黨的十六屆五中全會將提高科技自主創新能力建設納入事關國家發展全局的戰略高度。為此，我們專門開闢《自主創新大家談》欄目，為我國自主創新能力建設鼓與呼。
值得一提的是，就在編輯部積極準備稿件的時候，我們獨家採訪到著名物理學家、諾貝爾獎獲得者李政道先生。他對基礎研究之於源頭創新的重要性，以及我國在加強基礎研究過程中應該注意的問題等重要話題，都有深刻而獨到的見解。我們相信，他有關基礎研究的這些精彩觀點和論述，必將對全社會科技自主創新能力的建設和提高起到十分重要的推動作用。
是為開篇。
前些日子，為紀念中國實行博士後制度20周年，美籍華裔科學家、諾貝爾獎得主、中國博士後制度的最初倡導者李政道先生，分別在北京人民大會堂、北京大學、清華大學、復旦大學作了幾場報告。10月26日，本報記者來到北京中關村的中國高等科學技術中心，就為什麼要重視基礎科學研究、怎樣才能做好基礎科學研究採訪了李政道先生。
《科學時報》：您曾多次發表觀點談基礎科學研究的重要性，請問為何說帶有源頭創新特點的基礎科學研究，在21世紀的今天是極為重要的？
李政道：基礎科學研究的重要性，從歷史上來看是非常清楚的。僅就20世紀而言，基礎科學研究的發展，給整個世紀人類科技文明的發展以巨大的推動，使人類從蒸汽機時代走向了電氣化時代，從依靠太陽能時代走向了近代原子能時代，從工業化時代走向了信息化時代。人類文明這樣巨大的進步，從源頭上講，應歸功於基礎科學的發展。稍遠一點講，在伽利略和牛頓以後，科學進步的速度遠遠超過了以前的2000年。也可以說，在他們之後的近幾百年，科學的發展速度大大加快起來。這是一個分界線，說明基礎科學研究促進了整個科學技術的發展。在新的21世紀，情形也會一樣。帶有源頭創新特點的基礎科學研究，肯定也會給人類文明的發展以極大的推動。
我在北京大學演講時，有同學也問過同樣的問題，他們想知道造成近代東西方科學發展不同狀況的原因。因為這個問題恰恰能說明基礎科學研究的重要性，所以，在新世紀開始的時候，我願意談一下我的看法。
我認為，就中國古代的科學而言，它的成就絕對可以和西方的古代科學成就相提並論。英國李約瑟有七本大書講中國古代的科學技術，講得很清楚，我這裡不用重複。大家要問的是：十五、十六世紀以後，為什麼在西方產生了近代科學，而在中國卻沒能產生？其實這個問題和基礎科學的發展有密切的關係。
16世紀，也就是在中國明代的時候，西方出了位大思想家、實驗科學家培根(1561～1626)，他開創了實驗科學，是近代實驗科學的鼻祖。而在中國則出了位大思想家王陽明(1472～1529)。王陽明尊重中國古老傳統的「格物致知」原則，這與當時培根的出發點是一樣的，即認為只要對事物加以仔細觀察剖析，就能得到真正的知識。問題是「格」什麼「物」，怎麼「格」法，這兩位東西方思想家找到的對象全然不一樣。王陽明「格」的物是他窗前的竹子。細想王陽明「格」竹子也有道理，因為竹子可以吃、可以用，而且生長得快，可以看到它怎麼生長。不過，僅此而已。竹子不具有基礎科學的普遍性，王陽明個人可能不熟悉中國古代以及漢代以來的科學實驗手段，也沒有科學的理論指導，自然也不會得出新的、在竹子以外的科學研究結果。他冥思苦想多日，最後以失敗告終。
但西方科學家則不是那樣。他們「格」的「物」是太陽和地球，他們考慮的問題要宏觀得多。一方面由於望遠鏡的發明，他們已做了大量的、新的天文觀察；一方面他們又做了大膽的理論假設，把太陽變成了一個點，把地球也變成一個點，做了科學的簡化，並通過很精密的計算和觀測，提出了太陽和地球之間的運動關係，得出了新的科學結論。培根的實踐證實了實驗科學的重要性，而王陽明對於近代科學卻沒有任何貢獻。現在看來，培根不僅找的研究對象好，也有好的繼承者，走的是實驗科學研究和基礎理論分析結合的路徑。培根的科學方向被證明是成功的、正確的、科學的「格」物的方法。
