武際可,周恒：基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系是不是單向的

　　在中國科學(xué)院院刊2008年第二期的‘高層視點’上，刊登了萬鋼同志的一篇題為“基礎(chǔ)研究是科技創(chuàng)新之源”的文章。

　　一般來說，這個題目的含義似乎沒有什么不妥。但事實上，基礎(chǔ)研究和科技創(chuàng)新的關(guān)系并不是那么簡單。文中為了說明這一觀點所列舉的例子中就恰好提供了相反的例證。

　　文章中說：“人類文明史告訴我們，科學(xué)基礎(chǔ)研究的每一重大突破，往往都會對科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成產(chǎn)生巨大的、不可估量的推動作用。人類歷史上的三次重大技術(shù)革命都強(qiáng)烈地依賴于科學(xué)理論、基礎(chǔ)研究的突破：第一次發(fā)生于18世紀(jì)60年代，主要標(biāo)志是蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用，這同近代力學(xué)、熱力學(xué)發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)；
第二次發(fā)生于19世紀(jì)70年代,主要標(biāo)志是電力的應(yīng)用，是電磁理論突破引發(fā)的成果；
第三次始于20世紀(jì)40年代,是在相對論、量子力學(xué)等基礎(chǔ)理論突破的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,其主要標(biāo)志是原子能技術(shù)、電子技術(shù)和空間技術(shù)的廣泛應(yīng)用。今天對基礎(chǔ)研究的投資就是在播撒未來的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的種子，明日的應(yīng)用研究及商業(yè)競爭力一定是根植在雄厚的基礎(chǔ)研究沃土中。”

　　上面所列舉的第一個例子，即：“第一次發(fā)生于18世紀(jì)60年代，主要標(biāo)志是蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用，這同近代力學(xué)、熱力學(xué)發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)”，就恰恰好是一個反例。

　　一般認(rèn)為，瓦特改進(jìn)蒸氣機(jī)是在1769年前后，而牛頓之創(chuàng)建力學(xué)是在1687年，因此可以推測力學(xué)一定對蒸氣機(jī)的發(fā)明起了作用。但科學(xué)和技術(shù)并不是一開始就緊密結(jié)合的，它有一個發(fā)展過程。如果看一看力學(xué)發(fā)展史，就可以看到，在牛頓之后的大力學(xué)家中，比瓦特早或同時代的有伯努利家族、歐拉、達(dá)朗貝爾、拉格朗日等，他們都不是英國人，發(fā)表文章時用的自然不是英文，有的甚至是拉丁文。而且他們的研究大多是純理論的研究，沒有多少可直接用于機(jī)器和工程的內(nèi)容。事實上，力學(xué)和工程技術(shù)的大規(guī)模的結(jié)合是18世紀(jì)后期的事，特別是在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)和流體力學(xué)等連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的分支得到充分發(fā)展以后的事。那時的力學(xué)才是一般所說的近代力學(xué)。

　　至于熱力學(xué)的創(chuàng)建更是在蒸氣機(jī)的發(fā)明之后。英國蒸汽機(jī)的使用和普及并不是18世紀(jì)60年代的事。1712年紐可曼（Thomas Newcomen，1663-1729）就發(fā)明了大氣壓蒸汽機(jī)。但由于效率低，速度也不能控制，所以只能夠用于礦山抽水。1765年瓦特（James Watt，1736-1819）給蒸汽機(jī)添加了冷凝器，使蒸汽機(jī)的效率大為提高。到1782年前后，瓦特又發(fā)明了離心調(diào)速器，才使蒸汽機(jī)的速度可以控制，并且由于博爾頓（Matthew Boulton，1789-1864）的加入成立了博爾頓-瓦特公司，才開始批量生產(chǎn)蒸汽機(jī)�？梢娬羝麢C(jī)比較普及使用是18世紀(jì)80年代以后的事。而有關(guān)熱力學(xué)的研究，我們可以追溯到熱力學(xué)第一定律的提出最早是邁爾（Julius Robert Mayer，1814-1878）于1842年發(fā)表的論文提到的，其后焦耳在1843年、亥姆霍茲在1847年分別發(fā)表文章提出熱功當(dāng)量與熱能轉(zhuǎn)化守恒。至于熱力學(xué)第二定律則最早可以追溯到卡諾在1824年的論文，又過了20年克勞修斯提出了熵的概念，提出在孤立系統(tǒng)的變化中熵增加的熱力學(xué)第二定律的新表述。至此，熱力學(xué)才粗具規(guī)模。可見熱力學(xué)是在蒸汽機(jī)大量使用之后的大約半個世紀(jì)才有的。

