大科學(xué)時代推動基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展的路徑探索

[摘  要]在大科學(xué)時代，制度驅(qū)動對加速科學(xué)前沿的突破、基礎(chǔ)研究的轉(zhuǎn)化、信息技術(shù)的拓展具有重要作用。推動基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展，要發(fā)揮高?？蒲袃?yōu)勢，積極響應(yīng)國家需求；推進(jìn)有組織、團(tuán)隊化的科研創(chuàng)新，聚焦戰(zhàn)略性科學(xué)計劃或研究任務(wù)；充分發(fā)揮我國制度優(yōu)勢，建立長期、完善的基礎(chǔ)制度保障。

[關(guān)鍵詞]大科學(xué)時代；基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展；物理學(xué)

基礎(chǔ)研究是推動科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的源動力，其研究模式和發(fā)展途徑具有與時俱進(jìn)的鮮明特征。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已進(jìn)入大科學(xué)時代，物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科交叉融合不斷深入。物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，對于科技創(chuàng)新具有前瞻性、指導(dǎo)性的重要支撐和驅(qū)動作用。探索大科學(xué)時代背景下探索如何推進(jìn)物理學(xué)高質(zhì)量發(fā)展，具有重要意義。

基礎(chǔ)研究是科技創(chuàng)新的源頭

習(xí)近平總書記指出：“基礎(chǔ)研究是整個科學(xué)體系的源頭?！笨v觀人類文明發(fā)展進(jìn)程，科技革命和社會文明的飛速發(fā)展離不開基礎(chǔ)研究的巨大突破。物理學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展和革新，是人類不斷探索宇宙奧秘、揭示物質(zhì)本質(zhì)、認(rèn)知生命本源的動力源泉。以物理學(xué)為例，物理學(xué)是自然科學(xué)中一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科，為人類物質(zhì)文明發(fā)展和社會進(jìn)步提供了強(qiáng)大動力，伽利略和牛頓等人開創(chuàng)的經(jīng)典力學(xué)、哥白尼和開普勒等人推動的天文學(xué)以及瓦特和焦耳等人發(fā)展的熱力學(xué)，共同觸發(fā)了人類歷史上第一次工業(yè)革命，人類文明進(jìn)入“蒸汽時代”。經(jīng)典電磁理論的不斷完善和發(fā)展促進(jìn)了第二次工業(yè)革命，發(fā)電機(jī)、電動機(jī)等一系列電氣設(shè)備的出現(xiàn)和應(yīng)用極大推動了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類進(jìn)入“電氣時代”。第三次工業(yè)革命在相對論和量子力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生，原子能、航天技術(shù)、計算機(jī)等系列信息技術(shù)的興起和發(fā)展促使人類走進(jìn)“信息時代”。伴隨物理學(xué)的重大突破，技術(shù)革命轉(zhuǎn)化為直接生產(chǎn)力，極大推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大幅提升人們認(rèn)識自然、利用自然、改造自然的能力，推動人類社會從農(nóng)業(yè)社會步入工業(yè)社會，促進(jìn)人類文明發(fā)展進(jìn)程；還把定量化、精確化、理論預(yù)言、實驗檢驗等科學(xué)方法作為一種研究范式引入自然科學(xué)各個領(lǐng)域，是人類文明從經(jīng)驗科學(xué)到精確科學(xué)跨出的關(guān)鍵一步。從古至今，基礎(chǔ)學(xué)科的突破和應(yīng)用同社會發(fā)展的文明程度、人民生活福祉息息相關(guān)，并深刻影響世界科學(xué)中心轉(zhuǎn)移和國際競爭格局。