王陽明「格」了竹子以後，發現他的研究沒用，得出的是「天下之物本無可格者，其格物之功只在身心上做」的錯誤結論，走向了實驗科學的對立面。當時中國還在明朝，由於明朝高度封建制度的背景，王陽明這麼一位大學問家變成唯心論者，大家也就跟著變成了唯心論。
我們再來看那時候的西方。伽利略將太陽和地球的運動準確地用精密觀察和理論分析表述出來。那時在歐洲大陸的學術是受梵蒂岡教皇的極權控制的，伽利略的學說在他的本土(即歐洲大陸)被迫被認為是完全錯誤的，也是不準討論、不容許存在的。假如那時歐洲的文化全部都要經過梵蒂岡教皇認可才是正確的、才允許流傳的話，那麼西方也就沒有了近代科學的產生。可是歐洲有些地方，如北歐丹麥半島和英國島國，梵蒂岡的勢力並不是十分強大，所以，類似伽利略和伽利略的偉大發現，才得以「死裡逃生」，流傳下來，後來就出現了牛頓這樣的科學巨人。
我們搞科學，講因果關係，這種種「果」是由不同的「因」所致。西方走的研究道路就是從基礎科學入手，抓住重要的切入點，促使它的發展。自然界裡的所有現象，雖然表面上都很複雜，可是它都有一些基本的原理，我們把最基本的原理抓住了，就找到了一個總的機關。抓住了總機關，其他的問題就能迎刃而解。所以我們要抓基礎科學研究，因為基礎科學是個總機關。
牛頓、伽利略等的貢獻是讓全人類受益的，通過他們和他們以後幾代科學家的努力，我們弄明白了自然界所有現象都遵循一定的、基本的、基礎的規律、運動或變化。找到這些基本的、基礎的規律，對在生產實踐中應用這些科學知識，有極大的、不可估量的影響。因此，我們現在仍然要繼續尋找這些基礎規律。
新世紀面臨許多帶有源頭創新特點的基礎科學研究課題，我們一定要重視它們、抓住它們、解決它們，以此來推動人類文明的發展。
《科學時報》：「科學無國界」。鑑於中國還是個發展中國家，經濟力量不足，是否可以像有些人所說的那樣，讓發達國家先去做基礎研究，然後我們等著與其共享，就像共享牛頓和伽利略的貢獻一樣？
李政道：坐等的思想肯定不對。假如只是一味地等待，一旦有新的科學發現出來，再來學習掌握，一定會落後於人；作為一個有悠久歷史和文化的民族，要對人類的發展有所貢獻，不能對基礎科學研究採取消極的態度。
一般說來，開展基礎科學研究並不一定都要花很多錢。要有效地開展基礎科學研究，就要知道科學的發展規律。科學研究就像海洋裡的浪頭一樣，一個浪、一個浪地過去。當一個浪達到最高峰的時候，其下一步必定要下落，然後新的浪頭再出來。所以，你只看見別人浪頭高，就一味地跟著去追，而自己不去找新的、將成為巨浪的新浪頭，結果人家的浪頭下去了，又去做別的，你還在跟著別人走，這樣，永遠不能發展、不能發達、不能領先。你要發達，必須自己找到新的浪頭，看準新的浪頭是從哪裡開始，在它還沒有達到最高峰時，最好在它剛要開始的時候就將它抓住。
發達國家的近代、現代、當代技術文明，都是基礎科學研究成果的具體應用。無論是在過去的工業社會，還是在目前步入的信息社會，無不得益於不斷達到最高浪頭的基礎科學研究這一「源頭」。我們不能忽視作為「源頭」的基礎科學研究，我們要找到基礎科學研究的新規律。當然，技術的應用也很重要，也不能忽視。
這裡，我們要反思20世紀科技文明的「源頭」究竟是從哪裡來的，然後再來看一看，21世紀哪個方向可能會出現新的「源頭」？
上個世紀初年，世界科學的重心並不是在美國，而是在歐洲大陸。這個中心轉移到美國是上個世紀40年代。從40年代開始，到第二次大戰結束後，美國的科學才得以高速發展。可是，即使如此，第二次世界大戰後的科學，也是在前幾年的基礎上開始發展的。上個世紀50年代後，美國基礎研究的浪頭沒有衰退，始終在發展。
