人民号首页,人民号缩略图,人民号logo 人民号首页,人民号缩略图,人民号logo 人民号首页,人民号缩略图,人民号logo 人民号首页,人民号缩略图,人民号logo

“最强大脑”硬核对谈,院士大咖告诉你:基础科学有多重要?

中科院格致论道讲坛

|

2022-07-05 12:03:29

基础科学为了未来、为了基础而发展,它被分为了许多不同的种类,有些非常前沿,但也有一部分与应用有着密切联系。基础科学到底值不值得?格致论道基础科学场的圆桌邀请到了几位院士大咖,碰撞出不同的思维火花…

对谈嘉宾:

王贻芳 中国科学院院士 中国科学院高能物理研究所研究员、所长

李菂 中国科学院国家天文台研究员 FAST首席科学家

钱韦 中国科学院微生物所研究员、所长

胡理中国科学院心理研究所研究员

卢静中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员

基础科学有什么用?

卢静:非常荣幸能有机会和各位老师一起探讨基础科学研究,今天我们的话题是“基础科学之用”,也即它的用处。在讨论这个问题之前,可能要请老师们稍微为大家解释一下,到底什么是基础科学?

王贻芳:我认为可以从狭义和广义两个层面进行理解,狭义一点,其实就是我们经常说的“数理化天地生”,它们是所有科学研究的基础;广义一点,其实任何一个学科都有比较基础的部分,我想所有的研究领域都有直接需要应用的地方和它的学科基础,包括计算机、机械等所谓非常直接应用的领域,那也算基础科学。所以看使用场合吧,可以有不同的定义。

钱韦:我非常赞同王老师的意见。基础研究在概念上是清楚的,但是在现实研究中,它又是复杂的。很多研究开始的时候可能是应用研究,但是推到后面又变成了基础研究。所以我觉得,维持科学理念的多样化可能是科学中最重要的事情之一,不要用一个框把所有的研究都套进去,这是非常需要注意的一个问题。

卢静:接下来希望各位老师可以结合自身的研究领域,和大家聊一聊基础科学到底有什么用?请李老师开始。

李菂:您一问我就紧张了(笑),因为王所长和钱所长已经讲得非常全了。然后我的研究领域天文学,正好是基础科学里“最没用”的。它要是有用,就不在天文学的基础范围,而是到了航天、导航的领域。

我印象最深的,是有一回在康奈尔大学遇到了一位做天体物理的老教授,他一辈子都在研究广义相对论。他和我分享了一个故事,70年代末的时候,美国海军正在研究全球定位系统,也就是后来的GPS。他们工程概念都已经做好了,自己也测算了,还需要找前沿的引力专家再验算一遍,因为卫星上的时间比地球表面的快,它有一个引力的效应,所以必须要把它标定出来。这位教授当时特别激动地给我转述,说他做了一辈子广义相对论,从来不觉得它有可能在他的有生之年被用上。毕竟爱因斯坦自己都说,这个100年以后有没有用还说不定。所以我觉得这是一个很有代表性的例子。

我们这种纯基础的基础科学,确实没有什么眼前能够看得见的用处,它是为了未来,是为了基础的。如果现在不去研究这些还看不到用处的学问,当你面对那些有可能到来的、现在还不能想象的困难,比如我们不知道下一次的病毒或者下一次的人类挑战是什么,如果现在不做基础研究,到那个时候,就不可能得到相应的解决方案。

卢静:李老师刚刚说,天文可能是最没有用的基础学科。我的专业是古生物,我特别害怕大家问我一个问题:你们研究古生物到底有什么用?我一直想问胡老师:您的研究算是基础科学吗?因为我已经现场用上了。活动刚开始的时候,我觉得有些头疼,用上您的方法后,感觉头疼得到了缓解,好像它立刻就有用?

