二十世纪中国科学:韩启德、田刚、潘建伟、饶毅的争论

选择字号:   本文共阅读 2448 次 更新时间:2023-05-27 11:05

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5月21日,“20世纪中国科学重大创新成果”主题对谈在北京大学英杰交流中心圆满举办。会议由北京大学科学技术与医学史系、北京大学社会科学院、赛先生联合主办。对谈由北京大学科学技术与医学史系创系主任韩启德院士担任主持,北京大学讲席教授田刚院士、中国科学技术大学教授潘建伟院士、北京大学讲席教授饶毅教授参与了分享。

田刚院士总结了百年中国数学的重要研究和研究者:其中包括证明高维Gauss-Bonnet定理,建立微分纤维丛理论的陈省身;典型域复分析研究的华罗庚;随机矩阵理论的先行者许宝騄;示性类及其对嵌入问题研究的吴文俊;对哥德巴赫猜想作出了重大贡献的陈景润;微分动力系统稳定性研究的廖山涛;始创有限元方法以及辛几何计算方法冯康等。

潘建伟院士以2008年为分水岭,总结了百年中国物理学的若干重要研究。严济慈、周培源年代的筚路蓝缕打开了中国近代物理学的大门;两弹一星核武器的研制,工程物理成为一代国之重器;高温超导研究、正负电子对撞机建设、介电体超晶格材料研究,科学的春天徐徐开启;量子信息科学的研究、第三种中微子振荡的发现、反常量子霍尔效应的实现等,中国物理部分方向逐渐跻身世界前沿水平。

饶毅教授以“世纪八佳”为引,横跨生命科学的各个领域,用地域空间的转移、个人与集体的协作,由好奇心驱动的基础研究描摹了一个世纪研究人员的科学精神。其中世纪八佳为:麻黄素药理作用、蛋白质变性原理、沙眼病原的发现、吗啡作用点位、胰岛素合成、青蒿素的发现、杂交水稻的发明、三氧化二砷治疗急性早幼粒白血病作用的发现。

四位老师就百年重大创新成果的盘点进行了精彩的讨论,回顾上世纪科学成就国际坐标的同时,又就21世纪颠覆性科学式微的传闻做了鞭辟入里的分析,在小科学与大科学之辨中共议科学的语言与共识,概念的传承与接续。最后,大家就天真的青年人之问,未来科技发展态势、国家科技发展的忧虑、个人科研成长的迷茫,给出了诚挚的建议。

《知识分子》现将讨论部分整理如下,以飨读者。

 

上世纪科学成就的国际坐标

韩启德:20世纪数学重大创新成果在世界上的地位是怎样的?举个例子,华罗庚先生的工作无疑是很先进的,如果把他的工作放在整个20世纪的数学领域里看又是怎样的?

田刚:我想我引的这些都是有重大国际影响的,比如华罗庚先生的多复变函数论在国际上影响是非常大的,当然他做复分析得奖的工作,跟我们后来做的是有一些区别的。再比如陈省身先生的工作,对物理领域的杨-米尔斯理论,还有一些现代数学前沿研究都是影响很大的。

韩启德:我们国家20世纪包括21世纪,物理学重大成果和创新都令人印象深刻,但超导,无论是理论上的突破,还是全新类化合物的提出,都不是我们国家提出来的,但是我们紧跟其上,在超导上面取得了很大的成果。就超导而言,我们在世界科学上占据什么样的地位?

潘建伟:超导有两次,80年代瑞士和德国的学者首先发现了铜氧化合物的超导迹象,美国科学家率先证实铜氧化合物是高温超导体。我国科学家迅速跟上,但是慢慢别人又做得更好了,当时我们在国际上不是全面占优,可是到2008年情况不一样了,尽管铁基超导体是由日本学者首先发现的,但是最后率先证明铁基超导属于高温超导体是由中国科学家完成的。更有意义的是,随着铁基超导进展,在前期积累的基础上,我国科学家在拓扑物性的研究方面完全走到国际前列,这是全世界都认可的。

争议生物世纪八佳

韩启德:你认为生物学、生命科学和医学是一回事吗,有多大差别?

饶毅:我觉得所有学科的定义都是由人来进行的,所以生命科学和医学可以有相当多不同的定义,它的重叠程度可以像小姑娘的辫子一样,任人打扮,我不觉得这是一个天大的事情。

田刚:这几个工作对现代生物学的影响,哪几项比较重要?

