如果没有基础科学，我们将会失去什么？

整理 杨璐

通常，我们认为科学研究促进创新，带来技术的不断发展与进步。然而，英国上议院议员马特·瑞德利（Matt Ridley）在发表于《华尔街日报》上的《基础科学的迷思》（The Myth of Basic Science）一文中，发表了反对意见（该文中译版请见基础科学真能产生很多新发明吗？）。他认为，技术能够自主演化并进步，人们并不能阻止或促进它；人类乃是技术进步过程中的小卒，只是乘坐创新的浪潮，而无法驾驭它。

同时，他还认为，“科学驱动创新，创新驱动商业”这一说法基本上是错的，反而是商业驱动了创新，而创新驱动了科学，正如科学家被实际需求所驱动，而不是科学家驱动实际需求一样。总之，他认为“科学突破是技术进步的结果，而不是原因”。

最后，对于科学如果没有政府资助就没有其他资金来源的观点，瑞德利同样持反对意见。他认为“政府并没有很大需要去资助科学”，因为“工业界可以自行解决”；并且政府资助会排挤私人和商业资助，在某种程度上阻碍科学发现和经济发展。

科学与技术发展有着什么样的关系？基础科学到底应不应该由政府来资助？如果没有基础科学研究，我们将会失去什么？对于这位英国上议院议员先生的这篇文章及其观点，《赛先生》品质委员会的学者们发表了生动精彩的短篇演说。

吴宝俊：

这篇文章的作者认为技术的革新和科学研究本身的发展没多大关系，这是一个很大的命题，但是他举的例子并不足以支持他这么大的观点。从物理上说，一些大学普物层面相关的技术，也许不需要理论上有多少突破，只要在处理实际问题中不断改进，就能有所进步，但从真正的电磁理论和量子理论开始，没有理论支撑，压根就谈不上什么技术革新。典型的例子就是手机，人类如果没有写出麦克斯韦方程组 ，并且发现电磁波，就根本不可能有手机这个东西。还有硬盘，如果没有量子力学 ，没有自旋的概念，人类不可能了解到巨磁阻效应，更不可能发明大规模存储的硬盘。

这篇文章如果放在第一次工业革命以前，也许能拿出来说一说。但放在现在说，就不合适了。人类现在的科学与技术水平，早已经不是过去瞎猫碰死耗子的状态了。技术上解决的都是小数点以后多少位的问题，没有理论研究上的预估作为指导，穷极一生又能有什么突破呢？

技术的革新与科学的发展之间的关系，不是简单的谁驱动了谁，而是互相促进， 滚动式前进。在小的时间和空间尺度上，很多时候人们更容易看到技术的进步而不是科学的发展，也会发现是市场的需求和商业利益的驱动使得人们投资研发技术，研发技术时遇到的问题又使得人们关注背后的科学问题，而解决这些科学问题最终带来科学上的进步。

但在大尺度上，你又会发现科学的突破提供了可能的平台，所有的市场需求、商业利益，以及相应的技术都依托于这样的平台。这样的平台的存在保证了人类技术的发展不是瞎蒙，确保了金钱的投入不会打水漂。力学的理论、电与磁的理论、量子理论，都是这样的平台，几次工业革命都在这个平台上实现。没有这个平台，就什么都无从提起。

顾险峰：

现代计算机技术发展神速，纯粹几何上的任何新发现几乎很快就被转换为算法，直接被应用，并且这一趋势有加速倾向。我可以写一篇文章来具体谈谈这个问题。（编注：赛先生将择日发表。）

陈学雷：

这位作者的观点和中国文革时期差不多，翻译成我们中国那段时间的说法，就是基础科学没用，重要的发明都来自生产实践。殊不知科学的发展有自身的规律和逻辑，过度强调实用、为每项研究找具体应用，势必会影响科学整体的发展。

毛淑德：

我不太赞同作者的观点。首先，中国是这篇文章的可能反例。我们曾经有过领先世界的技术，但没有抽象的理论系统，所以就无法产生必须具有深刻基本理论才能发明的技术，所以落后了。技术革新并不一定能引起科学突破。其次，常规性的技术革新可能推动常规性的科学进展，但很难想象会引领科学革命。我不知道量子力学，尤其是广义相对论是什么技术革新引起的。第三，大科学、高风险研究还是需要政府支持的。

