-1830)、德国(1810-1920)、美国 (1920- )。后此研究结论被称为“汤浅现象”。其研究认为各国科学活动的鼎盛期大约80年左右,根据这一结果进行预测,他的观点曾经认为,2000年前后美国将退出科学活动中心地位。
我们来看一下德国的科技崛起,德国科技崛起的过程正好是伴随着德国由分散的邦国到统一的德国的过程,这个过程的成因没有详细读过相关的文献,没有办法进行归纳总结,故参考了《德国科学中心形成的原因探析》(华中师范大学政法学院 金志成 430079)及《关于19世纪末20世纪初德国成为世界化学科学中心的原因分析》中的观点,总结起来有以下几条:
1、哲学先导,数学先行
2、科学教育系统创新
3、科学学派的兴起
4、科学-技术-生产的体制化
5、宽松的科研环境、自由探索的学术气氛
6、大师辈出及相互的影响
本文就不重复别人的观点了,个人觉得以上六条基本上能够涵盖德国崛起为世界科学中心的原因,但其中不知是不是无意的忽略了一条,国家的统一稳定及高强度的财力支持。
二:科技爆发的过程是由点到面--厚积薄发
近期以来关注了好多材料学及科学科普类公众号,并在日常中非常关注重大科学研发进展,看了很多科技前沿的研发成果,虽然不得甚解,但总体一个感觉就是我们国家确实在基础科学研发层面有了非常大的进步。举几个例子:
1、2022年3月4日,由中国科学院大连化学物理研究所和珠海市福沺能源科技有限公司联合开发的全球首套1000吨/年二氧化碳加氢制汽油中试装置,近日在山东邹城工业园区开车成功,生产出符合国VI标准的清洁汽油产品;
2、2021年9月24日发表于国际顶尖杂志《科学》,中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉的人工合成方面取得重大突破性进展,国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成;
3、2021年5月28日,中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。科研人员称新纪录进一步证明核聚变能源的可行性,也为迈向商用奠定物理和工程基础。
4、2021年5月8日从中国科学技术大学,中科院量子信息与量子科技创新研究院的研究团队,成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”,这是目前公开报道的世界上最大量子比特数的超导量子体系。在此基础上,团队实现了可编程的二维量子行走,这是实现更大规模量子模拟,甚至迈向通用量子计算的一条途径。相关研究成果于5月7日在线发表在《科学》杂志上;
5、2021年4月,中国科学技术大学郭光灿院士团队在光量子存储领域取得重要突破,将相干光的存储时间提升至1小时,大幅度刷新了2013年德国团队光存储1分钟的世界纪录,向实现量子U盘迈出重要一步。该成果日前在国际学术期刊《自然·通讯》发表;
6、2022年6月,经日本电气安全和环境技术实验室(JET)国际权威认证,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授科研团队研制的全钙钛矿叠层电池稳态光电转换效率高达28.0%,在国际上首次超越单晶硅电池的最高效率26.7%,创造了全球光伏发展的新的历史。
我国在科学研发领域取得突破性进展的例子还有很多,不再一一列举。从上述列举出来的例子,我们就能看到,在某些基础科学与实验领域,我们已经逐步取得阶段性的领先,虽然目前大多还是实验阶段,距离市场推广还有很遥远的距离,但回看过往百年来的科技研发史,这算是头一遭。
从当下的基础科研成果,借鉴另外一种说法(虽然可能不合适)---当你发现家里有一只蟑螂的时候,那说明至少还有上百只蟑螂已经存在。在重要的基础理论及基础科研领域出现了批量成果展现的时候,就意味着有更多的基础科研已经在出成果的路上,并且未来基于这些理论的系统应用研发成果将会出现井喷。
