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中国科技实力正以多快的加速度逼近美国?

在职博士网      2015-08-14       来源: 袁岚峰

【BBC关于中国教师在英执教的纪录片,再度掀起了中西教育对比的大讨论。在正反双方的唇枪舌剑中,中国科技水平自然“躺枪”,比如缺乏重大突破,本土科学家没有拿过诺贝尔奖等等。世界第二大经济体真的是靠低技术撑起来的?中科大副研究员袁岚峰博士赐稿观察者网,详细分析了中国科技水平在世界上的位置。

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?

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。

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。

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