基础研究的内涵、特征与提升路径
作者 孙烈
发表于 2024年3月

【关键词】基础研究 原始创新 科技制高点 青年人才 【中图分类号】G31 【文献标识码】A

回顾科学革命与工业革命的创新成就,似乎不难理解基础研究的重要意义。科学革命的标志性成果,如日心说、牛顿力学、原子论,以及后来的进化论、相对论与量子力学、DNA双螺旋模型等,都是纯研究的新知识结晶;而工业革命的典型成就,如瓦特蒸汽机、西门子电机、贝塞麦炼钢炉,以及狂犬疫苗、电报机、青霉素药、晶体管器件、电子计算机等,都需要以新知识为发展基础。简言之,人类的科技进步离不开基础研究的贡献。不过,在不少人看来,基础研究本身侧重理论和方法的纯研究,并不必然指向实际应用。因此,上述工业革命的例子,经常被看作是应用取向的研究。其实,基础研究可以没有应用指向,但往往是应用指向的基础,纯研究产出的重要的理论、观念和方法,常常是解决应用层面关键核心技术的前提,进而导致新产品或新工艺的开发。①因此,世界经济合作与开发组织(OECD)与美国国家科学基金会(NSF)等机构通常将研发活动分为基础研究、应用研究和实验开发三个大类。这一逻辑用因果链可以表示为:基础研究→应用研究→实用开发。新知识的源头,主要在基础研究。

然而,基础研究的社会价值并不容易判断。在基础领域求知的重要性,是经过长期实践才形成的社会共识。即便在当今欧美国家,该如何对待基础和应用的研究,也并非毫无争议②。究其原因,一方面,当科学作为一种社会建制时,基础研究的社会功能、资源占用等因素,需在社会发展中切实考量才可能达成共识性的判断;另一方面,学科交叉与跨国合作越来越普遍,基础研究与应用研究的互动也愈加复杂,追求目标与资源投入等都需要不断调整,以利于创新发展。

世界科技大国对基础研究重要性的认识过程

不妨比较两个历史性的决策。其一发生在中国。1956年,中国政府制定了《1956-1967年科学技术发展远景规划》,明确了当时科技发展的轻重缓急。在规划初稿确定的任务中,最为紧要的是原子弹、导弹、计算机、半导体、无线电电子学、自动化等国防建设和国民经济的应用发展任务,而基础研究被严重弱化。这立刻成为科学家争论的话题,随之引起了周恩来总理的关注。他及时纠正了此问题并明确指出:“如果我们不及时地加强对于长远需要和理论工作的注意,我们就要犯很大的错误,没有一定的理论科学的研究作基础,技术上就不可能有根本性质的进步和革新。”③很快,正式稿中增加了“现代自然科学中若干基本理论问题的研究”一项,其中包括“蛋白质的结构、功能和合成的研究”等科学前沿问题。由此,中国科学家大胆提出人工合成结晶牛胰岛素的项目,后来也取得了达到世界先进水平的重大突破。④20世纪50年代至60年代,我国在科研资源高度紧缺的情况下,仍努力保持基础研究在整个科研体系中的适当布局。这一举措对于此后数十年中国稳定科技体系的基础、保留前沿探索的能力、延续基础研究发展的势头,产生了极为重要的影响。

另一则例子来自于近年的美国。2021年,美国国会通过《无尽前沿法案》(Endless Frontier Act),要求在国家科学基金会中新设立一个“技术和创新指导委员会”,负责区域技术中心方案。法案高度重视创新,提出“必须促进美国的创新”,并且从两个层面明确了依靠基础研究带动关键技术创新的举措:一是在关键技术重点领域开展基础研究,并促使这些技术商业化,以供美国企业使用;二是通过基础研究及其转化,推动关键技术的创新。前一个层面,由应用开发指向基础研究,再通过技术商业化获得优势,这被认为“是巩固美国在关键技术领域领导地位的方法”;后一个层面,强调从基础研究自身出发,“研究有关自然、人类和物理现象基本问题”,一般经过转化使其具有应用价值,“能够使关键技术重点领域实现进步”。⑤

中美同为高度重视科技的大国,但彼此的国情差异很大。上述两例,已大体反映出中外对基础研究的重要性存在共识,也说明不同国家在不同阶段发展基础研究有所差异。共识主要源于科学研究的规律与成果具有显著的普适性,而差异在很大程度上归因于各国的科技、经济和社会等特定国情的直接影响。近十年来,世界科技大国强化了对基础研究重要性的共识,有两项典型的标志:

第一,以美国为代表的西方国家,基础研究的资金投入总体呈上升势头。自1976年至2023年,美国基础研究的总投入稳中有升,从98.23亿美元升至约482.13亿美元,增长4.36倍⑥。其中包含三个相对明显的加速期:1983至1987年、2000至2004年、2019至今,大致分别对应1980年代的《史蒂文森-怀德勒技术创新法案》(Stevenson-Wydler Technology Innovation Act)和“星球大战计划”,21世纪初的《关键基础设施保护法》(Critical Infrastructures Protection Act)和美国发动的“全球反恐战争”,2021年的《无尽前沿法案》、2022年《芯片和科学法案》(CHIPS and Science Act)。不难发现,美国的基础研究投入强度,总体上服从于国家利益与阶段性战略目标。

本文刊登于《人民论坛》2024年4期
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