作者:管璇悦 黄晓慧 来源:人民日报 发布时间:2023/4/7 9:08:40
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基础研究,于无人处更进一步

 

自己到底适不适合研究数学?刘钢动摇过,沮丧过。

攻读博士期间,在一个数学问题上耗费18个月,毫无进展;正式进入学术圈前,怎么找到有兴趣且有意义的项目,又挣扎许久……

如今再回首,这位华东师范大学80后数学教授云淡风轻,“做科研,一定会经历这些事情。有些成果需要走很长一段荒芜之路才能得到。”

刘钢的研究方向是微分几何和复几何,很难用几句话解释清楚。那些看起来无比枯燥的数与形,是他乐此不疲的追逐与享受。越钻研,越美妙。

2022年,他和十几位中国数学家受邀在国际数学家大会上作学术报告。如此规模的中国“群星”闪耀“数学奥运会”,还是首次。

数学被视为基础科学中的基础,看似“无用”,却堪大用。不管是医学、物理学、天文学,还是人工智能、量子计算,无一离得开数学。既基础又前沿,既严谨又纯粹,遨游此间,尤需自由。

正是这样的自由探索,与目标导向共同构成我国基础研究的重要组成部分。双轮驱动,行稳致远。

自由畅想

不预设、不确定,“脑洞大开”造就从无到有

时针回拨到2002年,数学家田刚登上国际数学家大会的演讲台,作为中国大陆首位“一小时报告人”,受邀分享最新研究成果。

一样的舞台,不一样的光景。岁月的脚步走过20多个年头,田刚也见证了我国数学领域的长足进步。一批中青年人才活跃在国际前沿,一批高水平成果产生不小影响力。

现在,他是中科院院士、北京国际数学研究中心主任,既研究数学,也培养人才。但自由探索的起点没有改变:基于自己的兴趣,从问题本身出发,没有直接功利性的目的。“数学仍然有许多关键问题有待研究。解决的思路在哪儿?需要数学家积极思考,发现新的路。”田刚说。

无用、自由、纯粹,曾被古希腊人视作科学真正的精神。回首科学史上的重大发现,从元素周期表到细胞,从青霉素到DNA双螺旋结构,不少科学家的“脑洞大开”,在螺旋式上升中释放意想不到的势能,影响科学界,也改变世界,擦出人类文明的火花。

据说,古希腊物理学家阿基米德洗澡时灵光乍现,想出测量皇冠体积的方法,惊喜地大喊“尤里卡”(古希腊语“我发现了”之意)。

自由探索中不乏类似的“尤里卡”时刻。

北京大学教授陈鹏,锚定化学与生命科学的交叉前沿领域。生物正交反应,是能够在生物体系中进行的一类“外源”化学反应。“为什么大家都在做两个官能团连接在一起的成键反应?化学家同样擅长把化学键切开。”灵感突至,他和学生逆向突围,提出基于化学键断裂的生物正交剪切反应。就像电脑程序突然按下回车键——一条新路,跑通了。

“真正的原创突破,‘从0到1’,我认为是突发奇想,不能计划,一定是训练有素的科学家在融会贯通之后,也许是吃饭、走路的时候,也许是跟朋友聊天的一瞬间,也许是像我一样在讲课时突然想到了一个主意。”中科院院士、西湖大学校长施一公深有感触。

灵感瞬间性、方式随意性、路径不确定性,注定了自由探索是无垠的拓荒。仿佛千山独行,于无人处更进一步,需要无穷的好奇心,无限的热爱与坚持。

对科学家而言,这却构成了科研的无尽魅力。提出问题,发现前人未及的蛛丝马迹;灵光一现,收获意料之外的豁然开朗;同台竞技,找到独特的研究道路……“非常有价值,不仅自己的好奇心得到满足,对人类文明也有所贡献,不管大或者小。”中科院院士、上海交通大学医学院教授董晨说。

只不过,每个看得见的“尤里卡”时刻背后,是看不见的漫长蓄势。陈鹏的成果,从有想法到实施只用了半年,但积累花了5年,失败每天上演。刘钢发现,有时灵感的到来并不能解决问题,仍要继续“爆破”。不管是借助精密仪器的实验研究,还是大脑之内的理论推理,灵感,都是必然中的偶然。

