三位院士对谈：我们基础科学的发展速度真的在变慢吗？ | 格致论道讲坛

2023-02-12 12:02

■ 导读

基础科学如何促进可持续发展？人类的未来会更美好吗？走进对谈现场，倾听三位院士的观点。

■ 对谈嘉宾

郭华东（中国科学院院士）；桂建芳（中国科学院院士）；周成虎（中国科学院院士）

基础科学对可持续发展的意义

吴敏苏：今年是联合国确定的基础科学促进可持续发展国际年，今年还是青蒿素首次提取50周年、中子发现90周年、首次环球海洋科考150周年、差分机发明200周年。这都是历史上科学推动人类发展的案例。那么首先想要请问各位是如何理解基础科学促进人类可持续发展的？

桂建芳：事实上，各个专业、行业都是有一定的科学基础的。我的研究工作主要是做应用的，但如果要真的把应用做好，首先要做好的就是基础科学。这是一个循序渐进的一个过程，必须在基础研究方面有一系列的突破，最后才有可能走向应用。

郭华东：刚才我‍讲到，2015年的时候在埃塞俄比亚的首都亚的斯亚贝巴，联合国通过了《2030年可持续发展议程》（利用这颗卫星我们看到了这些图像，我可以跟大家说，这是世界上最先进的图像 | 郭华东院士）。决议最后，我们讲到技术促进机制，全称是科学技术和创新促进机制，其中的科学其实和基础科学是一个概念。决议中的17个目标、169个子目标涉及到我们的经济、社会、环境方方面面。没有基础科学的推动，很多事情是做不起来的。

总而言之，基础科学是推进、促进和驱动我们可持续发展的一个非常重要的方面，它和高技术领域的前沿技术结合，能够更加完整地推动可持续发展进程的发展。

周成虎：这可能是所有人都关心的问题，我用我研究的遥感领域举一个例子。遥感首先需要有电磁理论。那大家都知道，发现电是很古老的事。但是如果没有电磁波方程组，那我们今天所有的电磁波理论都没办法做出来。这就是麦克斯韦方程组，它是一个基本科学理论，使我们今天的遥感有了坚实的物理学基础。

我们也知道相对论。其实大家现在每天都在用相对论，因为我们每天都在用北斗卫星导航系统。用北斗卫星导航系统就一定要做时间的校准，而时间的校准一定会受到轨道参数的影响。只有用了相对论，才有可能让北斗卫星导航系统的时间校正更加准确，解决了宇宙对信号的影响。

所以说，基础理论给人类带来的不是一种简单的改变，而是从根基上推动了理论发展。没有新的理论，就不可能有新的技术；没有新的技术，就不可能有新的工具；没有新的工具，就不可能使我们人类得到更好的进步。

基础科学发展速度真的在变慢吗？

吴敏苏：有一位著名科幻作者，在他的小说里是这么写的，要制止人类发展，就是要通过封锁地球的科学研究来实现。这也反映了大众对基础科学研究的一种担忧。很多人都感觉到相比于20世纪，近年来基础科学发展的速度正在变慢。你们同意这个说法吗？

郭华东：慢是相对以前的。以前科学做的很恢弘，或者说比较快。量子力学、相对论……这一切都是上个世纪基础科学发展迅猛的代表。理论上来讲，随着科技的进步，进入新的世纪以后，基础科学的发现应该更快、更多，但是确确实实这个进程发展慢了。

我自己其实从另外一个方面做过一些思考。网络、大数据、5G、互联网还有区块链等等，近些年来新兴技术领域的新技术层出不穷，发展很快。在这样的前提之下，我隐隐约约感觉到，新兴技术不断发展的今天，可能孕育着一个新的基础科学发展的明天。事情都是有规律的，我们期待基础科学的春天的到来，新的发现接踵而来。我们期待着科学和技术融合起来互相发展，一边实现科学发现，一边用高技术推进人类的社会生活的发展。

