原创 论中国科学起飞

论中国科学起飞

以下文章来源于科学与社会 ，作者袁江洋等

科学与社会.

科学与社会的相互影响；科学与传统的文化传承；科学与人文的交融碰撞；科学与思想的自由讨论。

 

 

 

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来源：《科学与社会》

作者：袁江洋、乌云其其格、高洁

转自：创新研究

 

 

摘要

基于长时段科学技术史以及对美日科技发展个案的研究，本研究提出包括中国在内的科学后发国家所走的科技发展道路可用“技术追赶期－科学起飞期－科学卓越期”来描述。当代中国科学技术发展和国家发展的现状显示出，中国在现阶段已初步实现技术追赶并由此步入科学起飞期，中国须在未来20－30年内做好以下三件事：其一，从近期开始稳步提升基础科学研究投入，使之达到美、日、欧的投入强度；其二，实施科学制度改革、构建一流科学传统以实现科学技术自立自强；其三，发展科学文化、重构科学价值论以促进中国文化复兴。

科学后发国家的科学技术发展道路在很大程度上不同于科学原发国家。科学原发国家如英国、法国、德国、意大利地处近代科学的兴起之所，它们自17世纪以来经历了现代科学兴起在先而现代技术勃发于后的科学技术发展过程。以英国为例，两个特别显著的例子标志着英国科学的勃兴与技术的崛起，一是牛顿的《自然哲学之数学原理》于1687年问世，二是装配了分离冷凝器的第一代瓦特蒸汽机于1774年投入生产。后发国家科学技术的起跑时间远远晚于科学原发国，而且，它们优先发展技术和工业，在达成技术追赶、实现工业化之后才具备能力和条件追求科学卓越，步入世界科技强国之列。美国和日本堪称当代科技强国，但它们与俄罗斯、中国、印度一样属于科学后发国家，因为从历史上看，它们的现代科学制度系从外部植入，而非本土自生。

本文在长时段全球科学技术史视域中，考察美国和日本实现技术追赶和科学卓越的历史进程以及可资借鉴的成功经验，探讨后发国家科学起飞的模式与道路问题。在分析中国科学技术发展现状的基础上，本研究认为，当代中国正步入科学起飞期，为达成建设科技强国之目标，中国需要在科学文化和科技政策配置上实施有力度的调整与改革。

一、美日科学技术发展进程解析：科学起飞概念的提出

 

       

1美国

美国独立前是大英帝国的殖民地，其科学技术发展和国家发展受英国影响至深。殖民时代北美殖民地既受宗主国保护亦受其制约，科学技术发展亦未能走上独立的制度化发展道路。科学史家杰拉耳德·霍耳顿（Gerald James Holton）指出，美国在独立后开始谋求发展科学，“自杰斐逊（Thomas Jefferson，总统任期为1801-1809）以来，美国科学在发展模式上建立了自己的独立风格，这就是将牛顿科学研究纲领（旨在追求全知）与培根科学研究纲领（旨在追求全能）结合起来，既注重追求科学知识也注重充分发挥科学知识的作用，既注重基础研究亦注重应用研究，从而使美国科学的发展保持了一种均衡合理的格局。”也就是说，美国在科学起步期，实际上奉行的是一种技术优先发展同时兼顾科学发展的战略——“杰斐逊纲领”。

我们根据《科学时间表》及门塞尔·戴维斯（Mansel Davies）的统计制得表1—表5，以显示988—1988年尤其是1600—1988年世界以及各个主要国家在科学、医学和技术上所取得的重大成果数目。

表1 988—1988年世界及主要国家科学、医学、技术重大成果数目统计表

 

注：①本表格系根据《科学时间表》及戴维斯的分段统计结果汇总而成。②表中三项数据系按照科学∶医学∶技术顺序列出，其中988—1660年一栏中第二项数据为生命科学与医学，其他各栏第二项数据仅为医学数据。③科学数据为天文学、生物学、化学、地球科学、数学、物理学以及考古学/人类学合计数据。

从表1可知，美国科技发展直到19世纪才取得了长足进展。迄19世纪结束，美国在科学与医学上的表现尚远不如英、德、法，但在技术方面却取得了辉煌成就，已与当时技术第一强国英国持平。通过对美英法德等国在19世纪前40年和后60年的科学、医学和技术发展作分段统计（表2）可知，虽然美英两国在19世纪的重大技术成果并列第一，均为60项，但在19世纪后60年间，英美两国的技术成果数量分别为25项和41项。由此可见，1900年的美国在技术方面不但进入了当时世界技术发展的第一阵营，而且全面实现了对英国的技术追赶乃至超越。

表2 1801—1900年英美法德四国科学、医学、技术重大成果数目

 

注：括号中数据为1801－1840年的数据。

从表1、表3、表4可以看出，美国科学从20世纪开始实现了大幅发展，并自那时起已经领先世界各国长达120年之久。因此可以认为，美国所走过的科学技术发展道路是一条实施技术追赶在先、实现科学卓越在后的道路。当然，优先实施技术追赶，并不意味着完全不管科学发展，但这种策略恰恰是一个在19—20世纪才全面启动科学技术事业制度化发展进程的科学后发国家为发挥其自身特有的后发优势而做出的明智选择。

表3 988—1988年科学与技术成果总量世界排名前三位的国家及成果所占比例（%）

 

注：I：意大利；F：法国；B：英国；G：德国；A：美国；R：俄国。

表4 988—1988年世界排名前三位国家科学成果与技术成果的占比

 