自由探索难免“迷途”,但薛其坤不愿把这些“迷途”定义为失败。这位中科院院士、南方科技大学校长,深耕物理领域数十年,“想要登上顶峰,可能有10条路可以走,证明一条路走不通,也是了不起的事。”

这同样是自由探索的应有之义。接受不确定性,避免急功近利,才有可能创造更多“从0到1”,再到无穷大。

大胆假设

不功利、不打扰,让治学环境再“沉浸”一些

重视,进步。许多科学家这样形容近年来我国的基础研究。

全国基础研究经费5年增长1倍;加快建设国家实验室、全国重点实验室等创新平台;发布基础研究十年规划……从政策到投入,从硬件到软环境,变化显而易见。

然而,放眼世界,我们的基础研究水平整体上还没有达到领先水平,原始创新还远远不足。地基不稳,高楼难以拔地而起。夯实基础,迫在眉睫。

山有小口,仿佛若有光。便舍船,从口入。初极狭,才通人。复行数十步,豁然开朗……《桃花源记》中,寥寥几笔,渔人便得见世外桃源。而对科研人员来说,想要抵达自由探索的“桃花源”并不容易。天分、努力、支持、运气……是“帮手”,也可能是“对手”。

在诸多不确定性中,一些确定的痛点亟待解决。

“外在的、尽快出成果的压力,各种‘帽子’和项目的评比,使得年轻人很难沉下心来开展研究,这实际上是干扰科研的,因为基础研究很需要时间。”田刚表示。

曾有数学家比喻,数学中绝大多数影响深远的贡献,往往出于“慢功”而非“快功”。快时代,基础研究却急不得,不能用发表了多少篇论文、产生多少效益来衡量。把好度,让功利性的倾向再减少一些;不打扰,让治学环境再“沉浸”一些。

近年来,科技减负专项行动等相关政策的出台为科研人员松了松绑,但科研配套服务仍有待完善。科研工作之外的忙忙碌碌可以再少些,切实有效的支持保障可以再多些。

“科学家应该经常坐在苹果树下‘胡思乱想’,科研的果实才有可能掉落。”董晨认为,要发现有才能的人,给予充足的科研经费,使他们能够专注于自己最擅长的事。

薛其坤关注生活层面的保障。基础研究难度大、风险高、耗时长。部分年轻人可能出于现实考虑,转而做其他工作。为此,既需要创造好的科研平台,提供展示才能的舞台,也呼唤更有针对性的举措,减少后顾之忧。薛其坤认为:“既有远大理想,又有生活保障,才能全身心长期投入科研。”

科学前沿无尽,探索未有穷期。人,是科技创新的第一要素。很多基础研究的重大突破,往往非常依靠科研人员的品位和判断力。也正因如此,脚踏实地的保障、支持试错的环境、鼓励探索的氛围,对“打地基”的人尤为重要。

将视线放长远,从科研生态到创新文化再到社会氛围,同样需要更大范围、更长周期的培育。

“更多基础研究在做默默无闻的奉献。提高公众对科学的认知,提高社会对基础研究的认知,还需要做很多工作。”田刚说。

不少专家学者利用新媒体进行科学普及、弘扬科学精神。神秘如宇宙起源,精微如物质粒子,越来越贴近公众生活。

社会的合力也不可小觑。不管是科普场所的建立、教育阶段的启蒙,还是科学思想的培养、社会力量的参与,都能以更多元的方式提升关注、助推发展。

厚培科学土壤,静待创新花开。

认真求证

更多元、更灵活,支持科学家大胆去闯

今年1月,首批新基石研究员揭晓。来自数学与物质科学、生物与医学科学两大领域的58位科学家,将连续5年,每人每年获得最多500万元的社会资助。陈鹏、刘钢也获评入选。

10年,100亿元。新基石科学基金会由腾讯出资成立,希望通过长期稳定的支持,寻找原始创新的“基石”。不设置明确的研究任务、不考核论文数量、不限定拿出成果的期限,选人不选项目的“新基石”,在科学圈引起广泛关注。

