我們距離發(fā)現(xiàn)引力波有多遠

美國激光干涉引力波觀測臺（LIGO）宣布直接觀測到引力波，成了春節(jié)期間最轟動的新聞。其實，我國科學家從未忽視引力波的研究，籌劃中的既有空間引力波研究計劃，還有地面觀測計劃——前者有中國科學院從2008年就開始進行預研究的“太極計劃”、中山大學正在推行的“天琴計劃”；后者有中國科學院高能物理研究所主導的中美合作項目“原初引力波探測”項目。然而，這些計劃都沒有獲得國家立項。中國科學家希望LIGO能成為一面鏡子，照出中國科研體制的短板，迎頭趕上。

衡量基礎研究的標準是什么

在中國，進行基礎研究的科學家們承擔著巨大的壓力。特別是要想開展LIGO這樣時間長、經(jīng)費多的項目，我們總被要求回答：花這么多錢，有什么用？不如花在能產(chǎn)生GDP的項目上。這個研究現(xiàn)在不是熱門，為什么要支持？你能不能保證有重大成果產(chǎn)出？如果沒有成果怎么辦？

我認為基礎研究雖然不能立刻產(chǎn)生GDP，但從長遠來說對國家極其重要。特別是重大成果、重大設施，是中國這樣一個大國必須有的。重大成果不一定都需要重大投入，但可以肯定的是，大部分重大投入會產(chǎn)生重大成果。歷史告訴我們，這些重大設施的建設會產(chǎn)生許多技術副產(chǎn)品，其重要性往往會高過科學研究的“主產(chǎn)品”。比如，因為高能物理學家需要進行數(shù)據(jù)傳輸，歐洲核子中心的科學家發(fā)明了WWW網(wǎng)頁技術，使互聯(lián)網(wǎng)走入尋常百姓間，極大地改變了我們的生活方式。LIGO的減震技術、激光技術和極低噪聲技術未來的用途也會極為廣泛。

我國科研投入已經(jīng)位居世界第二位。但這些錢不能都撒“胡椒面”，不能用多支持小項目的方法降低“無回報”的風險。科學不會百發(fā)百中，原創(chuàng)性的大項目更不可能，但風險不能成為不作為的理由。事實上，小項目的投資加起來一點都不少，出重大成果的概率與效益可能更低，風險豈不是更大！

要想獲得LIGO這樣的重大科學成果，必須要有新思想、新技術或新方法并落實為大項目。特別是在目前我們的大量科研儀器還不能自給的情況下，更要大力支持物質(zhì)科學，支持采用自制儀器開展研究。大科學項目所需要的儀器全部都要自行設計研制，這不僅可以培訓我們的科研人員和企業(yè)開展世界領先的儀器、設備、技術的研發(fā)，還可以培養(yǎng)大量頂尖的青年人才，使我們的工業(yè)界獲得高質(zhì)量的、國際水平的設備研制人才，補足我們的一個巨大短板。

國家應該有一個論證機制，從現(xiàn)在就開始規(guī)劃與準備，遴選優(yōu)秀項目，開展預研，保證在未來30年甚至更長的時間內(nèi)，有源源不斷的重大成果出現(xiàn)。說到底，人類文明的發(fā)展在很大程度上是科技的發(fā)展，中華民族應該對人類科技文明有所貢獻，難道要永遠讓我們的后代學習只有西方人名字的教科書嗎？

什么阻礙了國際合作

大科學項目往往投入巨大、耗時長，國際合作是必由之路。如果是我們自己發(fā)起的項目，國際合作可以遏制項目遴選過程中可能產(chǎn)生的拉幫結(jié)派、不公正評審的問題。首先是國際評審，請國際一流的科學家來評審，無論是大同行、小同行，還是領域外的，他們利益牽掛較少，可以公正發(fā)表意見。其次是國際合作，國際一流的科學家來參加我們發(fā)起的項目，拿出真金白銀來合作，一定是認同了項目的科學目標、可行性，同時也帶來了自己的一技之長。他們帶來的錢，也經(jīng)過了他們國家的嚴格評審。因此，國際合作是提高大項目成功率，提高隊伍水平，提高國際影響力，獲得重大成果的不二法門。這也應該成為我國未來大科學項目的必要條件。雖然國際合作也會帶來效率降低等問題，但相比其正面作用，是非常值得的。