周成虎：快和慢是相对而言的。如果我们看一下人类的科学史，从19世纪开始，特别是20世纪，我们人类是以单一学科为目标的。比方说我们有物理、化学、生物等学科，物理学领域再细分为力学、统计力学……分得非常细。也就是说在20世纪，我们是以单一分子学科为核心的研究。这使我们的研究成果达到了一个非常高的高度，也使我们今天的科学知识非常丰富。

但是，今天我们不是以单一学科为主了，而需要来处理复杂的系统。如今没有好的理论突破，是因为我们正在攻破复杂系统的理论。那这样看起来是慢了一点，但是我相信，这种积累总有一天会爆发起来的。

桂建芳：刚才两位院士都讲了，缓慢是相对的。在农业遗传育种领域，最近几年取得了突破性的发展。比如20世纪发现了DNA双螺旋结构，有了对DNA的认识，有了对基因组的认识，最近几年发展起来的基因编辑技术，很快使整个农业科学，包括人类医学发生了根本性的变革。我相信，在未来的几年会有更大的突破。

灾害、食物与国际合作

吴敏苏：下面我想先问下周院士，您刚才详细介绍了我们面临的灾害（遥感能帮我们做什么？我想用汶川地震的案例，给大家讲讲遥感如何让地球更安全 | 周成虎院士），其中有很多灾害都和全球变暖有关。比如像今年（2022年）的夏天特别的酷热，嘉陵江都已经见到河床了。国际科学理事会曾经有报告说，对可持续发展目标中的气候行动而言，需要我们考虑确切的地理尺度，而不仅仅是以国家作为范围。您能给我们解读一下吗？

周成虎：这个报告讲的是气候变化。气候不是天气，天气的衡量单位是今天和明天，而气候至少以年、十年、百年、万年尺度来衡量的。在这么大的时间尺度里面，我们就不能局限一个省、一个国家了。在整个地球里面，我们生活在不同的地方，但是天气是来源于全球的。今天为什么这么热？是因为我们上面有个西风带，这个西风带控制了地球中高纬度地区的天气状况，热量一直在往下输送。所以，当通过研究气候变化来推动全球可持续发展的时候，必须把地球作为一个整体来看待。

20年前曾经提出一个概念叫地球村，因为人类的活动已经从个人关联到全球。互联网把人连在一起，我们的食物既有进口也有出口。从这点来看，我们必须把地球当作整体看待。如果再从地球演化来看，地球有46亿年的演化史，生物有38亿年的演化史。这一切都是以地球为单元来看待这个问题的。所以说更大范围的理解、更大的尺度的研究，需要由全人类来共同努力，才有可能应对全球变化。

吴敏苏：下一个问题我想问桂院士，您是研究鱼类以及它的变种。联合国在可持续报告里提到了一个重要的目标：要让大家吃饱。这是一个最基本的要求，现在我们不仅仅要吃饱，还要吃好。在做这期节目之前，我也在网上浏览了您的一些视频和文章，您提到了在世界上，养殖业中大概2/3的鱼是由中国人来进行养殖的。为什么会有这么大的数字呢？

桂建芳：对的，这不是最近几十年的结果，而是中国几千年努力的结果。从三千多年前，我们中国就开始养鱼。到了新中国成立之后，第一代领导集体对于如何解决老百姓吃鱼难的问题，做了很多的精心的安排，特别是改革开放以后，在七十年代末八十年代初，中国确定了以养殖为主的方针。所以近40年来，中国解决的养殖问题已经引起了世界高度的关注，世界上不少有识之士认为中国在水产养殖方面，给全球提供了一个解决食品安全的重大方案，也是向世界贡献了中国智慧。所以之前我们的农业部部长就很自豪地说，餐桌上有3条鱼，就有2条是中国人养的。