20世紀初最大的科學之謎，是太陽的能量。太陽的能量究竟是從哪裡來的？是怎樣產生的？不僅20世紀初，18世紀、19世紀科學家問的也是這個問題。20世紀中葉以前，人類所用的能量，包括所有動物的能量都是從太陽那裡來的，包括石油、煤炭、糧食等等。所有一切的能源，無不與太陽的能量有關。
要研究太陽能量的來源並不是那麼簡單，不能只靠我們的眼睛盯著太陽看。眼睛總盯著太陽看，不但不能了解太陽能的本質，還可能會被強光所灼傷。用近代科學研究的方法發現，太陽能一定與它發的光有關係，一定與光帶來的熱有關係，這是顯而易見的。所以，科學家就要去研究光與熱的基礎原理，光是怎樣產生的，光是怎麼傳播的，等等。
早年對光的傳播研究，是由19世紀末兩位美國的實驗物理學家邁克遜和莫雷做的。他們做了一個規模不是很大的經典實驗，測量光的速度和地球旋轉方向有沒有關係。地球在轉，光在順著地球轉的時候速度有多快，光在逆著地球轉的時候有多快，測量光的速度受地球轉動的影響有多大。他們實驗的結果發現，光的速度與地球的轉動方向無關，光順著地球轉與逆著地球轉的速度都一樣。在1905年，也就是100年前，愛因斯坦想通了這個實驗結果，得出E＝mc2的結論，這就是著名的狹義相對論。
愛因斯坦基礎研究的立足點，就是光是怎麼傳播，光與空間和時間的關係。愛因斯坦通過他的基礎研究，得到這個劃時代的發現並沒有花多少錢。實際上，當時愛因斯坦只是瑞士專利局的一位普通職員，根本掏不出多少錢來搞研究。這個例子足以說明，基礎科學研究能不能出大成果，絕對和花錢的多少沒有直接關係。
到了1900年，科學家不僅知道不論什麼物體，只要具有溫度它就會發光，而且一定的溫度發出的光，其顏色有一定的分布，換句話說，一定溫度下發的光，其能量有一定的分布，因此，可以測量出光的光譜，發現光譜與能量有關係。可是對這個關係經典力學不能作出解釋。從伽利略、牛頓，到麥克斯韋爾，他們的理論都沒辦法解釋。德國的理論物理學家普朗克就提出了一個假設，光的頻率，也就是光的能量，是按一定的量子方式發射的。這個光量子假設與當時的經典物理矛盾，普朗克寫出的物體發射光與其溫度的關係的方程式，被稱為普朗克方程式，說明物體在不同溫度時，發出的光的能量怎樣分布。到了1912年，玻爾改寫了經典力學，形成了初步的量子理論。最終到1925年，海森堡、薛丁格確立了量子力學的基礎。
從愛因斯坦1905年的狹義相對論，到後來的海森堡、薛丁格的量子力學，和費米、泡利的量子統計學，在這一時段裡，可謂是集科學之大成。有了狹義相對論，有了量子力學，就有了後來人們知道的原子結構、分子物理，產生了後來的核能、雷射、半導體、超導體、超級計算機和網絡等。這些知識和這些技術的產生，沒有狹義相對論和量子力學的重大基礎研究成果作為鋪墊，是絕對不可能的。現在我們通過掌握量子力學的知識，更深刻地了解了核能的本質，了解了太陽能的本質。我們從事基礎科學的人，一定要研究歷史上這些科學發現的產生規律。
《科學時報》：您曾多次將基礎科學和應用科學的關係，生動地比喻為「水」和「魚」的關係。
李政道：對。它們密不可分，相互依賴。一個國家科技的強盛，必須有一個完整的國家知識創新體系，否則會不堪一擊，而且失去後勁。基礎科學和應用科學的研究對象不同，前者，著重於自然界規律的研究，後者，著重於將基礎科學的成果應用到工農業生產和日常生活，但它們作為科學是相通的，它們在研究方法、研究思路，甚至研究使用的儀器設備都是相同或相似，可以互相學習、互相借鑑。更重要的，它們都要求高素質、高水平的科學研究人才，而這些優秀人才，主要的還必須在基礎研究過程中培養。我前面已經提到，十六、十七世紀西方出了伽利略和牛頓等偉大基礎科學家，產生了近代科學。也正是因為他們開創了近代的基礎科學，才有了以後近幾百年的科技發達。作為一個國家或者一個民族，要在科技方面對人類有重大貢獻，必須重視基礎科學研究。
