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知耻而后勇:中国科学百年能否赶上日本?

2012-12-07 10:49

  中国明确提出到2049年“建成富强民主文明和谐的社会主义现代化国家”,实现“中华民族的伟大复兴”。

  达到这一目标无疑要有信心、有热情、有努力,但也需保持清醒的头脑,认识中国在世界的实际状况,看到困难和挑战。

  在2049的宏伟目标中,最有公认标准的无疑是科学技术的现代化程度。本文从科学方面提供基本资料,显示我国的科学远未到高枕无忧的地步,今后的发展道路不会是一帆风顺、不可能一蹴而就。在此冷酷的现实面前,我国应该长期努力创业、而不能过早养成守成心态,需要不断创新、而非消耗。

  在我国经济总量超过日本后,出现对日本普遍的低估可能并非慎重。事实上,从科学技术来看,我国科学与日本有相当距离,到2049年能否赶上日本并非定论,如果按目前两国科学的状况来看,认为赶不上的可能大于赶上的可能也非耸人听闻。

  用日本做比较也许有助于激励发奋图强,起到“知耻而后勇”的作用,防止“小富即安”、摒弃在创业时期就开始弥漫的“分成”心态。

  诺贝尔奖是科学发达的一个标志

  科学技术的发达程度,有多个衡量的标准,较高的标准是科学发现对人类文明的影响、技术发明对人类生活的影响。对一个大国来说,诺贝尔自然科学奖的情况可以从一个侧面反映其科学发达的程度。虽然它并非全面、也不绝对准确,但在一定范围和程度是可以用的尺度。

  2049年将是“中华人民共和国”成立100周年,2049年也正好是日本首次获诺贝尔奖的百年。以2049年作为百年的计数,来源于这两个百年。

  中国是否在科学上赶上日本,诺贝尔奖可作为估量的一种。当然,这个估量不能代替全面的科学发展,而对于每个科学工作者来说,赶上某个国家、某个人都无需是目标。

  科学赶上日本不是中国努力的最高目标,但是,这并非很容易的目标,也不是可以忽略或轻视的问题。高估我国发展潜力而目标不切实际可能带来失望,低估我国发展趋势可能过于悲观。

  提出这一问题是为了刺激更多思考我国的科学发展,以中国本土的科学在多方面促进我国的发展、并贡献于人类。

  日本的趋势

  在自然科学方面,自1949年至2012年,日本本土的科学工作导致11次12人获诺贝尔奖,在数学方面日本本土工作曾获一次菲尔茨奖。这些数字远低于美国(诺贝尔奖超过三百人,自然科学超过两百人)、英国和德国(诺贝尔奖超过一百人、自然科学约70人),也少于法国、瑞典、俄国等。

  鉴于我国现在自然科学诺贝尔奖和菲尔茨奖都是0,应该说,在2049年赶上美国、英国、德国是不切实际的,但可以讨论赶上日本的可能。

  乐观的看法,到2049年我国可能有超过12人已经获得诺贝尔奖。不过,因为诺贝尔奖有滞后性,而且不是每个值得获奖的工作都能得奖(比如,日本已经有4、5项可以获得生理学或医学奖的工作,但迄今只获一次),即使我国到2049年已经有12人做出了诺贝尔奖程度的工作,也不一定都得奖了。

  如果我国到2049年有12人获诺贝尔自然科学奖,只是赶上了2012年的日本、而不一定赶上了2049年的日本。

  日本的11次12人中7次8人得奖时间在2000年以后。也就是说,从1949年到1999年总共4位,平均约十年一位,而在2000年后,每两年多于一位。假如继续按照保守的估计是两年一位,那么,日本到2049年将要增加18人而达30人。如果按获奖时间与实际从事研究工作的时间平均间隔超过20年来看,1981至2000年日本研究工作可能获奖的高峰应该在2020年前后,而2001至2012年工作获奖的高峰要到2032年左右才达到。按此趋势,日本本土得奖工作时间的累积曲线在未来20至30年还将是一个较陡的上升曲线而不是S形曲线,所以2049年日本共有30人获科学奖很可能是低估。