当有创造力的科学家得以放手“天马行空”,研究计划精彩且富有前瞻性。理解混沌现象,探究中微子质量奥秘,拓展植物远缘杂交,激活肿瘤免疫……评审“新基石”人选时,施一公印象深刻,“一些科学家绞尽脑汁在想,怎么样基于研究现状进入我们从来没有想象过的一些学科,很不可思议的想法跃然纸上。”

陈鹏觉得,自己靠“基础加创新”打动了评审,不是在之前工作上的简单延伸,而是尝试提出一个全新的方向,尝试为解决一个关键科学问题发展新的技术。

在中科院院士、物理学家朱邦芬看来,财政经费资助的模式更具计划性,更加考虑学科的全面布局,而“新基石”这样的模式可以起到很好的补充作用,“比较灵活,更有利于创造力强的科学家大胆去闯。”

我国基础研究经费绝大部分来自国家财政,如何完善多元支持机制,成为摆在眼前的课题。“社会多元化投入很重要,这也是科技发达国家推动科技创新发展的经验。”科技部基础研究司副司长郑健表示,这不仅是经费投入的一个渠道,更是社会、企业关注和参与基础研究的重要体现,代表全社会重视基础研究的氛围正在形成。

事实确实如此。阿里成立达摩院,华为成立战略研究院,未来科学大奖、科学探索奖等民间科学奖项设立,越来越多社会力量的身影活跃于基础研究。近日,科技部印发《社会力量设立科学技术奖管理办法》,鼓励国内外的组织或者个人设立科学技术奖项,对科学技术进步活动中作出贡献的组织和个人给予奖励。

在上海,一个基础研究“特区”引人好奇。“特”在哪?允许自由选题、自行组织科研、自主使用经费,并在科研组织模式和管理体制机制上给予充分的改革探索空间。

2021年10月,上海市在首批试点单位复旦大学、上海交通大学、中科院上海分院实施“基础研究特区计划”。3家单位主要负责人挂帅“区长”,第一年资助经费为每家单位各2000万元,试点单位以不少于1∶1的经费比例共同投入。2022年,又扩充了同济大学、华东师范大学、华东理工大学3家试点高校。

周斌,中科院上海分院首批入选该计划的37位科学家之一。他潜心研究“遗传谱系示踪技术”十余年。这好比在人体体内的微环境破译细胞之间的“接头暗号”,揭示细胞的“前世今生”,是生命科学中基础又前沿的领域。

“‘特区’没有硬性要求我们做什么、汇报什么,没有工程化的指标盯着,也不需要每年都撰写研究进展报告,我感受到了宽松和自由,可以专注于自己喜欢、擅长的领域探索研究。”

基础研究主要靠纵向科研经费,一些重点课题频繁、多头的进展汇报和成果总结,容易打乱正常的科研时序。瞄准痛点,“基础研究特区计划”以5年为周期,减少各类申报所耗费的时间精力,给予充分稳定的经费保障。

这股新风也给基层科研带来机制之变。复旦大学首批“特区计划”入选者平均年龄37岁,最年轻的入选者是一位刚结束博士后工作、入职复旦大学的青年科研人员。在过去,这样刚刚迈入独立研究阶段、科研基础不太强的科研人员,很难竞争到数百万元额度的项目。“在支持鼓励青年科研人员勇闯基础研究‘无人区’上,‘基础研究特区计划’起到了指导性、风向标的作用。”复旦大学科学技术研究院基础研究处处长王浩说。

让不敢想变成敢去做,让有能力、愿意做得以放手做。从这个角度看,不管是社会力量的参与,还是“特区”的试水,抑或是国家自然科学基金委对自由探索一如既往的支持,都指向同一个目标——期待更多的“从0到1”。

举步入荒径,只为少人行。

面对自然和世界,我们依然有太多未知。从未知到已知,从不确定到确定,基础研究是必由之路,自由探索是硬核驱动。许多几十年甚至数百年前的自由探索,直至今日,依然影响着我们。从无到有,一定不是坦途。但无论时光如何流转,这条路上,一定有人在前行。他们锚定目标,心存热爱;他们遥遥相伴,孜孜以求。

 
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