北大教授：19年拿下20个诺贝尔奖，日本为何能做到？
撰文 | 周程(北京大学科学与社会研究中心教授 )
秦皖梅（北京大学科学与社会研究中心硕士研究生）
2000年以来，日本共有20位科学家获得诺贝尔自然科学奖，平均每年一位，令世人惊叹。
北京时间10月9日傍晚，2019年诺贝尔化学奖揭晓，授予约翰班宁斯特古迪纳夫教授、斯坦利惠廷汉姆教授、吉野彰教授，三位的获奖理由是：为锂电池的发展所作的贡献。
受表彰的吉野彰教授出生于日本大阪，现年71岁。
吉野教授于1970年从京都大学工学部石油化学科毕业，1972年获工学硕士学位，2005年获大阪大学工学博士学位。
1972年，吉野彰进入旭化成工业株式会社，1994年担任ATT技术开发部长，1997年担任旭化成工业株式会社离子二次电池事业推进室室长。
2005年至今，吉野教授担任旭化成工业株式会社吉野研究室室长。
此前，日本曾于2000年至2002年连续三年摘得诺贝尔自然科学奖桂冠。这次，日本又摘得诺贝尔自然科学奖桂冠。
这已经是2000以来，日本获得的第19个诺贝尔奖了，相当于日本每年有一个人得诺贝尔奖。
大隅良典
北京时间10月3日傍晚，2016年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，日本东京工业大学名誉教授大隅良典因“发现了细胞自噬机制”而独享这一殊荣。
至此，日本已有25人荣获诺贝尔自然科学奖（含两名日裔美籍物理学奖得主）。
除汤川秀树、朝永振一郎、江崎玲于奈、福井谦一、利根川进5人外，其他20人都是在进入新世纪后获奖的。
日本在迈入21世纪的最初20年里，平均每年获得1枚诺贝尔自然科学奖奖牌，将过去的诺贝尔奖强国英国、德国、法国远远甩在身后，令国际社会惊叹不已。
日本何以取得井喷式成就？
以下，拟从宏观、中观和微观三个视角尝试考察一下导致日本在21 世纪初期出现诺贝尔奖井喷现象的可能原因。
统计表明，2000年以后的日本诺奖获得者的获奖研究成果大都是在上个世纪70、80年代前后取得的，比他们的获诺奖时间要早二、三十年。
►参加祝贺荣获诺奖仪式时的大隅良典
因此，如果要从宏观视角探寻导致21世纪初期日本诺贝尔奖出现井喷现象的原因，有必要将视线投向上世纪的七、八十年代，乃至六十年代。
当时的日本社会一定发生了某种巨大的变化，使得当时的科学家有条件取得足以获诺贝尔奖的研究突破。
经济的发展无疑对科技的发展起着重要的促进作用。科技的发展需要足够的优秀人才、先进的实验仪器设备和充裕的研究经费，这些要素无不需要坚实的经济基础。
实际上，日本上个世纪六、七十年代的经济发展就提供了这样的一个后盾。
在上个世纪60年代，日本政府制定了著名的“国民收入倍增计划”，推动经济以近于10%的年平均增长率持续高速增长。详见下表。
从表1中可以看出，日本六十年代大多数年份的经济增长率都十分可观，许多年份甚至达到了两位数。
结果，日本经济的增长远远超过了“国民收入倍增计划”所定下的“在今后10年中计划将国民生产总值提高两倍以上，尤其是1961年后的三年间要将平均经济增长率维持在9%”这一目标。
伴随着经济发展，日本的理论研究和实验都达到了世界顶尖水平。
汤川秀树点燃了火种，而助长火势的就是经济发展。
1960年，日本在制订“国民收入倍增计划”的同时，还制定了与此目标相呼应的“振兴科学技术的综合基本政策”，提出要力争将国民收入的2%用于科研。
下图揭示了这一时期日本研发费投入占国民收入及国内生产总值之比的实际增长情况。
该图显示，2%的数值目标进入七十年代后不久即告达成，也就是说，日本上个世纪七十年代初的研发投入强度就接近达到了我国今天的水准。
►日本经济高速增长期研发费投入占国民收入及GNP之比
►主要国家研发费投入占国内生产总值之比的推移
从上图中可以看出，20世纪最后的20年里，除去泡沫经济破裂之初的三、四年，日本的研发费投入占国内生产总值之比基本上处于不断攀升的态势。