注：I：意大利；F：法国；B：英国；G：德国；A：美国；R：俄国。

19世纪是美国科学技术步入制度化发展轨道的时代。组建科学技术学会是现代科学技术制度化发展的第一个台阶。相比较而言，美国技术学会的发展先行一步，如富兰克林学会早在1824年就成立了。而科学学会在19世纪40年代才出现，如1846年组建的史密森学会，1848年成立的美国科学促进会，1851年组建的美国地理学会。

进入20世纪，美国科学在起初的20余年间就实现了起飞。截至1945年，其重大成就数目占全球总数之比已遥遥领先。其中，科学占比为32.6%，医学占比为39.3%，技术占比为46.5%（见表5），总计占比达35.7%，均远远超越英、法、德等老牌科技强国。

表5 1901—1945年英美德等国家科学、医学、技术的重大成果数目

 

第二次世界大战前所未有地凸显了科学技术对国家安全和发展的重要意义。美国罗斯福（Franklin Delano Roosevelt）总统的科学顾问万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）撰写的政策报告《科学：无尽的前沿》（Science, the Endless Frontier ）成为二战后阐述科学技术对国家实力至关重要意义的经典著作，其根本意义在于最终促使美国将战时科学体制转变为和平时期的常规科学体制。战后美国携二战最强战胜国之威，成为了全世界科技人才的梦想实现之地，繁荣的经济、充足的人才和良好的政策，促使美国的科学技术发展更上一层楼。如表3、表4所示，战后美国在科学技术方面彻底与居于第二位的国家拉开了距离，其科学、技术重大成果数目竟占世界总量的59.8%、63.2%。

20世纪末，依托电子计算机、互联网、生物技术等新技术兴起的新一轮产业经济迅猛发展，再次促发世界各国展开激烈的科技竞争。在此背景下，美国克林顿政府发布的政策报告《科学与国家利益》（Science in the National Interest），再次重申科学发展是促进国家发展的根本因素。2020年，在意识到中国技术迅速发展并步入全球技术发展第一阵营以后，美国政府又发布了《无尽的前沿——未来75年的科学》（The Endless Frontier: The Next 75 Years in Science）报告，哈佛大学肯尼迪学院也发布了《技术大较量：中国与美国》（The Great Tech Rivalry: China vs the U.S.）报告，这些报告不但将中国定义为美国在科学技术领域的强大竞争者，而且对中美两国的科学技术投入、技术发展模式和科学发展水平做出了全面评估，最终给出了美国应对中国科技竞争乃至遏制中国科技发展的策略。

21世纪初，从全球科技大奖等数据来看，美国的科学、技术重大成果数量占全球总数的比例仍然维持在接近60%的水平。尽管在前任总统特朗普（Donald Trump）任期内曾爆发了“科学大游行”，但我们仍没有从重大科技成果统计数据上观察到美国科技衰落的任何明确迹象。

2日本

日本的科学技术发展道路在很大程度上与美国相似，亦可用“培根纲领+牛顿纲领”来阐述。从总体上看，日本的科学技术发展道路可分为战前和战后两个不同的发展时段。事实上，日本也走过了一条技术优先发展、科学跟进的发展道路：日本在20世纪80年代基本达成了对技术强国的技术追赶目标，进入了全球技术发展的第一阵营。自21世纪以来，日本科学发展势头迅猛，完全可与英、法、德等老牌欧洲科学强国比肩。

明治维新前，日本属汉字文化圈，受中国文化影响甚深。江户时代日本尊崇朱子学，也像中国一样奉行锁国政策。然而，当清代中国因礼仪之争而强力排斥西方思想传入时，近代日本即使在锁国时期也保留和发展了兰学。作为一种在日本获得本土化发展的特殊的西学形式，日本兰学持续发展了100多年。它以荷兰医学为桥梁，源源不断地吸收西方医学与科学，为日本后来废除汉方医与和算，移植、引进西方教育制度和科学技术制度，甚至是“脱亚入欧”，奠定了智力基础。

明治维新以后，日本通过引进西方科学技术制度和教育制度，实现了富国强兵、殖产兴业之目的，至大正时代结束，日本步西方列强后尘，彻底转向了扩张型的现代化道路。在技术发展方面，日本通过产业私有化，改变了明治维新初期国办企业低效率发展的问题，激发了企业开展技术引进与创新的活力，促进了钢铁制造业和机械制造业的迅猛发展，并由此形成了类似于美国的三元科学技术研发体制，即大学、国立科研院所和企业研发系统三元并存的研发制度。

在科学发展方面，日本始终坚持走科学国家化发展的道路，“依靠国家强力措施把科学紧紧地置于国家控制之下，并自上而下地迅速实现了近代科学的革命，从而才使日本得以在短短的30年间就走完了欧洲200多年的科学发展历程”。据1949年诺贝尔物理学奖得主汤川秀树所述，在20世纪的前40年里，日本通过移植和重建形成了本国的物理学研究传统，其中心人物是师从沃纳·卡尔·海森堡（Werner Karl Heisenberg）的仁科芳雄，他将哥本哈根研究传统和精神带回日本，并且培养了包括汤川秀树在内的优秀弟子，形成了拥有一流物理学研究传统的学术谱系。正是在汤川走上研究岗位的20世纪30年代，日本科学体制建设在国家的支持下取得了飞速发展，新的帝国大学和国立科学研究院不断创建，汤川等优秀毕业生一毕业就奔赴新建的帝国大学，迅速晋升到教授岗位，并能够自主选择研究课题。

