2.2 基礎研究與應用研究的邊界

在1840年前，英國就已經開始使用“應用科學”(applied science)這一術語，美國于19世紀70年代也開始使用這一概念，兩國經常將“應用科學”與“純科學”相聯系。科學社會學認為，科學的任務是描述自然、解釋自然、預測自然，回答自然“是什么”、“為什么”、“怎么樣”，促進知識增長；技術的任務是變革自然、創造自然、利用自然，解決“做什么”、“怎么做”，促進知識的應用。科學研究是根據“已知”去理解“未知”，技術開發是通過“現在”去創造“未來”。但長期以來，科學堅持自身認識論的特征，以及技術學家們堅持沒有科學，技術仍然可以呈現出繁榮景象的信條，使得培根的科學功利主義口號被排除在了行動之外。盡管后來布什強調了培根的信條：當科學家把科學與實用技術聯系起來時，兩者的融合會帶來既得利益，但二者的融合在時間上被推遲了，同時在機構設置上也被人為地分割開來。這一時期自然科學家非常排斥經濟因素，科學研究也主要依賴有財力的人的資助。與此相對，技術則主要掌握在致力于實踐工作的人手中。像在大多數技術進步的社會中一樣，直到“發明家”們被專利法允許提出從技術變革中獲得部分回報的要求時，他們微小而重要的貢獻才特別地受到稱頌。^注35但是，這些社會里的發明家們被遠遠地排斥在紳士科學家的行列之外。盡管他們的發明方法高度系統化，但對科學理論的掌握卻很少。這在18世紀和19世紀的英國體現得最為明顯，那時很多科學進步都是由出身好、受過良好教育的人取得的，其中有些人一直在大學里任職。對科學的重視要感謝蘇格蘭思想啟蒙運動的科學家們，是他們促使英格蘭的貴族階層尊重科學。相對而言，在工業革命中取得的偉大進步幾乎都是實際發明家和企業家所為，他們受過的教育很少，沒有什么社會地位，沒有也不需要對科學認識很多。也就是說，“科學和工業進步誕生于那些具有不同背景、受過不同訓練、懷有不同目標的完全不同的人手中”^注36。

盡管19世紀還存在科學與技術根本分離的思想，隨著科學逐漸成為一種職業，開始在大學或研究所里進行，一些具有良好經濟效益的活動也刺激了科學的發展。19世紀初，德國建立了一批以科學研究為主要使命的大學，這種大學模式被認為是非常成功的。學生規模大大擴展，教授們開始既從事科學研究，也負責教學，教學與科研的聯系變得更加緊密了。不過，德國非常重視技術在經濟發展中的作用，但并不是通過將技術培訓納入大學來凸顯這一重要性，而是通過建立一些職業技術學校的方式來培養工業所需的技術工程師，技術與純科學的分野被制度化了。不過，這時也有將認識與應用合而為一的做法，一般是通過成立獨立的研究所來完成的，例如德國的普朗克研究所。德國的學術界和科學家對純思想探究是非常推崇的，在美國也是如此。如果說美國公眾在二戰前幾十年并不是這樣看待理論科學和實際科學的相對地位的話，他們后來肯定是這樣看的。正如肯尼迪總統1963年在美國國家科學院百年慶祝會的致辭中所言：

如果我要說出一件事，它能夠指明這個世紀美國人對待科學的態度所發生的變化，那肯定是今天對純科學重要性的完全的理解。我們現在意識到技術進步依賴于理論進步；最抽象的研究可以導致最具體的結果。^注37