总而言之，日本21世纪初期的诺贝尔奖获奖者大多数是在日本将研发费投入占国民收入之比提高到2%之后才取得重大科技突破的。这一点非常重要！
从时间上看，与诺奖井喷关系最为密切的是日本第二次教育改革。
本世纪日本诺贝尔奖获得者接受义务教育和高等教育的年代大多集中于上个世纪五、六十年代，而当时日本的教育正经历着一场深刻的变革。
学界一般认为日本经历了三次教育改革，第一次改革从明治维新开始到第二次世界大战结束为止（1868-1945）。这一时期的教育体制与西方启蒙运动以来的教育理念相悖，目的是让个人服从于国家。
►大日本帝国明治天皇《教育敕语》，于1890年颁布，是这个教育体制的最高纲领
可想而知，如此僵硬的体制必然会退出历史舞台，1947年颁布的《教育基本法》提供了一种新的选择，即用和平主义和民主主义教育取代以往的国家主义和军国主义教育，对教育理念、学校制度、课程教学等多方面进行了改革。
例如许多国际知名的文学作品被写进教科书，而这些作品无不洋溢着科学精神，包含尊重人权与个性、世界的合作与和谐等要素。
战后开始的这场改革被称作为第二次教育改革。
日本的第三次教育改革从七十年代开始，直至今日仍在继续。
►《教育基本法》・御署名原本。来源：国立公文书馆
第二次教育改革不仅使日本的大学教师获得了更多研究自由和稳定的经费支撑，而且还使学生获得了更多参与科学研究的机会，得到了更多科学研究训练。这些无疑会对日本学者的科学研究产生积极影响。
根据汤森路透的数据，1982年日本在五个科学领域中发表的论文数量为12534篇，仅次于发表数量为33744篇的美国，位列世界第二，而当年世界总论文发表数量仅为121739篇。
下图揭示了日本高校培育21世纪诺贝尔奖得主的情况。
►日本高校培育21世纪诺贝尔奖得主情况
从图中可以得出以下两点信息：
一是日本的诺贝尔奖得主们大多在名古屋大学、东京大学、京都大学等国立综合大学接受了教育。
二是名古屋大学和东京大学在这一方面表现尤为突出。
进入21世纪后，名古屋大学出身的下村修、益川敏英、小林诚、天野浩等先后摘得诺贝尔奖桂冠，使得名古屋大学的积分攀升至13分，占据明显优势。
因此可以说，名古屋大学是日本高等学府的典型代表之一，对其进行适当考察大有必要。
►名大（Nagoya University）校碑
►名大地标，丰田讲堂
►名大博物馆，设有“名古屋大学诺贝尔奖研究Corner”
作为一所研究型大学，名古屋大学教师中“科研至上”的观念可谓根深蒂固。
1992年、2007年的卡内基大学教师国际调查显示，七成左右的日本大学教师在教育与研究中更重视后者。
而且，名古屋大学的开明、自由与民主还体现在不拘一格地选拔人才上。
2001年诺贝尔化学奖得主野依良治原本毕业于京都大学，两位名古屋大学的教授热情地将其邀请到自己所在大学担任有机化学讲座的副教授并任讲座负责人。
当时野依在学术界并不出名，刊发其不对称合成研究成果的杂志影响力也不高。但是名古屋大学依然肯定了他对待学术的态度和能力，并破格录用了他。
►名大在名古屋市的位置
总的来说，以名古屋大学为代表的日本高等学府，特别是国立综合大学重视科研、敢于打破常规，努力为学生及任教人员自由开展科学研究创造良好条件；并通过与产业界开展产学合作，实现互惠双赢，大幅度地提升了大学和企业开展原始性科技创新的能力。
日本的科学工作者给大多数人留下的第一印象大概都是工作态度认真严谨。对日本的诺贝尔奖得主逐一进行考察之后，不难发现他们身上还具有一些其他共性。
即使是在世界范围内，日本科学工作者中密集的师承关系也是十分突出的。
在三个诺贝尔自然科学奖项中，日本得奖人数最多的奖项是物理学奖。以获得物理学奖为例，就可以概览一下“名师出高徒”现象在日本诺奖获得者中的体现。
小柴昌俊和梶田隆章师徒二人的情况，小柴因此与戴维斯分享了2002年诺贝尔物理学奖。
到了20世纪90年代，梶田隆章从老师小柴手中接过接力棒，成了超级神冈实验装置的负责人之一。
