本期访谈中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范教授,围绕“石墨烯、科学文化与学术评价”主题展开。
主要从事石墨烯等纳米碳材料研究,在石墨烯、碳纳米管的化学气相沉积生长方法研究领域做出了一系列开拓性和引领性的工作,是国际著名石墨烯专家。
我认为,不管从研究规模还是人才队伍看,中国在石墨烯领域的国际地位总体上位于第一方阵。但另一方面,也存在两个问题。第一是大多数人只关注眼前利益,想赚快钱;第二是科技与经济“两张皮”现象很严重。中国虽然位于第一方阵,但在未来研发技术方面,中国最多算跟跑者,甚至因为研发投入过大都没有跟跑的意愿。在个别领域中国是领跑者,例如我们团队的石墨烯薄膜产品、石墨烯晶圆产品,还有超级石墨烯玻璃就是全球首创,具有引领性。客观地说,如果说中国成为产业中心我认为未来还有可能,成为科学研究中心有一定难度,因为整体上我们对科学层面的关注还相当不够。但只要政府主动布局、积极引导,还是有可能成为石墨烯产业中心的,因为中国在这方面拥有优势:产业规模大、市场大、人才队伍庞大,以及我们对实用的追求欲超乎寻常。
国人对科学精神的认识尚显不足。古往今来,我们更重视技术而非理论,讲求实用价值。科学根植于文化土壤之中,文化是每天都在呼吸的空气,对科学活动和科学精神有着无法回避的影响。文化是人类思维活动的积分,而创新则是人类思维活动的微分。没有一个科学发现是规划出来的,也很少有发明创造是用钱堆出来的,很多重要的发现发明都是“闲”出来的。我建议提高基础研究的门槛,因为真正有意义的基础研究不是谁都能做的。科学需要热爱,中国现在真正热爱科学的人太少,多数人都是受功利性和目的性驱使,而源于好奇心的科学并不是特别需要目的。由此看来,我们还有非常长的路要走。
我认为做研究需要科学精神,做产业需要工匠精神,目前我们都有所欠缺。工匠精神就是把一件事情做到极致,把不可能变成可能。慢工出细活,工匠需要耐力和耐心,某一种意义上,匠人所做的都是“卡脖子”技术。中国企业缺乏工匠精神,这是“卡脖子”问题出现的最终的原因。为此,中国需要培育千千万万个独角兽企业、隐形冠军企业,只专注于做一件事。但现状是一个企业同时做十件事情,反而一事无成。因此这是产业生态和创新文化层面的问题,这样的一个问题如果不解决,老实说“卡脖子”问题很难线
中国科学界缺少真正的重大突破,是因为“做学问”的人太少,“搞研究”的人太多。另一个原因是中国的科学研究总是伴随着实用主义思想,必须说清楚用途,否则很难申请到经费。所谓的“上货架”,就是做真正有实用价值的东西,攻克某个“卡脖子”性的技术难题,应用到国计民生之中惠及大众。“上书架”和“上货架”之间的关联就是科学技术与产业的关联,“上书架”是“上货架”的基础,但是“上书架”的人和“上货架”的人未必是同一个人。05
“破五唯”涉及的是“唯帽子”“唯职称”“唯文章”等科技评价体制问题。我认为,学术共同体对学术评价应该负起更大的责任,应勇敢地担当起自己的角色,与政府一道,通过减少学术评价的过度行政化来从根本上解决“五唯”问题。我建议做好行政部门和学术共同体的角色分工,人才和学术成果评价交给学术共同体,而学术共同体的监督评价交给政府,各司其职。
院士跨界高端访谈栏目旨在探索面向未来的科技人文问题。本期访谈中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范教授,围绕石墨烯、科学文化与学术评价等问题而展开。刘忠范教授认为,回顾人类社会的发展史,碳材料一直伴随着人类文明的脚步,石墨烯有望成就下一个碳材料产业,但当前石墨烯材料的研发现状与理想还相差甚远,制备决定未来,只有把石墨烯材料做到极致才能有望形成真正的产业。从这一点出发,科学研究需要基于好奇心的科学精神,做产业需要工匠精神。不追求工匠精神,就不可能解决技术领域的“卡脖子”问题,而工匠精神、科学精神和文化自信恰恰都是不少中国人所欠缺的。近年来,学术界面临着“破五唯”困境,其深层原因主要在于学术界评价体系的过度行政化。学术共同体应该具有一定的独立性,将学术评价权利回归学术共同体,树立文化自信、培养科学精神,这样才可以真正保证学术和科学的健康发展,中国才能早日变成全球科学中心。
石墨烯;科学文化;学术评价;科学精神;文化自信材料是工业之母。一种材料可以定义一个时代,也可以重构一个时代。从石器时代、青铜器时代、铁器时代发展到20世纪早期基于高分子科学研究的聚合物材料时代,再到基础科学研究与新技术相结合而迎来的功能材料时代,人类社会的历史就是新材料不断被发现,并实现创新发展的历史。在过去几十年中,因为基础科学研究与技术应用的结合,这种趋势尤为明显。1810年,瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯(Jöns Jacob Berzelius)在实验中分离出了硅并将它定义为一种新元素。1947年,美国贝尔实验室的威廉·肖克利(William Shockley)、约翰·巴丁(John Bardeen)和沃尔特·布拉顿(Walter Brattain)做成了世界上第一个晶体管。1958年,杰克·基尔比(Jack S. Kilby)研制出世界上第一块集成电路,拉开了微电子技术时代的序幕。乔布斯是利用这一技术创新,创造出了几十亿人都在使用的苹果手机。瑞典科学家的烧瓶中发生的简单氧化还原反应,彻底改变了人类的生活方式。无独有偶,安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)因在石墨烯材料方面的卓越研究而在2010年获得诺贝尔物理学奖,这一新材料被广泛认为将重塑工业格局和人类社会的生活方式。然而,滚滚而来的石墨烯热,一方面,彰显了这一新材料科学的良好前景;另一方面,也折射出浮躁不安和急功近利的社会问题。其中,科学文化,特别是科学精神的缺失,以及学术评价机制的不完善等问题尤为突出,科技人文相互割裂的现象十分严重。在这一背景下,上海交通大学特聘教授彭青龙率先提出“科技人文命运共同体”的概念,期望通过系统性的学术研究,积极开展学术活动,探索打破自然科学与人文社会科学的学科壁垒、消解“科技人文融通赤字”的有效路径。基于此,《上海交通大学学报(哲学社会科学版)》推出“院士跨界高端访谈”栏目,围绕“面向未来的科技人文”诸多方面,开展深入交流。本期访谈中国科学院院士、北京大学教授、北京石墨烯研究院院长刘忠范,访谈主题聚焦“石墨烯、科学文化与学术评价”。
:首先感谢刘院士能够拨冗接受我们的访谈。众所周知,随人类认识自然、利用自然和改造自然水平的提高,慢慢的变多的材料被应用于追求美好生活品质的过程中,从早期的陶器、青铜、铁器到现在的功能材料和复合材料莫不如此。18世纪,技术和工艺的改进是第一次工业革命中煤炭工业的根基。到了20世纪,技术、工艺和科学研究的结合,在新材料的制备和应用方面分别发挥了更重要的作用。基础科学研究催生新技术,新技术又为人类解放生产力发挥了巨大的作用。新生产力促使人们研究材料和新工艺,进而诱发新的技术革命。这样相互依存和相互促进的关系可以说对人类社会持续健康发展的影响慢慢的变大。您可否从科技史的角度,谈一谈基础科学研究和技术、工艺优化之间的关系?
:基础科学研究和技术、工艺优化之间紧密相连。回顾人类社会的发展历史,碳材料一直伴随着人类文明的脚步,从最古老的钻木取火的干木头,到金刚石、石墨,再到活性炭、碳纤维等,时间跨度长达上万年。金刚石最早于五千年前在印度被发现,后来发展成了一个产业——金刚石产业,金刚石是纯碳材料,它绝不仅限于用作装饰品的宝石,在工业上也有大量应用;石墨是450多年前在英国发现的,从石墨矿中开采出来的石墨可制成铅笔芯,石墨产业现在是一个体量巨大的传统产业;还有活性炭,应用领域也十分广泛,例如空气净化、污水处理等。碳纤维经过60年的发展已成为全世界瞩目的新兴碳材料产业,在航空航天、国防军工等领域成为不可或缺的材料。由此可见,人类经历石器时代、青铜器时代、铁器时代,再到如今硅时代的过程中,材料对人类文明进步具备极其重大的里程碑意义。我坚信,石墨烯的发展将造就下一个碳材料产业,尽管石墨烯产业刚刚起步,未来发展趋势尚不明晰。实际上,石墨烯的发现颇具偶然性和戏剧性,它是用胶带撕出来的,这一偶然发现起始于好奇心。2004年,英国曼彻斯特大学的科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用普通胶带撕出了石墨烯,6年后,他们获得了2010年诺贝尔物理学奖。基础研究的有趣之处就在于科学发现的偶然性,这是由好奇心决定的。我们目前从事的石墨烯研究若仅仅停留在学术界,便很难在现实中发挥用途。我的研究团队致力于石墨烯材料的规模化制备,这是实现产业化的关键,也是石墨烯新材料产业的基石。
长期以来,中国在包括材料科学在内的科技领域一直充当跟跑的角色,但最近10年中国的高技术发展势头迅猛,如5G技术、北斗卫星导航、硅—石墨烯—锗晶体管等。以您熟悉的石墨烯为例,中国有50多家石墨烯研究院、石墨烯产业联盟和创新中心正在围绕石墨烯开展研究。2015年习在访问英国时还专程参观了曼彻斯特大学国家石墨烯研究院。由此可见,中国十分重视石墨烯材料科学与工程。在这一领域,中国在世界上处于何种地位?是跟跑者,并跑者还是领跑者?中国是否有可能成为世界石墨烯科学研究中心?目前有哪些优势和短板?要哪一些条件才能实现这一目标?
