对我国物理学研究的一点意见

1、l 我国物理研究较少对经济社会发展起重大推动作用，根本弱点在于应用性物理研究既弱且较零星，没有得到应有的支持和公正的评价l 物理学发展至今日，应用性研究应该成为物理研究中的主要部分l 物理学应该为解决我国可持续发展难题做出贡献，发展应用性物理研究已刻不容缓对我国物理学研究的一点意见霍裕平（1999年7月10日 科技日报）编者按：这里发表的对我国物理学研究的一点意见一文对我国长期以来的物理学研究进行了反思，对如何加强应用性物理研究，特别是如何运用物理科学解决我国社会经济持续发展中的难题，作者提出了一些想法和建议。作为一家之言，我们发表的目的是希望科技界乃至全社会更多地关注我国学科建设，正确处理好

2、基础与应用的关系，使科学技术为经济和社会可持续发展作出更大的贡献。一物理学在20世纪走过了一段非常辉煌的历程。它在本世纪前半叶成功地进一步营建了自己的坚实基础。这之中包括相对论、量子力学和量子场论的建立。从四十年代起，（部分由于战争及在其后的冷战）它突出表现出自己作为“现代技术发展基础”的角色。物理学受到社会各方面（当然也包括政府）的重视和支持。冷战时代的结束多少引发了一些人对物理学发展前景的某种危机感。但是至少相当一部分人还沉醉在过去辉煌的余辉中。解放以来，我国的物理学受到了各方面的重视。在各种规划和大项目计划中，物理学都占有重要地位。我国物理学研究也取得了很大的进展，为国家出过一些力。我国

3、物理研究工作在发展中国家中是领先的，和一些发达国家相比，我们的确有很大差距。直观地讲来，我国物理学基本上只是反射世界物理学光辉的余泽。除某些项目外，我国物理学较少能对我国经济各方面的发展起重大的推动作用。许多的影响国民生计的问题，中国物理学工作者由于种种原因（主要是客观原因）不能起本应起的作用，或者做过了一些工作但却只能将结果束之高阁。我们应该从更广阔的角度，应该脱开自己的学科甚至是自己的爱好，为着将来而认真的总结过去，大胆地触及自己的痛点，认真探求我们存在问题的症结。科学界很多人都有共同的感觉，在一些重大的科学进展开始时，我国跟进得也很快，国家也给一些特殊的支持。但在进一步发展过程中，我们总

4、和别人拉开愈来愈大的差距。什么原因呢？有人说是基础差，但“基础”指的是什么呢，“差”又指的是什么呢？有人也将科学上的赶超集中于有人得诺贝尔奖。且不说会不会有人得奖，就是有一个人得了，或者有个得奖者回来，难道就能够改变整个面貌吗？我国物理学研究落后于一些发达国家，落后具体表现在哪里，缺陷又主要在什么地方？我认为，这些应该是物理学工作者，特别是各方面学科带头人好好想一想的。在现代科学的发展中，学科方向和研究目标的确定变得愈来愈重要。正确的引导可以易于取得重要的成果，而且也能促进研究队伍的成长。反之，错误的选择可能导致较为严重的后果。二物理学之所以在20世纪中期受到社会各界极大的重视，主要因为人们深

5、切认识到物理学作为现代技术发展基础的重要性。我们都知道，没有晶体管的发现就没有现代计算机，也不会有现代的信息科学。在二次大战及其后的冷战时期，由于迫切需要，很多物理原理急速地转化为有效的武器。因此，在很多人的心目中，物理学作为现代技术发展主要基础的功能，我们姑且称之为“改造世界”，大大盖过了作为探索自然奥秘，或者叫做“认识世界”的功能。当然，在过去两者基本上是统一的。认识了客观世界自然就能找到改造自然的途径，似乎并不一定需要先有研究的应用目标。但是从整体来看，到本世纪下半叶，由于科学和技术的巨大进展，物理研究情况有了根本性的变化。 物理学已经对很大一类宏观事物和现象（“宏观”可以理解成在以往意