 许岑珂：

我同意科学的目的不在于技术进步。Richard Feynman once said: "Physics is like sex. Sure, it may give some practical results, but that's not why we do it."（理查德·费曼曾说过：“物理就像性爱。的确，它可能会带来实用性，但这并不是我们做它的初衷。”）所以科学就是科学，是好奇心和求知欲驱使的。

但是科学的确曾经带来过大量的技术革新。文中采用的例子都是很陈旧的。二十世纪以来，主要技术革新都有基础科学做背景，比如核能、半导体工业等等。原文作者是议员，其目的估计只是说基础科学应该更多的由私人资金来支持。这的确是目前的一个趋势，很多民间资金已经开始资助基础科研了。

文小刚：

大家一般认为应用科学会很有用，会创造社会价值，但基础科学是象牙塔里的东西，是学者的玩意儿，没什么用处。但这个印象是不正确的。如果没有基础科学，我们会损失什么？在这里，我想举几个例子。如果没有电磁理论的麦克斯韦方程，我们就不会有收音机、电视机、手机、GPS。我们甚至不会有因特网和有线电视，因为电缆光纤的设计也要靠麦克斯韦方程。如果没有量子理论的薛定谔方程，我们就不会有半导体工业，进而也不会有半导体器件、集成电路、电子计算机、手机、电视机、LED照明，以及一切电子仪器设备。如果没有凝聚态物理发现的巨磁阻效应，我们硬盘的容量将最多是4GB，而不是现在看到的2TB。

的确有些基础科学的成果非常有用，而有些基础科学的成果现在还没什么用。但基础科学的发展不是以其为社会创造的价值为动力的。基础科学的目的是发现新知识，开拓人类知识的疆界；而这些知识的有用或无用，并不在考虑范围之内。所以，做基础科学的动力，是好奇心，是对未知世界的追求，是对美的追求。一百多年前，物理学家在好奇心的驱使下，想要理解氢原子的光谱，从而发现了薛定谔方程。当时没有人想到，这一发现，会奠定现在信息革命和现代社会的基础。

历史经验告诉我们，对基础科学的投入是非常值得的。它少数非常有用的成果对人类社会的影响是颠覆性的，是翻天覆地的。以有用无用为导向的应用科学，通常得不到如此深刻的成果。

赵平：

历史上伟大的科学家在做出重大发现的时候几乎都没有想过那些发现有什么实际用处。有没有用从来就不是他们做科学的动力和目的。科学家做科学的动力就是一种纯粹的，孩童般的好奇心。他们的目的就是对大自然的探索。当然大部分基础科学的成果后来被证明都是非常有用的，但那多半是其他应用科学家做的，不是原创基础科学家做的。实际上，发现了自然规律本身对于基础科学家就是一种最大的满足，他们对这些自然规律有没有什么实用价值一般也不太在意。

还有一个有意思的现象，当人们问一个科学发现有什么用时，一般是问它能不能用于衣食住行。可是人是有思想的动物，难道只有能满足物质需要的东西才叫有用，而能满足精神生活的东西就没有用吗？如果是那样，那么贝多芬、莫扎特、巴赫、毕加索、莫奈、梵高、莎士比亚、雨果、托尔斯泰这些人类历史上的文化巨匠给我们创造的财富又有什么用呢？显然，这些财富的最大用处就是满足了我们的精神生活。简言之，不仅满足你胃的食粮是有用的，满足你脑的食粮也是有用的，而且往往是更有用的。

每一项基础科学的成果大都有双重用处：首先它马上可以填充人类的精神世界，使人类对自然的认识又近了一步；其后它还很可能填充人类的物质世界，用于人类的衣食住行。

实际上，在基础科学的探索上，看起来越没用的东西做的人反而越多。证明费马大定理有什么用？证明哥德巴赫猜想有什么用？但是研究这两个问题的数学家可能比研究任何其他数学问题的都要多。多少数学天才在这两个问题上耗尽了毕生的精力。发现希格斯粒子有什么用？探测到引力波有什么用？而报告这两个实验结果的文章的作者是最多的。科学家们就是这么执着。这就是纯科学的魅力。

延伸阅读

②  量子力学英雄谱

③  高尚的责任 | 17位科学家加入赛先生品质委员会

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