中国拥有全球顶级规模的石墨烯基础研究和产业大军,是“统计数字上”的石墨烯强国。截至2020年底,中国“号称”做石墨烯材料研发、生产的企业已达2万家,相关论文总数占全球三分之一,专利数量占全球总数三分之二,从2011年起,中国发表的与之相类似的文章数量位居全球第一。目前,中国已有30个石墨烯产业园、54个研究院、8个产业创新中心、12个产业联盟。在石墨烯材料生产方面,我国也独步全球,石墨烯粉体年产能逾5000吨,高温生长薄膜年产能逾650万平方米。在中国,“石墨烯热”已延续近十年。
据我当地考验查证,一方面,中国石墨烯产业确实发展迅猛,同时在国际上已经发挥引领性作用,前面提到的两位石墨烯诺贝尔奖得主,也经常往来中国蹭热度,说明中国的石墨烯产业的确很热闹。但另一方面,也存在两个问题。第一个问题是大多数人只关注眼前利益,想赚快钱。客观上,石墨烯领域的参与者,主要是一些小微甚至小小微企业,大企业很少参与,这对于一个刚刚兴起的产业来说是非常不利的。现在中国石墨烯产业有“三大件”:一是新能源领域,将石墨烯用作锂离子电池的导电添加剂,很多公司参与其中,即使关于石墨烯的真正价值争议很大,前景不明;二是石墨烯防腐涂料,有几百家企业在做;三是大健康、电加热应用,产品琳琅满目,石墨烯护腰、石墨烯电暖画、石墨烯眼罩、石墨烯护膝等等。三者合计,约占我国石墨烯产业活动的八九成。这些方向会不会成为未来石墨烯产业的主流?我对此高度怀疑。企业只关注当下简单的应用领域,追求快速回报——这样的思维是一个误区,但这就是我们的现状。相反,欧美企业更关心未来技术的研发,石墨烯传感器、电子标签、显示器、高端光电器件等。我认为,政府须下大气力布局未来,体现国家意志,防止未来石墨烯领域的“卡脖子”问题。“卡脖子”技术不仅是过去式,也是现在进行时,还是未来时,本质上这其实是个文化问题——企业出于急功近利的心理,明知道未来回报丰厚,还是选眼前利益。第二个问题是科技与经济“两张皮”现象很严重,大学和科研院所的科研人员在实验室里写文章,一大堆企业在等待核心技术,缺乏真正的核心竞争力——两条平行线无法协调一致。
当然,在个别领域中国是领跑者,例如我们团队的石墨烯薄膜产品、石墨烯晶圆产品,还有超级石墨烯玻璃就是全球首创,具有引领性。总体上我认为现状喜忧参半:“喜”的是对石墨烯的关注很多,“忧”的是关注现在的人太多,关注未来的人很少,但这样的一个问题不仅仅是石墨烯领域的问题,也是整个高科技产业面临的现状。
科学是闲出来的,不是忙出来的,也不是规划出来的,更不是群众运动搞出来的。科学是一帮充满好奇心的人,出于自身对其的热爱,不懈探索、刨根问底,最后有所成就——这属于文化现象,依赖一定的土壤。我们目前过度关注实用科学,但事实上科学本身就是“学”,不涉及实际问题。爱因斯坦1905年创立的相对论理论,纯粹是基于他个人的兴趣,并没考虑过实际用途,当初也不会有的人觉得这个概念有用,但现在卫星、飞机等各种导航定位系统都依赖相对论。量子力学的诞生也是如此,20世纪20年代,一群年轻人受好奇心的驱使,勇于挑战传统理论,发现了微观世界的运动规律。量子力学在当时看似没什么实际用途,但是今天人们离不开它,因没有量子力学,就没有集成电路芯片,就没有计算机,没有手机。因此科学和应用是两回事。石墨烯的很多基础研究和技术研发的前端都在欧洲,那里是石墨烯的诞生地,这也是我不敢说中国未来会成为石墨烯基础科学中心的原因,因为欧洲人花了更多的时间和精力。但是,只要政府主动布局、积极引导,还是有可能成为石墨烯产业中心的,因为中国在这方面拥有优势:产业规模大、市场大、人才队伍庞大,以及我们对实用的追求欲超乎寻常。
下面一个问题和日本有关。我知道您在日本留学多年,对日本的文化传统和科学文化十分熟悉,请问日本的科学文化有什么可以让我们借鉴的地方吗?日本的石墨烯研究水平在世界上处于什么地位?与欧洲、日本相比,中国的石墨烯研究有什么独特性?
我对日本文化比较熟悉。我1984年去日本留学,1993年回国,留学九年,正值青春年华,深受日本文化的影响。我的导师藤岛昭先生对我的影响很大,包括我创建北京石墨烯研究院,从基础研究转向产业应用,都是受到了他潜移默化的影响。藤岛昭先生的基础研究做得很好,但他也很喜欢追求实用性,他是“光催化之父”,大家所熟悉的二氧化钛自清洁涂料就是他发明的,已被应用在国家大剧院上。我也受到了他的科学精神潜移默化的影响。我认为日本人做事比较朴实,更愿意执着于一件事,而不是赶时髦。我是1993年回国的,至今已经28年有余。2019年我在上海参加中日有机固体会议,见到很多当年留学时代的日本朋友,他们竟然还在做30多年前的研究。我不禁感慨,日本人不管是在基础研究上还是研发技术上都是如此的坚持。日本企业中的百年老店数量居全球之首,更不可思议的是上千年历史的企业,这是日本的文化特质造就的。人是根植于文化当中的,你的一举一动、一颦一笑、思维方法、行为方式,甚至科研态度,其实都折射出文化的特质。我认为日本有很多东西可以让我们学习,2000年起日本几乎平均每年一个诺贝尔奖,现在已经19个。当年他们提出50年30个诺贝尔奖计划,可能用不了50年就能实现。他们是几十年如一日地做学问,这一点在我看来非常难得。日本有些诺贝尔奖得主不会说英文,也从不写英文文章,甚至没有出过国,这在我们看来不可思议。这种现象在中国绝无可能,因为我们和日本的评价机制不一样,中国人更追求在美国、英国的知名期刊上发所谓的高档文章,我们与日本的文化自信差异巨大。
但中国石墨烯研究并不落后于日本,其中有些历史原因。20世纪80年代以来,新型碳材料相继问世,1985年富勒烯被发现,发现者1996年获得诺贝尔奖;1991年日本科学家饭岛澄男发现碳纳米管;2004年石墨烯问世,两位发现者获得2010年诺贝尔奖。目前碳纳米管还没有获奖,日本政府对饭岛澄男寄予厚望,也投入了很大的财力物力在碳纳米管研究领域。总体上看,日本人对石墨烯的研究投入不如碳纳米管,当然不少日本企业的石墨烯研发工作做得还是很不错的。再拿碳纤维材料举例,日本东丽公司在碳纤维领域三分天下有其一,占全球市场30%份额。从某一种意义上说,假如没有东丽公司坚持半个世纪的研发,碳纤维产业是不是真的存在都值得怀疑,这就是东丽公司的价值。他们从1961年成立碳纤维研发部门,1971年推出T300,之后推出T800、T1000等,从始至终保持领头羊。东丽公司在碳纤维领域的研发投入超过1400亿日元,直到2011年才开始稳定盈利,从1961年到2011年历经半个世纪的努力和坚持,只为了一个并不确定的未来,这一点恰恰是我们所欠缺的。东丽公司是我心目中的榜样,我希望几十年后,北京石墨烯研究院对中国石墨烯产业的价值也能获得同样认可。
欧洲是石墨烯的发祥地,两个诺贝尔奖获得者都是曼彻斯特大学的教授。欧盟于2013年启动为期十年的“石墨烯旗舰计划”,每年投入1亿欧元,联合了23个国家的研究机构和企业,希望将其石墨烯基础研究优势转换成产业高质量发展优势。韩国由于有三星公司这样的大企业牵头,形成了石墨烯研发与产业网络,属于石墨烯领域的“黑马”,许多方面做得有声有色。总体而言,各国的做法都带有一定的文化特征,我国的劣势是过度关注现在,对未来关注不够,优势是人多力量大,产业化欲望强烈。
中国石墨烯研究是科技发展与创新的一个缩影。诚然,正如您所说,中国的石墨烯研究在世界上处于领先的位置,至少在第一方阵。有论者认为,尽管中国科学技术创新取得了令世人瞩目的成就,但中国在科学技术的理论研究和基础研究方面仍存在不少短板,可否请您结合石墨烯研究的现状,谈一谈我们国家科技创新在这方面存在的问题?如何扭转这一局面?
