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我的科学观|赵东元:“卡脖子”问题源头“卡”在科学精神上
·我们国家技术确实存在着“卡脖子”的问题,但科学不存在“卡脖子”问题,问题源头“卡”在科学精神和科学创新上。我们需要提倡学科学、用科学、讲科学、爱科学、挑战创新,用科学实现我们的梦想。
我做了很多年科研,从1998年来复旦大学,已经24年过去了。作为一名科技工作者,我总在想,我们如何解决科技领域的“卡脖子”问题。在我看来,我们面临的很多“卡脖子”的技术问题,根子是基础理论研究跟不上。其实基础研究都不保密,我们所有的成果都会发表论文,基础研究唯一的表达就是论文。那么,我们的基础研究到底是卡在什么地方呢?我认为是卡在全民对科学的崇尚,卡在科学精神、科学思维和创新,对科学的普及、对科学的认识上。
(一)
什么是科学?在中国,现代意义上的“科学”是外来词,这个词是从日语中引入的。康有为被认为是国内最早从日语中借用了这个概念的人,严复在《天演论》的翻译中也使用了这个概念,之后通过五四运动在中国广泛流传。
“科学”两字在中国古代文献中出现过,但指的是“科举之学”、“分科之学”。中国古代比较接近现在“科学”概念的,是“格物致知”,我们通过对物体的研究,得到知识。新文化运动的时候,人们用“赛先生”来指称科学,“赛先生”是science的昵称,但是它们都没有“科学”一词那样深入人心,被广泛使用。
有人说科学是科学家从事的事业,也有人说科学就是对的、正确的、真的、有道理的、好的、高级的……我们经常说科学的方法,可能只是好的方法而已,这是对科学比较肤浅的理解。
我们经常说“科技”,其实科学和技术一定要分开,科学是科学,技术是技术。科学是对于自然、社会规律完整、理性的认识,是系统理论化可证实的知识体系。技术是改造自然的手段和方法,是利用知识改造自然的过程。纯“科学” 不是生产力,科学的技术是生产力。
“科学”有一些特征,譬如发现规律,既包括社会规律,也包括自然规律。科学具有逻辑性、定量性和实证性,没有数学谈不上科学。除此之外,科学还具有四大特征,分别是客观性、验证性、系统性和发展性。科学一定是遵从客观实际的知识,它是一门完整的具有自己理论体系的系统性学科,我们要用科学的研究方法来验证它,通过不断地补充,推动它持续向前发展。
科学的精神需要有质疑性、独立性和唯一性。质疑性是指一定要去问为什么;独立性是指科学研究所发现的规律是“独立”于其他研究者、研究手段和研究方法的,科学研究者必须具有独立的思想,科学研究工作是独立进行的;唯一性是指科学规律是唯一的。
在现代科学诞生之前,科学和哲学是一体的。罗素曾说过:“哲学是介于神学与可见之间的东西。”科学圈定了一切能确定、能用实践证明的知识;另一些超乎知识、无法证明的被认为是神学,介于两者之间的则是哲学。早在公元6世纪,希腊哲学家泰勒斯第一次把科学和哲学从神学中提炼出来,第一次思考物质世界到底是由什么构成的?到了17世纪,牛顿力学体系的建立标志着西方近代科学真正形成。
(二)
回溯中国历史,可以看到中国传统文化里并没有太多科学元素。科学为什么没有在近代中国萌芽?我个人的理解是因为地域、文化的差异。
西方的希腊、希伯来“两希”文明都是靠海的,在这样一个地理位置生活,不可能实现自给自足,必须依赖贸易,所以是重商的文化;中国则完全可以在封闭的农耕环境下自给自足,所以中国古代长久以来重农轻商。
文化差异也是因素之一。西方人喜欢冒险,尊崇自由、平等、契约精神;中华民族则偏重集体协作、国家主义。西方艺术完全是泛科学化的,掷铁饼人的雕塑已经用上透视,凡尔赛宫是几何式的;中国则不同,苏州园林有丰富的层次感,移步换景,李白的诗里有“黄河之水天上来”,这样的想象完全是虚拟的……中国人天生就是艺术家,我们讲一个人“太有才”了,通常是指琴棋书画无一不通,中国人不会因为一个人数学很好,说他“真有才”。
在写《中国科学技术史》(Science and Civilisation in China ) 时,李约瑟说,在中国人眼里自然并不是没有秩序,而是这种秩序不是由一个理性的人所定下的,因此中国古代知识分子更关注人事人伦。