這當然是科學院的成員們想要聽到和相信的。但重要的是，準備這樣對他們說的第一位總統，也是愿意這樣對他們說的最后一位總統：正在這時，潮流變了。哈佛大學校長科南特拒絕成為國家科學基金會首席主席的原因就是，他認為沒有人能在基礎研究和應用研究之間劃出一條明確的界限，而國家科學基金會則可能支持其中一個研究領域的大量研究活動。科南特建議用計劃性研究(programmatic research)和自由性研究(uncommitted research)來分別替代應用研究和基礎研究。所謂應用研究全都是計劃性的，但被貼以基本性標簽的那些研究往往也是計劃性的。^注38科南特意識到在認識和應用目的之間，存在著交叉關系。科南特的觀點也啟發了日后的很多科學家，他們認為要將牛頓認識自然世界的傳統與培根應用這些知識達到人類目標的傳統結合起來。隨著對基礎研究的資助的增多，國家科學基金會的第一任主席阿蘭還是捍衛了布什的理念，即科學家必須享有從事基礎研究的自由，不管這一研究將通向何方。對那些導向性的基礎研究，只要在選擇課題的時候與資助機構保持一致，以后他就不必考慮實用目的而自由探索即可。盡管界定基礎研究與應用研究的邊界和關系非常困難，但仍然有一些努力獲得了共識。

布什對基礎研究的地位與作用的闡述可以從最具影響力的兩句格言中反映出來。首先，布什對基礎研究和應用研究的任務進行了闡述：進行基礎研究并不考慮實用目的。它產生的是普遍的知識和對自然及其規律的理解。這種普遍的知識提供了解答大量重要實用問題的方法，但是它不能給出任何一個問題的完全具體的答案。提供這種圓滿的答案是應用研究的職責。^注39布什對基礎研究與應用研究的界定表達了二者之間是一個矛盾的“非此即彼”狀態，這個一維譜線很好地表達了美國戰后基礎研究與應用研究范式的靜態形式(見圖2—1)，即任何研究都不能既靠近這一端，又不遠離那一端。

圖2—1 基礎研究與應用研究的靜態模式

除了表達基礎研究與應用研究之間絕對的分野外，布什的另一句格言更是奠定了基礎研究至高無上的地位：基礎研究是技術進步的先驅，它也為政府資助基礎研究提供了一個絕好的理由。布什的這句話表明，基礎科學是技術進步的一個長遠而強大的動力，因為應用研究與開發能把基礎科學的發現轉化為技術創新，以滿足社會經濟、國防、健康及其他需要。代表動態形式的一維圖像是線性模型(見圖2—2)，即基礎研究引起應用研究與開發，再依據創新是一種產品還是一種工藝，轉到生產或經營。^①

圖2—2 布什的基礎研究線性模型

通過強調基礎研究的重要性和必然的利益性，布什對線性模型的合理性應該負有責任。這個模型通過繪制出從基礎研究經過應用研究到技術創新這一單向概念直線，表明支持基礎研究是政府能夠促進產業發展的最主要的方式。布什的這一觀點與培根的“基礎研究將對技術產生有利結果”的論斷是一致的。布什對戰后美國科技政策和科學發展作出的貢獻無人能及，他的思想在西方科學傳統和科學哲學中引起強烈共鳴。布什將古代的科學探索與培根的科學理想融入促進國家發展目標的規劃中，使科學家能夠在基礎研究領域自由地探索。他的計劃在戰后幾十年被納入科技政策中，極大地促進了國家發展，也使很多最有能力、訓練有素的科學家得以在公共經費的資助下自由地徜徉于基礎科學。^注40布什關于技術創新的線性模式突出了作為序列起點的基礎研究的重要性。

布什的一維模型產生了相當深遠的影響，不僅最終促成了美國國家科學基金會的成立，而且成為美國戰后幾十年科學技術政策的理論基礎，經濟合作與發展組織和聯合國教科文組織至今仍沿襲布什的分類標準。基于布什理念形成的戰后科技政策范式使得人們相信：基礎科學只有疏遠實用意圖，才能成為技術進步的帶動者。但布什可能高估了戰時這種特定決策的影響，布什的線性模式直到20世紀60年代才被認為是有問題的。在1966年，美國國防部(DOD)在名為Project Hindsight的研究中指出，自1945年以來，在20個主要的武器系統研發中，幾乎90%的創新都來自使命導向(oriented)研究和工程研究而非基礎研究。意識到創新也可能來自以前的科學研究，國防部的研究因此總結說，科學對技術發展的作用“是清晰但非簡單的，科學到技術的線性模式只是傳說”。與人們想象的一樣，這一說法在學術界引起了轟動。^注41兩年后，美國國家科學基金會資助的研究也發現基礎研究與技術之間存在緊密的關系。技術史學家開始對技術的應用——科學的簡單模式發起攻擊，部分是為了在他們日漸重要的職業和科學史之間劃分邊界，因為科學史常將技術定位為應用科學而使其處于次要地位。