在參與其他國家發(fā)起的項目時，我們應注意要有實質(zhì)性的貢獻——或提供某一關鍵技術，或參與建造關鍵設備，或提供優(yōu)秀的人才。這才與我們國家負責任大國的形象相匹配，也才能真正達到通過國際合作積累經(jīng)驗、鍛煉人才的目的。

回顧這些年開展國際合作的具體實踐，我們遇到了很多問題。以LIGO項目為例，10年前我們曾與加州理工學院討論過參加LIGO及aLIGO（LIGO升級版）的可能性，甚至討論過在中國建設類似aLIGO裝置的可能性，可惜均未能實現(xiàn)。原因很多，但主要還是我們推動不力、經(jīng)費困難、前瞻性不足，很早就放棄了。

后來，中科院高能物理研究所發(fā)起了以我為主、中美合作的地面引力波探測項目“原初引力波探測”計劃，希望在西藏自治區(qū)阿里地區(qū)建設相關設備，需要投入1億元人民幣左右。可正是這個投入金額，讓這一計劃申請無門。

從我國基礎研究幾個主要的經(jīng)費來源部門看，國家自然科學基金委員會的項目一般最多為2000萬元；科技部的“973”項目一般上限為4000萬元左右；大約3億元以上的項目可以去國家發(fā)改委申請大科學裝置項目。但4000萬到3億之間的項目就沒有任何一個部門可以受理，我們?yōu)槲鞑匕⒗铩霸跻Σā碧綔y項目努力了一年，還沒有找到對口的部門。

應該說，我國科研管理部門條塊分割嚴重，制度簡單僵化，抑制了科研活力。我們開展國際合作項目只能從科技部與基金委得到支持，最多4000萬人民幣。可類似LIGO這樣的項目，總共十幾億美元的投資，我們?nèi)绻?%，也要1000多萬美元，4000萬元人民幣根本無法開展有意義的合作，導致許多國際合作項目不能開展。我們對別人的貢獻太少，也影響我們吸引別人對我們的貢獻。我們的江門中微子實驗就因此未能得到美國能源部的繼續(xù)支持，環(huán)形正負電子對撞機的合作也有類似的困難。

健康的科研體系應該是我們參與一些別人的項目，同時發(fā)起一些自己的項目。我認為，選擇發(fā)起或選擇參加的基本原則應該包括以下幾點：第一，不是為項目而項目，自己發(fā)起的項目應該有國際競爭力，有自己的獨特方案或技術，有技術先進性、創(chuàng)新性與可行性，有獲得重大成果的可能，有實質(zhì)性的國外貢獻。第二，不同領域國內(nèi)和國外項目的比例不同。對高能物理而言，國內(nèi)項目與國際項目的總經(jīng)費比例應該大概在7：3左右，單個項目經(jīng)費比例大概在100：1至10：1之間，國內(nèi)項目與國際項目的數(shù)量比應大概在2：8左右。

就在2月16日，國家重點研發(fā)計劃發(fā)布了首批重點研發(fā)專項指南，這標志著中央財政科技計劃（專項、基金等）管理改革后成立的國家重點研發(fā)計劃正式啟動。項目申請和審批只是科研體制的一個環(huán)節(jié)，我們希望能以此為契機，解決長期以來困擾科研發(fā)展的種種體制沉疴。未來30年是國家科技發(fā)展的一個關鍵期，我們的目標是要從追趕成為并行，至少在部分領域達到領先。為了實現(xiàn)這樣的目標，科研體制改革還要繼續(xù)深化。