饶毅:我们大部分的应用性工作是有局限的,真正对科学的重要性,可能只有吴宪的抗体研究比较深刻。虽然当时大家没意识到,但回过头看,他的研究是很深刻的,其他的这些东西是具体用于病人,对病人很重要,但对学科没有太大意义。

韩启德:你刚才讲对这个学科是我们人说了算的,但实际上有学科范式,也不是随便说的。你讲的八佳基本上生物学、生命科学、医学都拉进去了。我们讲的是20世纪中国科学重大创新成果,医学有很明确的科学特征,没有科学就不会有现代医学,但是医学还是应用的。如果不用于看病,不能预防病,医学不顶用,你提的两项,沙眼病毒和急幼粒白血病,是重大的医学成果,但在科学上就大概算不上是重大成果了。

你说可能你讲完以后不会有人跟你反对,而数学和物理学可能后面有铺天盖地的反对意见,其实我认为有的。八佳这八个是绝对可以,但是我们稍微温和一点。这八个是可以说站得住的,但是不排除还有更多,比如汤钊猷先生将甲胎蛋白用于早期肝癌诊断,吴孟超先生的肝脏禁区切除,断手再植,大面积烧伤救治等等。但是我觉得这是医学,我们如果讲科学的话,我建议局限于生命科学比较好一点,包括生物学跟生命科学还是有区别,因为基本属于博物学,它不需要用实验来证明。

百年物理之憾

饶毅:我想问潘老师有没有个人的偏见,我对物理不懂,我第一志愿是你们科大学物理,但是我语文不及格,所以没有这个机会。你讲的第一个工作是严济慈,严济慈有可能是伟大的物理学家,严济慈的传记,我看过非常有趣,他在法国一边读书一边是把自己的成就寄给中国报纸发表,然后再写个信给太太说你赶快去看,哪天的报纸要发表,我在法国做的不错,我觉得是很有趣的人。但他跟你都是东阳人,所以你先讲了他。

潘建伟:我想强调一下,我国的物理学发展真正有意义的一些工作,我觉得除了“两弹”原子弹氢弹之外,真正走向世界,被国际的同行广泛认可的,应该是改革开放之后,特别是2008年以来的几项工作,这都是被国际上认可的。我为什么把严老1930年的工作选进去?因为1920年代中国才开始设物理系,我国科学家很快做出一些高水平工作,例如严老关于臭氧吸收光谱的吸收系数的测量,在30年的时间内成为国际标准,我觉得这很难能可贵,我是以这个标准把他的工作选进去的。

物理比较不幸,不像生物,可以把医学甚至中医药的一些成果都算在一起,我们没有这样的成果可以被挑选。

田刚:建伟,你刚刚报告还是比较全面的,我可能没有注意到还是遗漏了,在上个世纪我们国家物理学方面的贡献,好像在理论方面还是比较少一些是吧?因为理论方面有的很多时候它有一些引领性的,我们很多可能还是工程这方面的。

潘建伟:2008年前更多的东西一方面是工程性的。上世纪的物理学,自相对论和量子力学建立以来,除了后来杨先生他们参与建立的基于规范场的标准模型、粒子物理的进展之外,很难说在基础理论上有比较大的突破,所以从这种意义上讲,我们后续的突破其实更多是在理论的指导下实验方面的进展。

但实验上的进展需要很长时间的积累,解放之后,由于中西对抗、冷战,我们的实验条件并不是特别好,所以只有到了改革开放后,我们实验条件慢慢提高了。到现在为止,我们的前沿研究,凝聚态物理、粒子物理、量子信息三个领域,目前在国际上已经有相当高的地位了,这应该是一个比较客观的表述。

展望21世纪颠覆性科学发展

韩启德:建伟说现在进入新世纪,我们的成果越来越突出,而且有重大创新成果越来越多,但我听杨振宁先生说,“物理学在相当长的时间大概不会有什么再太大的突破”。我听饶毅也说,生命科学自从1953年双螺旋结构发现以后没有什么重大的发现。

前不久Nature发表了一篇文章,综合了6个重大的数据库,4,500万篇的论文,他得出的结论是从上世纪50年代以来,颠覆性的科学成果下降的趋势特别明显。CD指数下降了百分之八九十。数学我好像还没听说过在衰落,从物理、生命科学来讲,从国际上来看,重大颠覆性的成果发展趋势会有怎样的判断?

潘建伟:我非常赞同杨先生的观点,他特别支持大家要做一些凝聚态实验、量子调控技术的研究。因为上世纪相对论和量子力学的建立以来,目前我们新的实验数据积累和新现象的积累,暂时无法来支撑新的基础理论的突破。除暗物质暗能量等新现象之外,目前大多数现象在相对论和量子力学的框架里面都可以解释。此外,大家都特别希望能够建立一个大统一的理论,但大统一的理论,要来验证它理论的正确性,需要很高的能量,很高的空间分辨率和时间分辨率,目前我们技术上完全达不到。所以尽管我们有暗能量暗物质等不解之谜,但是在短期里面想取得大的基础理论的进展,没有实验上的重大突破很难完成。

