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現在國內外對第六次科技革命的核心內涵都正在討論探索之中，沒有達成共識。如果我們能準確預言新科技革命的核心內涵，我們就在勇做領頭羊的進程中走了關鍵性的第一步。
鄧小平同志指出「科學技術是第一生產力」。所以，解決當前世界經濟危機的根本出路，在於緊緊抓住第六次科技革命。
中國科學院院長白春禮號召，我們中國人要勇做第六次科技革命的領頭羊，擔負起復興中華的歷史重任。我非常贊同白院長的號召，並認為，中國人要勇做第六次科技革命的領頭羊，首先要確認第六次科技革命的核心內容。
中國科學院中國現代化研究中心主任何傳啟發表的《第六次科技革命的機遇》（2012年4月，第二版，科學出版社），對第六次科技革命作了大量調研、分析和探討，他們每年發布的中國現代化報告，提供了重要的參考資料。
現在國內外對第六次科技革命的核心內涵都正在討論探索之中，沒有達成共識。如果我們能準確預言新科技革命的核心內涵，我們就在勇做領頭羊的進程中走了關鍵性的第一步。
探索並獨立自主地提出我們對第六次科技革命內涵的認識，可以大大啟發我們的創新思維，培養高素質的創新型人才，建設創新型國家。
本文拋磚引玉，提出第六次科技革命的核心內涵是：（1）大化學的科技革命；（2）新生命科學和技術革命；（3）錢學森先生提出的大成智慧革命和新的信息及網際網路革命；（4）物理科學的革命。其中，第二條是國內外多數人公認的；第四條也是國內外常提到的；第三條是錢學森晚年的重要科學思想，但還沒有得到大家的重視；第一條是國內外都沒有提出的，是我個人的看法。
■當前中國和世界急需解決的問題
我認為第六次科技革命的核心內涵必須解決當前中國和世界的迫切問題，緩解世界經濟危機，使各國都走上健康的發展道路。目前大致有14個問題值得我們特別關注。
（1）徹底改造汙染環境的化工廠，建立綠色化學和化工以及冶金企業。
（2）現在的化工原料主要來自石油或煤炭（利用煤焦油或電石）。因為它們也作為能源燃料使用，如果維持現在的消耗速度，世界的石油資源將在幾十年內耗竭，煤炭資源在一二百年內耗竭。
（3）溫室氣體二氧化碳的減少排放問題，即少用煤和石油，大力發展節能和新能源，如稀土節能燈，利用稀土材料做發電機的風能，利用稀土光電轉換材料的太陽能，利用釷的核能等。
（4）不可再生、不能取代的稀土等礦產資源的節約高效開採，保護環境和綜合利用。開發從廢品中回收稀土的技術，避免浪費和快速耗竭稀土以及其他不可再生的戰略礦產資源。
（5）淡水資源節約利用和海水的高效、低成本淡化問題。
（6）高新技術材料的研發和化學合成問題。
（7）海洋和太空資源（例如海底的可燃冰和月球上大量的He-3核聚變能源）的開發利用問題。
（8）人類的健康和新藥物、新醫學以及人工器官的研發問題。人工生命的合成，使化學與生物學互相連接的問題。研究合成直接導向病灶的靶點藥物，大幅降低藥物的副作用。
（9）人工合成固氮酶，使水稻、小麥等非豆科植物，也能利用空氣中的氮，不必使用氮肥，或用生物科技新技術培養含有固氮酶的非豆科植物，引發農業科學技術的革命。
（10）研究光合作用的基本原理，找出光合作用的催化機理，提高太陽能的利用效益，有可能引發農業技術的革命。
（11）天氣預報、地震預報、颱風預報，以及其他自然和人為災難的預防和急救問題。
（12）軍事科學技術問題。中國要呼籲世界和平，必須有先進的軍事科學技術，才有維護世界和平的發言權。世界上主要國家的軍力必須平衡，才能制止第三次世界大戰。
（13）和平科學的理論和實踐問題。20世紀發生了兩次世界大戰和不斷的局部戰爭，21世紀必須避免第三次世界大戰，因為如果發生，那將是毀滅一半人類的核大戰。所以必須研究和平科學的理論和實踐。