中国的知识分子不信自然定律,不去实证。中国重于技术的研究,四大发明便是代表。中国最早的综合性科学技术著作是1637年的《天工开物》,里面有化学、农业、冶金业、造纸等知识,我们的炼铜术比欧洲早了700年,虽然书籍里面记录了完整的方法,却没有人知道为什么这样能炼出铜,没人去追究这个关键的“为什么”。古代中华民族能工巧匠人才辈出,但是古代少有科学家,理性的翅膀一旦拴上了应用的铅砣,那它永远飞不了。我们所有的古代发现都是马上能拿去应用的,不再去追问为什么。
自近代从西方引入后,现代科学在中国一直发展缓慢,改革开放以来的这些年才是科学研究的真正春天。我国的基础研究起步非常晚,我们对“科学”内涵的理解还非常浅薄。早年像钱学森、屠呦呦的研究领域都比较尖端,但长期的、比较连续的科研发展时期就是改革开放后。
(三)
就我个人来说,我是学化学的,化学是最接近应用的科学,化学创造的很多材料都鼓励应用。我喜欢做多孔材料,大家平常使用的干燥剂都是多孔材料。大家都知道微观、宏观,还有一个叫介观,介于微观和宏观之间,介孔就是处于这中间的2-50 nm孔的材料。它的表面积非常大,两克介孔比一个足球场还大,在催化、生物医学、水处理等方面都是非常有用的材料。
我过去做了一些无机化合物的介孔材料,想把有机的高分子材料,例如导电高分子、生物高分子、富勒烯碳材料、金刚石等这些价值连城的好材料做成介孔。经历了无数次的失败,最终我们的一个本科生试着用最古老的高分子酚醛树脂做前驱体,一试就成功了,后来我们发现其实成功要回归哲学最原始的逻辑——把复杂的问题简单化。
最终我们建立了体系化的合成方法,我们做的材料是目前最稳定的分子筛,热稳定性达到2000摄氏度。我们课题组围绕这个课题发表了200多篇论文,全世界用我们这个方法发表了4万篇论文,引发了学术界的研究热潮。
我们现在正在把这项科研成果进行应用转化,规模化生产,应用于电动汽车、钯碳催化剂、药物的中间体、废气处理等领域,通过介孔材料把有害气体全部吸附掉,转化成二氧化碳和氮气。我们还在尝试用介孔材料做一次能源高效转化的催化剂。未来的能源一定是能够循环利用的,新能源的开发也势在必行,前提是基础研究要走在前面。
(四)
跟西方数百年、上千年的科学研究相比,我们的基础研究起步非常晚,我们对“科学”内涵的理解还非常浅薄;我们缺乏从0到1的原创性科学研究成果,这是我国的科学之痛。我以为,因为中国传统文化的限制,我们需要的科学发展的时间可能要更长。
如果我们对照日本的历史,会发现日本从1868年明治维新开始科技改革,到了20世纪30年代末期,日本人才真正在世界科技史上有所作为。像量子力学、化学的进展,要到1950年左右才有所突破,耗时至少70年。
举日本为例,是想说明我们要给基础科研一点时间,急是急不来的。现在这个时候,我们应该强调全民科学意识,强调科学思维,强调科学精神,科普非常重要。科学意识一定程度上可能会对传统的文化体系有所冲击,但这是不可避免的。
任何急功近利都无助于科学的发展。所谓纯基础研究,就是没有任何实用的目的,抛开任何功利,当下看起来没有什么用的科学规律。纯基础研究不会追求经济和社会效益,无功利而言,科学技术研究从诞生之日起就要遵循这样的真理。
创新是科学基础研究的永恒主题,要创新就要有创新的思维、创新的想象力、创造力。这些从哪来的?靠的是科学家的信心、勇气、胆识和闯劲,以及坐冷板凳的耐心。
我们国家技术确实存在着“卡脖子”的问题,但科学不存在“卡脖子”问题,问题源头“卡”在科学精神和科学创新上。我们需要提倡学科学、用科学、讲科学、爱科学、挑战创新,用科学实现我们的梦想。
(作者赵东元,系中国科学院院士,复旦大学党委常委、化学与材料学院院长、校学术委员会主席,国际介观结构材料协会主席,世界科学院(TWAS)院士。本文部分内容首发于复旦大学EMBA项目、复旦商业知识微信公众号,经作者审阅后,授权澎湃科技刊发。)
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