胡理:其实基础研究也分为不同的种类。有的可能非常前沿,是人类特别感兴趣的,由兴趣驱动,再去找一些基础研究的方向;但也有一部分可能与应用有着密切的关系。

其实我们的研究也面对很多基础研究的问题,比如评估一个人的疼痛很有应用前景,但现在的核心问题在于我们没有找到那些具有特异性的神经指标,我们要通过一系列的基础研究认识大脑在处理疼痛时的机制,只有把它研究清楚之后,我们才能找到这样的一些途径、方式和指标,进而投入应用。所以对于我来说,我们做的那一部分工作是属于基础研究的,而且它跟后续的应用是密切关联的。

卢静:所以基础研究和应用其实是密不可分的两部分,我们不能割裂地看待。

王贻芳:我认为,基础科学是一切科学的基础,也是使我们最终能够“知其所以然”的基础。中国的科技历史有2000多年,我们有很多知识,掌握了很多有用的方法,也有一定的知识体系。但是实事求是地讲,我们并没有把它抽象到真正的科学的高度。只有我们把它抽象到真正的科学的高度,找到它的普遍规律,才能创造出更广泛的应用,才能把这件事情做得更好。我想火药跟化学的关系就是非常典型的例子。

如果我们不把它抽象到更高的理论体系,就无法对基础科学有一个深刻的认识和理解,最后这个所谓的应用走不远、也走不深。所以基础科学实际上是所有应用的基础,如果我们不掌握它,在将来的应用层面,也许我们在很短的时间内能够领先,但从长远来说是不可能的。

同时,基础科学其实是一条培养人才的最佳途径。我们看所有的好大学,它的数理化天地生一定是最好的。我们很难想象一个好大学数理化天地生不好,其他的科目好,好像没有这样的例子。

现在大家觉得我们的创新能力不够理想,我想一个很大的原因是我们过去对基础科学的重视不够,对基础科学的投入不足,我们长期保持着大约5%的R&D投入(研发投入),是国际水平的1/3,这一后果除了基础科学的成果不够多之外,培养的人才数目也不够多。这些人才不能去企业或者科研单位,最终造成了我们整体创新能力不够高。所以我想,如果我们对基础科学的投入和对基础科学的重视不足的话,很快便会在各个方面看到它的影响。

卢静:接下来的问题和科技创新有一些关系,有网友认为:“如果基础科学没有用,我们应该做一些有用的事,把钱花在一些更有用的地方。”在做基础科学研究的时候,我们是否也要将这种“有用”作为导向?还是应该以探索真理、探索未知为目的进行研究呢?

钱韦:其实在科学学中,基础研究的起源问题实际上是非常明确的,它源于我们科学家的兴趣和爱好:我就是对这个科学问题特别感兴趣,不管它有用还是没有用,这样一种问题就会导致基础研究的兴起。美国二战以后,范内瓦·布什(Vannevar Bush)基本上就是按照这个来设置(科学政策)的。

但是大家也不要忘记基础研究的另一个起源,就是以重大应用和需求为导向的基础研究,这样的研究在科学学上应该叫做“巴斯德象限”,在我们国家可能更像钱学森基础科学。其实我觉得,基础研究既可能起源于我们的好奇心,又可能起源于一些重要问题。但是最关键的一点,我非常同意王所长刚才的发言,就是人很重要。不管基础研究将来能不能做出重大的应用成绩,它培养了人,培养了能解决世界难题的人,这样的人哪怕不一定做研究,他在各行各业也都会展现出非常强大的解决问题的能力。

从事基础研究的人实际上都有一定的特质,他对问题特别感兴趣,甚至有一点偏执,一定要把这个问题解决掉,碰到困难永远都会迎难而上。所以我想,基础研究的特性决定了它一定要跟我们人结合在一起,这是很重要的一点。

卢静:咱们做基础研究,培养后辈力量都是非常重要的。我想到咱们的FAST是在贵州一个特别偏的地方,是吗?所以李老师您觉得这项研究算不算坐冷板凳呢?