（14）研究世界人口的節制和優生優育問題，研究中國和世界各國人民和諧相處，共同富裕、共同幸福的理論和實踐。
■正確認識化學科學和大化學革命
大化學革命是第六次科技革命的主要內涵之一
大化學（廣義分子科學）革命與上述14個世界迫切需要解決問題的前10個問題密切相關。新生物學和技術革命與第8、第9、第10個問題相關。大成智慧革命和第11至第14個問題相關。物理革命對22世紀影響深遠。
為什麼此前國內外還沒有人提出大化學革命呢？從上世紀下半葉以來，國內外有一股淡化化學科學的思潮，認為化學是一門老科學，在20世紀沒有取得重大發展，在新聞媒體和報刊上，化學很少露面。在第六次科技革命中也很少有人提到化學。筆者認為這是一種誤解。
聯合國決定2011年為國際化學年，這是繼2005年定為國際物理年後，對第二門基礎科學的重視，也是對淡化化學學科輿論的一部分糾正，具有十分重要的意義。
20世紀的後半葉國內外輿論對化學科學的誤解
誤解之一：化學在20世紀沒有提出重大科學問題。20世紀人類完成了最著名的三個重大科技工程：（1）人類基因組計劃；（2）曼哈頓計劃；（3）阿波羅登月計劃。在這三大科技工程中，字面上都與化學無關。其實這些重大科技工程的完成，都是多學科的共同貢獻，其中有一半是化學的貢獻。認為化學和重大科技工程無關是誤解。
人類基因組計劃雖是生物學家提出來的，但卻是分析化學家完成的。其全稱應該是「人類基因分子的化學測序計劃」。分析化學家的貢獻佔75%以上。我國化學家隨後獨立自主完成了水稻等重要基因的測序。我國留美化學家還在改進快速測序方面作出卓越貢獻，大幅減少成本，使個人全基因組測序成為可能，並作為一種遺傳疾病的重要診斷手段，從而可以制定個性化的醫治和保健方案，大幅度提高人類的平均壽命。
曼哈頓計劃是美國的原子彈試製計劃。我國也獨立自主完成了原子彈試製。這是我國核物理學家和放射化學家共同完成的任務。放射化學的貢獻佔50%。
阿波羅登月計劃是美國開始的，後來中國也制定了巨大的太空航天計劃。這是中國航空航天科學家和工程人員完成的偉大計劃，但關鍵導航材料的研製，登月飛船特殊新材料，以及掃描、記錄、傳送等新材料的研製，都是化學家的任務，貢獻佔25%。 所以20世紀的三大科學工程都與化學有緊密的聯繫，總貢獻率達50%。認為化學和重大科技工程無關是嚴重的誤解。
誤解之二：報刊上常說20世紀發明了六大技術：（1）信息技術；（2）生物技術；（3）核電站和核武器技術；（4）航空航天和飛彈技術；（5）雷射技術；（6）納米技術。但卻很少有人提到包括合成氨、合成尿素、合成抗生素、新藥物、新材料和高分子的化學合成（包括分離）技術。
上述六大技術如果缺少一兩個，人類照樣能夠生存。但如果沒有哈勃發明的高壓合成氨和後來的合成尿素技術，世界糧食產量至少要減半，全球70億人口有35億要挨餓。如果沒有合成各種抗生素和大量新藥物的技術，人類不可能控制最可怕的天花、肺結核、傷寒、痢疾等傳染病，無法緩解心腦血管病，平均壽命就要縮短25年。如果沒有合成避孕藥，人類就不能有效控制人口。如果沒有合成纖維、合成塑料、合成橡膠的技術，人類生活要受到很大影響。信息技術的核心是集成電路晶片，這是在化學提純製備的矽單晶片上經過化學光刻生產的，計算機的存儲器材料也是化學合成的，其他部件用了大量合成高分子材料。又如核電站的關鍵是核燃料鈾、鈽等的生產和後處理、放射性廢水處理等，這些都是化學工業。
納米技術是化學家發明併合成C-60、碳納米管、石墨烯等納米尺度的新材料，並發現納米材料具有特殊性能的新技術。雷射、光纖、航空、航天、飛彈等技術無不需要化學合成的高新材料。所以如果沒有化學合成技術，上述六大技術根本無法實現。