联合国粮农组织在今年（2022年）又发出一个号召，要进行蓝色转型，也就是说要向淡水和海水要食物。在水产方面，我想中国过去的经验，在未来也会为世界树立一个好的典范，在这一块我们的潜力还是非常大的。

吴敏苏：我再追加一个问题。您觉得我们这个领先的优势还能保持多久？另外我还想问您个人的一个问题。您一直研究鲫鱼的养殖，为什么呢？

桂建芳：应该说是术业有专攻。我在武汉大学读本科和研究生的时候，中国科学院水生生物研究所在鲫鱼的研究方面已经取得了比较好的突破，所以我最后就跟我的老师蒋一珪先生一起做鲫鱼的遗传育种研究，这一做就是40年了。

你刚才问我，我们的优势能够保留多久，这还是要不断地努力。我们中国在水产遗传育种、水产养殖方面确实有领先的优势，但最近10年，世界上特别是一些发达国家在这方面也开始发力了。所以我们必须要更加迎难而上，才能把我们的优势搞好。我相信，只要有政府的支持和我们科学工作者的共同努力，我们在与世界的竞争当中，应该可以一直保持先进的或者领先的地位。

吴敏苏：下一个问题给郭院士。您刚才介绍了地球大数据和可持续发展卫星对我们中国的意义。您还曾在《自然》期刊上写过一篇文章，其中有一句话是：在亚洲、中东和东非，共享卫星图像和其他地球观测的大数据是可持续发展的关键。那么我想问的是，为什么卫星和其他地球观测大数据会对一带一路这些国家起到那么大的作用？

郭华东：其实，那篇文章的原文事实上写的亚洲、欧洲、非洲等，后来杂志编辑是英国人，在最后改稿子的时候把欧洲给去掉了。我觉得欧洲人还是蛮自负的吧，就觉得这件事情不应该更多地谈欧洲。但是对地观测无国界，一个卫星沿着地球轨道成像的时候，不管是亚洲、非洲还是欧洲，不以制度、不以经济发展程度论英雄。

话又说回来，我之所以这样说，是因为刚才讲的科技创新。卫星遥感作为一种高技术手段，在可持续发展的工作中起到其他手段难以取代的作用。为什么呢？这169个子目标中间有很多都是与地球表面现象息息相关的，这些现象比较宏观，变化也比较快。这些现象怎么来监测呢？卫星可以高重复率地进行成像，可以大面积地进行成像。所以用动态的、大尺度的手段来对我们变化的地球进行监测，当然是非常好的。

对于 “一带一路”的64个国家，四十几亿人，用卫星观测这种技术确确实实是其他手段难以取代的，所以我在文章里面写了这么一段。事实证明，最近这4年来，在我们写的报告里面涉及了17个可持续发展目标里面的6个目标，主要也还是用这些手段来进行监测分析，取得了好的结果。

展望未来更美好的地球

吴敏苏：刚才我们一开始的时候，谈到要用基础科学来推进人类的可持续发展。那么我也注意到，虽然我们中国已经做了很多的事情，但是在国际组织里，很少有科学家能够发出中国的声音，或者说至少具有话语权和影响力。那各位老师觉得哪个更重要？是埋头做好研究被别人发现，还是说要去主动去宣传，让大家知道？

周成虎：我做学生的时候，老师跟我说了三句话。他说，只说不做是坏把式，只做不说是傻把式，又说又做是好把式。所以，当我们做一个事的时候，一定要把这件事做好。如果做好了之后，就要给别人介绍。我相信，这也是把好的知识传播给别人了，能让别人从中受益。

所以我个人认为是要做好，还得说好。我们国家在科技界里面很少有人讲科学传播，也很少有大学设置科学传播专业。我们有新闻专业，但新闻和科学传播是两个不同的概念。如果有一天，我们每一所大学都有科学传播专业，我相信对这个问题就好回答了。