从某种意义上讲,中医和中药就很好地诠释了国人的“科学观”。我们非常重视“经验主义”,重视系统性和抽象性的描述,而不是“庖丁解牛”式的理论阐述。相比之下,西医把人视为一部机器,解剖机器的每个零部件进行分析,现代西医理论是建立在分子层次上的,西药通过原子分子水平的化学合成获得。而中药常常是一堆成分,还有“药引子”,人们未必清楚哪些成分真正起作用,不明成分间的“协同性”则是一个很好的说辞。我们常常不愿意深究中医中药背后深层次的科学原理,尽管它们已有数千年的历史。欧洲在文艺复兴后走出中世纪的蒙昧,开始用科学的工具、科学的知识和理性的思维去认识自然、理解自然,逐渐孕育出现代科学精神。诸多历史原因导致近现代科学在中国的严重滞后。我们的老祖宗发明了指南针,但背后的电磁理论是欧洲人建立的。中国人发明了火药,但其背后的化学理论也是欧洲人建立的。我认为,科学是第一层次的东西——先认识世界才能改造世界;而技术只是表象的、第二层次的东西。我们不善于去刨根问底,科学在中国只是技术的附庸,而非技术的源头。一百年前中国掀起的新文化运动,“德先生”和“赛先生”进入中国,弘扬科学精神、“科学救国”成为时代的主旋律。
因此,创新性文化是科学技术创新的土壤和空气。我们常常把科学和技术简称为“科技”,有时把科学和技术混为一谈。实际上,科学只有发现,没有创新;而技术才有发明和创造。科学是人类最高的智力游戏,不能急功近利。有人讲,现在的大学生和研究生不好用,不接地气。其实最接地气的是“蓝翔技校”,是“汽车驾校”,但这属于“技能培训”,而不是科学训练,这就是大学和职业学校的区别。我们需要从文化层面思考一些东西,改变认识、提升认识:科技创新需要培育一种创新性的文化土壤,不能急功近利、急于求成。历史告诉我们,没有一个科学发现是规划出来的,也很少有发明创造是用钱堆出来的,很多重要的发现发明都是“闲”出来的。
我们现在的一个误区是,发文章的研究是基础研究,发好文章的研究是好的基础研究。陈景润当年攻克哥德巴赫猜想,是出于纯粹的热爱,埋头钻研,无关名利,也没有特殊的经费支持。他一辈子就做了这么一件事,就在数学史上留下了位置。还有北大校友张益唐,十几年如一日地痴迷于孪生素数猜想,终有所成,一举成名。他曾经靠打工养活自己,当了十几年的编外讲师,只是因为热爱才坚持下来。科学需要热爱,中国现在真正热爱科学的人太少,多数人都是受功利性和目的性驱使,而源于好奇心的科学并不需要目的。由此看来,我们还有很长的路要走。
工匠精神是中国发展科学文化事业中的重要一环。科学研究、技术和工业的有效结合在今天显得愈发重要。您也提到对于石墨烯新材料研发和产业化,需要工匠精神,要追求卓越、追求极致和不屈不挠。值此中国从大国向强国迈进之际,特别是中国在努力实现第二个百年奋斗目标的过程中,工匠精神更是不可或缺。德国、瑞士的工匠精神使他们的医疗设备和电子产品行销世界,荷兰人的工匠精神使他们的光刻机成为炙手可热的高精尖设备。您如何看待中国人的工匠精神?它与科学精神有什么异同?如何培养符合时代需求的工匠精神?
中国的科研缺少真正的原创性突破,高精尖产业缺少核心技术根基。纵观近现代科学史,很少看到中国人的影子,从一个侧面反映出中国文化当中缺少刨根问底、格物致知的科学精神。工匠精神又是什么呢?工匠精神就是把一件事情做到极致,把不可能变成可能。慢工出细活,工匠需要耐力和耐心,例如做材料就要做到极致、做到最好。中国几乎没有百年企业的现状也反映出我们缺乏日本那种工匠精神——日本人常常关心的不是赚多少钱,而是把事情做到极致。
比如日本有一家小公司,靠着小小的螺母垄断全球市场,这就是工匠精神。而我们的企业常常是“横着走”,什么都做,只要能赚钱,最后都做房地产去了。中国企业很难坚持做一件事,因为做买卖的心态太重。我们擅长做买卖,不愿意做技术,真正涉及高精尖技术时,无法几十年如一日地坚持,这是产生诸多“卡脖子”问题的根本原因。其实“卡脖子”技术的科学基础和科学原理都是已知的,科学上不存在“卡脖子”问题,卡的都是技术和工艺本身,都需要长期不懈的坚持。
2018年《先进材料》发表了一篇文章,康斯坦丁·诺沃肖洛夫和安东尼奥·尼托(Antonio Neto)分析了来自美洲、亚洲与欧洲60家公司的粉体石墨烯样品,发现大多数公司样品中石墨烯含量低于10%;石墨烯是纯碳材料,里面是100%的碳,但目前绝大多数所谓“石墨烯材料”的碳含量不足60%,也就是说,有超过40%的材料成分连碳都不是。这样的材料,怎么能支撑起石墨烯产业大厦呢?如果满足于这种现状,不在材料制造源头上下功夫,未来还会被国外“卡脖子”。我们的许多“卡脖子”技术,光刻机、芯片、碳纤维等等,起步并不晚,但坚持不下来,一直在重复同样的事情。经常出现的情况是,我们的某项技术一旦有了突破,国外就降价卖给我们,我们自己就放弃已有的努力,以“拿来主义”和做买卖的心态,得过且过地行事。就这样走走停停,尽管算起总账来投入很大,但研发始终坚持不下去——这就是目前面临的现实问题。
您曾经说过,“科技工作者的最高境界是:‘或者上书架’‘或者上货架’。‘上书架’并非简单地发表学术论文,而是真正对科学有用,成果能够写到教科书里,留在科学史上;‘上货架’并非简单地申请几项专利,而是研究成果真正用得上、变成产品,对国计民生起作用。这就是所谓的‘顶天立地’,要做到这些实际上非常难。”这也是基础科学研究与技术应用之间的区别与联系,也影响着今天我国的创新发展的动力和体制保障。您认为“上书架”与“上货架”之间的关系是什么?您所说的实际困难有哪些?刘忠范:
我曾经开玩笑地说,所谓的成就感就是你能自豪地和孙子说的事。你肯定不会讲爷爷曾经发过多少篇《自然》(Nature)、《科学》(Science),因为孙子会嘲笑你有毛病;但是你可以讲课本里的某个定理、公式是爷爷的功劳,这才是真正的“上书架”。
基础研究成果的一个表现形式是发表学术论文,当今的学术评价机制是“数数”,看谁发表的论文多,存在严重的“数字化”和“庸俗化”倾向。我们在评奖、评项目和评“帽子”时,会统计你发表过多少论文,写了多少本专著,被引用了多少次等等,本质上是一种“评劳模”的做法,年龄越大、团队越大越有优势。大家所熟知的诺贝尔奖评审则完全不同,常常只需要一句话:获奖者发现了什么,或者发明了什么,足矣。一篇在三流甚至不入流期刊发表的论文,照样可以拿诺贝尔奖。这就是我们和国外的差距,我们的学术评价基于统计数字,而国外就是“一句话”而已。如果不纠正这种以量取胜的做法,中国的科学很难真正进步。我认为,“做学问”跟“搞研究”不是一码事。学问只能自己做,别人帮不上忙;而研究可以一堆人帮你搞,最后成果写上你的名字。当下倡导的“领军人才”,用于基础科学研究,就会出现这种问题。
过度的实用主义很难做好学问。客观地讲,盛行了二十年的“唯论文”和“唯影响因子”的现行学术评价体制造就了学术界的繁荣和发展,也缩小了我国学术界与国外的巨大鸿沟,但这种简单粗暴的“数字化”评价方式也造成了学术界的浮躁现实,甚至背离了科学精神。愈演愈烈的竞争压力甚至导致个别学者铤而走险伪造数据、抄袭剽窃,给中国的学术信誉带来潜在的危机,不可漠然视之。
实际上,技术难题的解决通常依赖于扎实的基础科学研究,把科学成果真正转化成实用产品,这就是“上货架”。
就现状而言,我们既缺少看似毫无意义的纯基础研究,也缺少针对性的基础研究,很多情况下是“上不着天”“下不着地”地泛泛发论文的研究而已。我们常常为了急于解决实际问题而直奔主题,绕过了基础研究,在得过且过的心态作祟下,不断产生“卡脖子”问题。需要强调的是,“重视基础研究”和“重视基础”不应混为一谈。基础研究通常是刨根问底式地解读自然,由好奇心驱动,针对一个自己认为有意思的问题开展工作,属于科学家们随心所欲的智力劳动;而重视基础常常是指从基础抓起的实用性研究,例如航空发动机、光刻机攻关等等,需要从最基础的材料抓起,从加工技术和加工工艺抓起,从装备设计制造抓起,等等,具有非常明确的目标,与前述的基础科学研究不完全是一回事。换句话讲,泛泛地强调加强基础科学研究并不能解决现实的“卡脖子”问题,因为“卡脖子”技术通常是建立在已经完成的科学研究成果基础之上的。我们的航空发动机不过关,是缺少从材料到工艺到加工制造领域的基础研究积淀和数据积累,需要一大堆人做有强烈针对性的基础研究。从一定意义上说,“卡脖子”技术是“熬”出来的,不是靠砸钱、人海战术突击出来的,“重大专项”的做法不是灵丹妙药。
良好的学术生态环境对于激发包括科技工作者在内的学者的积极性和创造性十分重要。国家提出的“反五唯”政策就是旨在营造好的科学研究环境,但是在执行的过程中有“走过场”或者“一刀切”现象,您如何看待这一现象?自然科学与工程领域的评价具有其自身的独特性,怎样构建反映学科规律和特性的多元评价体系?现在学科交叉科研成果日益增多,怎样有效评价学科交叉的成果?