但化學和化工界非常謙虛，從來不提抗議（這句話是英國《自然》雜誌在2001年的評論中說的）。我們應該理直氣壯地大力宣傳20世紀發明了七大技術，即化學合成（包括分離）技術和上述六大技術。在20世紀發明的七大技術中，人類最迫切需要的，對人們的生活和世界經濟的發展影響最大的兩大發明是化學合成技術和信息技術。
上述七大技術，按照對GDP貢獻的大小來排序（依據2004年中國的統計資料），第一是與化學、化工、冶金、石油煉製、藥物和高新材料的合成等密切相關的產業，總稱為過程工程。原中國科學院化工冶金研究所所長郭慕孫院士非常有遠見地把他們的所改名為中國科學院過程工程研究所。將來生物技術成熟了，也將很可能進入過程研究所，因為技術非常相似。
過程工程對GDP的貢獻達16.6%，位居第一。第二是信息產業，包括計算機和晶片製造、電信服務、網絡服務、軟體產業等。對GDP的貢獻為9.0%。第三是飛機、航天、人造衛星，飛彈產業。第四是核電站和核工業。這四個都是大產業，其中核燃料生產和重水的生產實際上是化學工業，但劃入核工業計算。第五是生物技術和生物產業，2004年佔GDP還不到1%，但發展前途遠大。第六是納米產業。第七是雷射技術產業。
誤解之三：化學是一門有二三百年歷史的老科學，沒有多大發展前途。事實上，化學是創造新物質最多的科學，是20世紀發展最快的一級基礎學科之一。
1900年在《美國化學文摘》（CA）上登錄的，從天然產物中分離出來並確定其組成的，和人工合成的已知化合物只有55萬種。經過45年翻了一番，到1945年達到110萬種。再經過25年到1970年又翻一番，為236.7萬種。以後新化合物增長的速度大大加快，到2011年9月14日CAS登錄號已達11685萬種，其中測定的生物大分子化學序列6314萬種，合成的新藥物、新材料等廣義的新分子5371萬種，比1970年增長50倍。沒有一門其他科學能像化學那樣在過去的110年中，創造出如此眾多的新物質，並在過去的40年中使CAS的化學物質登錄號增加近50倍。
上面是從數量來看合成化學的成就，從質量和重要性來看，合成和分離化學共獲得了41項諾貝爾獎。其中對人類至關重要的發明可舉例如下：
其一，哈勃（F.Haber）在1909年發明了用鋨做催化劑的高壓合成氨技術，在1918年獲諾貝爾獎。C.Bosch 改進了合成氨技術，獲1931年諾貝爾獎。這一合成氨技術，被國外傳媒評為20世紀最重大的發明，因為它解決了最重要的世界糧食生產問題。
其二，W.N.Haworth 人工合成維生素C，獲1937年諾貝爾獎。R.Kuhn人工合成多種維生素，獲1938年諾貝爾獎。A.Butenandt 發現並分離提純多種性激素，G.Domagk 發現能抗菌的磺胺藥，獲1939年諾貝爾獎。A.Fleming、E.B.Chain、H.W.Florey 發現青黴素的治療效果並發明其生產技術，獲1945年諾貝爾獎。R.Robinson 研究分離提純生物鹼，獲1947年諾貝爾獎。S.A.Waksman 發現鏈黴素，獲1952年諾貝爾獎。這些維生素、抗生素、激素和其他新藥物的合成，對人類健康作出很大貢獻。
其三，H.Staudinger 研究高分子聚合的原理，獲1953年諾貝爾獎。K.Ziegler、G.Natta 發明用於高分子合成的Ziegler-Natta催化劑，獲1963年諾貝爾獎。Alan J.Heeger、Alan G. MacDiarmid 研究合成導電性高分子，獲2000年諾貝爾獎。高分子合成化學的發展大大提高了人類的生活水平。
其四，柯爾（R.F.Curl）、斯莫利（R.E.Smally）、克魯託（H.W.Kroto）於1985年發現碳元素的第三種存在形式——巴基球（富勒烯），其中最重要的是C-60。富勒烯可以製成新的超導材料、有機化合物、高分子和納米材料，獲1996年獎。化學合成了零維的富勒烯、一維的碳納米管、二維的石墨烯等納米材料。所以納米科學是在化學合成科學的基礎上建立起來的。