如果说没有伽利略发明望远镜,我们很难来观测行星际的很多规律,然后慢慢通过数据积累最终提出万有引力。没有新技术的发展,精密测量技术发展,发现不了新的现象。不是所有的问题都是可以借助电子计算机来计算的,我们手工解析计算也算不动。如果说我们能提供一个强大量子计算工具,那么对理解很多化学、生命、材料里面的现象,去发现另外一个复杂体系更深层次的规律,是很有帮助的。这也是杨先生非常支持大家去做应用或者基础应用物理研究的原因。

饶毅:物理学,因为有上个世纪初二三十年那么大的理论构建,后面的物理学家都觉得自愧莫如,唯一的希望可能就是暗物质以后带来完全新的理论。生物我觉得不是这样,生物长期根本就没啥理论,发现某个分子某个细胞在做某个作用,大部分工作都是这样的,只有少数时候才有1953年的这种工作,我不是说以后没有了,但是大量的工作是平铺直叙的。在这样的情况下,我觉得还会有一系列跟过去100年一样重要的工作,只是要达到1953年双螺旋那种会比较少,但是因为少,所以以后的机会反而更多,比数学物理化学发展的可能性要更大。

青年人之问:国家未来与个人迷茫

问:生命科学领域哪些能进入下一个百年的成就?另外一个问题是,生物医学领域未来20年可能最出现的成就。

饶毅:我不谈未来,我就谈过去,过去20年与前面一个世纪比较,我觉得在生命科学方面还很难说有没有比那8项中的任何一项更突出的,当时世界整个同一个领域比,那么你现在的工作也跟世界同一个领域比,你的距离在哪里?我现在还不是很确定,我现在生怕前20年不如前100年,但是我想后面再上来的可能性是非常大。

问:中国数学研究与西方有多大差距?为服务国家重大战略需求,中国数学研究目前需要解决的重大问题有哪些?你对数学人才的培养有哪些建议?中国人什么时候有菲尔兹奖级别的成果?

田刚:我们中国数学这些年有些方向已经可以跟国际上的前沿并轨,但是确实也还有些方向还不足,跟我们的领军人物有关系,我们也在努力,包括基金委、数学天元基金都在想方设法支持一些新项目,这些项目是我们比较短缺的。

当然在现在目前的发展情况下,我们确实有时候需要去解决一些所谓卡脖子问题或者落地问题,这些可能会需要我们的应用数学,或者我们的数学如何应用到具体的问题中间去,就需要我们一部分数学研究人员或者应用数学方面人员跟工程或者跟其他一些学科做很好的交叉和交流。

人才培养,我们现有的数学工作人员需要投入更多的精力在人才培养方面。另一方面我们希望鼓励青年人在你做数学研究或者数学教育方面等等,都要去功利化,更多要因自己的兴趣要能锲而不舍,要能专心去做学问这方面。

什么时候有菲尔兹奖级别的成果,当然是大家非常关心的问题,以菲尔兹奖或者或其他国际奖项来判定中国数学的发展,这当然是一个标志,但只是标志之一。我觉得我们现在的中国年轻人中间有一部分成果是非常优秀的,可以说他达到了这个级别的,但是最后能不能得奖或者是不是有绝对的优势,这个可能还需要斟酌,具体什么时候能得奖,我觉得这个时间不会太长。

问:当下卡脖子问题主要是科学问题还是技术问题?研究生如何将自己的努力与国家需要联系?

韩启德:卡脖子当然是技术问题了,科学卡什么脖子,卡脖子就是技术。你知道国家需要什么吗?国家需要是很多方面的。作为个人的话,就是做你自己,做好你自己,你喜欢什么,你想成为怎么样的人,努力去做到最好,这种就是国家需要的。

问:在当前的培养体系和社会环境下,博士生如何对人生规划,怎么来准备未来应对未来?

韩启德:每个人的禀赋不一样,机会也是不一样的。这个问题可能是博士生提的,目前能够做的,把博士做好,要博一点,课题尽量有所创新,尽一切去努力去做它,不要想设计,你将来是不可设计的。人们对未来从来没有认对过,只能看历史的,现在也就是马上过去的历史。将来总会有机会,暂时没有机会继续努力。如果说不努力,怎么设计都没有用。

关于未来

韩启德:我们今天展开了很有意思的讨论,三位专家谈了分别谈了三个领域20世纪科学创新的情况。通过今天的对谈,让我们对科学精神、科学方法、科学思想有了更深的理解,乃至于我们到底怎么来搞好我们自己的科学起了很大的推动作用。他们提出来的每一个案例背后,都有着深厚的科学精神支撑,也都有科学方法的体现。

当今世界格局正在进行重大变化,应当始终认识到人类文明的多样性,在科学技术方面要加深相互的理解,要开展更加广泛的交流和合作。只有这样我们才能够让科学发挥更大的作用。

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