基础科学研究的累积方式和发展路径
来源：UC论文网2016-05-24 15:55
摘要：
基础科学研究作为新知识产生的源泉和新发明 创造的基础，其累积增长是如何实现的？这种累积 方式是否受到经济发展阶段的影响，其在发达国家 和发展中国家是否有不同的实现方式
科学发展的过程和动力
基础科学研究的本义是科学发展，尤其是纯科学的原始创新突破。托马斯•库恩在《科学革命的结构》一书中将“科学发展”的概念带进科学的哲学领域之中。他从历史的观点出发，认为一个科学传统的生命过程大致可分为常态科学、危机和革命三部分，并从这三个阶段诠释各个科学传统如何兴起、如何革命以及如何持续与衰亡，试图通过这种历史性观察，发现一些有关科学社群发展动力的规律。其中，关于常态科学与科学社群结构的诸多推理都与学术自主性密切相关，即自由探索。
1.自由探索是科学发展的前提库恩指出，对研究者个人而言，针对某种科学所做的研究，其得到的结果可能是由研究者的个人经验或个人性格决定的；但对科学共同体而言，他们必须要承诺接受一套关于本学科的共同信念（在常态科学时期），并将这套共同信念称为“范式”(Pattern)。库恩强调“范式”的重要性，认为有无共同的“范式”是判定一个学科是否是“科学”的主要标准。他同时指出，一个学科的长足发展必须建立在它与外部的隔离和封闭之上（革命阶段除外），一个不自主、不自立的科学社群，无论它是基础理论性的还是技术性的，都无法真正发展起来。布什在《科学：无尽的前沿》中写道：“科学在广阔前沿的进步来自于自由学者的不受约束的活动，他们用探求未知的好奇心所支配的方式，不断地研究他们自己选择的课题。”
2. 自由探索在科学发展过程的不同阶段有不同的具体呈现
常态科学是大部分科学家基于其“知道这个世界像什么样子，而且绝不会错”，并且毕生所从事的研究活动。因此，在常态科学阶段，绝大多数科学家的自由探索其实是在相应的“范式”下进行的。换言之，“科学之所以能如此成功，主要原因在于科学社群愿意维护这一假设”。即便出现创意研究成果，也常常会被压制，因为创意会破坏研究活动所赖以进行的信念。因此，常态科学阶段的自由探索在方向上存在一定程度的稳定性。
3. 自由探索是科学发展的内在动力
随着常态科学的发展，占主导地位的“范式”会产生新的问题，在科学研究的过程中，会出现一些旧“范式”无法解释的反常现象。因为常态科学阶段科学家秉持的信念必然含有武断的成分，在科学发展过程中，这种信念形成的共识会逐渐耗竭，如一个应该能用已知规律及程序解决的科学问题，经过该科学社群内最杰出的科学家反复钻研之后，仍不能得到妥善解决，同时，不能用符合现存科学观念解释的异常现象出现的频率渐渐增多。此时，科学家会关注、开展一系列非常态的研究活动，进而自由探索，在方向上呈现一种紊乱状态，直至一套新的理念出现。
新问题的解决和反常现象的解释必须借助于自由探索，提出许多新的“范式”。新的“范式”之间以及与旧的“范式”相互竞争，最后能够完善解决这一矛盾的“范式”会被科学共同体承认，并上升为占主导地位的“范式”。库恩认为新旧“范式”具有本质的不同，新“范式”代替旧“范式”不是量的变化，而是革命性的、质的飞跃。如果说科学革命是推动科学发展的根本动力，那么，自由探索则是激发科学革命的源动力。
基础科学研究的主要累积方式
基础科学研究以探索发现为目标，即研究、探索和发现事物运动的客观规律。它主要基于人们对知识和学问的自由思考和不懈探索而实现，其往往不能通过人为计划和组织而获得。自由探索作为人类追求真理、不懈创新的精神载体，有两层含义：
1. 一种有特点的研究活动不同于技术发明中的攻关和组织，基础理论研究往往“耗时长”且具有一定的不可预见性，因此，要提倡“自由探索”。另外，只有坚持自由探索才能产出“前沿”的科学成果。从1901年诺贝尔奖设立到现在，各种科学奖项（物理、化学、生物学和医学）的所有获奖者及其选题显示了一个普遍的规律：绝大部分都是由于基础领域中的自由探索而获奖的。目前国家自然科学基金委员会有两种资助类型鼓励并支持科学家在基础科学研究领域开展“自由探索”。其一是针对研究项目的资助，即项目申请人自主选题、自主设计研究路线，由同行专家对申请书内容进行评审，决定是否资助该项目；其二是针对人的资助，即依据申请人的条件进行评审，对通过评审的研究者给予一定额度的资助，研究者可以自由选择研究方向，设计研究计划。前者主要针对的是有可能作出创新性成果的研究，后者主要针对的是成果相对未明确的研究。
2.—种培养合格研究者的途径
一名合格的研究者既要具备科学思维，又要具备科研技能；既要抱有对未知的好奇心，又要秉持不畏失败的精神；既要创新和求变，又要遵从和实践学术道德。这些基本的科学素养并不能仅靠书本学习或参与科研项目而获得，还要通过自主选择方向、自主设计和实施研究计划培养，并在失败和解决问题的过程中成长起来。总而言之，培养合格研究者所必不可少的途径，研iiSSi科研之初，失败的可能性尽管相对较高，但只有经学前沿扩展的优秀科学家。