《科學時報》：我明白您的意思。現在我們清楚地知道，20世紀初愛因斯坦等所做的基礎研究，推動了20世紀科學技術的突飛猛進，今天的我們，應該對此有所啟發、有所感悟，在本世紀初也應該重視基礎科學研究，也只有這樣，才能加快我國自主創新的步伐。是這樣的嗎？
李政道：是的，只有重視基礎科學研究，才能永遠保持自主創新的能力。誰重視了基礎科學研究，誰就掌握有主動權，就能自主創新。那麼，21世紀的基礎科學研究應該從何入手？它今後的發展和應用如何？對這些問題，我們現在暫時可能還想像不出來，就像20世紀初對太陽能量的研究一樣，19世紀的人們也想像不出雷射、半導體、超導體、核能、超級計算機和網絡等的應用。但可以肯定，21世紀的基礎科學研究一定會有更大、更重要的成果，對人類文明的發展一定會有更大的推動。
這裡我可以舉個例子，說明人們很難想像基礎科學會給人類文明帶來多麼有價值的應用成果。這個例子就是網際網路世界的形成。大家現在已經都很熟悉網際網路，都知道現實世界已成為網絡化的世界，而網際網路技術的出現和發展，對人類文明未來發展的貢獻目前仍無從估量。但是，現在恐怕只有很少數很少數的人知道，網際網路技術是來源於高能物理這一基礎科學研究，而且時間上是相當近的事情，距現在只不過12年。
網際網路技術的創造是在1993年，西歐核子研究中心的科學家蒂姆·伯納斯－李(Tim Berners-Lee)，他為管理高能物理研究所產生的大量極為複雜的信息，提出了《關於信息管理的建議》，這個建議就是現在網際網路的開端。他的這個建議，先在西歐核子研究中心使用，很成功。伯納斯－李和西歐核子中心的高能物理學家們，認識到這樣的網際網路式的信息管理方式可以普及，從而造福人類。同年，經過批准，西歐核子研究中心宣布，任何人都可以無償地使用網際網路的協議及其代碼，用以建立伺服器和瀏覽器，而不受任何版權專利的限制。這樣，這個原本僅為高能物理研究服務的網際網路技術，這個可以屬於個人的發明，就無償地提供給了整個世界使用。
從那時起到現在，在短短的十幾年裡，網際網路技術就得到了迅速的發展，現已成為信息化時代的重要技術手段和象徵。網際網路在中國的發展，也是從高能物理這一研究領域開始的。現在中國的網際網路，就是在中國科學院高能物理研究所與西歐中心網際網路的基礎上發展起來的。這一點或許也很少為人所知。
這個實際例子，充分說明基礎科學對於應用科學和生產市場有多麼重要的意義。也說明，高尚的基礎研究科學家，包括愛因斯坦等偉大的科學家們，從不把自己的科研成果當做商品，從不投機取巧，從不拿自己的成果進行買賣，而是無私地奉獻給全人類。現在，我們特別要提倡這種奉獻精神。
《科學時報》：您曾經形象地說過，支配自然界運動有很多基本規律，並把它們稱作「總機關」。基礎科學研究的任務就是要找出這些「總機關」。進入21世紀，我們應該如何去尋找這些「總機關」呢？
李政道：對，是要找出「總機關」。第一步，我們要認清哪個問題是對科學的最大挑戰。太陽能問題在20世紀初顯然是個最大的挑戰。科學家要知道太陽能以及光和熱的基本知識，光與地球自轉的方向有沒有關係，光與能量分布有什麼關係。有了愛因斯坦的E＝mc2，也就是著名的狹義相對論之後，就相當於將最基本的「總機關」的一部分重要機構抓住了，因此，一大批的問題就會迎刃而解。
《科學時報》：認識到基礎科學研究的重要性，接著就是怎樣做好基礎科學研究的問題。毛澤東曾說過，做事情要抓住「牛鼻子」。基礎科學研究我們應該怎樣抓住「牛鼻子」呢？