從全球范圍看，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革日新月異，科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展既有進(jìn)化式的量的積累、又有飛躍式的質(zhì)的突破，學(xué)科深度交叉融合，基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化周期明顯縮短，科技競爭重心不斷前移至基礎(chǔ)研究前沿領(lǐng)域。近年來，世界強(qiáng)國紛紛把加強(qiáng)基礎(chǔ)研究作為提升國家競爭力的戰(zhàn)略性舉措，著力加強(qiáng)本國科技創(chuàng)新，推動核心領(lǐng)域基礎(chǔ)研究。從中國國情看，新中國成立后，我國老一輩科技工作者篳路藍(lán)縷，突破重重困難，取得“兩彈一星”等關(guān)鍵基礎(chǔ)研究成果。改革開放后，我國在航空航天、信息技術(shù)、新能源等領(lǐng)域深耕運(yùn)籌，基礎(chǔ)研究整體實力持續(xù)提升。黨的十八大以來，我國進(jìn)一步強(qiáng)化基礎(chǔ)研究原始創(chuàng)新能力，進(jìn)行戰(zhàn)略性、前瞻性、系統(tǒng)性布局，涌現(xiàn)出一批基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域重大原創(chuàng)性研究成果。“墨子號”量子衛(wèi)星2016年發(fā)射升空、“中國天眼”2021年對全球開放、“天問一號”實現(xiàn)火星漫步、新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”科研成果不斷刷新世界紀(jì)錄?！翱缮暇盘鞌堅拢上挛逖笞谨M”成為現(xiàn)實。由此可見，基礎(chǔ)研究尤其是物理學(xué)領(lǐng)域相關(guān)發(fā)展使我國基礎(chǔ)研究整體實力顯著增強(qiáng)，國際影響力日益提升，我國基礎(chǔ)研究正逐步從“學(xué)習(xí)”向“引領(lǐng)”轉(zhuǎn)變。然而，橫向?qū)Ρ仁澜鐝?qiáng)國，對照黨的二十大報告擘畫的建設(shè)科技強(qiáng)國宏偉目標(biāo)，我們也必須清醒地認(rèn)識到我國在科技創(chuàng)新方面的短板，如基礎(chǔ)研究人力、財力各方面的投入對照世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國仍有較大差距，重大原創(chuàng)性成果匱乏，人才培育機(jī)制亟須完善，“卡脖子”根源問題亟需解決等問題。知不足而后進(jìn)，望山遠(yuǎn)而力行，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究仍然任重道遠(yuǎn)。習(xí)近平總書記指出：“基礎(chǔ)研究處于從研究到應(yīng)用、再到生產(chǎn)的科研鏈條起始端，地基打得牢，科技事業(yè)大廈才能建得高?！绷?xí)近平總書記明確闡述了當(dāng)前我國基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略定位，要求我們必須打牢打深基礎(chǔ)研究這個地基，重視和加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，從根源上把握大趨勢，下好先手棋，為科技創(chuàng)新發(fā)展提供基礎(chǔ)理論支撐和技術(shù)源頭供給。

基礎(chǔ)研究進(jìn)入大科學(xué)時代

基礎(chǔ)研究在人類認(rèn)識自然、改造自然的進(jìn)程中具有與時俱進(jìn)的鮮明特征。隨著科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速滲透融合，科學(xué)研究發(fā)展模式也隨之革新。基礎(chǔ)研究的內(nèi)涵和特點(diǎn)不斷演變、豐富，從基于科學(xué)家的好奇心和科學(xué)興趣的自然演化模式，拓展為面向國家戰(zhàn)略需求、解決國家重大科技問題的導(dǎo)向模式。

