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诺贝尔物理学奖得主：中国基础研究需要耐心http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2004-02-16
金山词霸2003版关于“Towns”的定义是这样的：“汤斯①姓氏②Charles Hard1915-美国物理学家、教育家曾获1964年诺贝尔物理学奖”，查尔斯·哈德·汤斯的成就和影响由此可见一斑。 今年89岁高龄的汤斯因为对量子电子学的研究和发明微波激射器，荣获1964年诺贝尔物理学奖金。汤斯生在美国南卡罗来州的格林维尔，从格林维尔的富尔曼大学获得物理学学士和现代语言学学士学位后，他的学术研究历程一路畅通：杜克大学物理学硕士、加州理工学院哲学博士、进入贝尔电话实验室。但直到1948年汤斯来到哥伦比亚大学，他才真正找到属于他的那枚“贝壳”。 在哥大担任教学工作的同时，汤斯继续微波物理学的研究。三年后他产生了微波激射制作激光器的想法。用氨气作放大介质，汤斯于1953年12月制造出世界上第一台微波激射器Maser。1967年，汤斯转任加州大学后，在该校开创了射电和红外天文学计划，结果在恒星际空间发现复杂的分子(氨和水)。 对于业余者而言，可能难以理解汤斯在基础科学取得的这些研究成果，但他们的生活却已因此而改变。 我们已能在工业领域找到高功率激光束的很多应用：用激光束进行金属材料切割、画线，去除部分材料等。在医学上，“激光刀”也成为手术的一种有效手段。激光还被用来指引全长53公里的英吉利海峡海底隧道的挖掘工作，以保证从两头开始的挖掘不会偏离方向。现在，高大建筑物、巨型机床、高大管线的精确垂直校正，都要采用精确垂直激光器。在光纤通信系统中，光源就为半导体激光器。 但在汤斯当时开始他的研究时，激光研究被认为是死胡同一条。幸运的是，汤斯在这条“胡同”里采到了“金矿”。 “科学是什么？科学就是探索。而探索的基本特征就是我们不知道会有什么样的结果。我们可以希望能得到想要的结果，但是，我们必须做好迎接意外的准备，这种意外比原来所期望的结果有时候可能要差有时候可能更好，就像哥伦布没有找到印度，却发现美洲大陆一样。”汤斯博士在接受媒体访问时曾经这样说。 然而，汤斯的这种科学理念现在面临许多挑战，尤其在像中国这样的新兴市场国家。当商业理念占据所有人的思想，科研工作者们也无力抵抗商业文化的入侵，正在迅速转向迎合市场。这样造成的后果是急功近利和对基础科研的忽视，以及对科学价值的迷失。与此同时，缺乏相应足够的投入来保证基础科学的自由开展，使得取得科学进展的希望只能越来越被寄托在美国等少数发达国家。 就在上周，这位名字入选词典的科学老人来到北京，应中国科协和香港周凯旋基金会之邀专程为“明天小小科学家”的评选结果颁奖。长途跋涉之后，汤斯有些疲惫。但他告诉记者，他现在仍在从事一线的科研工作，只是改变了方向，研究天文学。 “有些人一生只从事一个领域的研究工作并且做得很出色，可我还是觉得，每十年、二十年，我就应该换一个研究领域，这给我带来更多地发现新事物的乐趣。”汤斯博士这样评价他现在的工作。 访谈 经济观察报：基础科学需要很大的投入，但是产出往往很不明显。在中国，学基础学科的人并不像那些学应用学科的人容易地找到好的工作，不少学数学、物理、化学的学生都选择了留学而且留在了国外。您如何看待这种现象和中国的教育体制？ 汤斯：如果中国想成为整体强国而且有好的经济体制，那就必须在科技、工业与商业方面都要非常强大。工商业没有基础科学的支持也能够发展并且取得一定的成功，但是如果要有长足持续的发展，就要依靠基础学科理论的突破和新的发明创造。 即使在美国，也存在这样的问题：我们应该在工业技术的改进上投入多少以增强制造业的力量，而在基础科学研究方面又要投入多少？我知道，一些经济学家做的一项调查研究表明，如果美国在基础科学研究方面投入得更多一点的话，美国的经济会比现在更好。科学研究要比制造业的研究回报更大，因为这种回报是长期的。 我认为中国毫无疑问一定会成为强国，但是这需要有更加先进的科学特别是基础科学。政府很难做出选择，工业方面取得了成功才能提高人们的生活水平，才能有力量支持基础科学的研究，基础科学的进步反过来又会促进工业的发展，两者是相辅相成的。 