1945年以后，日本迅速重启科技重建和国家重建进程，同样走出了一条从技术追赶到科学起飞的科技发展道路。1950－1980年间，日本实施了大规模的技术引进并建立了完备的“引进－基于引进的创新”机制。日本在1950—1955年，共引进甲类技术525项，乙类技术623项（甲类技术是指合同期限或付款期限超过一年的项目；乙类技术是指合同期限或付款期限不满一年的项目）；1956—1960年，共引进甲类技术831项，乙类技术941项，分别比前期增长了58.3％和51％；1961—1964年，共引进甲类技术1712项，乙类技术1824项，分别比前期增长了106％和93.8％；1965—1970年，共引进甲类技术5256项，乙类技术3291项，分别比前期增长了207％和80.4％；1971—1975年，共引进甲类技术8368项，乙类技术2406项，其中甲类技术增长了59.2％；1976—1980年，共引进甲类技术8303项，略低于前期水平。战后日本在40多年的时间里，凭借原有的科学技术基础和开放有利的国际条件，基本实现了技术追赶，步入了世界技术发展的第一阵营。

到1970年，日本的自主技术开发已取得了长足进步，如表6所示，自主技术开发占全部技术开发的比例已达76.9% 。而表7则表明，1965—1985年的20年间，日本政府对R&D的投入占比逐年下降，而民间投入占比则逐年上升，迄1985年，日本政府对R&D投入的占比已降至20%。

表6 日本输出技术与输入技术关系表

 

数据来源：《1970年日本科技白皮书》。

表7 日本科研经费来源比例推移表

 

数据来源：《日本战后科技政策透视》。

日本通产省于1980年发布的《80年代的能商产业政策》报告明确提出了“技术立国”概念，并制定了推动产官学科技合作与交流的政策，以进一步提升日本的技术自主创新能力。然而，日本的“技术立国”战略甫一出台，就招致来自美国的“技术民族主义”指责。

进入20世纪90年代，在美国的强大压力下，日元大幅升值，日本泡沫经济崩溃，国民生产总值下降，经济增速放缓，企业研发投资占企业总投资的比例由1986年的12.9%下降为1995年的9.6%，尽管日本在汽车制造等传统工业领域仍拥有较强的自主研发能力，但日本的技术自主创新战略遭受挫折，使得日本在芯片制造、互联网经济技术开发方面的创新不足。

究竟应该如何评估战后日本科学技术发展进程？从表1来看，迄1988年，日本科学技术重大成果似乎并不显眼，但需要指出的是，《科学时间表》在选择世界各国重大科学技术成果时遵循“首创”原则，譬如，电冰箱、电视机之类的成果，均只列入完成首创的国家和时间。但是，日本是在20世纪80年代末冲进世界技术长程竞赛第一阵营的。1980—2001年间，日本获得世界六大知名科学奖的人数达到了16人，仅次于美、英、法、德，位居第五；1991—2002年间，20个主要科技领域中的日本学者发文引用排名第二，仅次于美国。另有学者就20世纪60年代和70年代美国、西德、法国、英国和日本的技术发展能力进行了比较研究，结果如表8所示。

表8 美英等五国技术发展能力指数对比

 

数据来源：《日本经济发展战略》。

注：以美国的技术发展能力为100。

总之，日本在战后40多年内成功实现了技术追赶，其主力军是日本企业界，其基本进路是技术引进以及基于引进的小型创新。日本科技史家中山茂曾指出，“美国不仅向日本、也向欧洲资本主义国家提供技术，但是，与欧洲及其他亚洲国家相比，日本从美国的技术引进最为成功”。

本文认为，以下三方面的原因促成了日本在技术追赶上的成功。

首先

日本具有良好的科学技术基础，拥有良好的技术引进、科学交流和国际经济互动环境。日本原本就通过明治维新在亚洲率先走上了现代化道路，引入了西方科学技术体制机制，战后日本科技的发展又极大地得益于冷战格局的形成与演变，获得了推进技术发展的良好社会条件和国际环境。也就是说，日本在经济和技术上均获得了美国及西欧阵营提供的巨大援助，同时，日本通过在朝鲜战争和越战中为美国及西方阵营提供后勤支撑，获得了巨大经济利益。

其次

日本一直在不断优化其科技决策与科技管理制度。日本在科技制度设置与改革方面，经历了明治－大正多头科技管理体制、战时科技动员体制、战后取向于“科技－创新”的管理体制以及后冷战时代科技规划体制的四次制度优化，现已形成以综合科学技术会议为主导的一元化决策机制以及以文部省/文部科学省和经产省等机构为主导的管理机制，极大提升了其科技政策效率。

最后

战后日本出现了奋斗的一代，他们继承了日本文化中踏实勤勉、执着坚定、精益求精的工匠精神，帮助日本实现了技术追赶乃至科学起飞。

但是，日本这种技术“引进－基于引进的创新”的发展机制存在着以下内在缺陷：它最终受制于技术输出国，一旦技术引进的国际环境发生变化（譬如于20世纪70年代趋于白热化的美日贸易战），整个机制的运转就会出现障碍，更重要的是，它无法引进未来的技术创新。

正因为意识到这些缺陷的存在，日本于20世纪末开始调整其整体科学技术发展方略，并于1996年起开始实施第一期科学技术基本计划。第二期科学技术基本计划始于2001年，该计划提出了“知识产权立国”概念，并且明确提出日本要在21世纪的前五十年里拿到三十个诺贝尔奖的目标，该计划将生命科学、信息通信技术、环境技术、纳米技术与材料列为研究资金投入的优先新领域，四者合计的研究经费占总投入的45%。第三期科学技术基本计划进一步强调科学乃创新之源，明确给出了以下基本理念：提升科学水平，以此促进创新和社会发展。