吴敏苏：谢谢您提出了那么好的建议。确实我们科学家做了很多，但是在传播这一块，尤其在科技领域还是有欠缺的地方。下一个问题我要问郭院士。您刚才在演讲里头提到了您在国际组织里发表每年的年报，也参加各种各样的科研活动。那您团队中的年轻人是否同样有很多很多这样的机会呢？您觉得有这种目标和理想的年轻人应该具备什么样的素质？

郭华东：首先这是个好问题，是个很好的导向。在条件许可的时候，我尽量带我的助手包括学生，一起来参加这些活动。因为长江后浪推前浪，我们应该像做科研一样，是一代一代地往前推进。在国际交流的圈子里边也是一样的。国际交流首先是要做朋友，如果我们年轻的专家们没有机会去出席这样的会议去做交流，就很难结交很多朋友，做很好的国际合作。科学是没有国界的，没有国际间的交流，一些好的思想也很难分享。我们既要学习别人的，也要把我们的分享出去。

吴敏苏：桂院士，今天很遗憾没有听到您的演讲。刚才您回答问题的时候说，说最近的10年国际上进步的速度非常快，您有没有一种紧迫感？您的接班人令您满意吗？

桂建芳：我有时候跟我的学生说，我觉得我的学生一代比一代强。当然，这也是为了更多地鼓励学生们。

最近几年，我们所里也制定了一个相关的新政策，启动了博士后研究助理的制度。这样，差不多最近3年我留下来5个博士进行博士后研究。他们通过博士的5年，加上博士后的两三年，成效确实是大了很多。我们最近推出了几篇文章，在国际上主流刊物上发表，基本上都是这些年轻的博士后帮助我做了大量的研究。所以对于新一代的年轻人，只要给他提供平台，给他提供机会，有了足够的科研经费的支持，他们的潜力还是很大的。我们国家的科学的自立自强还是靠我们年轻的一代，我也为我们现在的年轻一代自豪。

吴敏苏：郭院士说要做朋友，周院士说要做、同时也要说。桂院士说要给年轻人提供平台、机会，以及最重要的是经费支持。

最后，还请各位老师来回答最后一个问题。2030年是联合国设定的可持续发展目标的实现之年，请问各位老师，你觉得我们的生活和我们的世界，在未来7年多的时间里会有什么样的变化？

周成虎：希望我们的地球变得更加美好一点。因为这几年大家都看到了随着温度的变化，极端事件越来越多了。希望有更多的高科技、更多的科学来支撑我们对地球的认知。虽然我们可能还不能够减少它，但是可以认识它，将来有效地防御它。

郭华东：我衷心期待到2030年的时候，我们17个目标和169个子目标能够完全实现。完全实现的话，就能达到人和自然和谐相处的一个高度。到了那个时候，将会是一个新的开始，而不是一个结束。

那么利用这个机会，我特别想强调今天这个主题。今年是基础研究促进可持续发展年，基础研究不能仅停留在嘴上。我们国家现在在技术上非常重视，这一点很好。但是如何真正地将我们的基础科学用在可持续发展领域，不仅是在理念上要重视，我建议无论从联合国系统来讲，还是中国政府来讲，还是我们的科技部门来讲，要有真正的举措。基础研究怎么促进可持续发展，一定要通过举措来实现。这样，到2030年的时候，我们期待这个世界能够变得更加美好。

桂建芳：我希望我们中国人吃得越来越好，越来越安全，也希望全世界人民都能够保证粮食安全，都能够吃得越来越好，越来越安全，生活越来越幸福。

吴敏苏：三位老师的目标其实基本上是一样的，其实任务也都很艰巨。要实现基础研究创新，更重要的是要有真正的举措，这也是一个呼吁。希望未来有一个安全的、幸福的、美好的地球。谢谢大家！

本文2023年2月10日发表于微信公众号格致论道讲坛《三位院士对谈：我们基础科学的发展速度真的在变慢吗？| 圆桌讨论》，风云之声获授权转载。