李政道：做好本世紀的基礎科學研究，制定好遠期和近期的規劃，是個非常重要的問題。在沒有找到新的「總機關」前，我們應該問，哪些挑戰與20世紀初太陽能問題是同一級別？在21世紀，諸如中子、質子、電子和它們的反物質，即反質子、反中子和正電子，為什麼在我們現已知道的宇宙中只佔5%，可能還少一點。宇宙中其它95%的物質是什麼？是什麼能量、什麼物質？這是一個很大的謎。顯然，21世紀我們將面向更大的宇宙。
20世紀與21世紀有什麼關鍵性的區別呢？我認為，20世紀的基礎科學研究方法，主要特徵是「簡化歸納」。也就是說，大的是由小的做成的，把最小的找著，研究清楚，我們就了解了最大的。這個辦法就是簡化歸納。小的是由更小的構成的，要找出更小的，懂得最小的構造，就懂得大的。從19世紀末湯姆遜發現電子、20世紀初盧瑟福發現原子核之後，這兩個發現連起來就是原子。原子連起來就是分子，分子連起來就是其它物質。所以，了解小的就懂得大的。同時再加上精密的實驗科學儀器，非常深刻的理論，創造了整個20世紀的物理的成功與輝煌。
「簡化歸納」在20世紀中期影響了美國科學家克裡克和沃森。克裡克是學物理的，他將物理學的方法用到生物學上，就和沃森一起發現了DNA。今天基因科學研究的方興未艾，生物學在20世紀下半葉的巨大發展，可以說是直接受了物理學研究的影響，採取了「簡化歸納」的方法。
現在對科學的最大的挑戰，已不僅是那些已知的物質。因為在我們知道的物質之外，還有暗物質、暗能量。暗物質比我們現有的物質多了約5倍，暗能量，則比我們現有已知的能量大了約近15倍。所以，我們要立足新的基礎科學前沿，一定要將小的與大的聯繫起來，這個方法可稱為「整體統一」。我認為，「整體統一」的科學方法，應該是21世紀最重要的科學方法。
「整體統一」在物理研究上的重要性，也勢必要影響到21世紀的生物學研究，因為即便我們把所有的基因都找出來，也不一定明白生物的生命現象是什麼，一定要將小的與大的放到一起研究才有希望。可是，如何在「整體統一」方向著手，我們必須研製出新的、更為精密的實驗儀器，必須創造更嚴格和更廣義的理論。
《科學時報》：我們強調科技自主創新，並不是要拋開歷史、拋開前人，而是要學會如何站在巨人的肩膀上進行自主創新。具體到一個科學研究的團隊，您如何看待個人的努力和合作精神二者之間的關係？
李政道：自主創新並不是要科學家個人孤立地去進行，也不是要哪一個國家孤立地去進行。科學家的創新活動並不排斥藉助、依靠前人的智慧。愛因斯坦是自主創新的，普朗克也是自主創新的。但即便是愛因斯坦，他的理論也得藉助並依靠麥可遜和莫雷的實驗，也需要洛侖茲的變換方式才行。科學家探索的思想翅膀可以無邊無際地翱翔，但也要有客觀的、外界的科學實驗作為基礎。從伽利略到牛頓，所有的研究成果都與他們那個時代的最新科技進展有密切關係，並不只是伽利略和牛頓的「單打獨鬥」。比如說，牛頓也依靠了伽利略的成功。要有一批真心誠意獻身基礎科學研究的人，要有合作精神，才能不斷地把科學推向前進。國家與國家之間也是一樣。
《科學時報》：中國在制定中長期科學發展規劃，一些人說技術是可以規劃的，應該有時間表，而科學是自由探索，怎麼能規劃？您是如何看待這個問題的？
李政道：對於搞科學研究，我們可以在歷史借鑑中得到一些經驗，這些經驗是指導我們今後做好科學研究的必要條件。技術科學的發展可以規劃，基礎科學的發展同樣可以規劃。基礎科學的規劃，並不是要確定具體的研究題目，而是要明確大的研究方向，提出重要的保證措施。