6、义下，人们可以直接或间接感知的对象），有了系统的深入的了解，并建立了相当清晰的概念、理论体系、研究方法和微观（指原子、分子尺度）基础。这种情况使得不少人常误将认识基本自然规律的目标，或者推向极大，即宇宙的起源与边缘；或者推向极小，即基本粒子的结构；或者推向极复杂的生命现象等。如果仅将这些看成是基础物理研究，则未来的基础物理研究尽管需要现代技术大规模的支持，但距离现代技术却愈来愈远。现代技术飞速发展对物理学的反作用也是非常突出的。可以说，它根本改变了物理研究的面貌。现代的仪器可以观测到分子尺度的结构；可以记录系统中局部参数的三维空间分布及随时间的变化行为等等，这些进展使得过去很多推理、分析和猜测

7、的过程都不再必要了。大型计算系统的发展，不仅改变了理论计算工作的面貌，更重要的是展示了复杂系统数值模拟的可能性。部分实验过程的模拟也提上了日程。特别要指出的是，先进的技术也使人们能够制造大量的自然界并不存在的物体、材料等。这种情况一方面方便于研究工作，但同时也制造出了无数可供研究的对象，其中只有一部分是有应用前景的。可以这样讲，技术大大推动了科学的发展，但它也使得相当一部分研究工作“技术化”，使得原来貌似神秘的“科学研究”失去了“光泽”，堕入了“平凡工作”的行列。不少的“科学家”变得愈来愈像中世纪的“工匠”。因而，可以作为“研究对象”的对象数量的增大，先进设备的广泛使用，研究过程的程序化，都会

8、令一些人对不少研究工作的价值产生了怀疑。现在，在被普遍认为值得认真研究的物理问题中，或者与探索未知自然规律有关，或者可能有重大应用前景，两者兼之的已经不多了。从这种意义上讲，物理研究大体可分成两类，分别为“学科性”与“应用性”基础研究。两类物理研究不但在目标上、研究方法上有很大的不同，就连评价标准也已很不一样。还必须指出，现在正在开展的某些所谓的学科性物理研究其实也并不是真的去研究发展物理学所必须解决的一些带根本性的问题，而只是去寻求一些别人尚未研究而自己又易于解决的课题。由于某些物理领域的研究工作已相当深入、相当精细，理论概念比较清晰，加之大多数人对这些领域又比较熟悉，因而这些领域就成为相当

9、多从事学科性研究的物理学家的“栖息”处。当然在这些领域中的研究工作也比较容易做到令人觉得很“美观”，或者是所谓的“高水平”。久而久之，在这些领域中用以比较不同工作的一些标准，似乎就成为了整个物理学中评价研究工作的学术准则。从发表论文或所谓“国际反映”角度来看，在这些领域中解决一些小问题似乎就比解决另一些领域中的重大问题还要重要。这样的例子是太多了。 在长期的发展过程中，一些发达国家已逐步形成比较适合于这两种研究（应用性研究和学科性研究）并存的状态和相互关系的研究体制，达到某种形式的平衡。其实最基本的做法就是将“名”和“利”分开。出于对一些重大技术领域长远发展的认识，在这些国家的各部门及大型企业

10、中，重要的应用性物理研究受到很大的重视。除了有很好的研究条件外，有成就的研究人员可拿到很高的工资。在他们这种以金钱为标记的社会中，这种“重视”当然是见效的，吸引了大量的物理人才。在美国，学科性的研究主要在大学内进行，并受到科学基金的支持。在大多数实验室中，设备条件并不特别好，教授根据自己对物理规律的认识（即通常所谓的科学水平），选择课题、组织研究、发表研究结果。这是一种类似于竞赛的过程，看谁能解决那些尚未解决的物理问题。学术水平、名声都由之而产生。在美国，名教授的工资相对是不高的，也没有多少“特殊待遇”。在前苏联，应用性研究受到极大的支持，对这些工作的评价主要是根据其实际意义而定。两类研究工作

11、的优秀人员都受到相当优厚的待遇。总之，在这些国家中物理学的进展是基于两类（应用性与学科性）物理研究的共同努力。通常情况，由于应用性物理研究对社会和经济的长远发展具有直接的重大影响，在人力和财力上都应得到更大的支持。我们还应看到，由于常常是“被迫”面向复杂的实际对象，应用性研究常有可能导致新的物理研究领域的开拓。三回过头来从整体上看一下我国的物理学研究及物理研究队伍，我们就会很容易有一种极度不平衡的感觉。从一个方面讲，很多人都在宣传，物理学还有很多重要的领域或课题急待研究，但是，一旦真要打算具体做工作时，又觉得可以入手的方向似乎既不多，又不宽，本来就不大的一支物理研究队伍却又大都有点盲目地“挤”