迄2022年底，日本本土已经有20位科学家拿到了诺贝尔科学奖。今天的日本已然跃升为公认的世界一流科技强国，谁还能想到，当2001年日本政府提出要在未来“五十年内获取三十个诺贝尔奖”的预告时，全世界都曾感到惊愕和难以置信，但而今已再无人怀疑日本达到这一目标的能力。日本科学起飞能否在未来带动技术创新模式的转型，即能否由“引进－创新”模式升级至基于科学的技术原始创新模式，让我们拭目以待。

3实现科学起飞是后发国家迈向科技强国的关键

迄今为止，美国科技发展大幅领先世界各国已超过一个世纪之久，而日本科技发展亦可与英、法、德等老牌欧洲科学强国比肩。这两个国家分处不同的地理区域和文化区域，但都走过了一条先实施技术追赶而后实现科学卓越的科技强国之路。基于对美国和日本迈向科技强国之整体进程的分析，我们在此建议，以“技术追赶期－科学起飞期－科学卓越期”的三阶段发展来概括后发国家迈向世界科技强国的整体进程与模式。

美国和日本的科学技术发展道路，向科技后发国昭示了一条稳步提升技术实力和科学创造力的现实道路。这条道路既不适于用日本科学史家汤浅光朝和中国学者赵红洲所概括的“世界科学中心转移现象”来描述，也不适于用20世纪中期以来流行于国内外的“科学革命”概念及模式来描述。

科学与国家的全面相遇发生于19世纪末，这导致了国家科学的出现，导致了科学步入国家化发展的轨道，也催生了国家科技政策与决策机构的出现。如日本和德国于19世纪末开始设立国家研究机构，英国于1914年设立“科学与工业部”。国家科学的出现极大地改变了科学发展的社会模式，出现了通常所谓的“大科学”，即受国家支持、体量远超历史上的小科学、体现国家意志并为国家服务的科学。二战以后，又出现了超国家层面的科学，如欧盟的科学事业或前苏联阵营的科学事业，也奠定了国际科学合作与竞争的基本格局与模式。

在激烈的国际科技竞争格局下，国人可能会因为期待中国科学技术迅速崛起而青睐世界科学中心转移说。但是，世界科学中心转移说遭遇了太多反向事实的驳斥，其理由已在《科学中心转移规律再检视》中陈述。无论如何，美国迄今居于全球科学技术中心地位的时间已远远超出汤浅所述的80年的“科学兴隆期”，而且，我们完全没有理由设想，美国的世界科学中心地位会在不久的将来发生转移，尤其是难以设想，美国科技重大成就的世界占比会从当前的60%左右下降到25%以下。

自20世纪中期以来，“科学革命”概念经由亚历山大·柯瓦雷（Alexandre Koyré）的史学论述以及托马斯·库恩（Thomas Samuel Kuhn）的哲学化，已在科学技术史、科学技术哲学、科学社会学乃至科技政策研究等多个学术领域产生了广泛而重要的影响，而此前科学家群体共同认同的、最终由逻辑经验主义哲学家阐发的科学积累进步模式似乎已为科学革命模式所替代。在科学技术史研究中，除阿利斯泰尔·卡梅伦·克龙比（A. C. Crombie）等少数科学史家坚持采用科学连续发展概念理解科学史外，柯瓦雷科学思想史学派所提出的科学革命概念曾一度被引为统摄全局的枢纽性概念，研究者每每从科学思想发生剧烈变革的角度理解科学发展的重要节点，不但将20世纪初期量子力学与相对论的建立诠释为科学革命，而且将近代科学于17世纪欧洲的兴起、将牛顿科学和拉瓦锡化学等一一理解为断裂式的科学革命。然而，随着“科学革命”研究愈是深入，研究者们却愈是发现，以科学革命概念解释科学的整体历史进程是十分困难的。譬如，“拉瓦锡化学革命”并没有真正导致现代化学的产生，因为现代化学是以“原子分子论”来定义的，既然如此，又如何将之称为化学革命？

以下两个基本事实与柯瓦雷或库恩的科学革命概念及理论发生了严重冲突。

其一

直到二战爆发前，历代科学家及早期科学史家甚少使用断裂模式或革命模式谈论或探讨科学发展。难道牛顿身后200多年里的科学家全然不理解他们所从事的科学事业的性质？这是否反过来意味着，柯瓦雷对科学史的重构未必成立？譬如，在科学史学科奠基者乔治·萨顿（George Sarton）看来，不但人类科学是一个相互关联的整体，而且其发展过程也是连续的。

其二

科学革命何时发生不可预知。我们知道，任何国家科技政策的制定莫不在某种程度上预设了某种科技发展模式以及科技－社会协同发展机制，因此科学革命概念及模式似乎不适于用作国家科技政策制定的理论基石，因为人们无法预知科学革命何时到来。事实上，当今世界最优秀的科学家也无法预知科学革命何时到来，更遑论科技政策研究者。

本文认为，承认科学传统延续与创新的科学连续发展说，较之科学革命论认识，不但对于我们重新认识世界科学的整体发展进程，而且对于我们探讨后发国家如何发展科技事业，具有更重要的参考价值。事实上，当通常所说的17世纪欧洲科学革命被理解为时间跨度长达300年的历史进程，当我们正视并重审希腊理性与科学在伊斯兰文化中的旅程，所谓16世纪、17世纪欧洲科学革命的“革命性”便会被极大地冲淡，我们所看到的是，伽利略（Galileo Galilei）虽然处处挑战亚里士多德（Aristotle）物理学的具体见解，但这恰恰表明，伽利略的贡献是在亚里士多德所开拓的科学模式中取得的。