实际上,产生“五唯”现象的深层次原因在于过度频繁的科技成果和科技人才的行政化评价。许多有识之士讲,如果停止国家奖以及包括院士在内的诸多帽子评审,中国的科学技术会前进一大步。目前我国的人才评价制度可以形象地总结为:“戴帽子”“拔萝卜”“盯着母鸡下蛋”。“戴帽子”,就是送上一顶“帽子”来评价你的水平,现在科技界广泛诟病“帽子满天飞”问题,优青、杰青、长江学者、领军人才等莫不如是;“拔萝卜”,就是将你从茁壮成长的环境土壤里拔出来,换到另一个地方当领导,作为对你的重视,美其名曰“双肩挑”甚至“多肩挑”;“盯着母鸡下蛋”,就是天天盯着你干活,时不时检查、评估、汇报等等,名目繁多,让你紧张得“无法下出蛋来”。需要指出的是,这些都是政府行为,行政部门过度积极地介入学术共同体的人才和成果评价——这就是中国的学术生态现实。
在我所从事的石墨烯领域,我非常清楚哪位学者学问做得好,谁是牛人,根本不需要知道那些统计数据,也绝不会简单地认为他发了一篇《自然》等所谓的好文章水平就高起来了。产生“五唯”的直接原因是把毫不相干的人放到一个锅里“争食”,不同领域和不同学科的人放到一起,只能依赖统计数据说话,否则就会给“不正之风”提供机会。一个值得注意的倾向是,为了贯彻“破五唯”精神,有些评审评价要求不能列“帽子”“奖励”,甚至“文章”,大家都很困惑,那么靠什么标准来评呢?实际上,这些都是治标不治本的表面文章。一个简单的建议是,做好行政部门和学术共同体的角色分工,人才和学术成果评价交给学术共同体,而学术共同体的监督评价交给政府,各司其职。在学术共同体内部,“五唯”问题是很容易解决的。在谈论交叉学科的成果评价之前,我想先谈谈交叉学科本身。实际上,早期的自然科学是不分科的,至少界限很模糊。早年的科学家人数不多,往往都是全才,都是交叉学科专家。当年的PhD直译是哲学博士,不叫物理博士或化学博士,或许就隐含了这个意思。随着知识量的爆炸性增长,出于知识传承和知识传播的需要,自然科学开始分类,才有了物理、化学、生物、地理等学科,这其实只是一种手段而非目的。从字面上看,“科学”倒过来就是“学科”,很有意思。其实任何要解决的问题本身并未贴上明确的学科标签,只是有所偏重而已。比如,我的专业是物理化学,其实就是来自物理和化学的交叉,利用物理学理论和物理学原理研究化学的基本规律;再比如,把量子力学原理用到化学领域发展出了量子化学;等等。因此,物理化学、量子化学都属于古老的交叉学科,如今已经成为与无机化学、有机化学、分析化学一样的传统学科了。这就是说,
任何实际问题常常都不是单一学科能够解决的,需要不同背景、不同领域的人参与,但并不意味着等同于交叉学科研究。否则,就属于科学发展的倒退,把成熟的学科划分后再混合起来制造出一个不伦不类的新名词。我个人认为,交叉学科尽管具有过渡性和亚稳态特征,也须具有共性的问题、共性的研究方法,有其自身的规律可循。对于新的问题和新的挑战,可以搭建一个研究平台,让各种学科背景的人交流、合作,这是国外的通常做法,不能与交叉学科混为一谈。
科学精神是现代科学诞生与职业化后所内化为科学家精神气质的一套规范结构,是科学区别于其他领域的显著特征,包括认知方式、行为规范和价值取向等。在科技发展日新月异的时代,科学精神应该体现怎样的时代内涵?具体而言,如何在基础教育、高等教育和社会教育中系统性地建设有利于科技创新的文化环境和土壤?
对于第一点,我就结合自己几十年的学术经历和科研实践谈一谈。经常有人讲,中国的教育是填鸭式的,以知识灌输为主,强调死记硬背,我个人也深有体会。我自己从小到大都是学霸,所有课程的成绩都非常好,特别擅长考试。但是,如果说真正特别喜欢什么,根本谈不上。我喜欢的似乎只是死的知识而已,还谈不上喜欢科学。但是,在东京大学求学期间的一次实验误操作改变了我。当时我在暗室里做偶氮苯单分子膜的光电化学实验,因粗心大意拧反了仪器按钮,导致本应出现的电化学信号不见了。在强烈的好奇心驱使下,我又偷偷地重复了几遍“误操作”,发现这种现象竟然可重复,意味着背后隐藏着“未知”的科学道理。当然,“误操作”是不能作为实验依据的,而且会损坏仪器设备。后来我从仪器结构原理上分析“误操作”究竟会发生什么,甚至自购了一些电子器件组装模拟,最后在“正常操作”情况下重复了实验现象,发现了一个全新的“电场异构化反应”。这件事情对我的学术生涯影响很大,受到导师的高度赞赏,让我真正感受到科学的乐趣,从此走上了科学研究的道路。现在想起来,这就是科学精神,在强烈的好奇心、刨根问底的精神驱使下发现科学现象,没有什么功利心,就是想搞明白怎么回事。应该说,我们的教育恰恰缺少对这种科学精神的培养。
对于第二点,我愿意拿我所从事的石墨烯新材料研究举例。石墨烯是个非常时髦的明星材料,也引起了中国延续至今的“石墨烯热”。石墨烯产业园、石墨烯产业创新中心、石墨烯产业联盟,还有大大小小的石墨烯公司在全国各地如雨后春笋般冒了出来,一场轰轰烈烈的“造烯运动”已然开始。作为一名从事石墨烯研究的一线科技工作者,自然深知其中“水有多深”“路有多长”,过于盲目的炒作忽悠严重违背科学精神,不能置身事外、漠不关心。知识分子的良心驱使我发出了“石墨烯产业不能搞大炼钢铁运动”的呼吁,引起习的高度重视。当然,仅仅呼吁是远远不够的,经慎重考虑,我决定亲自率领团队付诸实践。怎样做不行很容易讲,怎样做才行需要实践去证明。为此,我创建了“北京石墨烯研究院”,开始了把石墨烯材料推向产业化的艰苦奋斗旅程。我认为这也是科学精神的重要体现,作为知识分子要敢于质疑,敢于坚持真理,勇于探索,勇于担当。
知识是学不完的,但好奇心可以让你终生保持旺盛的求知欲,好奇心可以把人的创造力释放出来。事实上,很多奥林匹克竞赛金牌得主最后都放弃了所学的专业,因为往往他们并非真正喜欢,而是为了考大学加分,完全是功利性的目的。我在日本留学九年,接触了很多外国人,发现外国人常常是凭兴趣做事,一旦对某个问题感起兴趣来,就拼命钻研,半年后就成了有模有样的专家。相比之下,中国的教育通常是平铺直叙,学生学得很多,也很泛,但缺少利用知识去解决问题的求知欲。中国教育存在的问题在于,总是过于在乎知识的灌输,认为知识就是全部,学生缺少运用知识的动力,只有学习知识的努力。事实上,知识没有好奇心的翅膀是飞不起来的,我们恰恰缺少对学生好奇心的培养。现在小学、中学的课业太过繁重,就算实行了“双减”政策也很难改变现状。孩子们为了成为全才,被各种培训班所囚禁,导致没有时间去培养好奇心,最后孩子充满创造力的天性也被浇灭了。
科学文化来源于科学实践,是文化中的一种亚文化,对于科技创新十分重要。您对展示中华民族的文化自信很看重,也提到在街巷文化的展示中还应该包括科学文化,您如何看待科学文化与中国独有的科学文化?应该如何在科研工作者之外、向公众展示科学文化?
我2017年7月起担任九三学社北京市委主委,做的第一件事就是提出“文化北京专项行动”。以前我经常去欧洲开会,欧洲人就很有文化自信,在大街小巷和公园里,你会看到很多雕塑,展示欧洲的历史文化。而北京尽管拥有3000年的建城史、800年的建都史,文化却无处可寻,只能在博物馆里看到。“文化北京专项行动”的一个重要内容就是加强“街巷文化”建设,把首都北京的灿烂文化和悠久历史从博物馆里搬出来,通过雕塑等形式在大街小巷和公园里展示我们的文化自信。古城北京的名人很多,有帝王将相、才子佳人、民族英雄、科学家等等,不如让他们来到百姓身边,走近日常生活,让文化像空气一样弥漫京华大地,向世界彰显国人的文化自信。
我在东京大学读书期间,每当看到大大小小的会议室墙上悬挂的从明治时代起的东大教授照片,就肃然起敬,深深感受到东大厚重的历史积淀,应该说这就是东大人的文化自信。而我所在的北京大学,几乎看不到任何教授的照片,即便是泰斗级的老先生、老院士也很难见到。北大有一百二十多年的历史,但是在校园里很难感受到历史,一切都是新的,除了蔡元培老校长的雕塑,几乎找不到历史的痕迹。我认为文化氛围很重要,文化就像空气,每个人时刻都需要文化的浸润和熏陶。所以我经常讲,人才决定潜力,文化决定高度。
最后一个问题是关于世界科学中心转移及其特征。科学的历史发展呈现潮起潮落的现象,世界科学中心也随时代的变迁而不断在地域上变化。赵红州、梁立明、戴维斯、贝尔纳和汤浅光朝等学者通过统计分析,提出了世界科学的单一中心转移说、多中心转移说等思想观点和评价标准。世界科学中心在16世纪之后分别转移到意大利、英国、法国、德国和美国。您认为中国有可能成为下一个世界科学中心吗?要发展成为世界科学中心要哪一些条件,或需要具备哪一些特征?
