王貽芳：想做科學領先國家，必須有專用大科學裝置_風聞

來源：網易新聞

王貽芳院士認為，中國現在的研究，無論是在數量上還是質量上，跟日本都還存在着很大的差距，這一方面反映了我們現在仍然存在着差距，其實更反映了在過去的一個巨大的差距。如果想取得像探測到引力波那樣的重大科學成果，必須首先擁有先進的科學裝置。

出品 | 網易新聞

採寫 | 史文慧

改革開放40年來，中國經濟社會發展取得了巨大進步。作為“第一生產力”，科學技術的價值日益受到重視。網易《改革親歷者》策劃獨家專訪10位科技領域****的頂級專家，請他們分享各自在科學研究、科技探索中的經歷與見解。

第十期：專訪中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳。

（一）在高能物理領域，中國的專用科研設備基本都是自己研製

網易新聞：有沒有可能用簡單的語言來解釋一下中微子振盪？

**王貽芳：**中微子振盪，直接的解釋就是中微子在飛行的過程當中，從一種變成了另外一種，當然它還可以再變回來。這個在自然界當中應該説沒有直接的比擬，（因為）如果從一個東西變成另一個東西的話，一般不可逆、回不來。

這是一個量子世界的特殊現象，也是基本粒子的一個非常特殊的性質。這跟整個宇宙的演化發展，甚至是我們銀河系、地球的存在都有非常密切的關係。這裏面反映了深刻的物理規律。

網易新聞：您負責的中微子振盪實驗，曾被《科學》雜誌評為2012年度世界十大科學突破，同時獲得了2016年的“基礎物理學突破獎”。當時大亞灣中微子實驗剛剛運行三個月，能取得這樣的成績，您覺得最重要的原因是什麼？

**王貽芳：**原因應該説是很多的，大概很難説某一個原因是最重要的。

其實有某一個因素缺失的話，這個項目就做不成，所以人家説做成一件事要每件事情都對，做錯一件事情只要有一件事情錯了，就可以把它給弄失敗了。應該説，在大亞灣實驗的過程當中，無論是各方面的支持，包括政府，包括中廣核，包括我們方案的設計，包括方案的執行，包括最終數據的科學分析等等，所有的這些方面都必須做對了，不能有任何一個地方有錯誤。

我們的（大亞灣中微子實驗）靈敏度是人家的好多倍，我運行一個月是人家的四五個月，甚至半年，所以我們運行三個月，相當於人家運行了好幾年。

最終這樣一個結果是很自然的，這反映了我們一方面在開始的方案設計上面有一個正確的決策，另外在技術上有很多特別的地方，使得最終這個實驗能夠非常令人滿意地完成最初的科學目標。實際上我們已經遠超過最初的設計目標，比預想的還要好。

網易新聞：現在中國高能物理研究在世界上是一個什麼樣的水平？

**王貽芳：**北京正負電子對撞機，包括大亞灣中微子實驗、江門中微子實驗這些成績，無論是科學還是技術的，使得我們基本上站在國際的平均水平。

我們可能有個別的地方、個別的成果是別人沒有的，當然別人只要沒有，你就是領先的。但是在整體上來説，應該説我們還是有很大的差距的。

網易新聞：許多科學領域用到的儀器設備主要靠進口，高能物理這塊情況如何？

**王貽芳：**在我們高能物理的領域，進口的大設備、整體設備是很少的，基本上都是自己研製，我們只買一些像示波器這種所謂通用的設備。專用的設備，都是自己研製的。

網易新聞：您剛才説咱們國家高能物理這塊的儀器裝置絕大多數都是自己研製的，這個比例大概能佔到多少，99%？

王貽芳：99%做不到，因為我們這裏通用的儀器設備，（例如）示波器、頻譜分析儀等等，另外還有很多芯片，包括FPGA芯片、ADC芯片都是進口的。我們可以研製自己的專用芯片，但是通用芯片只能買，我們不可能真的從種麥子做起，所有的事情都自己做，那是做不到的。

（二）要想有國際領先的技術突破，科學裝置本身必須先進

網易新聞：許多大科學裝置國際上已有類似的，為什麼中國還要花幾百億上千億自己建？

王貽芳：大科學裝置分兩類，一類是所謂通用的裝置，有很多人來用。

實際上在設計建設（這類大科學裝置）的時候，並沒有一個特別具體明確的目的，只是為了某一個領域，比如説凝聚態物理、材料、化學，至於真的是哪個課題來用，是沒有辦法預先知道的。所以這一類所謂的通用裝置，實際上也是每個國家科研實力的一個基礎，沒有這個基礎的話，你這個國家的科研，應該説實力是大打折扣的。

