原标题:和美国相比,中国科技实力到底是“巨弱无比”还是“强悍到令人窒息”?
中国科技,别吹上天,莫贬入地。
文 | 袁岚峰 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室副研究员
对中国科技实力的评价,一向是个热门话题。在美国对中兴禁运芯片之后,这个话题的热度更是达到了一个历史高峰。许多人从中认识到了核心技术的重要性,认识到了不是所有东西都可以买到,认识到了自主创新是国家的根本。这些是正面的效应。不过,也有不少错误的想法和做法还很流行,我们正好以此为契机澄清一下。
一种常见的错误是胡乱吹捧中国的实力,动不动就谁谁震惊,谁谁慌了。经常有人给我转来各种“震惊体”的文章,问我怎么看,真有些不堪其扰。
一个典型的例子是中微半导体设备公司创始人尹志尧的遭遇。隔三岔五就有文章这样报道他:“刚刚,这位中国老人,突然回国,美国人彻底慌了!”“中国再一次在核心领域突破技术‘无人区’,弯道超车,率先掌握5纳米半导体技术!”尹志尧称,这些夸大报道搞得他们很被动。中微不是制造芯片的,是为芯片厂提供设备的。他们多次要求把文章从网站撤下,但过一些时候,又改头换面登出来,实在令人头痛。
尹志尧
芯片制造有很多道工序,中微做的是其中的一环,叫做蚀刻机。在蚀刻机这一环做到世界领先当然很好,但中国在许多其他环节依然是落后的,甚至在有些领域是一片空白。媒体的炒作,对尹志尧来说,不但是浪费时间,牵扯精力,而且会影响商业利益,扰乱企业经营。这实际上是损人利己。
另一种常见的错误是反过来,把中国说得巨弱无比,认为所有讲中国成就的宣传都是假的。在这些人看来,中国前几年“吹牛吹大了”,“到了中美贸易战的这一天,我们才发现,一些吹得神乎其神的科技神话、工业神话,真的是神话”,“中国以为在某些方面已经超越美国,那是假象”。我们不妨把这类文章称为“神话体”。
那么,中国的科技进步是神话吗?答案当然是否定的。
我在许多地方介绍过中国领先世界的科技领域。例如抗疟疾的特效药青蒿素,屠呦呦为此获得了2015年诺贝尔生理学或医学奖。又如杂交水稻,为世界人民解决吃饭问题,袁隆平为此获得了2004年的沃尔夫奖。又如超级计算机,现在排名第一的是中国的神威太湖之光,第二是中国的天河二号,第三是美国的泰坦。又如量子保密通信,中国2016年发射了世界第一颗量子科学实验卫星“墨子号”,2017年开通了世界第一条量子保密通信干线“京沪干线”。
总体上,中国排第一的科技领域虽然不是很多,但总是有一些,而大多数国家是一项都拿不出来。如果问中国排在世界前列的领域有哪些,那这个名单就相当长了,实际上包括大多数领域,例如卫星导航系统、航天、手机等。
“墨子号”卫星
许多人有一个误区,就是看到中国强的地方,就极度兴奋,而看到别的国家比中国强的地方,例如美国的芯片,就极度沮丧。这些人虽然知识水平和思辨能力相对较低,但立场还是希望国家好的。奇葩的是另一些人,看到外国比中国强的地方,就产生一种“兴奋”,认为这说明讲中国成就的那些宣传全是假的。
必须强调一下,这些反应都是错误的。世界是非常复杂的,科技是非常广阔的。中国在很多领域做得不错,同时美国或其他国家也在很多领域强于中国,这两者之间并不矛盾。我经常批评中国的不足,介绍其他国家的成果。但是一码归一码,中国实际取得的成果还是应该承认。如果你一定要数不出一个外国比中国强的地方,才能承认中国有成果,那你等于是把标准抬高到了一种荒诞的程度,好比在奥运会上,如果一个国家没有包揽全部金牌就一无是处似的。没有任何国家能达到这样的标准,也没有任何理性的决策是基于这样的标准做出的。