　　對于蒸汽機(jī)的產(chǎn)生是不是得益于基礎(chǔ)研究的成果，這早在1824年由米克爾姆寫的一本書《描述蒸汽機(jī)史》（Discriptive History of the Steam-Engine）的序言 (亞·沃爾夫，18世紀(jì)科學(xué)、技術(shù)和哲學(xué)史下冊，p731，商務(wù)印書館，1995年)中說得很明白：“我們現(xiàn)在已經(jīng)不得而知，是誰散布這樣的說法：[蒸汽機(jī)的]發(fā)明是科學(xué)歷來奉獻(xiàn)給人類最貴重的禮物之一。事實是，科學(xué)或科學(xué)家在這件事上始終什么也沒有做。誠然，在今天，理論家給任何機(jī)器或機(jī)構(gòu)所做的那點工作并不比過去更形無益。然而，這發(fā)明是實際工作的機(jī)工——而且僅僅是他們做出的，也是他們加以改良和完善的�！�

　　因此，說：“近代力學(xué)、熱力學(xué)”對蒸汽機(jī)的的普遍使用“產(chǎn)生巨大的、不可估量的推動作用”，是不符合歷史事實的。倒是反過來說，蒸氣機(jī)和其它大機(jī)器的使用，對力學(xué)和熱力學(xué)的發(fā)展起了促進(jìn)作用，更接近事實。恩格斯曾說過(恩格斯，《致瓦·博爾吉烏斯》(1894年1月25日)�！恶R克思恩格斯選集》第2版第4卷第732頁)：“如果像您所說的，技術(shù)在很大程度上依賴于科學(xué)狀況，那么科學(xué)卻在更大得多的程度上依賴于技術(shù)的狀況和需要。社會一旦有技術(shù)上的需要，這種需要就會比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)。”就是這個意思。

　　再有，認(rèn)為20世紀(jì)40年代后的空間探索技術(shù)的發(fā)展，受量子力學(xué)和相對論基礎(chǔ)研究的推動，也與事實不符。錢學(xué)森先生在1969年就曾說過(涂元季，人民科學(xué)家錢學(xué)森，81頁，上海交通大學(xué)出版社)：“一直到今天，航天技術(shù)雖說把人類的活動范圍大大地擴(kuò)展了，是一項很大的成就。但是其所用的原理卻是古老的，沒有超出20世紀(jì)初年的東西。既沒有用上相對論，也沒有用上原子物理、核物理等在20世紀(jì)30年代才大大發(fā)展起來的東西；
從這一點來說航天技術(shù)的發(fā)展沒有核技術(shù)來得深刻�！�

　　我們并不反對說基礎(chǔ)研究對技術(shù)發(fā)展有巨大的推動作用，但必須承認(rèn)，基礎(chǔ)研究和技術(shù)發(fā)展的關(guān)系不是單向的。固然，可以舉出在二十世紀(jì)，由于在某方面基礎(chǔ)研究的突破，促成了某些重要技術(shù)的形成和發(fā)展。但也可以舉出技術(shù)發(fā)展走在基礎(chǔ)研究前面的例子。因為，有些技術(shù)的發(fā)展是社會需要，并不是基礎(chǔ)研究促使的。例如，我國泥沙和風(fēng)沙的治理，就不是在對泥沙或風(fēng)沙的運(yùn)動規(guī)律已經(jīng)清楚的條件下進(jìn)行的。反倒是工程實踐的需要及積累的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，對泥沙或風(fēng)沙的運(yùn)動規(guī)律的研究起了促進(jìn)作用。

　　萬鋼同志的文章中，還有一點需要加以推敲。他說：“科技與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合、創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的互動必須深入到基礎(chǔ)研究的層次和水平上,才會實現(xiàn)真正的緊密的結(jié)合,才能實現(xiàn)基礎(chǔ)研究與科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的良性循環(huán)、相互促進(jìn)的機(jī)制”。