科学中心从文艺复兴时期的意大利、英国、法国、德国到美国,一路往西,再往西就是中国了,我相信总有一天中国会成为下一个世界科学中心。毋庸置疑,改革开放40多年来,我们走完了别人花100年甚至200年才走完的路程,发展实在太快,让世界震惊,有一定的问题很正常,发展中的问题会在发展过程中不断得到解决。1911年的辛亥革命结束了两千多年的封建历史,随后发生的新文化运动把“德先生”和“赛先生”带到了中国。因此,中国真正意义上的“文艺复兴”只有一百年的历史,时间很短。随后我们又经历了十四年抗战、三年内战、抗美援朝、十年“文革”,可谓是多灾多难,因此真正大踏步的发展也就是改革开放至今的四十多年而已。在四十多年里,我们创造了奇迹,GDP排名全球第二,排名第一指日可待。这也说明了一个事实:中国人有足够的智慧和干劲去迎接任何挑战。中国人勤劳勇敢,坚忍不拔,这是中国蒸蒸日上的原动力。同样毋庸置疑,我们在观念、文化层面还有巨大的提升空间,不断地进步、勇于求索,我相信成为世界科学中心是迟早的事情。文明进步和社会持续健康发展是个过程,不能一蹴而就,我对未来充满信心。
尽管这些年日本获得诺贝尔奖的速度甚至有赶超美国之势,但我不认为日本会变成“世界科学中心”,一种原因是因为它体量太小,另一方面日本这个民族过于单一,国际化视野不够开阔。相比之下,美国人讲究多元性,是个成熟的国际化社会,全球最优秀的人才聚集美国,追求自己的“美国梦”,所以美国才如此强大。我认为中国有这个可能性,因为中国人讲求包容性,未来会有更多的外国人才涌入中国,不同文化的碰撞会推进世界科学中心的向中国转移。
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本期访谈中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范教授,围绕“石墨烯、科学文化与学术评价”主题展开。
主要从事石墨烯等纳米碳材料研究,在石墨烯、碳纳米管的化学气相沉积生长方法研究领域做出了一系列开拓性和引领性的工作,是国际著名石墨烯专家。
我认为,不管从研究规模还是人才队伍看,中国在石墨烯领域的国际地位总体上位于第一方阵。但另一方面,也存在两个问题。第一是大多数人只关注眼前利益,想赚快钱;第二是科技与经济“两张皮”现象很严重。中国虽然位于第一方阵,但在未来研发技术方面,中国最多算跟跑者,甚至因为研发投入过大都没有跟跑的意愿。在个别领域中国是领跑者,例如我们团队的石墨烯薄膜产品、石墨烯晶圆产品,还有超级石墨烯玻璃就是全球首创,具有引领性。客观地说,如果说中国成为产业中心我认为未来还有可能,成为科学研究中心有一定难度,因为整体上我们对科学层面的关注还相当不够。但只要政府主动布局、积极引导,还是有可能成为石墨烯产业中心的,因为中国在这方面拥有优势:产业规模大、市场大、人才队伍庞大,以及我们对实用的追求欲超乎寻常。
国人对科学精神的认识尚显不足。古往今来,我们更重视技术而非理论,讲求实用价值。科学根植于文化土壤之中,文化是每天都在呼吸的空气,对科学活动和科学精神有着无法回避的影响。文化是人类思维活动的积分,而创新则是人类思维活动的微分。没有一个科学发现是规划出来的,也很少有发明创造是用钱堆出来的,很多重要的发现发明都是“闲”出来的。我建议提高基础研究的门槛,因为真正有意义的基础研究不是谁都能做的。科学需要热爱,中国现在真正热爱科学的人太少,多数人都是受功利性和目的性驱使,而源于好奇心的科学并不是特别需要目的。由此看来,我们还有非常长的路要走。
我认为做研究需要科学精神,做产业需要工匠精神,目前我们都有所欠缺。工匠精神就是把一件事情做到极致,把不可能变成可能。慢工出细活,工匠需要耐力和耐心,某一种意义上,匠人所做的都是“卡脖子”技术。中国企业缺乏工匠精神,这是“卡脖子”问题出现的最终的原因。为此,中国需要培育千千万万个独角兽企业、隐形冠军企业,只专注于做一件事。但现状是一个企业同时做十件事情,反而一事无成。因此这是产业生态和创新文化层面的问题,这样的一个问题如果不解决,老实说“卡脖子”问题很难线
中国科学界缺少真正的重大突破,是因为“做学问”的人太少,“搞研究”的人太多。另一个原因是中国的科学研究总是伴随着实用主义思想,必须说清楚用途,否则很难申请到经费。所谓的“上货架”,就是做真正有实用价值的东西,攻克某个“卡脖子”性的技术难题,应用到国计民生之中惠及大众。“上书架”和“上货架”之间的关联就是科学技术与产业的关联,“上书架”是“上货架”的基础,但是“上书架”的人和“上货架”的人未必是同一个人。05
“破五唯”涉及的是“唯帽子”“唯职称”“唯文章”等科技评价体制问题。我认为,学术共同体对学术评价应该负起更大的责任,应勇敢地担当起自己的角色,与政府一道,通过减少学术评价的过度行政化来从根本上解决“五唯”问题。我建议做好行政部门和学术共同体的角色分工,人才和学术成果评价交给学术共同体,而学术共同体的监督评价交给政府,各司其职。
院士跨界高端访谈栏目旨在探索面向未来的科技人文问题。本期访谈中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范教授,围绕石墨烯、科学文化与学术评价等问题而展开。刘忠范教授认为,回顾人类社会的发展史,碳材料一直伴随着人类文明的脚步,石墨烯有望成就下一个碳材料产业,但当前石墨烯材料的研发现状与理想还相差甚远,制备决定未来,只有把石墨烯材料做到极致才能有望形成真正的产业。从这一点出发,科学研究需要基于好奇心的科学精神,做产业需要工匠精神。不追求工匠精神,就不可能解决技术领域的“卡脖子”问题,而工匠精神、科学精神和文化自信恰恰都是不少中国人所欠缺的。近年来,学术界面临着“破五唯”困境,其深层原因主要在于学术界评价体系的过度行政化。学术共同体应该具有一定的独立性,将学术评价权利回归学术共同体,树立文化自信、培养科学精神,这样才可以真正保证学术和科学的健康发展,中国才能早日变成全球科学中心。
石墨烯;科学文化;学术评价;科学精神;文化自信材料是工业之母。一种材料可以定义一个时代,也可以重构一个时代。从石器时代、青铜器时代、铁器时代发展到20世纪早期基于高分子科学研究的聚合物材料时代,再到基础科学研究与新技术相结合而迎来的功能材料时代,人类社会的历史就是新材料不断被发现,并实现创新发展的历史。在过去几十年中,因为基础科学研究与技术应用的结合,这种趋势尤为明显。1810年,瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯(Jöns Jacob Berzelius)在实验中分离出了硅并将它定义为一种新元素。1947年,美国贝尔实验室的威廉·肖克利(William Shockley)、约翰·巴丁(John Bardeen)和沃尔特·布拉顿(Walter Brattain)做成了世界上第一个晶体管。1958年,杰克·基尔比(Jack S. Kilby)研制出世界上第一块集成电路,拉开了微电子技术时代的序幕。乔布斯是利用这一技术创新,创造出了几十亿人都在使用的苹果手机。瑞典科学家的烧瓶中发生的简单氧化还原反应,彻底改变了人类的生活方式。无独有偶,安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)因在石墨烯材料方面的卓越研究而在2010年获得诺贝尔物理学奖,这一新材料被广泛认为将重塑工业格局和人类社会的生活方式。然而,滚滚而来的石墨烯热,一方面,彰显了这一新材料科学的良好前景;另一方面,也折射出浮躁不安和急功近利的社会问题。其中,科学文化,特别是科学精神的缺失,以及学术评价机制的不完善等问题尤为突出,科技人文相互割裂的现象十分严重。在这一背景下,上海交通大学特聘教授彭青龙率先提出“科技人文命运共同体”的概念,期望通过系统性的学术研究,积极开展学术活动,探索打破自然科学与人文社会科学的学科壁垒、消解“科技人文融通赤字”的有效路径。基于此,《上海交通大学学报(哲学社会科学版)》推出“院士跨界高端访谈”栏目,围绕“面向未来的科技人文”诸多方面,开展深入交流。本期访谈中国科学院院士、北京大学教授、北京石墨烯研究院院长刘忠范,访谈主题聚焦“石墨烯、科学文化与学术评价”。
:首先感谢刘院士能够拨冗接受我们的访谈。众所周知,随人类认识自然、利用自然和改造自然水平的提高,慢慢的变多的材料被应用于追求美好生活品质的过程中,从早期的陶器、青铜、铁器到现在的功能材料和复合材料莫不如此。18世纪,技术和工艺的改进是第一次工业革命中煤炭工业的根基。到了20世纪,技术、工艺和科学研究的结合,在新材料的制备和应用方面分别发挥了更重要的作用。基础科学研究催生新技术,新技术又为人类解放生产力发挥了巨大的作用。新生产力促使人们研究材料和新工艺,进而诱发新的技术革命。这样相互依存和相互促进的关系可以说对人类社会持续健康发展的影响慢慢的变大。您可否从科技史的角度,谈一谈基础科学研究和技术、工艺优化之间的关系?
:基础科学研究和技术、工艺优化之间紧密相连。回顾人类社会的发展历史,碳材料一直伴随着人类文明的脚步,从最古老的钻木取火的干木头,到金刚石、石墨,再到活性炭、碳纤维等,时间跨度长达上万年。金刚石最早于五千年前在印度被发现,后来发展成了一个产业——金刚石产业,金刚石是纯碳材料,它绝不仅限于用作装饰品的宝石,在工业上也有大量应用;石墨是450多年前在英国发现的,从石墨矿中开采出来的石墨可制成铅笔芯,石墨产业现在是一个体量巨大的传统产业;还有活性炭,应用领域也十分广泛,例如空气净化、污水处理等。碳纤维经过60年的发展已成为全世界瞩目的新兴碳材料产业,在航空航天、国防军工等领域成为不可或缺的材料。由此可见,人类经历石器时代、青铜器时代、铁器时代,再到如今硅时代的过程中,材料对人类文明进步具备极其重大的里程碑意义。我坚信,石墨烯的发展将造就下一个碳材料产业,尽管石墨烯产业刚刚起步,未来发展趋势尚不明晰。实际上,石墨烯的发现颇具偶然性和戏剧性,它是用胶带撕出来的,这一偶然发现起始于好奇心。2004年,英国曼彻斯特大学的科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用普通胶带撕出了石墨烯,6年后,他们获得了2010年诺贝尔物理学奖。基础研究的有趣之处就在于科学发现的偶然性,这是由好奇心决定的。我们目前从事的石墨烯研究若仅仅停留在学术界,便很难在现实中发挥用途。我的研究团队致力于石墨烯材料的规模化制备,这是实现产业化的关键,也是石墨烯新材料产业的基石。
长期以来,中国在包括材料科学在内的科技领域一直充当跟跑的角色,但最近10年中国的高技术发展势头迅猛,如5G技术、北斗卫星导航、硅—石墨烯—锗晶体管等。以您熟悉的石墨烯为例,中国有50多家石墨烯研究院、石墨烯产业联盟和创新中心正在围绕石墨烯开展研究。2015年习在访问英国时还专程参观了曼彻斯特大学国家石墨烯研究院。由此可见,中国十分重视石墨烯材料科学与工程。在这一领域,中国在世界上处于何种地位?是跟跑者,并跑者还是领跑者?中国是否有可能成为世界石墨烯科学研究中心?目前有哪些优势和短板?要哪一些条件才能实现这一目标?