长时段的科技发展史与内生经济学史均表明，过于强调短时段中发生的事件，不利于我们辨识世界科学和国家科学的长期发展趋势。而长时段史学将柯瓦雷或库恩所界定的“激剧思想革命”视为短时段事件，并且它要求研究者承认，科学思想乃至整个人类思想和社会文化无不具有相对稳定的深层结构，而揭示这些深层结构是长时段历史分析的使命。长时段科学史研究亦然。

回到科学技术发展与国家发展之主题，本文认为：

结论一

科学技术进步是国家繁荣和文化复兴的关键，也是人类摆脱马尔萨斯陷阱、摆脱全球内卷的必由之路；而且，对于中国这样业已初步实现技术追赶和经济起飞的后发国家而言，实现科学起飞是中国迈向科技强国的最后同时也是最关键的环节。

马尔萨斯陷阱是说，当地球人口到达土地能够供养的人口上限时，人类社会就会爆发大规模危机，引发人口下降并限制人类生活状况的改善。苏黎世大学（University of Zurich）经济学教授约阿希姆·沃特（Joachim Voth）对比了中欧16—19世纪的经济发展进程提出，“瘟疫、战争和城市化三者相互作用的机制‘三驾马车效应’是促使早期欧洲经济跨出‘马尔萨斯陷阱’，走向经济发展分流的主要原因”。但是，内生经济学史研究表明，第一次工业革命之后，英国为首的西方社会摆脱了马尔萨斯陷阱，其经济步入了加速发展的轨道，其人口虽然出现下降但总体素质大幅提升。有学者立足于长时段史学，对于英国1200-2000年人均GDP增长进程及原因展开分析，其结论是，在此800年间，英国实现人均GDP持续增长的根本动力来自教育和科技，而与制度因素无关。今天，地球人口已经超过了80亿，要解决人口膨胀带来的巨大生存压力，人类社会只能再次依靠科技的起飞。

结论二

从中国实现科学起飞的道路选择来看，没有必要设想世界科学技术中心会在不远的将来从美国转移到中国来，也没有必要设想中国将引领未知的下一场科学革命或科技革命，而应该选择走构筑一流科学传统、稳步推进中国科学事业的现实道路。

二、中国距离科学起飞还有多远？

 

       

作为一个科技后发国家，中国科技发展所走的道路亦是一条从“技术追赶”到“科学卓越”之路，其中的艰辛与苦涩，无论是工作于科学技术研究前沿的科学家，还是参与制定国家科技政策的学者与官员，均深有体尝。然而，此时此刻，最受人关注的问题在于：今天，中国科学发展是否正步入科学起飞期？

1中国所走过的科技发展道路

现代科学从开始传入中国到在中国文化中扎根是一个历时数百年的、逐渐深入的、而且迄今仍难说业已完成的进程。所谓“扎根”进程，是指从外部传入的科学传统以适当的方式融入当代中国整体文化结构的进程。由于中国古代社会将社会财富和智力主要投射在社会治理和人心控制方面，缺乏足以与皇权抗衡的真理概念以及相应的探索自然真理的方法论，所以它很难孕育出现代意义上的科学，也很难自发地产生现代意义上的科学传统。

明末清初耶稣会士来华传教使中国开始接触到了西方科学。但抛开“西学中源”这类自欺欺人的说法，中国是在戊戌变法甚至是在中华民国建立后才开始引入现代科学制度，而中国科学真正取得长足进步则是在新中国建立以后尤其是在1978年改革开放以后。

1956年，中国首次提出“科学技术发展远景规划”，其基本原则可以用“任务带学科”来表达，它强调优先发展技术，以完成国家指定的研发“任务”，但同时寄希望于通过完成“任务”来带动学科发展。近七十年过去，当我们再次回顾和评价这一科技发展战略时，我们看到的是，中国的技术追赶事业已取得辉煌成就，但“任务带学科”的做法只能说是在当时历史条件下所采取的一种不得已而为之的策略，其根本使命并不在于全面推进科学诸学科的发展，而在于完成国家所赋予的特定使命。在某些特例下，“任务带学科”是可能的。譬如，徐光宪先生于1957年受命出任北京大学技术物理系副主任兼核燃料化学教研室主任，但在1972年响应国家号召转向稀土分离和萃取方面的研究，1975年提出了稀土串级萃取理论，为中国稀土化学化工事业的发展奠定了学术基础。但是，从总体上看，“任务带学科”毕竟不能从整体上带动科学学科建设的均衡发展，迄改革开放之初，中国科学发展和学科建设距离世界领先水平还存在着极大差距。

改革开放以后，中国逐渐加大了R&D投入，先后启动了“国家高技术研究发展计划”（简称863计划）、“国家重点基础研究发展计划”（简称973计划）、“国家科技支撑计划”、“国家科技重大专项”，但总的说来，这些计划仍然带有显著的“任务带学科”性质，基础研究投入强度始终与科学强国有很大差距。

863计划的目标导向是：发展高技术，实现产业化，重点加强前沿技术开发，前沿技术和部分重点领域中的重大任务。973计划旨在解决国家重大需求导向的战略性基础研究以及对人类认识世界将会起到重要作用的科学前沿问题。“国家科技支撑计划”聚焦于公益技术研究和产业关键共性技术开发。“国家科技重大专项”的导向是限时完成体现国家目标的重大战略产品、关键共性技术和重大工程。

应该说，973计划的提出是中国基础研究之幸事。973计划以“重点基础研究发展”为宗旨，设立蛋白质研究、量子调控研究、纳米科学技术研究、发育与生殖研究四个重大科研专项，同时，面向农业、能源、信息、资源环境、人口与健康、材料、综合交叉、重要科学前沿设立基础研究项目。973计划横跨“十五”规划和“十一五”规划的特点使其政策连续性得到了必要保障。

