从一些国家的科技政策看科技发展趋势，本文主要内容关键词为：科技论文,发展趋势论文,政策论文,国家论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
编者按：最近，中共中央总书记、国家主席江泽民对科技工作作了重要指示。他对基础研究的重要性作了进一步的阐述，强调要继续加强基础科学研究。
加强对基础研究工作的宣传、报道，是中国科学报的特色之一。为了贯彻江总书记的重要指示，本报开辟“加强基础科学研究大家谈”专栏，今天刊登李政道先生的文章作为开篇，欢迎有关部门的领导、科学家、科技工作者发表意见和建议。
一、关于日本、美国的科技政策
基础跟应用、开发的关系，可以作这样的比喻，就像是水跟鱼、鱼市场，没有水就没有鱼，没有鱼当然就不会有鱼市场。这是明摆着的。每个国家在这个方面都有不同的历史背景、有不同的发展。
第一让我们看一下日本是怎么做的。日本的早期是比较穷的。它早期的发展侧重基础科学研究与广泛制造廉价产品两个方面。广泛制造廉价产品这方面，我们小时候都知道，东洋货非常便宜但很不好，它靠廉价推销到亚洲的方法赚取外汇。早期日本注重基础科学的研究这一点，大家可能不很清楚。那时候，日本重要的一个研究机构是“理化学研究所”，简称RIKEN。它成立于1917年。它的经费来自于皇家、政府与民间组织三个方面。他们把这些经费集中成立了一个民间科学基金。它实际上是政府的机构，但它的经费使用可以完全独立自主，这在1917年就开始了。
日本早期注重基础科学和他们后来科学上的成功以及工业上的发展有极大的关系。为什么在国家穷的时候注重基础科学的研究呢？那是因为支持基础科学的经费比较低一点。为什么在穷的时候制造廉价产品呢？也是因为比较便宜一点。二次大战的时候，麦克阿瑟将军反对RIKEN的发展，把理化所的回旋加速器沉入日本海，理化所也就此关门。直到1958年，RIKEN开始重建，初步 规模很小，到1966年开始搬到东京附近的和光，便迅速发展起来。现在它有40个实验室，有各种的研究，核物理、固体物理、应用物理、基础工程学、无机化学、有机化学、生物化学、微生物学等等都有。1984年在筑波成立了一个中心，有6个实验室做DNA等生物学的研究。在1986年又成立了Frontier Research Program。1990年在仙台成立了Photo dynamics（光动力学）中心。1991年开始制造专用来产生同步辐射的高能加速器，加速器名为Spring—8，今年将可建成，是全世界最大的产生同步辐射的加速器，能量为8GeV，花了差不多8亿美元。1997年在美国成立了一个RIKEN—BNLRESERCHCENTER，我是那个中心的主任。
我介绍这些情况是想说明：日本在早期比较穷困的时候，是注重基础研究的。正是因为重视基础研究，才有后来应用科技和企业科技的繁荣。中国国内有些报道以为日本是最近才开始重视基础研究的，这是一种误解。
理化所近年来的经费（以1994—1995年为例）90.9%是由日本政府的科学技术厅（STA）拨给的。因为RIKEN的历史比较久，有不少专利，8.6%的经费来自于专利收入，0.5%是来自民间。他们的研究主要分三类：基础、应用和开发。这三类经费开支比例，1980年是14.5%、25.4%、60%，1981年是13.9%、25.7%、60.4%，1987年是14.0%、24.3%、61.7%等。由此我们可以清楚地看到，日本基础研究方面的投入比例是相当高的，而且是持续稳定的。有人说日本最近才开始注重基础研究，这是不符合事实的。应该说，最近20年日本基础、应用和开发的投入基本上保持约15%、25%、60%的比例。