化學的中心學科形象被其交叉學科的巨大成就所埋沒
化學在「數理化天地生」六門傳統科學中是承上啟下的中心科學。化學又是一門社會迫切需要的中心科學，化學與人們的生活有非常緊密的聯繫。化學是與信息、生命、材料、環境、能源、資源、地球、海洋、空間和核科學等十大新興或朝陽科學都有緊密聯繫、交叉和滲透的中心科學。
化學與十大朝陽科學和六大基礎學科之間產生了許多重要的交叉學科，但化學家非常謙虛，在交叉學科中放棄冠名權。例如「化學生物學」被稱為「分子生物學」，「生物大分子的結構化學」被稱為「結構生物學」，「生物大分子的物理化學」被稱為「生物物理學」，「固體化學」、「液體化學」、「溶液理論」被稱為「凝聚態物理學」，「高分子物理化學」被稱為「軟物質物理學」等。
這樣化學這門重要的中心科學（Central science）反而被社會看做是配角，是伴娘科學（Bridesmaid science）而不受重視。世界著名的《自然》雜誌也為化學家鳴不平，在2001年發表了評論。評論中提到「當其他學科從自己的成就中聲名遠揚時，化學往往發現本學科中最輝煌的成就的名聲被其他學科所佔有」。哈佛大學教授George Whitesides也說：「許多化學中最有趣的部分往往被稱作別的名字。我從來沒弄清化學家們是怎麼回事，他們總是過于謙虛和本分。他們發現了這些有趣的技術，別人把它們拿走了，他們居然不喊不叫也不抱怨。你從來不會發現一位生物學家會容忍別人把他們所做的東西這樣拿走。」化學家的謙虛本是美德，但因此吸引不到優秀的年輕學生。化學缺少優秀生源，就會影響到十大前沿新興科學的發展，這個問題就大了。
■第六次科技革命的核心內涵
第六次科技革命的核心內容，按照重要性大小的次序是：1. 大化學（廣義分子科學）與技術革命；2. 生命科學與技術革命；3. 大成智慧革命；4.物理科學革命。
1.大化學與技術革命
大化學與技術革命的內涵，首先要為中國和世界當前迫切需要解決的問題服務。例如在前面提到的14個問題中的前10個問題都與大化學有關。為了直接解決前三個問題，化學科學和技術必須進行徹底的革命。
（1）有機化學將從碳氫化合物及其衍生物的化學向碳水化合物及其衍生物的化學轉變，化工流程都要完全改變，教科書要重寫。
20世紀有機化合物的原料主要從石油和煤焦油來，所以有機化學定義為碳氫化合物及其衍生物的化學。按照現在的消耗速度，世界石油儲量將在幾十年內耗竭，煤炭將在一二百年內耗竭。這樣有機化合物的原料不得不改為可以再生的植物資源，有機化學也將改為碳水化合物及其衍生物的化學。這是革命性的變化。
（2）綠色化學、原子經濟化學和循環化學的革命。
20世紀的化工企業造成嚴重的環境汙染，這種情況必須徹底改變。要大力發展原子經濟的循環化工流程。人們敬而遠之的化工企業要改造成為花園式的綠色企業。
（3）新藥物和人工器官的合成及組裝導致新醫藥革命。
（4）稀土風能發電機、稀土節能燈、新光電轉換材料、海底可燃冰開發和利用、重水聚變和月球He-3的開發等，將引起新能源革命。
（5）天然植物中只有豆科植物的根瘤能夠吸收利用空氣中的氮，別的農作物如水稻、小麥必須使用氮肥。如果人工合成固氮酶成功，則可以不用化肥，直接利用空氣中的氮。這將引起農業革命。上世紀50年代有遠見的化學家盧嘉錫院士、唐敖慶院士、蔡啟瑞院士等提出固氮酶課題，他們先從理論著手，提出固氮酶的「福州模型」和「廈門模型」，和後來國外學者從天然固氮酶中提出的結晶非常相似，進一步準備人工合成固氮酶，但因沒有得到大力支持而中斷。
（6）化學的繁榮將推動化學生物學和分子生物學的大發展，從而促進生命科學和醫學的大發展，大幅度延長人類壽命。