李菂:应该说,我们这一代更年轻的科学家或者天文学家已经非常幸运了,因为板凳已经被南仁东院士那一代“坐热了”。他们1996年第一次到美国考察,在2007年立项,从提出概念到立项的过程是非常艰苦的。像王所长项目这么多,他肯定有切身体会(笑)。即使立项以后,您看我们2011年才开工,那几年实际上是非常煎熬的,虽然钱拿到了,但是肯定不够。然后问题都摆在这儿,有的看不到明确的解决方案。等到了我们这儿,当然我也参加了一部分的建设调试和现在的使用,所以我们又有这个幸运。这是在前人工作的基础上,又回到了基础科学中间那些更有趣的、更自由探索、更好奇心驱动的那一部分。

哪些基础科学更需要研究投入?

已完成:40% //////////

卢静:基础科学研究的成果通常公开发表在全世界共享的学术期刊上,咱们中国人在国际学术期刊上发表的文章总量是第一的,如果以Nature、Science这样的顶级刊物为标准,我们发表的总量可以排在全球第二。这是否可以说明我国的基础科学研究已经在国际上处于领先地位了呢?

王贻芳:我觉得发文章只是我们基础研究成果的一个方面。文章的质量有好有坏,用它们来衡量最顶级的科研成果是不充分的,或者说大部分发在Nature、Science上的文章是不会在历史上留下痕迹的,只发文章不能说明任何问题。

我们当然希望文章越多越好,没有问题。文章数量和基础科学研究水平有一定的相关性,但两者之间无法划上等号。总体来说,也许我们处于平均水平或者略高于平均水平的文章数量还比较多,恐怕与真正的国际领先还有相当的差距,这个我想大家心里都有数。

卢静:大家都知道,科学研究领域有很多细分的领域,我们一定会觉得自己研究的东西是最有意思的。那我们怎么评估哪些基础研究最值得关注,哪些最值得被资助呢?

王贻芳:我觉得这个世界上没有人有能力去评估哪个学科比其他学科更重要。我觉得从基础科学来说,每一个学科都重要,今天的冷门可能明天变成热门,今天的热门过两天可能又是冷门。对中国这样一个大国来说,我们的基础科学研究应该均衡发展,希望在每一个方面都能够做到:第一,最起码为国内其他学科的研究奠定基础;第二,也希望每个领域都能够国际领先。

大家经常会问我:你们高能物理花很多钱,是不是就比别人得到更多的关注?我其实想说,高能物理跟天文有一点像,我们跟其他领域有一个非常大的不同——整个领域的科学家会共用一台设备,也就现在所说的共享。这个设备做出来是大家一起用的,不是一个人用的,所以我们高能物理学家不会每一个人在自己实验室建一台设备,而是几千名科学家愿意把人均的钱聚在一起建一台设备,而且不是用1年,是用30年。如果按人均算上30年,我们高能物理并不比别人多花钱。

李菂:我还在思考刚才钱所和王所的回答。这个问题显然不是我这个层级能够全面回答的,但从我们天文发展的历史来看,真正成功的或者说载入史册的基础研究,它往往结合了重大需求、国家战略、科学家个体或者某一领域内一小群人的好奇心。比如说,阿雷西博望远镜的诞生就有大国角力的需要。从美国的战略考虑,它想把这种空间竞赛、太空探索往有战略优势的方向导引,它觉得它的战略优势不在军事竞争,而在这种带有自由探索性的创新性研究。所以,美国把空间科学放到NASA,然后将阿雷西博望远镜向全世界开放,一直开放了50年。

这可能对我们有借鉴意义,因为我讲天文学确实“没有用”,是吧(笑)?但是从科学家个体或者行业的特征提出我们觉得有意思的、有前景的或者基础性的问题,然后让国家层面去选择,哪些是符合战略发展需求。