2014年，国务院决定整合原有的100多个科技计划，重新规划了国家科技计划决策与管理工作，并要求在2016年底前完成改革，形成以国家自然科学基金、国家科技重大专项、国家重点研发计划、技术创新引导专项（基金）、基地和人才专项五大类资助形式为主体的国家科技投入体制。

对照美国、日本以及中国在基础研究、应用研究和开发研究上的经费投入，制得图1。从中可以看到，自20世纪80年代起，日本的基础研究投入达到了R&D总投入15%左右并呈现出缓慢上升趋势，而美国的基础研究投入从1981年的13.4%缓缓上升到2020年的15.2%，应用研究和开发研究的比例则略有下降。中国的相关统计始于1991年，基础研究的R&D占比从1991年的4.7%上升至2020年的6%，应用研究从1991年的25.4%下降至2020年的11.3%，开发研究则从1991年的71%上升为2020年的82.7%。

图1 1981—2020年日本、美国及中国的基础研究经费在R&D中占比变化趋势图

数据来源：《科学技術指標2022》。

中国自1991年以来在基础研究、应用研究和开发研究上的投入比例如图2所示。若以基础研究投入占GDP的比例数据来看，2020年美国约为0.52%，日本为0.4%，中国为0.14%。显然，相对于美国、日本的投入强度而言，目前中国在基础研究上的投入远远不足与之媲美。

图2 1991—2020年中国基础研究、应用研究及开发研究经费变化趋势图

数据来源：《中国科技统计年鉴（1995-2021）》。

2技术追赶：中国跑进技术马拉松的第一集团

改革开放以来，中国技术发展经历过一些波折，譬如，随着1978年第三次大规模引进国外先进技术设备，轻消化和轻创新的情况也随之出现。两批大型成套设备项目，连同材料、单机和技术专利，共使用了外汇180亿美元，再加上国内配套资金，总投资达到1300亿元人民币。对于这样大的引进规模，我国当时的技术消化能力和国内配套设施等各方面都跟不上。以北京石油化工总厂（现燕山石油化工公司）为例，1973年引进的30万吨乙烯设备长达15年都不能满负荷生产。已经引进的一套还没搞好，1978年后又一口气引进了4套，造成了引进工作中的“消化不良症”。

上世纪末尤其是中国参入世贸组织以来，中国的科技事业呈现出了突飞猛进的势头，中国在航空航天、计算机、海洋、军事、民用技术领域均取得了一系列技术创新的重大成果。

我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统已进入全球组网阶段，成为继美国GPS和俄罗斯GLONASS之后，全球第三个成熟的卫星导航系统；

嫦娥四号成为人类第一个着陆月球背面的探测器，实现了人类首次月球背面软着陆和巡视勘察；

量子科学实验卫星“墨子号”发射，在国际上抢占了量子科技创新的制高点；

国产大飞机C919首飞成功，中国由此成为世界上少数几个拥有研制大型客机能力的国家；

我国自主设计建造的海洋深海载人潜水器“蛟龙号”最大下潜深度7062米，居世界第一；

全部使用国产处理器构建的“神威太湖之光”超级计算机曾是全球运行速度最快的超级计算机，浮点运算速度达到每秒9.3亿次；

我国具有自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的500米口径球面射电望远镜（FAST）落成；

作为中国第一艘自主建造的极地科学考察破冰船雪龙2号极地考察船交付使用；

我国自主研发的“地壳一号”万米钻机整机系统创造了亚洲国家大陆科学钻井新纪录，标志着我国成为继俄罗斯和德国之后，世界上第三个拥有实施万米大陆钻探计划专用装备和相关技术的国家；

中国5G技术迅猛发展，持续领跑全球；

“复兴号”动车组在京沪高铁实现时速350千米商业运营，树立起了世界高铁建设运营的新标杆。

总之，在当今复杂的国际科技竞争环境下，尽管远不能说中国在全部技术领域已足以与美国相颉颃，但我们完全有理由说，改革开放尤其是21世纪以来，中国技术领域已经经历了一轮爆发式成长，形成了全产业进步格局，各个领域均形成了自立、自主乃至领先发展的局面，初步实现了从跟跑为主到并跑、领跑的历史性跨越，技术追赶期已经趋近尾声。

3科学研究：中国呈现出数十年稳步发展的态势

改革开放以来，中国科学研究的整体水平显著提高，中国科学家和研究机构的国际学术影响力显著增强。近年来，中国基础研究也实现了多点突破，产生了中微子振荡等一批世界级重大科学成果，中国科技工作者发表的论文无论是数量还是质量都有大幅提高。

根据1998—2000年、2008—2010年、2018—2020年三个时段世界各个国家论文总数以及Top10%、Top1%论文数的排名来看（如表9所示），在20世纪末，中国无论是论文总数还是顶级期刊的论文发表数量都明显落后于各个世界科技强国。然而，如今中国发表的论文总数位居世界第一，超过了美国，中国科学共同体已经成为世界科学界不容小觑的力量。

表9 三个时段世界各国发表论文的变化趋势比较

 

数据来源：《科学技術指標2022》。

注：括号里的数据分别为全球占比和世界排名。

与此同时，中国科学家和各类研究机构的国际学术影响力也显著增强。2019年中国高被引科学家达到了636人次，较2018年增加了24%。中国内地已经取代英国，成为了第二大“高被引科学家”所在地区（如表10所示）。可以说，当今中国的科研成果产出、科学家和科研机构的国际影响力都彰显了中国科研水平的巨大跃升。