　　產(chǎn)業(yè)鏈的形成意味著大規(guī)模生產(chǎn)的開始，而基礎(chǔ)研究是探索未知。從發(fā)現(xiàn)規(guī)律到最終形成產(chǎn)業(yè)，中間有很多環(huán)節(jié)，要有應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)研究、產(chǎn)品定型等。其中無論那一步都不是簡單容易的事。例如，核聚變的原理早就知道了，受控核聚變的概念和可能的途徑也早就提出來了，技術(shù)上的開發(fā)也已有幾十年的歷史了，但用受控核聚變的方法解決人類的能源問題，從任何意義上講，現(xiàn)在都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上產(chǎn)業(yè)鏈的問題。事實上，對某些產(chǎn)品，即使關(guān)鍵技術(shù)已解決，除非是軍用品，可以不顧成本，否則還有一系列成本、原料、環(huán)境等等問題都要仔細(xì)考慮，才能談得上啟動產(chǎn)業(yè)鏈，否則就可能造成大的浪費(fèi)。就以萬鋼同志一直熱心推動的燃料電池電動汽車來說，燃料電池的發(fā)明甚至早于內(nèi)燃機(jī)。但由于至今還有若干關(guān)鍵問題沒有解決，美國人就老老實實地承認(rèn)，現(xiàn)在還無法確定將來替代內(nèi)燃機(jī)的最佳技術(shù)路線是什么。事實上，要想替代內(nèi)燃機(jī)，新能源發(fā)動機(jī)必須同時滿足以下條件：(1)發(fā)動機(jī)加燃料容器的總體積及總重量，至少應(yīng)和內(nèi)燃機(jī)加油箱的差不多；
（2）汽車?yán)塾嬓旭?0萬公里前，不需要更換發(fā)動機(jī)或其主要部件，除非發(fā)動機(jī)或該主要部件較便宜（以內(nèi)燃機(jī)為動力的汽車一般在行使20萬公里前，發(fā)動機(jī)不需大修）；
（3）燃料補(bǔ)充的方便程度和內(nèi)燃機(jī)的相當(dāng)；
（3）它的包括燃料制備過程在內(nèi)的總合熱效率不低于內(nèi)燃機(jī)的；
（4）它的燃料制備過程造成的污染不高于內(nèi)燃機(jī)排放的；
（4）它的綜合使用成本（包括燃料的制備、儲存、輸運(yùn)、分配等）與內(nèi)燃機(jī)的相當(dāng)，特別是車主的花費(fèi)和用內(nèi)燃機(jī)汽車時相當(dāng)；
（5）廢發(fā)動機(jī)及燃料容器的回收及處理所需費(fèi)用及造成的環(huán)境問題不大于內(nèi)燃機(jī)的；
（6）加一次燃料能行駛的路程不少于500公里；
等等。任何一個條件在沒有把握滿足前，就談不上啟動產(chǎn)業(yè)鏈。除非是石油已接近枯竭，急需上馬。但那至少是三、四十年之后的事。而那時也還要和其它可能的替代發(fā)動機(jī)在上述幾個方面做比較，才能確定究竟走那條路。

　　最后，雖然我們承認(rèn)上面所引萬鋼同志的話的第一句，即：“科學(xué)基礎(chǔ)研究的每一重大突破，往往都會對科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成產(chǎn)生巨大的、不可估量的推動作用”大致是對的，但也不能一概而論，也有推敲的必要。有不少基礎(chǔ)研究的重大突破，就不一定能夠?qū)Ω咝录夹g(shù)產(chǎn)業(yè)的形成起推動作用。例如，星系的演化及宇宙起源、人類的起源及進(jìn)化、黑洞是否存在、生物進(jìn)化中缺失環(huán)節(jié)的尋找等研究的突破，就看不出對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展會有什么幫助。但它們對人們正確觀念的形成，卻可能有重要的影響。這正是基礎(chǔ)研究的另一個重要的作用。不過，我們現(xiàn)在不是在全面探討基礎(chǔ)研究的重要性，所以提一下也就可以了。