也不是説絕對不可以到國外去用，但是如果我們從事物理、化學、生物、材料的人都到國外用這類的裝置的話，一個是不方便，使用時間受限制，（另外）有一些也無法出國的，因為一些樣品的、各種各樣的原因，出不去，所以沒法兒在外面做實驗。

這些裝置應該説是國家的基礎能力的表現，所以必須要有。

第二大類是所謂的專用裝置。理論上專用裝置可以自己不建，專門去跟別人合作，用別人的專用裝置。

但是實際上你可以想象，這樣的一個合作的專用裝置，無論是提出的設想、科學目標、技術方案，還是最終的實施和基礎設備的研製等等，都是受很多限制的。你只是做其中的一部分，很難在這裏面起到所謂的領導作用，你的科學思想也很難讓別人給你體現出來。所以如果我們真的想做世界一流的、科學領先的國家，那必須要有自己的專用的大科學裝置。

當然你不可能把所有可能的專用大科學裝置都做了，（而是）只能做其中的一部分，所以這裏有個選擇，有些我們自己做，有些我們跟別人合作。

在能夠領先的地方，在技術上極其重要的領域、方面，在我們有優勢的地方，我們希望自己建設；在我們基礎有點薄弱，人力資源不夠，技術擴展能力有限，重要性不足的方面，我們少投一點人，跟別人合作就可以了。

所以這裏面有一個優化的問題，也有一個選擇、決策的問題，應該説（這）還是一個非常複雜的科學問題。要把它做好不是特別容易的，需要科學界非常仔細地思考和論證。

你去看科學發展的歷史，在美國，它的這些大型的通用儀器設備都是很多公司研製出來的，在研製的過程當中需要兩個條件，一個是需求，一個是人才。我們現在應該説這方面都有不足的地方，特別是人才。人才不可能憑空而來，必須是在科學儀器設備的研製過程當中培養出來。所以大科學裝置的建設，實際上就是培養設備研製人才的一個最好的途徑。

美國從五十年代開始，搞了五六十年大科學裝置的研製，在這個過程當中孵化出了很多儀器設備的企業、廠商，比如説最著名的LeCroy做的示波器，就是一位從事高能物理的工程師把這個技術發展出來，然後去做了示波器的這樣一家企業。所以沒有環境條件，沒有基礎是很難發展起來的，急功近利、跳過某些發展階段也是不現實的。所以我覺得我們中國現在應該大力發展像大科學裝置這樣一種自己動手研製設備的研究方向。

簡單地説把這個階段跳過，就去抓最後的成果，那自然你就只有去買人家現成的設備，所以我們還是應該看到科學發展的一個基本的規律，有這樣一個過程。美國現在的大科學裝置建設遇到很多困難，不代表我們中國就應該跳過這個階段，跳過這個階段的最終結果就是我們的基礎是非常不紮實的，這就有很多的問題，那自然就會產生剛才説的，大家的儀器都是買來的。

網易新聞：中國這些年也建了許多大科學裝置，如果想取得像歐洲發現希格斯粒子這樣的重大成就，您覺得大概還需要多久？

**王貽芳：**如果沒有新的大科學裝置那是不可能的，目前我們所有的這些已有的裝置，無論是在科學還是在技術上，都談不上領先。它的投入跟國際上已有的這些領先的裝置相比，至少還差了十倍以上，所以我們還有很大的一個距離。

如果要想有重大的科學成果，類似於希格斯粒子的發現，或者是比如説引力波的發現等等，這些都還需要幾十億美元，也就是説幾百億人民幣以上的投入，否則不可能。

網易新聞：美國的許多科研項目往往能帶動社會幾百乃至上千項新技術的發展，中國的大科學裝置建設會給社會帶來什麼樣的影響？

**王貽芳：**美國的大科學裝置總體來説是從五十年代開始建設，高峯到2000年左右，這五十年對大科學裝置的投入、建設、運行等等，給他們帶來了巨大的收益，也有很多非常重要的技術成果在社會上得到廣泛的應用。

跟他們相比，我們的北京正負電子對撞機起步是相當晚的，（而且）技術上不是國際領先的，我們基本上是採用國際上已有的成熟技術，所以你可以想象，一個科學上、技術上不是最領先的裝置，自然在技術的輻射能力方面會有一定的限制。

所以它的最重要的成果應該是填補了很多國內的技術空白，過去國內沒有能力研製的設備、我們不掌握的一些技術，通過北京正負電子對撞機的建設，我們能力提高了，水平提高了，（技術）也掌握了。這裏麪包括磁鐵的研製、高精密的機械、真空微波電子等等，這方面的水平有大大的提高。

但是它顯然不是世界第一的，也不可能説是國外都沒有，只有我們有。所以如果要想有所謂的國際領先的、重大的技術突破，能夠輻射到社會上，對國民經濟有作用的話，科學裝置本身必須是先進的。