面對布什線性模式所帶來的問題，斯托克斯注意到，關于基礎研究與應用研究之間的關系，科學技術史中的諸多案例與布什模型所描述的并不一致。他在 1997年出版的《基礎科學與技術創新：巴斯德象限》一書中列舉了基礎研究的諸多案例，論證了布什模型的局限性。^注42其中，最典型的案例是法國微生物學家巴斯德 (L.Pasteur)所從事的研究：巴斯德在一個世紀以前奠定基礎的微生物學，既是基礎研究，也是應用研究。他通過解決甜菜釀酒中遇到的困難的實例很好地說明了基礎研究與應用研究并非是截然分開的。“認識目標與應用目標在本質上相矛盾、兩種研究必然分離的觀點，與科學本身的經歷不符”^注43。巴斯德的例子并非唯一，在英吉利海峽的另一側，開爾文物理學因加強工業的目的和德國的需要產生了；在萊茵河對岸，德國有機化學家們開創了德國燃料業、制藥業等基礎研究方面的工業；在美國，埃爾文·朗繆爾因解決了早期電子工業中所生產的零件表面的物理化學問題獲得1932年的諾貝爾獎……在巴斯德之后的世紀里，每一個科學領域的進步或多或少地源于實際應用的考慮。^注44認識規律與取得技術進步是同一過程的不同部分。在此基礎上，斯托克斯提出了自己的象限模型。

在斯托克斯的模型中，認識目標和應用目標這兩個維度將平面劃分為 4個象限(見圖 2—3)。左上角的波爾象限代表由好奇心驅動的純基礎研究，它只受興趣需求的引導，不受實際應用的引導。其典型代表是丹麥物理學家玻爾(N.Bohr)對原子結構的研究；右下角是以美國發明家愛迪生(T.Edison)的名字命名的象限，代表那些只由應用目標引起而又不尋求對某一科學領域現象的全面認識的純應用研究；右上角則是以巴斯德的研究為代表的既出于認識目的又是由應用引起的基礎研究，因而稱之為巴斯德象限。凱恩斯的主要工作、曼哈頓計劃和朗繆爾的表面物理學都屬于這種類型的研究，它們將純基礎研究與純應用研究有機地結合起來，為“戰爭研究”的出現奠定了基礎。皮特森象限所代表的是那種系統地探索特殊現象的研究，既不考慮一般的解釋目的，也不考慮其結果有什么實際應用。美國鳥類學家皮特森(R.Peterson)在北美洲進行的鳥類普查工作就屬于這一象限。

圖2—3 科學研究的二維象限模型

資料來源：［美］D.E.斯托克斯：《基礎科學與技術創新：巴斯德象限》，63頁，北京,科學出版社，1999。

斯托克斯針對布什的科學與技術發展的線性模式存在的問題，用二維分類模型將應用引起的基礎研究從籠統的基礎研究中分離出來，闡發了科學與技術/基礎研究與應用研究之間關系演變的新見解，構建了一個令人信服的模型，并通過對“應用引起的基礎研究”的重要性的認識，建立起了政府與科學的新型契約關系。他的研究結論對科學研究和政策組織均具有較大影響，它蘊涵著科技政策的新含義，為美國政府調整和確立明確的科技政策提供了新的理論根據。顯然，由應用引起的基礎研究正是反映國家和社會需要的研究。在承認由好奇心驅動的基礎研究最終會帶來技術創新的同時，國家和社會的需要應該在科學政策和資源配置上得到充分反映，政府應重點資助位于巴斯德象限內的基礎研究，使科學共同體發散的研究興趣適度地聚攏于國家和社會的需要，從而有效地減少國家創新體系低效運行的可能性。^注45