现在请看日本直属政府研究机构和大学科学研究的情况。政府研究机构和大学的总科研经费投入，从1987年开始分别是：8799和11437、8680和11792、9147和12404、9305和13251、10015和13740、11156和14759亿日元，可见二者是相当的。就是说，政府直属机构的科研经费基本上跟大学是差不多的，而且是很平稳的。近期日本政府科学技术厅的经费每年都在增加，比文部省（即教育部）还略快一些。整个加起来，基础研究15%，应用研究25%，开发60%，13年来基本分布上是均衡的。这里另外还有一些有意思的数据。国家的实验室跟大学在这三个方面个别的分布是不一样的。国家的实验室是17%为基础研究，27%是应用，56%是开发；在大学里是53%为基础，38%为应用，9%是开发。总之，我们应该有这样一个结论：日本在早期的时候，在20世纪初，它注重的是基础研究，而且非常成功。日本的科技人才几乎全部在日本接受训练，几乎全部在日本工作，也造就出了许多世界一流人才。
日本从1975至1992年的研究R＆D占据GNP的比例，纯自然科学占据GNP的2.77%，包括人文方面则占3%，美国是2.65%。
下面介绍一下美国。美国政府对基础科学的支持主要是在第二次世界大战之后。美国国家科学院的主要任务是咨询，是政府的顾问，所以每年国家科学院主要做顾问组织，这是针对每个事件的委员会，把报告写完，委员会就解散。它也有一些比较永久性的委员会，不过那些都是比较大的项目。对政府是一件一件科技有关问题，比如，要研究水利问题就组织一个水利问题的委员会，或者其它某方面，如艾滋病。科学院或工程院等负责物色主持工作的人，这些科学家也不一定是院士，主要是某个科技领域中最有成绩、最着力的人，有些是年轻人，当然，院士被选为主持咨询工作的可能性要大些。
美国基础研究经费的主要来源是在能源部、国家科学基金会，这是物理科学。天文方面是国家航天民局生物医学是在国家医学院等等。物理科学是我最熟悉的。美国的1998财会年度是从1997年10月份开始，至1998年9月底，现在就已经报上去了，到1997年10月如果被批准的话，就要实行的。美国自然科学基金1998年经费预算总数为33.67亿美元，其中研究项目支持占56%，研究设备占20%，教育和培训占20%，行政和管理占4%。能源部总的预算1996年是164亿美元，1997年是165亿美元。用在科技研究上的部份是25亿美元。这三年来基本上是平稳的，略有增减。
我常常看到中国国内的报道说，美国的基础研究都在大学。其实情况并非完全如此。从美国全部大学和前20所重要大学研究经费来源的分类表上看，所有大学的总数，能源部是6.16亿美元。也就是说能源部给大学的经费约6亿，而给政府直属的研究机构的约19亿美元，比大学多。自然科学基金每年的总数约33亿美元，其中大学占20亿美元，政府直属机构占13亿美元。把两个部门的加起来，大学是26亿美元，政府机构是32亿美元。所以说，美国大学的确是做基础研究，但是政府所属研究机构也做基础研究，而且经费数量都差不多。政府所属研究机构略高一些，这和日本的情况是差不多的。如进一步分析一下基础、应用和开发费用分配比例，美国和日本的情况也差不多，比例上基本也保持在15%，25%，60%。