钱韦:微生物学和其他的生命科学其实还不太一样,我刚才提到,面向重大应用的基础研究又被称为“巴斯德象限”,巴斯德本身就是现代微生物学的鼻祖,所以说微生物学是最容易实现生物技术应用的一门学科。但如果从整个生命科学的领域出发,我完全同意几位老师的看法:你并不知道现在正在研究的东西会在将来产生什么样的重大突破,有些东西甚至是无法规划的。比如说现在的基因组编辑,实际上噬菌体的研究已经沉寂了30年,很少有人愿意投入到噬菌体的研究中去,但正是对细菌和噬菌体相互作用的研究产生了基因组编辑,也就是我们经常说的“基因剪刀”。

所以我们一直都在呼吁,对基础研究的投入一定要注意这种多样性,我们是这么大的一个国家,没必要每一个教学科研单位都从事基础研究,或者都从事应用研究,实际上应该有一个合理的分工。我们国家有一个雄心勃勃的计划,我们都非常赞成投入基础研究,也在进行3年科技体制改革的行动方案。但是我特别想呼吁一点,不管我们怎么做基础研究,它一定是人做出来的,它一定诞生于基础的实验室。我们的改革措施、资源投入、关怀关爱一定要落实到基层、科学家和实验室身上。只有这样,重要的基础研究才有可能通过“坐冷板凳”、通过“十年磨一剑”做出来。这是我的看法。

观众提问环节

已完成:70% //////////

观众:今天听了很多科学家的演讲,让我对科学更加崇拜了。但我有这样一个疑问:虽然我们中国已经发展了很长时间,但是还有很多地方需要花钱,还有很多人并不富裕。以前我在北大的时候听过丁肇中先生的讲座,他就说,我们这个研究项目比把美元直接发到天上去还要花钱。基础研究是非常花钱的,把这么多钱投入到基础研究当中到底值不值?

尤其是这个问题可能跟王院士有关系。王院士一直以来都说,我们应该再建一个更大的实验室,这可以让我们的基础科学更有可能引领世界。但是这件事一直也有反对的声音。不知道在今天这个场合,您是否方便再对这个问题发表一下看法呢?

王贻芳:像中国这样的大国,一方面我们需要经费解决民生问题,但是我们也需要一定的经费解决科学的未来发展问题,包括为各个学科的应用研究提供支撑。我们现在国内R&D(研发投入)占GDP的比例大约是2.5%,略低于世界的平均水平,这也在相当程度上反映了我们国内人均收入还不高的现实。这一直是国家努力争取的目标,它甚至还可以再略微高一点,国际上做得高的可以做到3.5%。我觉得这已经反映了刚才您说的,百姓对这件事情一定程度的保留和担心。

在这2.5%的R&D的经费当中,大约有5%~6%用于基础研究。一般发达国家是15%,最高能达到25%。在我们国家,我们应该根据现在的经济发展状况,将这一占比提升到10%。所以我们在讨论基础研究要不要花钱的时候,还是要宏观一点,看看大概应该花多少钱在基础研究上。现在5%~6%的投入显然跟我们的经济发展水平并不相衬:20年前我们相当穷的时候也是5%,中国基础研究占R&D的比例20多年没有增长,显然是不合理的。所以未来我们应该争取在5~10年之内实现10%左右的目标。

我们基础研究的经费大约是2000~3000亿人民币一年,当然我们要讨论高能物理值不值得花这么多钱。如果简单地看环形加速器这个项目本身,它要用360亿人民币,大家觉得钱很多。但是我刚才说了,第一,它的使用寿命是30年,第二它有上千人使用,所以在这30年当中,人均经费也就是50~100万人民币左右,和现在中国科研人员的人均科研经费一致。所以我还是说,这只是高能物理研究方式的不同给大家造成的误解。

实际上,把大家的经费拿来做一台机器,让大家共享,这是一种更有效的使用科研经费的方式。因为在这种情况下,你的投入将经过领域内所有科学家的论证,大家一致同意这是一个最佳的投入方式,然后大家一起使用。这个效果比每一个实验室都去买一台比较高级的电子显微镜更加有效,这也是国家目前在推动的。