表10 2019年度高被引科学家上榜人次前十国家/地区名单

数据来源：《科学技術指標2020》。

中国科学发展是否正步入科学起飞期？答案是肯定的！当今中国不但在国家经济建设方面取得了辉煌成就，而且在科学技术领域已初步实现了对发达国家的技术追赶，并在科学研究方面取得了长足进步。

三、中国科学起飞：目标选择与政策建议

 

       

1目标选择

实现科学起飞是中国科技走向自强自立、迈入世界科技强国的关键环节，非但如此，我们还想进一步指出，实现科学起飞也是实现中华文化伟大复兴的关键环节。中国，作为延续至今的古老文明，作为再一次攀登世界经济顶峰的强国，作为构建人类命运共同体的倡导国，在迈入科学起飞期时应该追求更高远的目标。

我们认为，中国实现科学起飞有着以下三重目标：

第一

若以三十年时间作为科学起飞期，则三十年后中国应步入世界一流科学强国之列。中国没有必要设置如迄2050年拿多少个诺贝尔奖的具体目标，而要将构筑足以应对国际科技竞争和未来挑战的强盛科学传统乃至一流科学制度引为直接目标。

第二

实现科学起飞应带动整个国家创新体系建设迈向一个新的高度，带动中国在未来技术创新竞争和全球经济发展中创造佳绩，以此推动人类社会再一次跳出马尔萨斯陷阱。

第三

在实现科学起飞的同时，将科学文化的基因导入中华文化之深层结构之中，以科学文化的复兴促进中华文化的伟大复兴，并以科学文化为桥梁联通世界，促进人类命运共同体的构建。

提出第一项目标，是因为一流科学传统与科学谱系的孕育是中国当代科学事业发展中最显不足的环节，也是回答“钱学森之问”的关键。2005年，钱学森问道：“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”在本文作者看来，钱学森之问直指中国教育和人才培养中存在的问题：一方面，高等教育中过度的行政干预制约了科技创新能力的培养，造成了学术自主难以建立，学术谱系难以健康发展壮大的问题；另一方面，学术领域功利化趋向严重，已经对创新能力的提高形成了威胁，这些问题导致了中国至今仍未能培育出具有优良传统、在学术界影响力巨大且具有良好学术传承能力的学术谱系，这在一定程度上导致了我国无法完全在本土培养最顶尖的科技人才。

提出第二项目标的理由在于，实现科学起飞不能与追求技术卓越相脱节，在现有情况下，科学已经是技术创新的重要源泉，以此看来，实现科学起飞却不能进一步促进技术发展，这样的科学起飞算不得成功。

提出第三项目标的理由在于，从长时段全球科学史的角度来看，人类文明的发展历程是人类思想汇聚、整合与不断创新的历程，在不同思想与文化不断碰撞的历史进程中，只有科学文化是一种超越于不同文明、宗教与人种之上，真正具有普遍意义的文化，科学价值是全世界、全人类共同认同的基本价值。科学文化以“追求真理、追求至善”为其最高价值，其对理性精神的强调保障了科学探索的成功，而科学共同体作为当今世界最重要的人类共同体之一，其所守护和发展的正是这样一种以科学知识造福全人类为目标的、富有国际主义精神的科学文化。

在此，让我们再次将视线转向美国，转向美国化学化工事业的振兴进程，聚集于罗杰·亚当斯（Roger Adams）所开创的学术传统，以此为缩影，洞察美国从世界头号技术强国迈向第一科学强国之历史进程的真正含义。

19世纪中叶起，德国逐步成为世界有机化学研究及化学工业的头号重镇，尤斯蒂斯·冯·李比希（Justus von Liebig）为代表的德国化学家把法国化学的优秀传统成功移植到了德国，并进一步带动了德国化学工业的振兴。19世纪下半叶，美国乃至全世界的有机化学研究者都以在德国的学习经历作为其学术能力得到认可之标准。迄19世纪末期，美国在大洋彼岸已经在努力开辟新的化工赛道。然而，一战的爆发直接导致了美国学生赴德学习的通道被切断、美国从德国进口各类化学药品及化工产品的渠道被截断。但是，随着美国在化学领域长期依赖德国的状态被打破，美国迅速实现了化学研究和化工事业的迅猛发展，不但在短时间内实现了药品生产完全自给自足，而且构建起了世界一流的化学化工研究传统。20世纪20年代之后，美国化学呈现出了百花齐放的局面，生物化学、高分子化学等新兴学科异军突起。20世纪30年代起，美国的化学学子虽然仍盼望去德国镀金，但这类镀金活动已远不像以前那样受重视。二战结束时，美国化学重大成果占世界总数的份额开始达到并超过35%，远超英、法、德三国总和，至此，美国已经牢牢把握了世界化学研究及化工产业的领导权。