说得再大白话一点,好比现在有1000个科技领域,中国在100个领域领先,美国在800个领域领先,那么正常的反应是承认差距,继续努力。而许多人的反应,却或者是把中国领先的全部抹杀,或者是把美国领先的全部抹杀。
成都武侯祠有一副著名的对联:“能攻心则反侧自消,从古知兵非好战。不审势即宽严皆误,后来治蜀要深思。”如果你问,对于中国的科技宣传,对于中兴事件的反应,应该是硬的好还是软的好,积极的好还是消极的好?那么回答是,这些都不是关键,关键是,不审势即宽严皆误,不实事求是就怎么都不好。
把中国吹上天的“震惊体”和把中国贬入地的“神话体”,看似针锋相对,其实在本质上是相通的,都是由于无知和懒惰,对世界做出一种最省力、最简单的解释。省力的结果就是像哈哈镜一样,把现实照得面目全非。实际上,这些人的目的不是对世界获得深入的理解,而只是情绪的发泄。有一个基于游戏《英雄无敌3》的笑话形象地说明了这种感情需求:
一个农民走到“城堡有限公司”的总裁办公室门口,问守卫的枪兵:“请问,十字军总裁在吗?”枪兵告诉他:“十字军是二代的总裁,现在已经下台了。”“知道了,谢谢。”农民微笑着走了。第二天,这个农民又来问枪兵:“请问,十字军总裁在吗?”枪兵说:“我已经告诉过你了,十字军是二代的总裁,现在已经下台了。”“知道了,谢谢。”农民微笑着走了。第三天,这个农民又来问同样的问题,枪兵暴跳如雷:“我最后告诉你一遍,十字军是二代的总裁,现在已经下台了。你到底想要干什么?”“没什么,我只不过想再多听几遍这个好消息。”农民微笑着走了。
你看,“震惊体”和“神话体”的读者都是这样,并不关心真实的世界,只是想多听几遍自己想听的消息。最滑稽的是,这两种文章还互相以对方的存在作为自己存在的理由,好像众人皆醉我独醒。
在不同的观点之间,真正的区别不在于是捧还是踩,而在于是否实事求是。一个观点不会因为它是褒就自动正确,也不会因为它是贬就自动正确,只会因为实事求是而正确。只有在客观认识现实的基础上,才能根据现实而不是想象来决策。而为了客观认识现实,关键就是要提高科学素养,既要了解具体的科学知识,也要了解科学的思维方式。
拓展阅读
中国科技实力正以多快的加速度逼近美国
科技水平是国家实力、人民生活水平的最本质的标志。当今世界科技水平最高的国家显然是美国。中国的科技水平处于什么位置呢?
文︱袁岚峰
本文于2015年8月原载于作者博客,原文有删节,不代表新华社瞭望智库观点。
如何理解当今的世界大势?世界和中国如何演化到现在这样?将来会怎么样?要回答这些问题,就要先看清大图景。
科学中,不同的事实材料有不同的重要性。
首先要理解和解释那些最重要的事实,才能建立起理论体系。当然,判断哪些事实最重要,最值得解释,是需要洞察力的。例如爱因斯坦从测量地球在以太中漂移速度的否定结果,领悟到以太根本不存在,光速在所有惯性参照系中都相等,以此为基础建立起了狭义相对论的大厦。
民科常犯的一个错误就是用细节问题否定基本理论,各种推翻相对论、量子力学的尝试大都是如此。殊不知细节问题之所以困难,往往是因为影响因素太多,研究者难以把握。例如一片树叶下落的运动,跟树叶的质量分布、每个瞬间的气流都有关系,要描述清楚极其困难。
而最重要的事实、大趋势反而是相对简单的,只要抓住几个关键因素,就能得出深入的结论。所以预测一只股票的价格非常困难,预测一个国家的经济增长率却要容易得多。
那么,人类社会哪些事实是最重要的?对于这个问题,我们不妨这样想:如果有外星人在观察地球,他们会首先关注我们的什么?或者我们发现了一个外星文明,我们最先想知道的是他们的什么?