斯托克斯認為，大量的由應用引起的基礎科學研究的存在，擺脫了錯誤的傳統的區別基礎與應用科學的“非此即彼”的邏輯。科學家們會看到，那些應用目標在本質上并不與科學的創造性和嚴密性相矛盾；而那些監督者或資助人就會看到，向基礎科學延伸在本質上并不與應用科學相悖。^注46一些有名的工業實驗室也在從事著基礎研究，例如貝爾實驗室，還有一些獨立研究機構如蘭德公司等，它們集中了一流的科學家，從事由應用引發的嚴密的科學探索。“應用引起的基礎科學”的新理念有助于我們理解科學在新技術中的作用。從“每個人都知道創新的線性模型已經死了”的論斷中可以看出，科學到技術進步的道路是那么多樣復雜而又不同，技術經常是科學的靈感而不是對立面，因為技術上有那么多的進步根本沒有等待科學的發展。

美國國家科學基金會認為，基礎研究是發展科學知識的獨創性研究，它沒有直接的商業目的，其對基礎研究與應用研究的定義見表2—1。

表2—1美國國家科學基金會對基礎研究與應用研究的界定

資料來源：美國科學理事會,1998。

英國官方定義把基礎研究和應用研究分別分為兩個不同的種類。基礎研究被分為純粹性基礎研究和導向性基礎研究，這個定義和經濟合作與發展組織的定義相同。應用研究被分為戰略應用研究和特定的應用研究，具體見表2—2。

表2—2英國科學和技術辦公室的定義

資料來源：英國科學和技術辦公室。

20世紀60年代，經濟合作與發展組織在其制定的《弗拉斯卡蒂手冊》中將研究和發展劃分為基礎研究、應用研究和試驗發展三個部分，并作出了標準的定義。1980年，經濟合作與發展組織將這些概念進行了重新界定：基礎研究是一種實驗性或理論性的工作，主要目的是為了獲得關于現象和可觀察事實的基本原理的新知識，而不是滿足任何特定的應用或使用；應用研究也是為了獲取新知識而進行的創造性研究，但它主要針對某一特定的實際目的或目標；試驗發展是利用科學研究和實際經驗中的現有知識，為生產新的材料、產品和設備，建立新的工藝、系統和服務，或對已產生和已建立的上述各項進行實質性改進而進行的系統性工作。1994年，經濟合作與發展組織在其《弗拉斯卡蒂手冊》中對基礎研究和應用研究的概念進行了進一步修訂(見表2—3、表2—4)，其中將基礎研究分為純粹性基礎研究和導向性基礎研究。

表2—3《弗拉斯卡蒂手冊》對基礎研究的界定

表2—4《弗拉斯卡蒂手冊》對應用研究的界定

研發包括研發單位從事的正式研發和其他組織進行的非正式或非經常性的研發。^注47此外，經濟合作與發展組織詳細描述了基礎研究的特點^注48：

(1)基礎研究的特點包括基礎研究是通過對事物的特性、結構和相互關系進行分析，從而闡述和檢驗各種假設、原理和定律。在基礎研究的定義中，指出沒有“特定的應用”是至關重要的。因為實施者在進行研究或回答調查問卷時，他們可能不知道其實際應用。基礎研究的成果一般不出售，但通常在科學期刊上發表或與感興趣的同行交流。基礎研究偶爾會因安全原因被列為“機密”。

(2)在基礎研究中，科學家在設定他們的目標上有一定的自由。這類研究通常是在高等教育部門中實施的，在某種程度上也可以在政府部門中進行。基礎研究可以定向于或針對人們普遍感興趣的廣泛領域，并以將來的廣泛應用為目標，比如一些國家所選定的關于納米技術的公共研究項目。為了給下一代技術做準備，私營企業也可能承擔基礎研究。關于燃料電池技術的研究就是一個典型的例子。這類研究根據上述定義屬于基礎研究，因為它并無“特殊的”用途，這在《弗拉斯卡蒂手冊》中被定義為“導向性基礎研究”。

在經濟合作與發展組織的概念框架內，一些國家、組織和學者對基礎研究作出了各自的界定。美國國家科學委員會(NSB)認為，基礎研究的目標是獲得更為綜合性的知識或者對研究課題的理解，它沒有特殊的應用目標；法國科技研究部和歐洲經濟共同體認為，基礎研究以得到新的科學知識為目的，并不考慮實際應用；日本學者只野文哉和島史郎提出，基礎研究是為了科學進步而進行的初步探索性的研究項目，這種研究活動沒有特定的商業目的，但不排除該企業目前或將來可能關系的那些領域的研究。^注49

