基础科学研究和基础科学研究者 （王德华 2008.10.29）

 

马大猷先生2005年8月16日在《科学时报》上发表了一篇文章：基础研究探源。文章中有如下论述：

 

“根据爱因斯坦的意见，基础研究(是)根据自然现象(或实验)寻求新科学知识，主要（特征）为：

(1) 提出新问题，即文献中没有解的新问题，或另有新解的旧问题，即谁都不知其解的问题。只有新问题才能求得新结果。

(2) 深入思考，考虑与问题有关的现象和理论，以及解的可能方向。

(3) 大胆设想，想出解决问题的关键。这主要需要科学家去想并作出判断，因此须要求研究者：

一是具有好奇心、创造性和想象力，即有创新能力。勤勤恳恳只能严格照章办事的人就不适于基础研究工作。相反，思想活跃，往往异想天开并常出怪主意的人可能更为适合。

二是对科学和科学研究有浓厚兴趣。科学研究或基础研究，是创造新科学知识的工作，这和科学本身不同，研究者必须对科学研究有兴趣，把科学研究取得成果作为最大的兴趣和报酬，而以科学研究为职业的人不适于此工作。

三是科学知识和研究经验丰富。这要求具有博士等学位。”

随感：

马大猷先生的这篇文章对基础研究的特点、从事基础研究的人员素质，以及管理人员对于从事基础研究人员的服务和考核方式等等，都进行了独特精辟的分析。十分欣赏和感叹大师的观点。文章的全文如下。相信从事基础研究的老师们和研究生们都会有较大的触动。

 

爱因斯坦说过：提出一个问题要比解决一个问题困难得多。自然提出和发现一个重要的有意义的科学问题，要比解决一个问题意义大得多。在一个学科领域内，这部分科学家应该是具有“天赋”的，尽管说是99%的汗水加1%的灵感，可是这1%的灵感就不是99%的人所具备的。但是这1% 的科学家是不能离开那99%的科学家的工作基础和工作积累，离不开这些人群勤勤恳恳的实验求证工作。不管是1%，还是99%，既然从事科学研究，就应该具备提出问题和发现问题的能力，这是基本素质。

 

提出问题后，下一步自然就是解决问题。“大胆假设，小心求证”。解决问题的途径可能是没有任何线索，也可能是众多小道，如何选择？这就需要智慧。智慧哪里来？丰厚的知识积累，敏锐的思维，周密的逻辑。敢想他人不敢想，敢为他人不敢为。心灵手巧，喜欢思考，喜欢动手，喜欢探索。为何如此：兴趣。兴趣是解决问题的钥匙，兴趣是一切创新的根本。没有兴趣，生活无味，工作索然，得过且过，马马虎虎，粗心大意，怎么会有好结果？

 

“勤勤恳恳只能严格照章办事的人就不适于基础研究工作”？不是很理解马老的含义。勤勤恳恳、严格照章办事也是科研的基本素质。细想想，科研队伍中还是需要一批这样的学者的。

“以科学研究为职业的人不适合基础研究工作”？也不是很理解马老的内涵。当今社会，科学研究已经是一种社会行为，群体行为，社会需求，大众需求，也当然是一种职业。从事这种职业的人群，需要特殊的素质。毫无疑问，研究者必须对科学研究有兴趣，把科学研究取得成果作为最大的兴趣和报酬，这样才能体会到科学研究的真正兴趣。采取短平快，发表豆腐块，应付检查和考核，已经完全背离了科学研究的真谛。

 

（王德华 2008.10.29）                          

 

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基础研究探源

 

中国科学院资深院士 马大猷

基础研究目的是处理自然现象(或实验)，以寻求新的科学知识，如新的理论、规律、技术、方法等，所以基础研究和科学技术一样，也是第一生产力。求得新的科学知识必须基于基础研究，别无他法。这些科学理论规律等是本来存在的，不是人造的，人只是将其找了出来，所以基础研究的成果称为发现。开发是把科学知识转化为实物，如仪器、设备、产品、设计方法等，是实际的第一生产力，其成果则称为发明。加强国家科学技术自主创新能力，只有靠加强、推广基础研究，加强发明创造工作。国家的科学水平和经济水平根源都来源于基础研究 (见《科学时报》2005年7月15日A4版)，来源于发明创造。

 

    为了加强和推广基础研究，现将其性质和特性介绍如下，以作参考。

   

 了解基础研究
      根据爱因斯坦的意见，基础研究根据自然现象(或实验)寻求新科学知识，主要为：(1) 提出新问题，即文献中没有解的新问题，或另有新解的旧问题，即谁都不知其解的问题。只有新问题才能求得新结果。(2) 深入思考，考虑与问题有关的现象和理论，以及解的可能方向。(3) 大胆设想，想出解决问题的关键。这主要需要科学家去想并作出判断，因此须要求研究者一是具有好奇心、创造性和想象力，即有创新能力。勤勤恳恳只能严格照章办事的人就不适于基础研究工作。相反，思想活跃，往往异想天开并常出怪主意的人可能更为适合。二是对科学和科学研究有浓厚兴趣。科学研究或基础研究，是创造新科学知识的工作，这和科学本身不同，研究者必须对科学研究有兴趣，把科学研究取得成果作为最大的兴趣和报酬，而以科学研究为职业的人不适于此工作。三是科学知识和研究经验丰富。这要求具有博士等学位。