美国和日本有很不同的历史和国情背景，因而科学技术的历史发展过程不一样，但也有其共同点。历史的差别是：日本早期注重基础，美国早期根本不注重基础。因为美国起步的时候，和西欧关系密切，工业技术已经有一定发展了。美国占了北美洲的一大部分，资源很丰富，加上西欧的知识支持，所以没费多大劲工业就发展起来了，基础科学也就没有多大注意，一直到二次大战西欧受战争的损失，使美国对基础科学才注意。可日本则不然，它要从封建的时代走向现代化，情况就不一样了，它必须要有一个发展战略。日本从明治维新的时期就开始考虑。它的第一步就是注重基础研究和赚钱，一方面打基础，一方面把便宜的“东洋货”卖给人家赚钱。可是近期它和美国的情形差不多。虽然它们的历史很不一样，但近期，基础研究、应用和开发基本上都是保持约15%，25%，60%的比例。大学政府机构和工业间两国因国情不同有所分别，但总数是很相近的。基础研究经费在大学和政府机构约各一半。这也是很重要的。这个道理也是很清楚的，因为有很多大型的设备是没法放在大学里的，必须是个政府所属研究机构才办得到。比如大规模的同步辐射光源，不可能在大学里有，每台大约需要10亿美元。日、美从很不一样的科技发展过程演变成目前相似的措施是有道理的，R＆D和GNP的比例都是2.5%以上也是自然的。这些情况可以供我们作参考。中国的历史和美国不一样，和日本也不一样。所以我觉得，应该走自己的路，要有中国特色的战略。也就是中国的历史，中国的发展和中国的国情。可是美国和日本从完全不同的历史，发展到差不多样子，这里面也有一些共同的规律性的东西。我们可以把人家的经验借过来，加以研究，为我所用。这里关键的是要处理好基础、应用、开发这三方面研究的关系。日本、美国的历史和背景不同，但在基础、应用、开发三方面研究的经费投入比例却是相当一致的。这就值得我们重视。经费投入大致应保持这样的比例，才能协调发展，整个科学发展的速度和效益才会有良好结果。
二、关于二十世纪的科学发展
这里，让我们再从20世纪的发展来看基础、应用和开发这三类科学技术发展到底对后来产生什么影响。在19世纪和20世纪初，物理科学中有两个相当重要的基础研究发现。一个是迈克耳孙一莫莱实验。这个实验证明，光顺着地球转动和逆着地球转动的速度是完全一样的。另外普朗克有个公式。热的东西放光时，会有不同的波长。普朗克对波长的分布公式提出一个猜测，与实验符合很好。这个问题用经典的方法是无法解决的。这两个发现，即光顺着地球转动和逆着地球转动的速度一样和热的东西发光的光谱，虽然都很稀奇，但当时它们同日常生活并没有什么关系。可是，从第一个发现产生了狭义相对论，第二个发现产生了量子力学。到1925年对这两个领域（即狭义相对论和量子力学）完全了解了，并且由此发展了原子构造，分子构造，核能，激光，半导体，超导体，X光，超级计算机，等等。假如没有狭义相对论和量子力学，这些都不会有。从1925之后，几乎所有的20世纪的物质文明都是从这两个物理基础科学的发现衍生的。不光是应用，现在还在广泛地开发。
中国的国情和美国、日本都不一样。
极端的贫困容易使一部分人失去自尊，自信和希望。一个人要是没有自尊，自信和希望，也就不会有将来。不光是在第三世界，在发达的富国，也有部分人是在极端的贫困中生活，他们也是没有自尊，自信心和希望的。要摆脱贫困和实现人类的希望都离不开科学。
三、对21世纪科技发展前景的展望
接着我想讲一下21世纪物理科学的前景。我认为物理科学的发展前景是很好的。为什么呢？因为目前的处境正像20世纪初出现的情况。20世纪初的两个著名的科学发现，提出了两大科学疑问，即光顺地球转动和逆地球转动时的速度为什么一样？如何解释热的东西发光的光谱？我们现在同样也有两个疑问：第一，目前我们的物理理论都是对称的，而实验大大地破坏了这些对称性。第二，有一半基本粒子是永远独立不出来的。我们现在知道，所有的中子、质子、原子、分子都是由两类基本粒子组成的，一类是夸克，另一类是轻子。一共有六种夸克，六种经子。可这六种夸克，每一个都不能单独自由行动，从来没有人观察到它们可以自由地存在。我们现在认为，理论是对称的而实验上是破坏对称的这个疑问的解答，是因为这个破坏来自于真空。什么是真空？真空是没有物质的态，可它仍有作用，有作用就有能量的涨落。这能量的涨落是可以破坏对称的。为什么夸克走不出来呢？这和超导类似。超导是抗磁场的，假如有一块材料没变超导前有磁场通过，一变成超导，磁场就被排出来了。假如有一个圆圈，里面有磁场，没变超导前磁场可以任意进出，一旦变成超导，磁场就走不出来了。我们认为，在真空的涨落中，很可能单磁子和反单磁子，它们抗量子色动力学的电场。我们认为真空是物理的相对论性的凝聚态，它虽然是没有物质的态，但是是有作用的，也是可以激发的。