12、在某些领域中。另一方面，中国社会的发展面临很多重大的问题，它们是一些发达国家在发展过程中未曾遇到过的，是需要我们自己安排解决的。一个例子是能源。能源是社会存在与发展的基础之一。怎样才能避免环境的急剧恶化呢？到下世纪下半叶，中国的近20亿人口不能再继续每年燃烧四、五十亿吨煤，我国需要建设数以千计的百万千瓦级的核电或太阳能电站。目前建设的一些类型的核电站或太阳能电站显然是承担不了此“重任”的，我们需要研究我国核裂变能或太阳能的发展道路。在农业、交通、信息等方面也都存在类似的问题。物理学应该为解决这些问题提供科学基础，但是中国物理学界有多少人曾经考虑过与之直接有关的课题呢？ 多少年来，在我国物理学界

13、（或外界）都认为物理研究属于基础研究，而基础研究就应该是学科性的研究。时至今日，很多人还在反复强调要“按物理学发展规律”来开展物理学研究。问题是， “物理学的发展规律”到底是什么，十九世纪或20世纪初物理学发展的一些模式还能否一成不变地沿用至今吗？现实地讲，目前指导大多数人的规律也只不过是：选择一些别人尚未发表过，而自己又有可能做出可供发表结果的课题。问题在于，不大的一支中国物理研究队伍，竟有那么多人做这类的工作，而且竟将评价这类工作的标准推广为评价所有物理研究工作的准则。以发表文章数目和所谓得“奖”（普遍的、多学科统一的评奖，这也是我国所特有的）来作为评价研究工作的主要依据，不仅引起不同学科

14、间的不平衡，而且非常不利于重大应用性基础研究的开展。特别是，有人又突出强调了某些外国登摘机制中的登录数，更是推动人们去追逐国外某些学科性研究之尾。在我们国家，这些年来又将物质条件和利益（如提职称、评估、申报项目等）的提供，集中地与这些所谓的“统一标准”直接相联系，就更形成了扭曲物理学研究的势潮。适合学科性研究的相对规模和地位远高于应用性基础研究。 有人会说，这些评价标准本来就只是对这里所说的学科性物理研究的，而支持基础研究（以前称为“稳住”）本来也就仅指支持学科性基础研究。但在我国，很多部门实际上并没有长期发展战略；大企业又无暇顾及长远发展，在这种情况下将基础研究的名义独占，也就必然压制了应用

15、性物理研究发展的可能。这里所指的应用性基础研究是指那些对经济与社会长远发展有重要作用的基础性的研究项目。过去多少年来，由于政治与经济的压力，我国的“应用”研究主要是发展近期可用的技术，很少注意与发展一些与重大技术有直接关系的基础性研究工作，近来更要求与产业直接相连。另一方面，我们有不少科技界人士，对能否自己解决和发展与我国发展特点有关的重大技术缺乏信心。可以这样讲，由于没有合适的评价标准，又没有相应的专门支持，多年来我国基本上不存在适于应用性物理研究发展的条件，更谈不到吸引入才。已有的一些应用性物理研究大多源于特殊原因和条件，并非根据长期发展需要而安排的。以金属物理为例，近卅年来，我国各大学金

16、属物理专业绝大多数都已消亡，在极少的金属物理基础研究部分也大都“转向市场”，在热门的“凝聚态物理”学科中金属物理基本上没有位置。反之，有不少物理界的人士和研究单位正是在跳出了金属物理后才大展宏图的。产生这种状况的根本原因在于，现阶段的金属物理主要要研究的是复杂对象（如合金、非完整晶体等）的宏观特性，因而主要方式是针对具体对象或目标的实验研究并从中找出规律。这里暂时还没有多少系统的理论，也不一定需要那些“高”“精”的仪器，因而发表不了多少文章。这是一种典型的应用性基础研究。它从目前人们认为的“基础研究”方面得不到经济上和舆论上的支持，从应用开发方面来看又易于被认为太远，不能解决“当务之急”。金属

17、物理在我国的衰落不能责备物理界同仁，主要是“制度”问题。 我国物理研究的不平衡结构是有其深刻根源的。我们老一辈物理学界的带头人大都是在外国学科性基础研究单位（如一些名大学的实验室）培养出来或工作过的。他们提出的有关科学研究的建议或他们参与组建的科学研究机构中，总是不可避免地倾向于学科性基础研究，倾向于他们在国外所熟悉的研究方式。当然也有从应用基础研究领域回来的，但他们的“名声”自然无法与那些出自名门的老先生相比，他们的意见也不能受到重视。过于强调和孤立突出科学研究探索自然奥秘的目标；过于强调科学研究的世界性和无方向自由选题的重要性；发展到单纯地将发表论文数、SCI登录数等作为研究工作的标志与目