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科技与文明等级
答案很明显,是科技水平。
从能源的角度看,用火的文明,用畜力的文明,用蒸汽机的文明,用电力的文明,和用核聚变的文明,发展程度是完全不同的。从材料的角度看,用石头的文明,用青铜的文明,用铁的文明,用化学合成的塑料、橡胶、纤维的文明,和用刘慈欣科幻小说《三体》中的强相互作用材料“水滴”的文明,发展程度是完全不同的。
高等级的文明遇到低等级的文明,就是碾压。在同一等级的文明之间,即使政治制度、意识形态、文化传统相差很远,还是可以平等对话的。如果我们发现一个外星文明处于冷兵器时代,我们不会紧张,该担心的是他们。
如果发现他们会使用不可控的核聚变(即氢弹),跟我们并驾齐驱,我们就要认真对待了。如果发现他们会可控核聚变,会星际航行,我们就只好祈祷他们是善意的了,因为他们要消灭我们只是举手之劳。
根据《三体》小说的设定,“水滴”用强相互作用材料制成的
1964年,苏联天体物理学家尼古拉谢苗诺维奇卡达谢夫提出了卡达谢夫标度,用一个文明能够用来通讯的功率衡量这个文明的技术水平。
按照他的标度,i型文明能够调集与整个地球的输出功率(10的15次方至16次方瓦特)相当的能量用于通讯,ii型文明能够把一颗恒星的输出功率(10的26次方瓦特)用于通讯,iii型文明能够把一个星系的输出功率(10的36次方瓦特)用于通讯。
那么我们现在是什么级别呢?0.72型,连i型都还没达到。不过考虑到1900年的时候我们还只是0.58型的文明,这个进步速度已经很快了。也许再过几百年,人类就能进入i型文明。
把这个视角转移到国家之间,我们就会发现,科技水平是国家实力、人民生活水平的最本质的标志。当今世界科技水平最高的国家显然是美国。中国的科技水平处于什么位置呢?我的回答是第一集团,跟美国有显著差距,但属于同一级别。
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基础研究的论文与期刊
更详细地说,科学技术分为基础研究、应用研究、工业技术、生产经验等多个层次。各个层次之间既有密切的联系,也可以有一定程度的不同步。不同背景的人往往关注的层面不同。笔者从事理论与计算化学的基础研究,所以先在这里介绍一下基础研究的现状。
基础研究的成果,在绝大部分情况下表现为学术论文,发表在科学期刊上。科学界之外的人往往觉得能发表论文就很了不起了,但其实不同的论文之间水平相差很远,科研人员对论文质量的重视程度远远超过数量。如何评价论文的质量?
如果对一个领域很熟悉,自然可以仔细阅读每篇文章,就其内容给出评价。但世界上的论文早已汗牛充栋,谁都看不过来,现代科学又分得越来越细,隔行如隔山,即使对相近专业的论文也很可能不足以给出评价。那么怎么快速地估计文章质量呢?简单而有效的办法是看它发表的期刊。
在现代科研体系中,文章不是作者想发就能发,而是由刊物的编辑和审稿人把关的。世界上有数以万计的科学期刊,不同的期刊之间审稿标准相差很远,好比奥运会和学校运动会的区别。
学校运动会里会不会有世界冠军?原则上是有可能的,但这个可能性非常小,大多数人还是玩票的。而能参加奥运会的选手,即使你不知道他的具体成绩,但也可以相信总是达到了相当高的水平。
我们再来解释一下杂志“好”的程度。英国的《自然》(nature)和美国的《科学》(science)是两家著名的顶级期刊,它们的文章范围涵盖整个自然科学。有一些声名卓著的杂志涵盖整个一级学科,如《物理评论快报》、《美国化学会志》、《德国应用化学》、《化学科学》。
又有一些质量很高的杂志覆盖一个二级学科,如《有机化学通讯》、《高能物理杂志》。再往下,门槛越低,杂志越多。这是一幅学术金字塔的图像。把哪些杂志称为一流是有一定任意性的,但出入也不会太大,科研工作者的共识比歧见多得多。
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自然指数
近年来,《自然》的发行者自然出版集团提出了一套衡量国家或研究机构基础科研产出的指标,称为自然指数。他们挑选了68家一流期刊,统计每个国家或研究单位在这些期刊上发表多少论文。
这是最基础的指标,他们称之为文章计数(article count,ac)。这并不是说不在这68家杂志上的文章都不好,其实出自档次比较低的期刊的重要文章也不少,还有得到诺贝尔奖的。也不是说这68家杂志上的文章都很好,这些文章中也难免有一些价值不大的。
但毕竟,在这68家杂志中出现重要文章的概率比在其它杂志上大得多。在不知道更多信息的情况下,你看到一篇出自这些杂志的文章和一篇出自其它杂志的文章,可以十拿九稳地猜测前者比后者重要。所以作为一个对大量样本的统计,选取这68家期刊是可以接受的。
当代科学合作很频繁,一篇文章经常有多个跨单位甚至跨国的作者。所以他们又做了进一步的分析,把一篇文章平均分给每个作者,再根据每个作者的地址信息确定每个国家或单位占多少份额,称为分数计数(fractional count,fc)。比如一篇文章有两个作者,一人来自中国,一人来自美国,那么中美...