中国拥有全球顶级规模的石墨烯基础研究和产业大军,是“统计数字上”的石墨烯强国。截至2020年底,中国“号称”做石墨烯材料研发、生产的企业已达2万家,相关论文总数占全球三分之一,专利数量占全球总数三分之二,从2011年起,中国发表的与之相类似的文章数量位居全球第一。目前,中国已有30个石墨烯产业园、54个研究院、8个产业创新中心、12个产业联盟。在石墨烯材料生产方面,我国也独步全球,石墨烯粉体年产能逾5000吨,高温生长薄膜年产能逾650万平方米。在中国,“石墨烯热”已延续近十年。
据我当地考验查证,一方面,中国石墨烯产业确实发展迅猛,同时在国际上已经发挥引领性作用,前面提到的两位石墨烯诺贝尔奖得主,也经常往来中国蹭热度,说明中国的石墨烯产业的确很热闹。但另一方面,也存在两个问题。第一个问题是大多数人只关注眼前利益,想赚快钱。客观上,石墨烯领域的参与者,主要是一些小微甚至小小微企业,大企业很少参与,这对于一个刚刚兴起的产业来说是非常不利的。现在中国石墨烯产业有“三大件”:一是新能源领域,将石墨烯用作锂离子电池的导电添加剂,很多公司参与其中,即使关于石墨烯的真正价值争议很大,前景不明;二是石墨烯防腐涂料,有几百家企业在做;三是大健康、电加热应用,产品琳琅满目,石墨烯护腰、石墨烯电暖画、石墨烯眼罩、石墨烯护膝等等。三者合计,约占我国石墨烯产业活动的八九成。这些方向会不会成为未来石墨烯产业的主流?我对此高度怀疑。企业只关注当下简单的应用领域,追求快速回报——这样的思维是一个误区,但这就是我们的现状。相反,欧美企业更关心未来技术的研发,石墨烯传感器、电子标签、显示器、高端光电器件等。我认为,政府须下大气力布局未来,体现国家意志,防止未来石墨烯领域的“卡脖子”问题。“卡脖子”技术不仅是过去式,也是现在进行时,还是未来时,本质上这其实是个文化问题——企业出于急功近利的心理,明知道未来回报丰厚,还是选眼前利益。第二个问题是科技与经济“两张皮”现象很严重,大学和科研院所的科研人员在实验室里写文章,一大堆企业在等待核心技术,缺乏真正的核心竞争力——两条平行线无法协调一致。
当然,在个别领域中国是领跑者,例如我们团队的石墨烯薄膜产品、石墨烯晶圆产品,还有超级石墨烯玻璃就是全球首创,具有引领性。总体上我认为现状喜忧参半:“喜”的是对石墨烯的关注很多,“忧”的是关注现在的人太多,关注未来的人很少,但这样的一个问题不仅仅是石墨烯领域的问题,也是整个高科技产业面临的现状。
科学是闲出来的,不是忙出来的,也不是规划出来的,更不是群众运动搞出来的。科学是一帮充满好奇心的人,出于自身对其的热爱,不懈探索、刨根问底,最后有所成就——这属于文化现象,依赖一定的土壤。我们目前过度关注实用科学,但事实上科学本身就是“学”,不涉及实际问题。爱因斯坦1905年创立的相对论理论,纯粹是基于他个人的兴趣,并没考虑过实际用途,当初也不会有的人觉得这个概念有用,但现在卫星、飞机等各种导航定位系统都依赖相对论。量子力学的诞生也是如此,20世纪20年代,一群年轻人受好奇心的驱使,勇于挑战传统理论,发现了微观世界的运动规律。量子力学在当时看似没什么实际用途,但是今天人们离不开它,因没有量子力学,就没有集成电路芯片,就没有计算机,没有手机。因此科学和应用是两回事。石墨烯的很多基础研究和技术研发的前端都在欧洲,那里是石墨烯的诞生地,这也是我不敢说中国未来会成为石墨烯基础科学中心的原因,因为欧洲人花了更多的时间和精力。但是,只要政府主动布局、积极引导,还是有可能成为石墨烯产业中心的,因为中国在这方面拥有优势:产业规模大、市场大、人才队伍庞大,以及我们对实用的追求欲超乎寻常。
下面一个问题和日本有关。我知道您在日本留学多年,对日本的文化传统和科学文化十分熟悉,请问日本的科学文化有什么可以让我们借鉴的地方吗?日本的石墨烯研究水平在世界上处于什么地位?与欧洲、日本相比,中国的石墨烯研究有什么独特性?
我对日本文化比较熟悉。我1984年去日本留学,1993年回国,留学九年,正值青春年华,深受日本文化的影响。我的导师藤岛昭先生对我的影响很大,包括我创建北京石墨烯研究院,从基础研究转向产业应用,都是受到了他潜移默化的影响。藤岛昭先生的基础研究做得很好,但他也很喜欢追求实用性,他是“光催化之父”,大家所熟悉的二氧化钛自清洁涂料就是他发明的,已被应用在国家大剧院上。我也受到了他的科学精神潜移默化的影响。我认为日本人做事比较朴实,更愿意执着于一件事,而不是赶时髦。我是1993年回国的,至今已经28年有余。2019年我在上海参加中日有机固体会议,见到很多当年留学时代的日本朋友,他们竟然还在做30多年前的研究。我不禁感慨,日本人不管是在基础研究上还是研发技术上都是如此的坚持。日本企业中的百年老店数量居全球之首,更不可思议的是上千年历史的企业,这是日本的文化特质造就的。人是根植于文化当中的,你的一举一动、一颦一笑、思维方法、行为方式,甚至科研态度,其实都折射出文化的特质。我认为日本有很多东西可以让我们学习,2000年起日本几乎平均每年一个诺贝尔奖,现在已经19个。当年他们提出50年30个诺贝尔奖计划,可能用不了50年就能实现。他们是几十年如一日地做学问,这一点在我看来非常难得。日本有些诺贝尔奖得主不会说英文,也从不写英文文章,甚至没有出过国,这在我们看来不可思议。这种现象在中国绝无可能,因为我们和日本的评价机制不一样,中国人更追求在美国、英国的知名期刊上发所谓的高档文章,我们与日本的文化自信差异巨大。
但中国石墨烯研究并不落后于日本,其中有些历史原因。20世纪80年代以来,新型碳材料相继问世,1985年富勒烯被发现,发现者1996年获得诺贝尔奖;1991年日本科学家饭岛澄男发现碳纳米管;2004年石墨烯问世,两位发现者获得2010年诺贝尔奖。目前碳纳米管还没有获奖,日本政府对饭岛澄男寄予厚望,也投入了很大的财力物力在碳纳米管研究领域。总体上看,日本人对石墨烯的研究投入不如碳纳米管,当然不少日本企业的石墨烯研发工作做得还是很不错的。再拿碳纤维材料举例,日本东丽公司在碳纤维领域三分天下有其一,占全球市场30%份额。从某一种意义上说,假如没有东丽公司坚持半个世纪的研发,碳纤维产业是不是真的存在都值得怀疑,这就是东丽公司的价值。他们从1961年成立碳纤维研发部门,1971年推出T300,之后推出T800、T1000等,从始至终保持领头羊。东丽公司在碳纤维领域的研发投入超过1400亿日元,直到2011年才开始稳定盈利,从1961年到2011年历经半个世纪的努力和坚持,只为了一个并不确定的未来,这一点恰恰是我们所欠缺的。东丽公司是我心目中的榜样,我希望几十年后,北京石墨烯研究院对中国石墨烯产业的价值也能获得同样认可。
欧洲是石墨烯的发祥地,两个诺贝尔奖获得者都是曼彻斯特大学的教授。欧盟于2013年启动为期十年的“石墨烯旗舰计划”,每年投入1亿欧元,联合了23个国家的研究机构和企业,希望将其石墨烯基础研究优势转换成产业高质量发展优势。韩国由于有三星公司这样的大企业牵头,形成了石墨烯研发与产业网络,属于石墨烯领域的“黑马”,许多方面做得有声有色。总体而言,各国的做法都带有一定的文化特征,我国的劣势是过度关注现在,对未来关注不够,优势是人多力量大,产业化欲望强烈。
中国石墨烯研究是科技发展与创新的一个缩影。诚然,正如您所说,中国的石墨烯研究在世界上处于领先的位置,至少在第一方阵。有论者认为,尽管中国科学技术创新取得了令世人瞩目的成就,但中国在科学技术的理论研究和基础研究方面仍存在不少短板,可否请您结合石墨烯研究的现状,谈一谈我们国家科技创新在这方面存在的问题?如何扭转这一局面?