18、标，加上外国人倾向于中国科学家多做一些“补充”性的工作，这就形成了一个在科学界中的“正反馈环”，使得应用性基础研究更难打破并进入这由“一家”独占的基础研究领域。 这种不平衡的外界的推动则来自“中国传统的实用主义”与“大国概念”的结合。一九五六年我国的“科学规划”提出要新建或重点支持的学科基本上大都是为发展一些极端重要技术的基础性研究工作，其中不少部分根本就属于物理学范围。当时，不少科学家也坚决地放下了自己熟悉的工作，开拓新的领域，将自己的研究工作直接与国家的未来联系在一起。在其后，由于认识上的原因，某些部分很快转化为学科性研究。由于众所周知的历史过程，规划的基本思想在以后大都得不到继续落实。7

19、0年代中期以后所有的各种形式的科技“规划”中，涉及基础研究的都以学科内容为主，有关技术或应用的部分，除与国防有关部分外，无例外的都只考虑近期能得以很快见效的项目。以致于长时期来我们根本无法确立任何独立发展重大技术的规划，哪怕这种技术对我国未来十分重要，并明知一些发达国家近期内不会支持我们或由于某些原因暂时不予重视。人们（包括一些技术学科的人士）不支持一些重大的应用性物理研究的理由常常是“近期内不会起作用”（到后来则进一步改为“不能上市场”），而其逻辑是：与其支持这些研究，还不如用这些钱来解决近期的一些问题。科技体制改革，从一定的意义上讲，对学科性基础研究的影响是比较小的，但是由于没重视区别应用

20、基础研究与应用开发，“放开”走向市场的结果是使已有的本来就很弱的应用性物理研究进一步萎缩，使物理研究结构的不平衡更为加剧。在改革开放20年后，在世纪之交的前夜，我们确实应该逐步明确我国基础研究的基本弱点，使社会各界真正认识到基础研究对我国经济和社会持续发展的重要意义。当前，应马上开始加强应用性物理研究，将相当一部分物理工作者吸引到研究与我国持续发展密切相关的重大物理问题的行列中来。四 我国人口居世界第一，可耕面积相对很小，资源又不全面。这就使我国在今后持续发展中会遇到很多别国不一定遇的到的难题。物理学研究是应该而且能够对解决这些难题起重要的作用的。高层领导在考虑我国可持续发展时已感觉到基础研究

21、的重要性，这就形成应用性基础研究可以开始发展的条件。先从某些局部领域开始，开展若干个课题的研究。只要目标是真正明确的，研究成果必然会受到社会的承认。在这一过程中会有更多的人真正认识基础研究,重新认识物理学。这就形成进一步扩大研究和扩展领域的条件。如此下去，应用性基础研究就有可能真正逐步发展起来，物理学就有可能在下世纪为中国的持续发展真正做出重大贡献。 我国应用性物理研究能否真正发展，在现阶段很大程度取决于我国物理研究队伍的态度和想法。他们是否能承认应用性物理研究的重要性；他们有无决心转移阵地；他们能否很快地明确真正有重大意义的课题等等，这些都还需要作大量的准备。关键是要逐步改变目前对研究工作的

22、实际评价体系。至少在最近相当一段时间内，大部分应用性研究较难从他们那里得到应该得到的评价。因此，对于重大的应用性基础研究应该单独建立检查和评估组织，其中大部分应由较长时间从事应用性基础研究的人组成。应该根据工作对我国经济持续发展或重大技术发展的意义、工作的难度以及解决问题的程度而作评价。还必须指出，和评价学科性研究不同，在开始阶段对应用性物理研究，应以国内评估为主，如果有国外的评价，也只能作为参考。只有在评价这些工作的基础上，才能综述基础研究所取得的成绩并明确划定给应用性基础研究经费的下一步流向。在美、欧和日本，像受控热核聚变这样一类应用性物理研究各课题的评估和检查，主要由本行业或相近领域的专家组成委员会来进行。整块经费的划定，对整个核聚变领域研究工作的评估以及进一步的发展方向，则经由核工程、能源、物理及本行业专家组成的委员会讨