日本在二战后取得的经济成就是有目共睹的：发达的制造业使日本迅速地富裕起来。但是，日本政府也担心为什么他们在基础科学的研究领域却没有支持本国工业发展的理论创新。因此，日本政府近年来也加大了基础领域研究的投入。 经济观察报：您的一些重要的研究成果都是您在大学任教期间或是在贝尔实验室工作时取得的。请问您是如何为您的研究成果寻找出路的？ 汤斯：我觉得主要的问题就是时间差的问题，就是从基础研究得出成果到这些成果在生产中应用，这期间有一个时间间隔。这种时间差通常最少是10年，也有可能是20年。做科学研究，我们必须要有耐心。比如，我和我的同事在1951年就发明了激光发生器(Maser)，然而，直到10年之后的1961年才制出了第一缕激光，至于激光在工业上的应用那就是二三十年以后的事了。但是，现在激光工业已经成为了一个很大的产业。我们需要时间来过渡这些研究成果。 有时候，那些政客很心急，总是想在研究刚开始就得出成果，并且将这些成果马上就转化为生产力。他们不愿意做长期的投入以期获得更大的回报，二十年、三十年的时间对他们来说太长了。这是一种很短视的行为，对于科研特别是基础科学的研究很不利。 其实，基础研究的回报率是最高的，因为研究成果会被在广泛的领域内应用，我们需要的是时间和耐心。 总体上来说，美国的科研是有的放矢，在科研成果的转化上并不太难。美国的大学为教授的发明申请专利，发明人得到部分收入，学校从中获得大部分的经济利益，然后又把这些钱投入到其他项目的研究中去，从而形成了一种良性循环。美国的这种教授科研制度对于科研大有裨益，教授和学校都能从中受益。但是，教授在学校的研究项目大部分还是靠政府的资助，学校所能给的就是教授从事研究的自由，这也很重要。另外，我刚才提到的专利制度对于保护科研成果、激发研究积极性也是至关重要的，美国在这方面做得很好。 经济观察报：您认为中国在基础领域的研究是否缺乏这种耐心？ 汤斯：(笑)我觉得中国并不缺少这种耐心。中国的领导人和其他很多国家一样，在做决策时，都要好好考虑长期投资，不能想当然地说今天投入了一元钱，明天就要得到一百万的回报，这是不可能的。 有人认为，投入之后迫切期望得到回报也是人之常情，我觉得这是不对的，不应该这样。实际上，我觉得中国现在不是必须要在基础领域的研究中投入很多，中国现在完全可以利用现有的科研成果发展自己的制造业来积累更多的社会财富，然后才能有力量做长期的科研投资，最终成为发达国家。 中国可以不做出发明，但是必须知道这些发明，并且在发明的应用上不落在别人后面，这样就可以了。实际上，也不可能每样发明都要自己独立去完成。日本在战后基本上就是这样做的。美国现在把越来越多的制造业转移到劳动力成本低廉的国家去了，从而使国内有更多的精力都投入到科研中去。 经济观察报：您怎么看您在贝尔实验室的那段工作经历？为什么从贝尔实验室中走出那么多优秀的科学家和诺贝尔奖得主？ 汤斯：贝尔实验室是个从事研究的理想之地，它资助了很多长期的研究项目，这点很不容易。他们一开始并不支持我的研究，他们想让我多做一些技术工程工作，以尽快出成果，因为其他行业都停止了这个领域的研究，认为那是死胡同一条。这使我的研究举步维艰，但是，我说服了他们。 贝尔实验室在当时居于一种垄断地位，这使他们拥有足够的财力和话语权以支持他们看中的研究项目。但是，后来很多人觉得这种垄断不利于竞争。贝尔实验室的垄断地位因而被削弱了，也开始了一些一般项目的研究，变得有些急功近利了，不太支持长期项目的研究了。所以，从这个方面讲，我觉得贝尔实验室不像我在那里工作的时候那么好了，科学研究还是要将眼光放得长远一些。 经济观察报：您觉得哪些是使您成为一个成功的科学家的最重要的因素？ 汤斯：(笑)运气！实际上，我觉得可能是我对物理的兴趣、努力的工作、学习的能力、与别人合作并且向他们学习的能力等等，这些因素都是很重要的。 要善于倾听别人的想法而不盲从。中国和日本都有很好的尊重长者的风俗和习惯，但是，这在科研中可能就会导致盲目崇拜，从而扼杀一些新的想法。对一些权威和现有的结论，我们要大胆提出不同的意见，只有这样，科学才能向前发展，这样的人才能成为成功的科学家。 我在执教期间也经常受到学生的挑战，我非常欢迎这种挑战，也从学生那里学到不少东西，这给我们的学习和研究都注入了新的想法。(经济观察报)
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