從來沒有過的裝置、從來沒有過的科學的重大成果，自然需要從來沒有過的技術，這樣的技術才有一個所謂的領先性，才能夠有可能有一個新的重大的突破。如果只是採用成熟技術，國外已有的，科學上不領先，那麼技術上大概也很難領先。

科學的事情都得一步一步來，從零就到世界領先，那是不可能的。所以我們首先第一步，從零到世界平均水平，達到世界平均水平以後，我們再説世界領先。

經過三十年的努力，應該説我們已經做到了在世界的高科技領域佔有一席之地，達到了世界的平均水平。我們有了這個基礎，就要規劃設計一些世界領先的科學裝置。科學領先，那自然就會有技術領先，自然你所希望的技術的輻射、帶動作用，就慢慢會顯現出來。

（三）得諾貝爾獎有很多偶然因素，並不能直接反映實際情況

網易新聞：如何看待中國和日本在諾貝爾獎獲獎數量上的差距？

**王貽芳：**這個差距確實是存在的。

我覺得我們中國現在的研究，無論是在數量上還是質量上，跟日本還是有很大的差距。（這）一方面反映了我們現在仍然存在着差距，其實更反映了我們在過去的一個巨大的差距。

它的這些獲獎成果都是在上世紀七十年代到九十年代的成果，如果要真講基礎的話，應該是反映了我們六十年代到九十年代對科學投入的一個巨大的差距。所以這個應該説不奇怪，也沒有什麼可吃驚的地方。

得諾貝爾獎有很多的偶然因素在裏面，從統計上來説反映了國家的科學實力，具體到個人或者具體的研究內容方向、項目，我覺得它不直接反映很多實際的情況。

網易新聞：對於您來説，做科研最大的動力是什麼？

**王貽芳：**每一個真正從事科學的人，其實心裏都有一個對科學的追求，就是我們希望知道自然界的這些規律，希望知道我們看到的一些現象背後到底有什麼。

在科學研究這個道路上，我們會遇到各種各樣的困難，如果沒有這樣一個興趣支撐着你的話，你是很難走下去的。

網易新聞：國內長期有這樣一種聲音，科研投入那麼大，為什麼不把這個錢用在民生，您怎麼看這個問題？

**王貽芳：**任何一個國家的經費的投入都應該有一個合適的分配方案和比例。民生跟科研是完全不搭界的兩件事情，就像説一個人是要吃飯還是要睡覺，兩個到底要哪一個，這是沒有辦法去選擇的一個問題。

一個國家如果對科研沒有一個合適的投入，這個國家的未來就會有很大的問題。實際上長期以來，我們中國對基礎科學的投入一直是有一種所謂急功近利的思想，覺得你這個東西又不能吃又不能喝，也不能對民生做出貢獻，為什麼要投入？所以長期以來我們對基礎科學的投入實際上是比例嚴重偏低的。

你去看國際上的這個比例，發達國家一般基礎科學投入跟R&D（全社會研究與試驗發展經費）比的話，都在15%，我們只有5%，是人家的三分之一。這個惡果實際上現在已經非常明顯地體現出來。

這表現在幾個方面，第一我們社會上人才嚴重不足。你去問企業研發為什麼做得不好，都説缺人，大學也説缺人，研究所也説缺人，到處都説缺人。為什麼？因為我們基礎研究的水平、能力不夠。

任何一個大學，你都可以去想一想，（説）這個大學好，好在哪裏？都説數學、物理、化學，基礎科學好，沒有説這個學校好就是基建好，別的什麼都不好，不會的。所以基礎科學是培養高水平人才的唯一的地方。如果我們對基礎科學沒有足夠的投入，自然就沒有足夠的人才，自然這個問題就會體現在所有的地方。

第二方面就是其實剛才也説過了，像儀器等等，我們所有的這些所謂創新的儀器，不可能説專門教儀器的人才，教的儀器人才都是（只懂）教出來的、現成的儀器。如果要有創新的思維、要有新的發展，其實都是從基礎科學裏面來。

你去看一看美國的這些儀器設備廠家，有多少人是真的學儀器出身的，有多少人是學比如説物理（出身）？所以這方面也體現出來我們對基礎科學投入嚴重不足，體現在儀器研究方面，現在情況也是這樣。

當然也包括現在大家説的，諾貝爾獎數量很少。那不投入怎麼會有呢？所有我們現在看到的，無論是基礎科學研究的重大成果的缺失，還是社會上經濟技術發展的瓶頸，都是由於在前面的二三十年基礎科學研究比例偏低。

不是説要不做別的，只做基礎研究，只是説要有合適的比例，這個合適的比例，應該是隨着經濟的發展而逐漸增加和提高的，而且當然也要用在合適的地方。但是不管怎麼樣，把民生跟科研對立起來，這是完全錯誤的思想。