從物理學(xué)發(fā)展歷史看，從遠(yuǎn)古時代到16世紀(jì)中葉是古代物理學(xué)時期，也是整個科學(xué)的萌芽期。自然科學(xué)融于哲學(xué)，對自然現(xiàn)象的解釋主要依靠不充分的直觀觀察和思辨性猜測，通過形式邏輯演繹和簡單推理，直覺地、籠統(tǒng)地理解物理現(xiàn)象的一般特性。例如成書于2400多年前的《墨經(jīng)》記錄了光的直線傳播、投影、成像、反射等幾何光學(xué)現(xiàn)象。德謨克利特提出萬物皆由“原子”組成等樸素的哲學(xué)思想，亞里士多德等提出了物質(zhì)的四種元素（水、氣、火、土）和天體運(yùn)動的理論。古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得對光的傳播進(jìn)行了研究。16世紀(jì)中葉到19世紀(jì)末，是經(jīng)典物理學(xué)時期。這個階段社會生產(chǎn)力蓬勃發(fā)展，有力推動了科學(xué)研究進(jìn)程。16世紀(jì)中葉，哥白尼在《天體運(yùn)行論》中提出“日心說”，實證科學(xué)創(chuàng)始人伽利略發(fā)現(xiàn)了自由落體的運(yùn)動規(guī)律。17世紀(jì)晚期，牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立，標(biāo)志著近代物理學(xué)的誕生。隨著經(jīng)典熱力學(xué)、電磁學(xué)相繼建立，到19世紀(jì)末，形成了比較完整的經(jīng)典物理學(xué)體系。此階段觀察方法注重使用儀器，物理學(xué)顯現(xiàn)出實驗科學(xué)的特點(diǎn)?？茖W(xué)實驗和數(shù)學(xué)方法的融合為物理學(xué)研究帶來了巨大推動力。實驗提供了實際觀測數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，而數(shù)學(xué)方法則能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行精確、定量的分析和解釋，從而推動物理學(xué)快速發(fā)展。19世紀(jì)末至今，屬于現(xiàn)代物理學(xué)時期。19世紀(jì)末一系列實驗新事實的發(fā)現(xiàn)，如物理學(xué)大廈上空的“兩朵烏云”——邁克爾遜——莫雷實驗和黑體輻射實驗，使經(jīng)典物理學(xué)理論出現(xiàn)了難以克服的危機(jī)，催生了新的物理學(xué)革命。相對論、量子力學(xué)相繼建立，標(biāo)志著現(xiàn)代物理學(xué)的誕生。20世紀(jì)50年代以后，物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一個相當(dāng)龐大的學(xué)科群，包括高能物理、原子核物理、等離子體物理、凝聚態(tài)物理、計算物理和理論物理等主體學(xué)科以及不勝枚舉的分支學(xué)科。物理學(xué)與各學(xué)科之間相互交叉、相互滲透，形成了眾多新興交叉科學(xué)。

進(jìn)入大科學(xué)時代后，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)愈發(fā)凸顯，科學(xué)、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)等各方面加速交互滲透，產(chǎn)學(xué)研一體化貫通，實現(xiàn)跨界、跨國合作。世界各國根據(jù)國際科學(xué)發(fā)展趨勢以及在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中遇到的瓶頸問題作出戰(zhàn)略部署，涌現(xiàn)出以契合國家戰(zhàn)略需求、解決重大科技問題為導(dǎo)向的大科學(xué)裝置和大科學(xué)計劃。大科學(xué)時代是多學(xué)科交叉的時代，其顯著特征是“大”：科學(xué)研究活動規(guī)模大、跨學(xué)科參與研究人員多、科學(xué)問題復(fù)雜程度高、研究結(jié)果對于人類認(rèn)知世界和國際經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展影響深遠(yuǎn)。此類科研活動需要我們在學(xué)科上有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)和科技攻關(guān)能力，通過布局大科學(xué)工程、大科學(xué)計劃等組織模式來統(tǒng)籌謀劃、分工協(xié)作、整體推進(jìn)。2012年，歐洲核子研究組織在大型強(qiáng)子對撞機(jī)上第一次觀測到被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子，于2013年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。2015年，激光干涉引力波天文臺利用大科學(xué)裝置探測到黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號，證實了愛因斯坦廣義相對論對引力波的理論預(yù)測，于2017年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。這些舉世矚目的科學(xué)成果具有鮮明的大科學(xué)時代特征，也預(yù)示著重大科研成果的取得越來越依賴大科學(xué)裝置上的集體智慧。2018年國務(wù)院出臺的《積極牽頭組織國際大科學(xué)計劃和大科學(xué)工程方案》指出，“國際大科學(xué)計劃和大科學(xué)工程是人類開拓知識前沿、探索未知世界和解決重大全球性問題的重要手段，是一個國家綜合實力和科技創(chuàng)新競爭力的重要體現(xiàn)”。這表明我國從有選擇地參與，進(jìn)入到牽頭組織國際大科學(xué)計劃、著力打造“大國重器”、提升國家在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的競爭力和影響力的大科學(xué)時代。結(jié)合我國實際國情，大科學(xué)時代要求我們集中力量辦大事，發(fā)揮制度優(yōu)勢制定戰(zhàn)略規(guī)劃，為基礎(chǔ)研究的高質(zhì)量發(fā)展提供制度保障和政策引導(dǎo)。