  

 

本土的工作

  日本国籍的获奖者多数是因为他们日本本土的工作而获奖,少数是国外的工作(物理、化学、生物分别一次,未计入本文的11次12人中)。1949年汤川秀树(1907-1981)为日本获得第一次、也是其物理第一次获奖后,其后4次5人获物理奖;福井谦一(1918-1998)于1981年为日本获第一次化学奖后,6次6人获化学奖;2012年日本本土工作第一次获生理或医学奖。

  日本的诺贝尔奖不仅平行于过去日本的科学发展,而且不依赖海外日裔科学家的工作,其中还有2008年的特例:益川敏英是到领奖时才第一次出国。

  日本迄今得奖的工作开展时间最早在1920年代、主要在1960到1980年代。

  迄今海外华人还在平均每十年一人获奖的状态,海外华人人数少从而不太可能进入日本2000年以后的状态。更重要的是,中国本土科学的发展,对中国的意义才更大、影响更深远。

  累积总量和当时产量

  2049年中国科学是否赶上日本,可以有多种评判。

  即使只用诺贝尔奖看最佳科学工作,也有至少两种衡量方法。一种是看当年两国分别累积的诺贝尔自然科学奖数量是否接近,另外一种是看2049左右两国分别产出的最佳科学,如果诺贝尔奖平均有二十年滞后的话,也就是到2070年回顾2049年左右的情况。当然,同领域的专家无需等二十年才知道各个专业的情况,而可以在2049年左右就估计到大体情况。

  对于累积的诺贝尔奖数目,目前了解中国科学状况的多数人可能会认为2049年中国难以出现30位诺贝尔自然科学奖获得者,也许更有把握到2099年赶上那时的日本累积总数。而2049年左右中国与日本当时产出接近的可能性就大于中国赶上日本累积总量的可能。

  虽然2049年赶上日本诺贝尔奖的目标较难,但低于1998年我国提出建设世界一流大学的胆量。那时,科教界很多人理解我国的985计划是改变困境、扭转外流的措施,更接近于扶贫,而距离建设一流大学还差很远。不过,在多年努力下,有了长足的进步。以2049的日本比较我们,即使不能达到,也可能刺激我们多一些努力。

  2049年的中国和日本

  日本全面超过中国用了不到一百年,而二战后不到百年中国的经济总量超过了日本。到2049年中国很可能超过美国而重新成为世界第一大经济体。

  但是,2049年,中国在科学上超过美国应该说是不可能的,超过法国和意大利可能问题不大,超过德国和英国可能性也比较低,而超过日本也很难。

  需要指出,日本不仅长期支持科学研究,而且在几次经济危机时期(包括1990年代中期和2000年代后期),日本对科学的支持不是减少而是增加,因为日本相信科学对国家的作用,而不是国家的点缀,导致基础科学和技术都得到发展,其诺贝尔奖增加是科学发展的反映。

  本文不提倡中国追求诺贝尔奖,而是以此作为讨论科学发达的一个侧面。

  本文目的不是为了泄气,而是在事实面前清醒我们面临的挑战。

  本文也非提倡科学只做诺贝尔奖性质的工作,而忽略一般性质的工作,但显然也不能轻视诺贝尔奖程度的工作。

  我国在科学上赶上日本是一种比较,而也不是为了追赶日本,而是以比较来观察、刺激我国的发展,为我国自主创新提供原动力。

  2049年我国科学的发达程度,不仅依赖于科学界,而且需要在教育和体制机制等多方面改革和许多人的努力。

  (图片感谢北大科研部韦宇博士;图一纵轴为每十年间诺贝尔奖人数,横轴为十年;图二纵轴为累积获奖人数,横轴为年代;图三纵轴为获奖人数,横轴为从事获奖工作的实际年代。这三个图都只有日本的数据和曲线,不是因为没有中国的数据,而是因为中国都是0,不能形成曲线,至少迄今为止不能)


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