在基礎科學的規劃裡，我覺得最重要的是要做好人才培養的規劃。20世紀，物理學中的那些重大科學發現都是由哪幾位科學家做出的？在什麼樣的情況下做出的？如果把20世紀的重要科學發現列成一個表，我們就可以看出，對於每次科學的挑戰，都是一批新人、新的科學家取勝的，都是在他們20多歲、30歲或近40歲時完成的，這個規律相當清楚。有了這個規律，我們就可以制定新世紀人才培養的規劃。
這裡我要強調一點，就是基礎科學研究的發展與社會文化的狀況有很大的關係。時代要發展進步，不能一切只講錢。如果只講錢，那這個時代的文化就不是最高層次的。從事基礎科學研究沒有錢當然不行，但更重要的是要有奉獻精神，要有做科學研究的真誠精神和道德。上個世紀科學家們研究光和熱，不是為了錢。想賺錢，極可能就研究不了光和熱的基礎規律。現在研究暗物質、暗能量，也不能為了錢。1905年，愛因斯坦創立了E＝mc2，當時愛因斯坦相當窮，他是否可以將E＝mc2申請為專利呢？愛因斯坦當然沒有這樣做，也決不會有這個想法。一位真正的科學家的成果是屬於全人類的。
基礎研究要抓住正確的方向，要在進行基礎科學研究的中間來培養人才。更為重要的是，還要在他們年輕的時候，在他們富有創造力的時候，在他們願意獻身基礎科學研究的時候，進行認真的培養。
培養優秀人才要有好的老師。除了愛因斯坦的研究相對是比較獨立的之外，20世紀上半葉那些為物理學作過重大貢獻的科學家，大都是有相當好的老師，而且大部分是「一對一」地進行指導。我當年在芝加哥大學讀研究生的時候，導師是費米。他每個星期都要花半天時間和我單獨聊天，純粹就是聊天，想到什麼就講什麼。當然討論的全都是物理。從文學和藝術創作上看，也有相似的人與人之間交流的關係。小說家海明威年輕的時候也注重與人交往，經常與人交換意見。無論是搞科學研究，還是搞藝術創作，人和人的思想交流都是很重要的。
《科學時報》：中國現在的國情，要實現「一對一」的交流很難。有個典型的例子，一位大學的導師帶了100多位研究生，導師見了學生都不認識。您對這種現象如何看待？
李政道：一位老師帶那麼多學生，顯然對基礎科學研究是不恰當的。教育分兩種，一種是普及教育，這很需要、也很重要。普及教育，老師帶的學生可以多一些，但也不能無限擴大。另外一種是精英教育，老師帶的學生一定不能太多。美國和英國那些好的學校，如哈佛、耶魯、哥倫比亞大學等，他們既有本科生也有研究生，總規模可能在15000～20000人左右，但本科生的總數比較小，一般約在4000～5000人左右。老師帶的研究生的數目一般也不是太多。如我任教的哥倫比亞大學，全校學生人數，去年是23813位，但本科生(College Student)四年級總數僅是4144位。哥倫比亞大學物理系約有40多位教授，每學期都要教本科生和帶研究生。同樣，普林斯頓大學本科生總數，去年是3948位。耶魯大學本科生總數是5242位，等等。可是無論是本科生還是研究生，美國最好的大學，老師都是很出色的。
中國抗戰時期的西南聯大，它是清華大學、北京大學、南開大學三校的聯合。抗戰8年在校學習過的學生約8000人，本科畢業約3800人。聯大在1946年5月解散，北大、清華、南開三個學校復校，當時在聯大肄業後分別加入三校的學生共有1641人，也就是說，1946年聯大在校學生約1600人。學生總數不大，但老師比較好，也比較多。所以，抗戰時期辦學條件雖然很差，但在連飯都吃不飽的情況下，也培養出許多優秀的人才。
我感謝並尊重當年費米先生對我的培養，所以，我後來帶的研究生也是「一對一」。做基礎科學必須注重「一對一」的培養。所謂「一對一」，並非一個老師只能帶一個學生，但是老師必須對學生實行面對面的教育。如果他帶的學生過多，連認識都可能有問題，怎麼能對學生實施以身作則的教育？尤其是基礎科學，導師必須用一定的時間面對面地指導學生，否則就達不到培養的目的。