亚当斯是美国化学化工事业转型起飞时代颇具代表性的人物，是美国化学化工事业实现从落后追赶到卓越领先这一历史性转折的直接参与者和主要推动者。亚当斯于1916年获得哈佛大学（Harvard University）化学博士学位，他仍像其前辈学者那样赴德进修，师从德国泰斗奥托·迪尔斯（Otto Paul Hermann Diels）和理查德·威尔施泰特（Richard Martin Willstätter）。1919年，亚当斯成为伊利诺伊大学（University of Illinois）化学系教授并开始培养研究生，在他的带领下，他的助手及培养的250多名学生形成了一个在学术及工业领域皆有重大影响的学术谱系。在这一谱系中，学术界的顶尖人物有诺贝尔奖获得者温德尔·梅雷迪斯·斯坦利（Wendell M. Stanley）和文森特·迪维尼奥（Vincent du Vigneaud）、美国高分子之父卡尔·马维尔（Carl S. Marvel）和萨缪尔·麦克埃文（Samuel M. McElvain）。马维尔和麦克埃文的多位学生都是著名化学家。这一谱系也包含了工业界翘楚，有担任过雅培公司（Abbott Laboratories）首席执行官及在麻醉剂药理学领域有突出贡献的欧内斯特·乌尔维勒（Ernest H Volwiler），还有在杜邦公司（DuPont）任职并合成了尼龙、聚酯及氯丁橡胶的华莱士·卡罗瑟斯（Wallace Carothers）。亚当斯的学术谱系也深深地影响了中国近代化学的发展，他的谱系中包括来自中国的7名学生，他们后来成为了中国化学化工事业发展的中坚力量（见表11）。

表11 亚当斯美、中学术谱系中的著名人物情况表

 

亚当斯引领的学术谱系建立了一种独特的科学传统，亦可称为“亚当斯化学风格”。这种化学风格立足于有机化学研究学术前沿，但它的视野却绝不囿于纯学术边界之内，它始终牵动着美国化学工业的创新进程，并为化学研究与化学工业的爆炸式发展，为满足科学与国家一体化发展的需求，培养了充足的优秀人才。而这种风格与自19世纪初期引领美国科学发展的独立的美式科学发展风格“杰斐逊纲领”一脉相承。这一科学传统产出了丰厚的成果：亚当斯一生发表了400余篇论文，发明了以其名字命名的“亚当斯催化剂”、合成了大量具有实用价值的有机物、在有机化学反应机理及立体化学等理论方面也有突出发现，由此他赢得了普利斯特奖、富兰克林奖章、美国国家科学奖章等一系列重大奖项。亚当斯的赴德学习经历让他的科学传统具有重视实验、注重交流的特征，他在回国后时刻关注世界同行的研究进展、第一时间购买最新实验仪器、紧盯化学前沿课题。但是，他的学术传统中剔除了德国实验室中缺乏民主的权威式管理模式，不断加强实验室成员之间的民主平等交流，并具有很强的科学国际主义精神。同时，受化学学科当时自身发展所孕育的内在可能性以及第一次世界大战所引发的外部刺激的影响，美国政府与化工界不约而同地向学院科学靠拢，亚当斯也顺应了时代潮流，一方面极力促进学术与工业结合从而直接推动了多个新兴化工领域的创新发展，另一方面作为科学政治家对于美国乃至德、日二战后的科技政策都产生了深远影响。这种探索模式正是铸就美国成为世界顶级科技强国并在二战后影响世界各国的重要推手。

亚当斯的学术谱系和科学传统的形成，标志着美国化学研究及化学工业走上了自主发展的道路。亚当斯培养的诸多博士生已毋须再前往欧洲化学重镇镀金，他们以及美国新一代化学家在美国本土就可以取得世界一流科学成果，并且带领化学工业发展成为美国摆脱20世纪30年代大萧条的龙头行业，最终逐步超越欧洲，领先世界。

2政策建议

从国家科技政策设置角度来看，当代中国的科学技术发展正步入科学起飞期，值此重要时刻，中国应该在保持技术发展速度的基础上，逐步增大R&D投入中基础科学研究的投入比例，同时，着眼于一流科学传统的构建与扩展，锐意实施科学制度的调整、改革与创新，构筑有利于实现中国科学起飞的经济支撑、社会保障和科学文化氛围。

为尽快实现上述目标，应尽快实施如下几项措施。

其一

争取在未来10年内，将R&D投入逐步提升至或超过美国、日本以及欧洲科技强国的投入强度。

其二

争取在未来15年内，逐步调整R&D投入中基础研究、应用研究和开发研究之比例，增大基础研究和应用研究的投入强度，使之达到或超过美国、日本以及欧洲科技强国的水平。

其三

争取在未来5年内，锐意实施科学制度改革，促进一流科学传统建设，提升基础研究领域的学术自主性。具体来说，可以在基础研究领域，将科研决策权（包括人事权）下放至研究室层级，为一流学术传统和学术谱系发育和成长提供有利条件。

其四

排除官本位文化的影响，在科学界提倡并坚持科学文化中形成的规则，同时，在全社会营造有利于科学文化发育和成长的有利氛围。

回溯近代以来的世界历史，现代科学文化在培根、牛顿时代初兴之际带有显著的理性人文主义色彩，其价值追求可以用“由真鉴善”加以概括。然而，这种价值追求在欧洲文明扩张与殖民进程中坠落，在两次世界大战的漫天炮火中迷失，更是在战后美苏两强争霸中沉沦。

时至今日世界，马尔萨斯陷阱似乎正在重临，面临国际战争风云，面临接踵而来的疫病，面对国际政治和经济格局的“百年大变局”，各主要文明彼此之间既相互依承与合作，也相互竞争、对抗乃至冲突，在此情势之下，如何实现文明间的和解？如何摆脱马尔萨斯陷阱？如何引领人类走向和平发展和共同发展之路？这些是当今世界各国共同面对的急迫问题。

发展科学技术并以此推动人类进步，是全球科学共同体的时代使命，也是中国科技工作者和决策者的时代使命。重拾理性人文主义，重拾由真鉴善的科学价值观，重拾科学进步论，应该成为中国的选择。步入科学起飞期的中国，将汇聚人类文化的思想成就和物质成就，实施决然的科学制度创新，以科学文化重塑中国文化之脊梁，再次屹立于世界东方。