　　后記：在本文寄送“中國科學(xué)院院刊”后，2008年5月12日的報上登了溫家寶同志的題為“讓中國的大飛機(jī)翱翔藍(lán)天”的文章。也許我們可以從中看到溫家寶同志在未來大飛機(jī)的產(chǎn)業(yè)化問題上的態(tài)度。在‘正確認(rèn)識和處理研制攻關(guān)同實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)系’一段中，他指出：‘研制階段以研發(fā)和設(shè)計為主，風(fēng)險很大。特別是核心技術(shù)的研發(fā)和突破，需要依靠以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，需要發(fā)揮社會主義制度集中力量般大事的優(yōu)勢，舉全國之力聯(lián)合攻關(guān)。造出樣機(jī)只是成功的開端，還要通過不斷試飛、不斷總結(jié)經(jīng)驗和不斷改進(jìn)設(shè)計，逐步滿足用戶需要，才能談得上產(chǎn)業(yè)化（黑體是我們標(biāo)的）’。

　　附萬鋼同志的原文

　　萬 鋼：基礎(chǔ)研究是科技創(chuàng)新之源

　　人類文明史告訴我們,科學(xué)基礎(chǔ)研究的每一重大突破,往往都會對科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成產(chǎn)生巨大的、不可估量的推動作用。人類歷史上的三次重大技術(shù)革命都強(qiáng)烈地依賴于科學(xué)理論、基礎(chǔ)研究的突破：第一次發(fā)生于18世紀(jì)60年代,主要標(biāo)志是蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用,這同近代力學(xué)、熱力學(xué)發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)；
第二次發(fā)生于19世紀(jì)70年代,主要標(biāo)志是電力的應(yīng)用,是電磁理論突破引發(fā)的成果；
第三次始于20世紀(jì)40年代,是在相對論、量子力學(xué)等基礎(chǔ)理論突破的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,其主要標(biāo)志是原子能技術(shù)、電子技術(shù)和空間技術(shù)的廣泛應(yīng)用。今天對基礎(chǔ)研究的投資就是在播撒未來的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的種子,明日的應(yīng)用研究及商業(yè)競爭力一定是根植在雄厚的基礎(chǔ)研究沃土中。

　　基礎(chǔ)研究對引領(lǐng)我國的科技進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展也具有同樣重要的作用，如分子生物科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)研究，已帶動了生物育種技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對材料科學(xué)寬禁帶理論的研究，驅(qū)動了半導(dǎo)體照明的產(chǎn)業(yè)化。由此我們不難得出這樣的認(rèn)識:(1)基礎(chǔ)研究對我國實施自主創(chuàng)新戰(zhàn)略具有極其重要的現(xiàn)實意義。不論對科技本身發(fā)展還是對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,基礎(chǔ)研究都是具有戰(zhàn)略意義的制高點,必須進(jìn)行超前部署。只有在基礎(chǔ)研究方面擁有堅實基礎(chǔ)和重大建樹,國家的自主創(chuàng)新能力才有提升之道,才能在全球經(jīng)濟(jì)分工中取得優(yōu)勢和主動地位；
(2)科技與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合、創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的互動必須深入到基礎(chǔ)研究的層次和水平上,才會實現(xiàn)真正的緊密的結(jié)合,才能實現(xiàn)基礎(chǔ)研究與科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的良性循環(huán)、相互促進(jìn)的機(jī)制；
(3)基礎(chǔ)研究是孕育原始性創(chuàng)新、也是需要原始性創(chuàng)新能力和智慧的領(lǐng)域。這個領(lǐng)域的發(fā)展需要一定的基礎(chǔ)條件、需要長期的研究積累,需要鼓勵人們充分交流、質(zhì)疑批判、勇于嘗試探索的學(xué)術(shù)環(huán)境。

　　為此，我們應(yīng)從以下6方面重視和加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。(1)積極引導(dǎo)全社會高度重視基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略意義和重大作用；
(2)加強(qiáng)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和前沿高技術(shù)研究方面的戰(zhàn)略前移和超前部署；
(3)加大對基礎(chǔ)研究穩(wěn)定長期的投入,優(yōu)化配置基礎(chǔ)研究資助模式；
(4)加強(qiáng)人才特別是創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)；
(5)創(chuàng)造良好的學(xué)術(shù)環(huán)境；
(6)促進(jìn)多元的國際學(xué)術(shù)交流。

　　網(wǎng)址：http://www.cas.cn/html/Dir/2008/03/25/6678.htm

相關(guān)熱詞搜索：技術(shù)創(chuàng)新 關(guān)系 基礎(chǔ) 研究 武際可