从某种意义上讲,中医和中药就很好地诠释了国人的“科学观”。我们非常重视“经验主义”,重视系统性和抽象性的描述,而不是“庖丁解牛”式的理论阐述。相比之下,西医把人视为一部机器,解剖机器的每个零部件进行分析,现代西医理论是建立在分子层次上的,西药通过原子分子水平的化学合成获得。而中药常常是一堆成分,还有“药引子”,人们未必清楚哪些成分真正起作用,不明成分间的“协同性”则是一个很好的说辞。我们常常不愿意深究中医中药背后深层次的科学原理,尽管它们已有数千年的历史。欧洲在文艺复兴后走出中世纪的蒙昧,开始用科学的工具、科学的知识和理性的思维去认识自然、理解自然,逐渐孕育出现代科学精神。诸多历史原因导致近现代科学在中国的严重滞后。我们的老祖宗发明了指南针,但背后的电磁理论是欧洲人建立的。中国人发明了火药,但其背后的化学理论也是欧洲人建立的。我认为,科学是第一层次的东西——先认识世界才能改造世界;而技术只是表象的、第二层次的东西。我们不善于去刨根问底,科学在中国只是技术的附庸,而非技术的源头。一百年前中国掀起的新文化运动,“德先生”和“赛先生”进入中国,弘扬科学精神、“科学救国”成为时代的主旋律。
因此,创新性文化是科学技术创新的土壤和空气。我们常常把科学和技术简称为“科技”,有时把科学和技术混为一谈。实际上,科学只有发现,没有创新;而技术才有发明和创造。科学是人类最高的智力游戏,不能急功近利。有人讲,现在的大学生和研究生不好用,不接地气。其实最接地气的是“蓝翔技校”,是“汽车驾校”,但这属于“技能培训”,而不是科学训练,这就是大学和职业学校的区别。我们需要从文化层面思考一些东西,改变认识、提升认识:科技创新需要培育一种创新性的文化土壤,不能急功近利、急于求成。历史告诉我们,没有一个科学发现是规划出来的,也很少有发明创造是用钱堆出来的,很多重要的发现发明都是“闲”出来的。
我们现在的一个误区是,发文章的研究是基础研究,发好文章的研究是好的基础研究。陈景润当年攻克哥德巴赫猜想,是出于纯粹的热爱,埋头钻研,无关名利,也没有特殊的经费支持。他一辈子就做了这么一件事,就在数学史上留下了位置。还有北大校友张益唐,十几年如一日地痴迷于孪生素数猜想,终有所成,一举成名。他曾经靠打工养活自己,当了十几年的编外讲师,只是因为热爱才坚持下来。科学需要热爱,中国现在真正热爱科学的人太少,多数人都是受功利性和目的性驱使,而源于好奇心的科学并不需要目的。由此看来,我们还有很长的路要走。
工匠精神是中国发展科学文化事业中的重要一环。科学研究、技术和工业的有效结合在今天显得愈发重要。您也提到对于石墨烯新材料研发和产业化,需要工匠精神,要追求卓越、追求极致和不屈不挠。值此中国从大国向强国迈进之际,特别是中国在努力实现第二个百年奋斗目标的过程中,工匠精神更是不可或缺。德国、瑞士的工匠精神使他们的医疗设备和电子产品行销世界,荷兰人的工匠精神使他们的光刻机成为炙手可热的高精尖设备。您如何看待中国人的工匠精神?它与科学精神有什么异同?如何培养符合时代需求的工匠精神?
中国的科研缺少真正的原创性突破,高精尖产业缺少核心技术根基。纵观近现代科学史,很少看到中国人的影子,从一个侧面反映出中国文化当中缺少刨根问底、格物致知的科学精神。工匠精神又是什么呢?工匠精神就是把一件事情做到极致,把不可能变成可能。慢工出细活,工匠需要耐力和耐心,例如做材料就要做到极致、做到最好。中国几乎没有百年企业的现状也反映出我们缺乏日本那种工匠精神——日本人常常关心的不是赚多少钱,而是把事情做到极致。
比如日本有一家小公司,靠着小小的螺母垄断全球市场,这就是工匠精神。而我们的企业常常是“横着走”,什么都做,只要能赚钱,最后都做房地产去了。中国企业很难坚持做一件事,因为做买卖的心态太重。我们擅长做买卖,不愿意做技术,真正涉及高精尖技术时,无法几十年如一日地坚持,这是产生诸多“卡脖子”问题的根本原因。其实“卡脖子”技术的科学基础和科学原理都是已知的,科学上不存在“卡脖子”问题,卡的都是技术和工艺本身,都需要长期不懈的坚持。
2018年《先进材料》发表了一篇文章,康斯坦丁·诺沃肖洛夫和安东尼奥·尼托(Antonio Neto)分析了来自美洲、亚洲与欧洲60家公司的粉体石墨烯样品,发现大多数公司样品中石墨烯含量低于10%;石墨烯是纯碳材料,里面是100%的碳,但目前绝大多数所谓“石墨烯材料”的碳含量不足60%,也就是说,有超过40%的材料成分连碳都不是。这样的材料,怎么能支撑起石墨烯产业大厦呢?如果满足于这种现状,不在材料制造源头上下功夫,未来还会被国外“卡脖子”。我们的许多“卡脖子”技术,光刻机、芯片、碳纤维等等,起步并不晚,但坚持不下来,一直在重复同样的事情。经常出现的情况是,我们的某项技术一旦有了突破,国外就降价卖给我们,我们自己就放弃已有的努力,以“拿来主义”和做买卖的心态,得过且过地行事。就这样走走停停,尽管算起总账来投入很大,但研发始终坚持不下去——这就是目前面临的现实问题。
您曾经说过,“科技工作者的最高境界是:‘或者上书架’‘或者上货架’。‘上书架’并非简单地发表学术论文,而是真正对科学有用,成果能够写到教科书里,留在科学史上;‘上货架’并非简单地申请几项专利,而是研究成果真正用得上、变成产品,对国计民生起作用。这就是所谓的‘顶天立地’,要做到这些实际上非常难。”这也是基础科学研究与技术应用之间的区别与联系,也影响着今天我国的创新发展的动力和体制保障。您认为“上书架”与“上货架”之间的关系是什么?您所说的实际困难有哪些?刘忠范:
我曾经开玩笑地说,所谓的成就感就是你能自豪地和孙子说的事。你肯定不会讲爷爷曾经发过多少篇《自然》(Nature)、《科学》(Science),因为孙子会嘲笑你有毛病;但是你可以讲课本里的某个定理、公式是爷爷的功劳,这才是真正的“上书架”。
基础研究成果的一个表现形式是发表学术论文,当今的学术评价机制是“数数”,看谁发表的论文多,存在严重的“数字化”和“庸俗化”倾向。我们在评奖、评项目和评“帽子”时,会统计你发表过多少论文,写了多少本专著,被引用了多少次等等,本质上是一种“评劳模”的做法,年龄越大、团队越大越有优势。大家所熟知的诺贝尔奖评审则完全不同,常常只需要一句话:获奖者发现了什么,或者发明了什么,足矣。一篇在三流甚至不入流期刊发表的论文,照样可以拿诺贝尔奖。这就是我们和国外的差距,我们的学术评价基于统计数字,而国外就是“一句话”而已。如果不纠正这种以量取胜的做法,中国的科学很难真正进步。我认为,“做学问”跟“搞研究”不是一码事。学问只能自己做,别人帮不上忙;而研究可以一堆人帮你搞,最后成果写上你的名字。当下倡导的“领军人才”,用于基础科学研究,就会出现这种问题。
过度的实用主义很难做好学问。客观地讲,盛行了二十年的“唯论文”和“唯影响因子”的现行学术评价体制造就了学术界的繁荣和发展,也缩小了我国学术界与国外的巨大鸿沟,但这种简单粗暴的“数字化”评价方式也造成了学术界的浮躁现实,甚至背离了科学精神。愈演愈烈的竞争压力甚至导致个别学者铤而走险伪造数据、抄袭剽窃,给中国的学术信誉带来潜在的危机,不可漠然视之。
实际上,技术难题的解决通常依赖于扎实的基础科学研究,把科学成果真正转化成实用产品,这就是“上货架”。
就现状而言,我们既缺少看似毫无意义的纯基础研究,也缺少针对性的基础研究,很多情况下是“上不着天”“下不着地”地泛泛发论文的研究而已。我们常常为了急于解决实际问题而直奔主题,绕过了基础研究,在得过且过的心态作祟下,不断产生“卡脖子”问题。需要强调的是,“重视基础研究”和“重视基础”不应混为一谈。基础研究通常是刨根问底式地解读自然,由好奇心驱动,针对一个自己认为有意思的问题开展工作,属于科学家们随心所欲的智力劳动;而重视基础常常是指从基础抓起的实用性研究,例如航空发动机、光刻机攻关等等,需要从最基础的材料抓起,从加工技术和加工工艺抓起,从装备设计制造抓起,等等,具有非常明确的目标,与前述的基础科学研究不完全是一回事。换句话讲,泛泛地强调加强基础科学研究并不能解决现实的“卡脖子”问题,因为“卡脖子”技术通常是建立在已经完成的科学研究成果基础之上的。我们的航空发动机不过关,是缺少从材料到工艺到加工制造领域的基础研究积淀和数据积累,需要一大堆人做有强烈针对性的基础研究。从一定意义上说,“卡脖子”技术是“熬”出来的,不是靠砸钱、人海战术突击出来的,“重大专项”的做法不是灵丹妙药。
良好的学术生态环境对于激发包括科技工作者在内的学者的积极性和创造性十分重要。国家提出的“反五唯”政策就是旨在营造好的科学研究环境,但是在执行的过程中有“走过场”或者“一刀切”现象,您如何看待这一现象?自然科学与工程领域的评价具有其自身的独特性,怎样构建反映学科规律和特性的多元评价体系?现在学科交叉科研成果日益增多,怎样有效评价学科交叉的成果?