实际上,在未来我们整个科研设备的能力会越来越强,它的造价从各个领域来看的话,也会越来越高。共享是一个发展趋势,只是我们高能物理先走了一步而已。

观众:我想问胡老师一个问题。我有一定的轻度抑郁,自己坚持去医院、吃抗抑郁药、做心理咨询,然后坚持打篮球、跳舞,就是通过这种方式去调节自己的情绪。我想问一问在心理上的话,您觉得有些什么可以尝试的方式去尽量让自己更快乐一些?

胡理:谢谢您的提问,其实您现在就已经做得很好了。我们也是提倡要合理作息,加强体育锻炼。我们知道,锻炼的时候可以产生多巴胺,让自己快乐起来;然后作息也一定要规范,不能睡得太晚。抑郁其实也是一个非常普遍的心理问题,我觉得还是要多听专业人士尤其是医生的建议。在保持好心情的同时,还要注意自己各个方面的一些变化,尤其是注意作息和多多锻炼身体,让自己远离一些不高兴的或者让你压力比较大的事情,这样对你是很有帮助的。

卢静:我想接着刚才这位朋友的问题。之前看到过一篇报道,文章提到35%以上的科研人员都有焦虑问题,它建议科研人员每天花半个小时以上的时间进行锻炼,这样可以抵抗一些焦虑情绪。胡老师您觉得有什么方法可以让我们的日常变得更快乐、更放松呢?

胡理:其实科研人员焦虑很正常,因为各种各样的事情特别多,尤其是我们现在的生活方式发生了很大的改变:半夜收到一条微信信息,说明天要交什么材料,然后马上就要加班了。这种生活方式让我们时时刻刻都处于很大的压力下,作息也变得不规律了。尤其我们科研人员可能喜欢晚上干活,因为比较安静、杂事少。这样其实是一种恶性循环,而且也没有时间去锻炼身体。

我自己也有过类似的体验。之前有一段时间我经常加班到晚上两三点。后来身体发生了一些变化,我就开始注意了,尽量不让自己加班,尤其是到了晚上11点之后。睡眠不好对人的身体影响非常大,所以首先不要熬夜第二个,有机会的话多锻炼身体。据了解,每天走7000步以上对于缓解疲劳、保持健康非常关键,运动是很重要的。

另外,其实人是一种社会型(social)的生物,由于现在微信的应用还有生活习惯的改变,我们跟社会隔绝得越来越严重了。所以我觉得,我们要参加一些团体活动,哪怕是跟别人一块儿打球,或者一起干一些别的事情,一定要跟别人交流起来。在这个过程当中,我们是能够变得很愉快的。而且当我们处在这种场景下,比如说去野外的时候,心情就马上放松下来,压力就能得到缓解。不能一直紧绷着一根弦,大概也就是这个意思吧。

卢静:谢谢胡老师非常有用的分享,所以大家以后要多来参加《格致论道》讲坛,希望能有更多机会和各位老师在圆桌会议上聊一聊。由于时间有限,我们的圆桌会议到这里就要告一段落了,特别感谢今天来分享的几位老师,也特别感谢在场和在直播间前的观众朋友们。期待下一期再见!

特别声明:本文为人民日报新媒体平台“人民号”作者上传并发布,仅代表作者观点。人民日报提供信息发布平台。

写下你的评论

热门评论
{{item.app_user_name}} {{item.news_timestamp}} {{item.like_num}} 赞

{{item.content}}

最新评论
{{item.app_user_name}} {{item.news_timestamp}} {{item.like_num}} 赞
{{++index}}
{{cell.app_user_name}} {{cell.news_timestamp}} {{cell.like_num}} 赞

{{cell.content}}

{{item.content}}

已加载全部内容
相关推荐

实时热点