大科學(xué)時代推動基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展的路徑探索

習(xí)近平總書記指出：“世界已經(jīng)進(jìn)入大科學(xué)時代，基礎(chǔ)研究組織化程度越來越高，制度保障和政策引導(dǎo)對基礎(chǔ)研究產(chǎn)出的影響越來越大?！庇纱丝梢?，在大科學(xué)時代，制度驅(qū)動對加速科學(xué)前沿突破、基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)化、信息技術(shù)拓展具有重要作用。

一是發(fā)揮高?？蒲袃?yōu)勢，積極響應(yīng)國家需求。作為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要橋梁與戰(zhàn)略力量，高校應(yīng)堅持圍繞“四個面向”，積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略需求，瞄準(zhǔn)重大前沿科學(xué)問題，致力于探索和實踐推動物理學(xué)高質(zhì)量發(fā)展的有效途徑，為服務(wù)國家科技重大需求和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供判定性和支撐性的科學(xué)依據(jù)。高校作為基礎(chǔ)研究主力軍，要把握時代發(fā)展趨勢，抓住歷史機(jī)遇，加快基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的突破，有組織推進(jìn)符合國家戰(zhàn)略導(dǎo)向的原創(chuàng)性、探索性、應(yīng)用性基礎(chǔ)研究。充分發(fā)揮高校學(xué)科知識、信息資源、智力儲備及人才密集優(yōu)勢，勇于牽頭組織并積極參與國際大科學(xué)計劃和大科學(xué)工程。鄭州大學(xué)物理學(xué)院以服務(wù)國家戰(zhàn)略需求和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為導(dǎo)向，立足國際物理學(xué)研究前沿重大科學(xué)問題，積極加入大科學(xué)裝置和國際合作組織，通過選派物理學(xué)科優(yōu)秀青年教師和博士參與大科學(xué)項目相關(guān)工作，在國家重大科研領(lǐng)域中貢獻(xiàn)力量。

二是聚焦戰(zhàn)略性科學(xué)計劃和研究任務(wù)，推進(jìn)有組織、團(tuán)隊化的科研創(chuàng)新。習(xí)近平總書記指出，“要強(qiáng)化國家戰(zhàn)略科技力量，有組織推進(jìn)戰(zhàn)略導(dǎo)向的體系化基礎(chǔ)研究、前沿導(dǎo)向的探索性基礎(chǔ)研究、市場導(dǎo)向的應(yīng)用性基礎(chǔ)研究”。大科學(xué)時代基礎(chǔ)研究往往要求多人協(xié)作、跨專業(yè)合作，協(xié)同攻關(guān)“卡脖子”問題背后的原理性問題。有組織、團(tuán)隊化科研是建制化服務(wù)國家戰(zhàn)略性科學(xué)計劃的重要形式。高校應(yīng)將各個相關(guān)學(xué)科組織起來，形成合力，達(dá)成顛覆性、突破性效果。為在大科學(xué)時代加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、推進(jìn)有組織科研，鄭州大學(xué)物理學(xué)院做了有效嘗試：整合專業(yè)優(yōu)勢，優(yōu)化資源組合，依托國家超級計算鄭州中心和材料物理教育部重點(diǎn)實驗室，籌建了理論物理研究所、材料物理研究所、光電信息技術(shù)研究所、核物理研究所等二級機(jī)構(gòu)。采取開放研究、有限突破的戰(zhàn)略策略，培育產(chǎn)出了一批具有標(biāo)志性的原始創(chuàng)新成果。學(xué)院以提出新問題、認(rèn)識新規(guī)律、獲得新知識、建立新理論為長遠(yuǎn)目標(biāo)和使命，聚焦孕育重大突破的基本科學(xué)問題，著力加強(qiáng)“從0到1”的基礎(chǔ)研究，力爭在超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理理論等領(lǐng)域取得重大開創(chuàng)性的原始創(chuàng)新成果，催生新的重大科學(xué)思想和科學(xué)理論。