实际上,产生“五唯”现象的深层次原因在于过度频繁的科技成果和科技人才的行政化评价。许多有识之士讲,如果停止国家奖以及包括院士在内的诸多帽子评审,中国的科学技术会前进一大步。目前我国的人才评价制度可以形象地总结为:“戴帽子”“拔萝卜”“盯着母鸡下蛋”。“戴帽子”,就是送上一顶“帽子”来评价你的水平,现在科技界广泛诟病“帽子满天飞”问题,优青、杰青、长江学者、领军人才等莫不如是;“拔萝卜”,就是将你从茁壮成长的环境土壤里拔出来,换到另一个地方当领导,作为对你的重视,美其名曰“双肩挑”甚至“多肩挑”;“盯着母鸡下蛋”,就是天天盯着你干活,时不时检查、评估、汇报等等,名目繁多,让你紧张得“无法下出蛋来”。需要指出的是,这些都是政府行为,行政部门过度积极地介入学术共同体的人才和成果评价——这就是中国的学术生态现实。
在我所从事的石墨烯领域,我非常清楚哪位学者学问做得好,谁是牛人,根本不需要知道那些统计数据,也绝不会简单地认为他发了一篇《自然》等所谓的好文章水平就高起来了。产生“五唯”的直接原因是把毫不相干的人放到一个锅里“争食”,不同领域和不同学科的人放到一起,只能依赖统计数据说话,否则就会给“不正之风”提供机会。一个值得注意的倾向是,为了贯彻“破五唯”精神,有些评审评价要求不能列“帽子”“奖励”,甚至“文章”,大家都很困惑,那么靠什么标准来评呢?实际上,这些都是治标不治本的表面文章。一个简单的建议是,做好行政部门和学术共同体的角色分工,人才和学术成果评价交给学术共同体,而学术共同体的监督评价交给政府,各司其职。在学术共同体内部,“五唯”问题是很容易解决的。在谈论交叉学科的成果评价之前,我想先谈谈交叉学科本身。实际上,早期的自然科学是不分科的,至少界限很模糊。早年的科学家人数不多,往往都是全才,都是交叉学科专家。当年的PhD直译是哲学博士,不叫物理博士或化学博士,或许就隐含了这个意思。随着知识量的爆炸性增长,出于知识传承和知识传播的需要,自然科学开始分类,才有了物理、化学、生物、地理等学科,这其实只是一种手段而非目的。从字面上看,“科学”倒过来就是“学科”,很有意思。其实任何要解决的问题本身并未贴上明确的学科标签,只是有所偏重而已。比如,我的专业是物理化学,其实就是来自物理和化学的交叉,利用物理学理论和物理学原理研究化学的基本规律;再比如,把量子力学原理用到化学领域发展出了量子化学;等等。因此,物理化学、量子化学都属于古老的交叉学科,如今已经成为与无机化学、有机化学、分析化学一样的传统学科了。这就是说,
任何实际问题常常都不是单一学科能够解决的,需要不同背景、不同领域的人参与,但并不意味着等同于交叉学科研究。否则,就属于科学发展的倒退,把成熟的学科划分后再混合起来制造出一个不伦不类的新名词。我个人认为,交叉学科尽管具有过渡性和亚稳态特征,也须具有共性的问题、共性的研究方法,有其自身的规律可循。对于新的问题和新的挑战,可以搭建一个研究平台,让各种学科背景的人交流、合作,这是国外的通常做法,不能与交叉学科混为一谈。
科学精神是现代科学诞生与职业化后所内化为科学家精神气质的一套规范结构,是科学区别于其他领域的显著特征,包括认知方式、行为规范和价值取向等。在科技发展日新月异的时代,科学精神应该体现怎样的时代内涵?具体而言,如何在基础教育、高等教育和社会教育中系统性地建设有利于科技创新的文化环境和土壤?
对于第一点,我就结合自己几十年的学术经历和科研实践谈一谈。经常有人讲,中国的教育是填鸭式的,以知识灌输为主,强调死记硬背,我个人也深有体会。我自己从小到大都是学霸,所有课程的成绩都非常好,特别擅长考试。但是,如果说真正特别喜欢什么,根本谈不上。我喜欢的似乎只是死的知识而已,还谈不上喜欢科学。但是,在东京大学求学期间的一次实验误操作改变了我。当时我在暗室里做偶氮苯单分子膜的光电化学实验,因粗心大意拧反了仪器按钮,导致本应出现的电化学信号不见了。在强烈的好奇心驱使下,我又偷偷地重复了几遍“误操作”,发现这种现象竟然可重复,意味着背后隐藏着“未知”的科学道理。当然,“误操作”是不能作为实验依据的,而且会损坏仪器设备。后来我从仪器结构原理上分析“误操作”究竟会发生什么,甚至自购了一些电子器件组装模拟,最后在“正常操作”情况下重复了实验现象,发现了一个全新的“电场异构化反应”。这件事情对我的学术生涯影响很大,受到导师的高度赞赏,让我真正感受到科学的乐趣,从此走上了科学研究的道路。现在想起来,这就是科学精神,在强烈的好奇心、刨根问底的精神驱使下发现科学现象,没有什么功利心,就是想搞明白怎么回事。应该说,我们的教育恰恰缺少对这种科学精神的培养。
对于第二点,我愿意拿我所从事的石墨烯新材料研究举例。石墨烯是个非常时髦的明星材料,也引起了中国延续至今的“石墨烯热”。石墨烯产业园、石墨烯产业创新中心、石墨烯产业联盟,还有大大小小的石墨烯公司在全国各地如雨后春笋般冒了出来,一场轰轰烈烈的“造烯运动”已然开始。作为一名从事石墨烯研究的一线科技工作者,自然深知其中“水有多深”“路有多长”,过于盲目的炒作忽悠严重违背科学精神,不能置身事外、漠不关心。知识分子的良心驱使我发出了“石墨烯产业不能搞大炼钢铁运动”的呼吁,引起习的高度重视。当然,仅仅呼吁是远远不够的,经慎重考虑,我决定亲自率领团队付诸实践。怎样做不行很容易讲,怎样做才行需要实践去证明。为此,我创建了“北京石墨烯研究院”,开始了把石墨烯材料推向产业化的艰苦奋斗旅程。我认为这也是科学精神的重要体现,作为知识分子要敢于质疑,敢于坚持真理,勇于探索,勇于担当。
知识是学不完的,但好奇心可以让你终生保持旺盛的求知欲,好奇心可以把人的创造力释放出来。事实上,很多奥林匹克竞赛金牌得主最后都放弃了所学的专业,因为往往他们并非真正喜欢,而是为了考大学加分,完全是功利性的目的。我在日本留学九年,接触了很多外国人,发现外国人常常是凭兴趣做事,一旦对某个问题感起兴趣来,就拼命钻研,半年后就成了有模有样的专家。相比之下,中国的教育通常是平铺直叙,学生学得很多,也很泛,但缺少利用知识去解决问题的求知欲。中国教育存在的问题在于,总是过于在乎知识的灌输,认为知识就是全部,学生缺少运用知识的动力,只有学习知识的努力。事实上,知识没有好奇心的翅膀是飞不起来的,我们恰恰缺少对学生好奇心的培养。现在小学、中学的课业太过繁重,就算实行了“双减”政策也很难改变现状。孩子们为了成为全才,被各种培训班所囚禁,导致没有时间去培养好奇心,最后孩子充满创造力的天性也被浇灭了。
科学文化来源于科学实践,是文化中的一种亚文化,对于科技创新十分重要。您对展示中华民族的文化自信很看重,也提到在街巷文化的展示中还应该包括科学文化,您如何看待科学文化与中国独有的科学文化?应该如何在科研工作者之外、向公众展示科学文化?
我2017年7月起担任九三学社北京市委主委,做的第一件事就是提出“文化北京专项行动”。以前我经常去欧洲开会,欧洲人就很有文化自信,在大街小巷和公园里,你会看到很多雕塑,展示欧洲的历史文化。而北京尽管拥有3000年的建城史、800年的建都史,文化却无处可寻,只能在博物馆里看到。“文化北京专项行动”的一个重要内容就是加强“街巷文化”建设,把首都北京的灿烂文化和悠久历史从博物馆里搬出来,通过雕塑等形式在大街小巷和公园里展示我们的文化自信。古城北京的名人很多,有帝王将相、才子佳人、民族英雄、科学家等等,不如让他们来到百姓身边,走近日常生活,让文化像空气一样弥漫京华大地,向世界彰显国人的文化自信。
我在东京大学读书期间,每当看到大大小小的会议室墙上悬挂的从明治时代起的东大教授照片,就肃然起敬,深深感受到东大厚重的历史积淀,应该说这就是东大人的文化自信。而我所在的北京大学,几乎看不到任何教授的照片,即便是泰斗级的老先生、老院士也很难见到。北大有一百二十多年的历史,但是在校园里很难感受到历史,一切都是新的,除了蔡元培老校长的雕塑,几乎找不到历史的痕迹。我认为文化氛围很重要,文化就像空气,每个人时刻都需要文化的浸润和熏陶。所以我经常讲,人才决定潜力,文化决定高度。
最后一个问题是关于世界科学中心转移及其特征。科学的历史发展呈现潮起潮落的现象,世界科学中心也随时代的变迁而不断在地域上变化。赵红州、梁立明、戴维斯、贝尔纳和汤浅光朝等学者通过统计分析,提出了世界科学的单一中心转移说、多中心转移说等思想观点和评价标准。世界科学中心在16世纪之后分别转移到意大利、英国、法国、德国和美国。您认为中国有可能成为下一个世界科学中心吗?要发展成为世界科学中心要哪一些条件,或需要具备哪一些特征?
科学中心从文艺复兴时期的意大利、英国、法国、德国到美国,一路往西,再往西就是中国了,我相信总有一天中国会成为下一个世界科学中心。毋庸置疑,改革开放40多年来,我们走完了别人花100年甚至200年才走完的路程,发展实在太快,让世界震惊,有一定的问题很正常,发展中的问题会在发展过程中不断得到解决。1911年的辛亥革命结束了两千多年的封建历史,随后发生的新文化运动把“德先生”和“赛先生”带到了中国。因此,中国真正意义上的“文艺复兴”只有一百年的历史,时间很短。随后我们又经历了十四年抗战、三年内战、抗美援朝、十年“文革”,可谓是多灾多难,因此真正大踏步的发展也就是改革开放至今的四十多年而已。在四十多年里,我们创造了奇迹,GDP排名全球第二,排名第一指日可待。这也说明了一个事实:中国人有足够的智慧和干劲去迎接任何挑战。中国人勤劳勇敢,坚忍不拔,这是中国蒸蒸日上的原动力。同样毋庸置疑,我们在观念、文化层面还有巨大的提升空间,不断地进步、勇于求索,我相信成为世界科学中心是迟早的事情。文明进步和社会持续健康发展是个过程,不能一蹴而就,我对未来充满信心。
尽管这些年日本获得诺贝尔奖的速度甚至有赶超美国之势,但我不认为日本会变成“世界科学中心”,一种原因是因为它体量太小,另一方面日本这个民族过于单一,国际化视野不够开阔。相比之下,美国人讲究多元性,是个成熟的国际化社会,全球最优秀的人才聚集美国,追求自己的“美国梦”,所以美国才如此强大。我认为中国有这个可能性,因为中国人讲求包容性,未来会有更多的外国人才涌入中国,不同文化的碰撞会推进世界科学中心的向中国转移。