从这个角度看，建设良好的创新生态，宽容失败，不急功近利，对基础科学研究而言，至关重要。科研工作者不能把基础科学研究仅当作一个谋生的方式、一种职业的选择，不能仅满足于搞项目、拿经费、写文章、报奖项，而应淡泊名利，甘坐冷板凳。但基础研究领域现行的具体“引导”措施，大多局限于科研评价导向，较少深入到“合格科研者的生产过程”，即发现“自由探索”培养合格研究者的功用。
因此，我们既要充分认识科学的价值，加大基础科学研究投入；又要深入探索科学研究活动本身的规律，提高基础科学研究的产出效率。通过加强“自由探索型”研究项目的资助规模，鼓励科研人员敢于探索、勇于提出新的科学问题、开拓新的研究方向，引导科研人员求实、求真。
基础科学研究的发展路径
1.基础科学研究作为一种专门的职业是社会分工发展的结果
按照库恩分类，欧洲近代科学有两个传统：一是古典科学，包括力学、天文学和数学等；二是培根科学，包括磁学、化学、电学和热学等。以现在对科学和技术关系的认识来看，还应增加一类“技术科学”一涵盖机械和工程方面知识的科学。技术科学的源头是中世纪的技工团体。技术科学是推动西方工业革命主要的助力，而工业革命之后大工业的迅猛发展增加了对基础科学的需求，最终使得基础科学研究成为一种专门的职业。古典科学在十八、十九世纪变成高度数学化的纯科学，培根科学受到工业革命的影响并逐步向高度数学化方向发展，进而走上纯科学之路。
2. 由于科学知识的特殊性质，绝大部分私人组织或团体不能有效提供社会发展所需的新知识
一方面，科学研究生产的知识不仅具有“公共物品”的特性，即任何机构或个人可以方便地使用它，还具有“自然垄断产品”的特性，即社会生存和发展必不可少，如国防、健康等方面的新知识。另一方面，新知识不仅具有高度的不确定性，很大程度上属于“未知的未知”，难以在事前规划。相比起市场的利润刺激，新知识的产出更需要独立精神的牵引。换言之，在一定程度上私人组织会排斥纯科学研究。因此，“基础科学研究按其本性基本上是非商业性的”，政府资助基础科学研究具有不可推卸的责任。
资料表明，美国即便在20世纪80年代政府基础科学研究经费投入下降期间，政府投入在基础科学研究总支出中的占比始终维持在2/3左右。在美国经济高速稳步增长的90年代，对企业最前沿的技术进步的贡献，政府资助的学术研究是专门为企业进行的产业研究的3倍；美国企业技术专利引用论文的73.3%来自公共资助的学术研究，只有26.7%的引文来自企业进行的研究。如在IBM公司1993-1994年申报的专利中，属于公司自给的科学知识贡献只有21%,剩余的79%是公司以外的知识。
3. 在基础科学研究资助大多由国家财政提供的情况下，政府需要考虑科学发展和国家发展之间的关系
(1)政府主导。国家发展要尊重科学发展规律。科学不同于技术，科学可简单分为基础科学、应用科学和技术科学三大类，这种划分只是以其在一个科学-技术-工业的大系统之内所占有的位置与功能来确定的。它们没有高下之别，只能从一个科学技术的学术市场结构来估量它们的轻重。这种估量会因一个国家所处的时代以及其在国际分工中的地位等因素，有不同的结果。如在美国，科学与技术是相互促进的，20世纪80年代美国生物技术产业的发展就是政府和企业双方力量共同作用的结果；而在我国台湾地区科技和技术间的关系则是相对独立的，产业界的技术多依赖日本技术，而科学则常依赖美国学术。
(2)学术自主。科学发展既要坚持学术自主，又要适应国家发展的需要。科学研究按照是否事先拟定目标，可分为探索性研究和发展性研究。前者多数在基础理论领域，它比较自由，有时能作出重大的、也许是意外的发现；有时则可能一无所获。后者一般指应用性研究，通常是事先拟订目标、计划，在已开辟的领域内获得一定程度的发现。一般来说，相比发达国家，后发国家的科学研究中发展性研究的比重较大，因为后发国家对照发达国家已取得的进步，可以发现更多已经实践证实的方向。如日本在追赶阶段，日本企业围绕引起技术上的二次创新开展了大量的基础科学研究工作，企业内部工业实验室的人均经费甚至高于大学，而且税收激励和政府采购在其中起到了重要的引导作用。然而，在迈入发达国家行列之后，日本的基础科学研究过度产业化、商业化带来的弊端逐步显现，20世纪90年代日本第五代超级计算机研制失败就是一个例证。
因此，政府要考虑科学知识、技术发明所处的学术市场结构性问题，在尊重科学发展规律、保持学术研究自主性和鼓励自由探索的前提下，通过构建学术市场，培育出有发展潜能并满足国家发展需求的科学知识“生产商”，使得优秀者在主要市场关联者互动过程中能够胜出。政府一方面要积极促进技术、工程和经济社会的紧密结合，通过技术创新支撑经济转型和持续发展；另一方面要逐步加大对基础科学研究的支持力度，通过原始创新引领经济社会长远健康发展。基础科学研究要在秉承好奇心和兴趣驱动、坚持自由探索的同时，从国际视野考察自身所处的科学发展阶段与科学发展规律；科学基金采取相应资助方式和组织模式，做到既能满足科学前沿探索和科学后发国家发展需要，又能满足国家经济社会重大需求。
孟庆峰(作者单位：国家自然科学基金委员会政策局)