相对论的重离子碰撞，通过高能量100GeV／N的金和金核相碰撞后，金的核可以相互穿过去，在二核中间产生新的真空，这里面夸克就可以自由行动。这个方面正在研究的对撞机在Brookhaven1999年就可以造成，总投资约十亿美元。如果真空是可以被激发的，那么粒子的微观世界和宏观的真空就结合起来了。这将是一个新的发展。
在我们宇宙中，有一种叫作类星体（quasar）的东西，我们不知道它是什么，它不是普通的星。它的能量来源我们不知道，每个quasar的能量可以是太阳的10[15]倍，这是很大很大的。估计在我们的宇宙里约有一百万个quasar，其中有一千个我们在仔细研究。这个能量绝对不是核能量，太阳就是核能量，它比太阳的能量大得多。宇宙中还有很大能量的来源我们是不知道的。
另一个在我们宇宙中的大问题是暗物质。从引力我们知道有暗物质存在，可是用光看不见，红外、紫外、X一光都看不见。宇宙里90%以上是暗物质。这些暗物质是什么我们不知道。所以在我们的宇宙中有90%以上的物质我们不知道，有极大的能量来源我们不知道。真空有可能被激发。我们研究这个问题的方法是想制造一个状态，它和当初宇宙开始大爆炸的情景相似。大爆炸开始就是一个激发的真空，制造出这个状态也许可以使我们测量出它的特性。
整整一百年前，汤姆森发现电子，从那以后影响了我们这世纪的物理思想，即大的是由小的组成的，小的是由更小的组成的；找到最基本的粒子就知道最大的构造。这个思想不仅是物理，还影响到本世纪生物的发展，要知道生命就应研究它的基因，知道基因就可能会知道生命。我们现在发现这并不然。小的粒子是在很广泛的真空里，而真空很复杂，是个凝聚态，是有构造的。也就是微观的粒子和宏观的真空是分不开的，二个必须同时处理。知道基本粒子就知道真空的观念是不对的。从这个简单化的观点出发不会有暗物质，也不会有类星体这类的东西。我觉得基因组也是这样，仅是基因并不能解生命之谜，生命是宏观的。20世纪的文明是微观的。我认为21世纪微观和宏观会结合成一体。就如造计算机，是不是越小的集成电路就越好呢？我们可以把集成电路越造越小，小到氢原子，可是我们对氢原子完全懂，这里不可能再有什么信息。可能21世纪的计算机要的是较大的，是个凝聚态的单位，这里的信息才更多。20世纪是越微小越好，我们觉得小的是操纵一切的，而我的猜测是21世纪是要把微观和宏观整体地联系起来。这不光是在物理，也许会影响到生物的发展。微观和宏观必须是结合起来的，这个结合对应用科技可能会有极大的影响。这些科学文化发明在19世纪末都是很难想象的！没有20世纪初基础科学的发展，本世纪的科技应用和开发也没法出来。21世纪也许会有同样的发展。目前微观和宏观的冲突已经非常尖锐，靠一个不能解另一个，它们联起来会有一些突破。这个突破会影响我们的将来。
让我总结一下21世纪物理的前景。激发真空、微观和宏观的物理的结合，制造像宇宙开始的状态，了解暗物质，了解类星体的能源，了解CP不对称的原理。什么是CP不对称呢？粒子和反粒子，左和右不对称，就是CP不对称。因为CP不对称所以我们存在。我们都是质子和电子的，我们宇宙里没有很多的反质子和正电子。在大爆炸一开始它们应该是一样的，所以CP不对称也是一个很重要的问题。
（本文是作者在21世纪中国科技战略研讨会上的讲演，本报略有删节）