三是充分發(fā)揮我國集中力量辦大事的制度優(yōu)勢，建立長期、完善的基礎(chǔ)制度保障。面對大科學(xué)時代的新挑戰(zhàn)，為推動基礎(chǔ)研究穩(wěn)健發(fā)展、取得更大突破，應(yīng)進(jìn)一步完善基礎(chǔ)制度保障，積極發(fā)揮制度的驅(qū)動作用，建立統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制，為科研人員營造潛心研究的良好環(huán)境。要從國家整體需求出發(fā)，進(jìn)一步完善基礎(chǔ)研究財政投入制度，加大穩(wěn)定支持力度，為基礎(chǔ)研究提供充足的資金保障。如國務(wù)院出臺《關(guān)于深化中央財政科技計劃（專項、基金等）管理改革的方案》，著力激發(fā)科研人員創(chuàng)新熱情，合理配置科技資源，充分發(fā)揮科技計劃對科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略保障作用。中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳出臺《關(guān)于進(jìn)一步完善中央財政科研項目資金管理等政策的若干意見》，堅持以人為本，細(xì)化政策規(guī)定，強(qiáng)化激勵機(jī)制，激發(fā)研究人員創(chuàng)新活力。中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳出臺《關(guān)于實行以增加知識價值為導(dǎo)向分配政策的若干意見》，實施創(chuàng)新驅(qū)動、以知識價值為導(dǎo)向落實科技成果轉(zhuǎn)化激勵，推動科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力；健全符合基礎(chǔ)研究特點(diǎn)和規(guī)律的科學(xué)評價制度，關(guān)注研究成果的質(zhì)量與實際價值，致力于將科研人員的創(chuàng)造性從不合理的評價制度中解放出來。鄭州大學(xué)物理學(xué)院近年來通過設(shè)立物理學(xué)科提升計劃、青年人才拔尖計劃、基礎(chǔ)研究培育項目等多種途徑，建立健全人才選拔培養(yǎng)機(jī)制、激勵和薪酬機(jī)制、考核與評價機(jī)制，營造有利于“引才”“育才”的環(huán)境和土壤。

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，物理學(xué)特別是實驗物理學(xué)的研究范式逐漸從個人科研過渡到有組織科研階段。當(dāng)前，集中多個國家智慧與力量，以解決重大科技問題為導(dǎo)向的大科學(xué)裝置和大科學(xué)計劃越來越重要。利用這些大科學(xué)裝置開展物理學(xué)前沿研究也愈發(fā)關(guān)鍵。我們要未雨綢繆抓住機(jī)遇、主動求變，不斷開創(chuàng)我國基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展的新局面。

[本文為全國教育科學(xué)規(guī)劃2023年度教育部重點(diǎn)課題“需求導(dǎo)向下高校有組織科研的現(xiàn)實困境、影響因素與對策研究”（DIA230425）的階段性成果]

【作者單位：任曉燕、單崇新，鄭州大學(xué)；郭慶，吉林大學(xué)】

原載2023年第22期《中國高等教育》