1998年，梶田发表了实验测量结果，第一个证实了中微子震荡现象的存在。这一发现使梶田得以登上2015年的诺贝尔物理学奖领奖台。
►小柴昌俊（右，Masatoshi Koshiba）和梶田隆章（左，Takaaki Kajita）师徒，2015年10月15日。来源：产经新闻社
小柴和梶田师徒二人是以不同时期做出的不同研究成果分别获得诺贝尔物理学奖的，赤崎勇和天野浩则是以同一时期在同一领域做出的研究成果同时获得诺贝尔物理学奖的。
1981年赤崎回到曾经担任过副教授的名古屋大学工学部电子工学科任半导体讲座教授，进行蓝色发光二极管（LED）的研究。
1982年，还是大学本科四年级学生的天野浩加入到赤崎勇实验室。二人经过十年的努力，终于在1992年成功得到了高亮度的蓝色发光二极管。
同年赤崎勇从名古屋大学退休转到名城大学理工学部任特聘教授，天野浩也跟随其老师前往名城大学任讲师。
这种师徒二人共同进行研究、共同获奖的情况可以说是师承关系的典型体现。
►赤崎勇（中，Isamu Akasaki）和天野浩（右，Hiroshi Amano），左为中村修二（Shuji Nakamura）
►坂田昌一（左，Shoichi Sakata）、益川敏英（右，Toshihide Maskawa）
2015年诺贝尔生理或医学奖得主的大村智曾经说过：“相比于美国人，日本的科学工作者们更加擅长合作。”
►进入研究生院学习的益川敏英（Toshihide Maskawa）和小林诚（Makoto Kobayashi）
像这类紧密合作、集智攻关、协同创新的例子还可以举出很多。如果没有这种团结合作意识，彼此各自为阵，甚至相互拆台，很难想象能够战胜竞争对手，率先取得诺贝尔级研究突破。
在科学日益技术化、技术日益科学化的今日，使用别人已经使用过的实验装置开展研究，虽然偶尔也能够获得一些意外的发现，但是这种概率远小于先行者。
因此，自行改造或设计制作实验装置，确保其先进性和唯一性，在很多情况下已成为开拓研究领域、催生源头创新、推动前沿突破的前提条件之一。
可以说，自行改造乃至设计制作重要实验装置是2014年诺奖得主中村修二得以率先研制出氮化镓基高效率蓝色发光二极管的关键。
►中村修二（左，Shuji Nakamura）在实验室
要而言之，如果没有双气流式金属化合物气相外延生长装置，很难想象中村修二团队在1993年就能实现高效率蓝色发光二极管的批量生产。
换言之，正是因为中村能够设计制作出全球唯一的先进实验装置，他的团队才能率先开发出全球第一个高效率蓝色发光二极管。
总的来讲，日本科学工作者因深受工匠精神的浸染，自行改造、甚至设计制造实验装置的意识比较强；而且，日本的工业技术基础非常雄厚，改造、搭建实验装置也相对比较容易，故新世纪的日本科学工作者使用独特的实验装置做出全新的科学发现的案例不断涌现。
中村修二、田中耕一是这样，小柴昌俊、梶田隆章、赤崎勇、天野浩也是这样，山中伸弥、铃木章等人同样也不例外。
讨论21世纪初期日本诺奖井喷现象，不得不触及日本政府提出的在21世纪前50年里获得30个诺贝尔奖之计划。
50年30个诺贝尔奖目标的提出，不仅遭到了日本国内学者的非议，而且还遭到了诺贝尔基金会和授奖委员会的质疑，因为这个目标在当时看来的确有点匪夷所思，所以人们担心日本政府为了实现这一目标很有可能会不择手段。
实际上，日本虽然遭遇了“失去的二十年”，但研发经费的投入总量即使在泡沫经济破灭后的萧条期也没有出现下跌。
目前，日本的全社会研发经费投入强度仍然在3.0%以上，明显高于美、德、法等国。
日本的第三次教育改革的确遇到了一些难题，青年学生因贪图安逸越来越不愿意出国留学，大学行政法人化迫使部分教师不得不由基础研究转向应用研究，这些对基础研究的发展不可避免地会产生一些消极影响。
但是，日本的教育体制和科技体制的运转仍然比较正常，而且科学工作者的价值取向和精神状态并没有发生明显的变化。