1989 年以前，我國對科學研究的分類主要是“三分法”：基礎研究、應用研究和開發研究，基礎研究指的是純科學。在 1989 年2 月的“全國基礎研究與應用研究工作會議”上，提出了“基礎性研究”的概念，將過去的“基礎研究”與“應用研究”合并，通稱為“基礎性研究”。^注50而在傳統上，又習慣按照“基礎研究→應用研究→技術開發→技術創新”模式對科學研究進行分類，這種被稱為“技術推動型”的模式是一種簡單的線性模式，它產生的現實結果就是“把機構和計劃部署在這條線的離散點上，專門從事某種活動,而且常常按照學科組織”^注51。2000年3月27日至29日，科學技術部、教育部、中國科學院、中國工程院、國家自然科學基金委員會聯合召開全國基礎研究工作會議。會上指出，我國基礎研究工作共包括三個方面：以認識自然現象、揭示客觀規律為主要目的的探索性研究工作；以解決國民經濟和社會發展以及科學自身發展提出的重大科學問題為目的的定向性研究工作；對基本科學數據、資料和信息系統地進行考察、采集、鑒定，并進行評價和綜合分析，以探索基本規律的基礎性工作。

2006年頒布實施的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》已經對基礎研究的內涵和重要戰略地位進行了全面闡述(見表2—5)。

表2—5《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》定義的基礎研究

《綱要》從學科發展、科學前沿問題、面向國家重大戰略需求的基礎研究、重大科學研究計劃四個方面進行部署。其中在學科發展方面，《綱要》認為，要根據基礎研究厚積薄發、探索性強、進展往往難以預測的特點，對基礎學科進行全面布局，突出學科交叉、融合與滲透，培育新的學科生長點。通過長期、深厚的學術研究積累，促進原始創新能力的提升，促進多學科協調發展。重視基本理論和學科建設，全面協調地發展數學、物理學、化學、天文學、地球科學、生物學等基礎學科。

如上所述，國際上并不存在基礎研究概念的固有模式。不過通過對基礎研究歷史演進的分析，基礎研究仍然展示出了其獨特內涵，本書以科學活動的組織方式和科學研究的內容及動機為基礎，對基礎研究內涵進行了歸類。

本書認為，按照活動的組織方式，基礎研究分為以興趣為導向的基礎研究、基于學科發展的基礎研究和導向性的基礎研究(見表2—6)。純基礎研究主要是指基礎研究中最古老的內涵，即以興趣為驅動力、沒有強烈功利性的行為。例如科學家們根據自己的興趣和研究專長，選擇一定的研究問題獨立地進行研究。盡管在目前的資助環境下，這一類型的基礎研究正面臨著越來越多的挑戰，但其蘊涵的理智特征從國家的長遠來看具有重要的價值。基于學科發展的基礎研究主要是為了促進學科自身的發展、深化學科知識而進行的研究，既包括個人的也包括有組織的研究。導向性的基礎研究主要包括圍繞國家需求而開展的有組織的大科學研究項目以及由應用驅使的探索性的研究活動。

表2—6本書對基礎研究概念的界定

總之，對概念起源的分析有助于理解為何基礎研究與一些特定的價值和制度安排相聯系。從以上的分析中可以看出，基礎研究的概念被不斷調整以適應特殊的歷史時期和政治議程，它不是一個具有普遍且固定研究形式的范疇，在不同歷史時期具有不同的內涵，而其具體的含義與某一歷史時期特定的科學資助系統之間有著很大的相關性。不過，不論其概念如何隨著歷史、經濟、政治文化甚至“科學”概念本身的深化而變化，基礎研究“與生俱來”的理智價值及其對人類文明和社會發展的推動作用將無法被忽略。在一個全球化和以“創新”為主題的新時代，基礎研究的價值將進一步展現并不斷升華，不論是從基礎研究的價值理性到工具理性的發展，抑或工具理性到價值理性的回歸，基礎研究將繼續發揮其無可替代的作用。