      基础研究工作主要是脑力劳动，主要靠人想，而拼体力解决不了需要思考的问题。什么时候想得出 “人都不知其解，而可能有解” 的新问题，想出解的可能方向，以及想出关键的设想，都是很难预知的。解决问题，某些只要几分钟，有的甚至几天几个月也解决不了。常常有人谈起偶然性、必然性、灵感等等，在基础研究工作中，这些都有。不过有一个必要的前提，就是基础研究工作必须集中精力和注意力。基础研究工作没有上班下班之分。既然要产生新思想、新知识，不通过完全集中精力认真思考是不可能的，到了下班时间就不再想了是不可能的。甚至在睡眠时间也常会想起重要问题，下意识并不完全停止活动。精力集中是非常重要的，只有精力集中，偶然性、灵感才有可能。所以研究工作必须有学术自由，科学家应能完全自主决定工作计划，选择或改变问题，决定研究路线以及实验方法等，在基础研究工作中，必须享有完全自由、不受任何干扰。但是，可以接受适当的研究任务。在科学家的专业范围内提出研究要求是对科学研究最大的支持。

    举一个简单的例子。大型厅堂内的混响问题很重要。但是直到19世纪末还没有人能解决。美国哈佛大学物理系讲师赛宾接受任务，解决大教室中不能讲课的问题。那时美国已了解混响和吸声材料有关，但不知是何关系。于是赛宾就开始做实验，求混响时间与吸声材料多少的关系。他从1895年起，每隔一天晚上做实验，以免干扰学生上课，白天还要教书，一共研究了五年。三年里已测了十几个房间，几千组数据，于是该处理数据了，但数据画到坐标纸上一直找不到规律。有一天，他深夜工作，正好他母亲在旁，他忽然大喊：“妈妈，尤瑞卡(Eureka)”。

    Eureka是什么？原来希腊时代，希腊王怀疑给他加工王冠的工匠赚了他的黄金，要求大哲学家阿基米德给他证明。这无头案真无从下手。一天，阿基米德在洗澡时发现有浮力，真是喜出望外，大喊 “尤瑞卡”。根据浮力，他算出王冠中含金量百分之几十，含银量百分之几十。完成任务只用了3天。赛宾也是这样，他忽然想到，空屋里还有吸收，加上空屋吸收，总吸收量和混响时间恰成反比，解决了他的问题，喜出望外。他的 “尤瑞卡” 用了5年。两个都是重大问题，解决靠集中精力、深入思考后的偶然、灵感。赛宾只有几个符号的混响公式开创了建筑声学，并且开创了应用科学的20世纪。其研究结果可直接应用，浮力的研究也是如此。

    基础研究需要全神贯注，需要系统、深入、认真的工作。有时，工作中发现一个小问题，特别是解决了重大问题后发现有些不正常，必须注意。研究工作中，发现任何问题 (不管多么小) 都是不容易的，绝不能忽略，忽略了可能很严重。例如，著名科学家若里奥·居里在1930～1932年间用α粒子轰击轻元素时，发现有某种辐射，不认为是重要问题。1932年，查得威克重复同样实验，仔细测量了该辐射而发现了中子，因而获得了1935年诺贝尔奖。著名高能物理学家赵忠尧院士1930年在国外时，发现重元素对硬γ射线散射时有一种特殊辐射，并伴随特殊吸收，认为是一般问题。两年后，安得森继续实验，证明是带正电的轻粒子，因而发现了正电子，于1936年获得了诺贝尔奖。在基础研究中，像陆游的《游山西村》诗中说的 “山重水复疑无路，柳暗花明又一村” 的情况还是常见的，绝不可漏过。

    电子计算机是1946年宾州大学一位研究生发明的。ENIAC重30吨，由18000个电子管制成，计算速度每秒5000次，当时的价格为48.7万美元。使用时每7分钟坏一个电子管，还要配上庞大的冷却系统。这样的机器只能由国家制备一个，而且使用不便。当时，人们并未把它放弃，而是继续开发改进。现在，电子计算机已成时代特点，台式微机只需几百美元，速度达每秒几千万次，成为个人设备。所以，基础研究结果不考虑经济问题。只要是新一代的东西就值得做，经济或任何其他问题以后再研究解决。任何情况，遇到问题就要研究，研究好了就是科学的进步。如果知难而退，则将一事无成。

    基础研究要不要保密？不! 互相讨论有好处。参加讨论会、学术会议，一般不谈细节，可以谈题目、方法等。同样，做不同问题研究的人也可以互谈细节。讨论可以互相启发，不但谈未来工作，也可谈具体问题。有人提一个无关的问题，也可能使你在自己的工作中受到启发。有了成熟的东西马上发表，保护你的知识产权。但你不可能希望人家教你。做研究工作，失败的机会比成功的机会要多，因为人的思想总不能一下子就符合客观规律。做了多年工作以后，知道某做法多半要失败，这就是研究工作的经验了，谁都没有成功的经验。

    基础研究工作创造新的科学技术，既有甘苦，也有乐趣。

    领导基础研究工作

    基础研究工作主要在人，多少钱也买不来。有些领导同志以为，任何单位或个人，只要给钱就可以负责任何研究工作，这是错误的。基础研究工作首先要求保证学术自由，研究人员在其具体工作范围内完全自由，不受任何干扰。领导要为研究人员准备轻松的生活和工作环境，支持其工作。研究人员有责任在完成研究工作后，写出研究论文或报告，并且在年末写出年度总结(简单说明研究工作的成功和失败)。此外，不向研究人员作任何要求。领导主要为研究人员个人及研究单位作出评价，并负责研究人员的聘请、升迁、奖励、退休等工作。根据同行评议作出决定。同行评议聘请三五位资历较高的大同行科学家进行，不开会，进行书面评议，完全以业绩为准，绝对保密。对研究人员作出评价和比较可能形成压力，但是压力有助于研究工作。奖励和评比是主要的领导方法。

（科学时报 2005年 8月16日）

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