三:持续性的高强度投入是未来更多爆发的基础
1、科技研发三要素:人才、市场、研发投入。
随着70年代末的"科学的春天"的提出,人才培养成了重中之重,于是乎,我们能够回看的历史,高考放开-人才培养-充实地方与企业-市场大发展-更大的改开决心-人才培养进入大众教育时代-加入世贸近乎无限大的市场需求-叠加人口出生高峰的更大的人才供给-市场催生下的经济体量不断变大-更多的高端人才供给与吸引国外归国人才-高端市场的不断突破-科研力量的不断进步。这大概就是我们40年改革开放以来所经历的路径,中间不免曲折,但总体是走在了正确的方向上。
三要素在这个过程中按照排序是:市场的扩大>人才的培养>科研的投入。本质上来讲这个排序的背后是,国际市场的开放给了我们近乎无限的市场规模(加入世贸初期至2015年前后),解决我们自身内需不足的窘境(回看下经济史,国内在2001年之后与之前几乎是两个世界),从而带动了就业,提供了高端岗位供给,也给了人才更大的施展与发挥空间;在这些基础之上的是财政收入的不断扩大,从而有了更大的科研投入与人才培养的财力。
2、国家发展新阶段
事后来看,从2010年起,我们的国家发展进入了一个新的阶段,科技进步与制造业进步催生各行业在国际市场上开疆拓土、攻城略地,最具代表性的三个行业:以华为为代表的电信行业、以比亚迪为代表的新能源汽车行业、以隆基为代表的光伏行业,都在国际市场上取得了口碑与业绩双丰收。另外,还有与国际市场几乎处于同一线的生物制药领域,以及不断追赶的医疗器械领域;上述例子中提到的先进科研领域;以003、055、J20为代表的军工领域等,这些无不代表了我们科技研发与制造领域的扎实进步及其背后的材料、冶金、电子、系统工程、基础理论、人才培养等在内的大发展。
3、更基础要素
所有的这些依赖于更基础的两个要素:国家稳定与研发投入(尤其是财政投入)。
只有稳定,才会给工商业以预期,人才才不会批量流失,才能安心做科研,置身战争或内部准动荡的国家已无数次向我们证明这一条---稳定压倒一切,那些期望国家进入战争的愤青或者带着私利把国家带入战争的政客都可杀。
财政投入,主要是指在基础科学及基础理论领域,这种中短期没有回报的研发投入必须需要国家来承担,就像现在互联网经济是建立在三家运营商网络基础架构上一样,没有平价的基础网络及广泛的覆盖,是支撑不起来或者说无法高效率支撑起互联网经济的,同样在基础科研领域国家不投入而去指望企业投入不现实,而没有这些支撑又如何能在未来收获果实。
综合起来看,在稳定压倒一切的基础上,高强度的财政投入(人才教育+基础科研)才是未来更多科技爆发的基础,一如,想收获一株20年大树,需要在20年前栽种,要不就是现在栽种20年后收获,别无他法。
四:给国家与民族以信心,照亮未来之路
1、国家需要胸怀与气度
五四时期的“独立之精神,自由之思想”之大学精神,在今天看来仍是教育的核心,也是科学家所应遵循的;但显然,当下在某种程度上,这个路有点走歪了,虽有很多因素影响或成因不同,终究与国外还有差距;什么时候我们能恢复到盛唐的包容与开放的状态,有天下英才不论出身与地域尽收吾彀的气度,我们的国家才会真正的找回我们所失去的百年脊梁,也才会为我们国家铺就未来之路。
2、民众当存有信心
厚积薄发,所有的人和事都是如此,科研也没有捷径,建国七十年来科研的起步追赶到如今的部分超越,再到未来的全方位爆发,都需要时间,当下处于爆发之前的一段半黑半亮的阶段,无论你处于什么样的原因或什么样的事件对这个民族有什么样的看法,都请给民族给国家以信心、以时间,让历史去证明这个国家会再一次的伟大,就如同前苏联加加林的太空行走,极大的提高了苏联的民族自信与国际地位一样,当有一天众多的基础原创理论、新的学科种类、重大的科研成果逐一展现的时候,我们国家的形象,民族的自信心将会得到真的释怀并以豁达的心态行走于世界。