2. 生命科學與技術革命
生命科學和技術是第六次科技革命的核心內涵，這是極大多數學者的共識。
（1）新的生物學是在分子水平上建立的生物學，而化學是研究分子的科學，所以大化學革命是生命科學革命的重要基礎。
（2）新的生物學革命將是以分子生物學為基礎，把傳統的宏觀生物學、生物分類學、遺傳生物學、思維和神經科學等等整合成系統生物學，將進行仿生、創生、再生，直到永生的革命。
（3）通過新生物學革命，人類對自身的認識，將從無知到越來越明白自身的特點。人類基因組計劃用了數十億美元的資金。但由於近年快速基因化學測序法的發展，成本已降低到幾百美元，所以每個人都有可能明白自己的遺傳基因中有哪些致病基因，並加以預防和消除，加上新的、減少副作用抗癌藥物和心血管藥物的合成，新的再生醫學技術的廣泛臨床應用將使人類的平均壽命大幅延長。
（4）中國人的平均壽命：1949年35歲，1978年68歲，1991年69歲，2010年74歲。建國61年增加39歲，平均年增0.64歲。新生物學革命將加快這一進程。保守估計，仍保持年增0.64歲的速度，則到2050年平均壽命應為100歲，到2100年應為132歲。
我們可以提出一個新的社會發展指數，稱之為「人才的工作年限和教育年限比」。例如現在一個人從出生到大學畢業需23年，67歲退休，工作年齡44年。「工作與教育年限比」=44/23=1.91（2010年）。到了2050年，平均壽命達到100歲，退休年齡可到90歲，工作年齡67年，「工作與教育年限比」=67/23=2.91（2050年）。這樣在40年中「工作與教育年限比」增長1.00，平均每年增長0.025，即2.5%。這個2.5%的增長，是最富有經驗的人力增長。它將至少增加GDP 2.5%。這是了不起的貢獻。
人類的平均壽命將從現在最高的八十餘歲延長到本世紀末的150歲。有效工作年限將大幅提高，一生創造的財富和對社會的貢獻將大幅提高，退休年齡每兩年將至少提高一年。醫學除疾病的治療外，將關注預防和保健教育。
3.人機結合的大成智慧革命
大成智慧科學和大成智慧辦公廳的設想是錢學森首先提出來的，是用人與計算機結合，來解決中國和世界這個複雜開放的巨系統的自然界和社會的各種問題。它涉及數學、系統科學、信息科學、計算科學、虛擬實境、網絡技術、雲計算技術和大資料庫技術，天氣、地震和災害預報，經濟危機預報和消解，消除第三次世界大戰的風險等眾多科技和社會問題的新方法。
4. 物理科學的革命
19世紀與20世紀之交，物理學的上空產生了幾朵烏雲，導致少數具有非凡天才的科學家，如愛因斯坦、波爾、薛丁格、Heisenberg、Dirac 等創建相對論和量子力學，引起20世紀科學的革命。
20世紀和21世紀之交，物理學上空同樣有幾朵烏雲，例如相對論和量子力學如何統一？什麼力量引起宇宙的加速膨脹？什麼是暗能量？兩者之間有沒有關係？要解決這些問題很難，只有少數超人智商的人才可能去探索解決這些理論難題。它的影響可能在22世紀。
緊急呼籲教育部在高等學校自主招生理科考試中保留化學：
最近獲悉，從今年開始，教育部將實行高等學校自主招生理科考試不考化學，只考數理兩門。這將嚴重削弱化學科學的中等教育，嚴重加深社會人士、中學生和家長們對化學的輕視和誤解，減少大學化學系的優秀生源，嚴重傷害中國做第六次科技革命的領頭羊，也會影響中華復興的大業。美國SAT考試相當於中國高考，其中化學的分量很重，還包含化學實驗。為了減輕高中生的負擔，我們可以借鑑美國的辦法，讓高中二年級的學生也能參加高考中1至3門課程的考試，如果獲得滿意成績，三年級考試可以免考已考過的課程，避免了「一試定終身」的巨大壓力。
（作者系中國科學院院士，北京大學化學與分子工程學院教授）