1.1 基礎研究的內涵和特征

從整體上講，我國科技工作的戰略布局可以分為三個層次：第一個層次是基礎研究工作；第二個層次是為提高我國競爭能力奠定基礎的新技術和高技術的研究工作；第三個層次是直接面向經濟建設和社會發展的研究和開發工作。通常人們將上述第二層次和第三層次的研究稱為應用研究。

雖然在當代，某些基礎研究的成果可以直接為經濟建設服務，基礎研究也可以直接催生新技術和高技術的發展，但是總體而言，基礎研究的目的和視野與應用研究是不同的。

基礎研究的范圍很寬，內容很廣，主要包含以下方面：

●研究世界物質的結構與變化。例如，物質的最小構成、正粒子和反粒子、物質狀態與物質變化、化學反應的本質和選擇性調控、化學合成的規律、單分子—超分子、無機—有機、合成—分子設計等。

●研究生命活動。例如，生命的起源、生命的組成形式、生命的遺傳規律、生命活動的調控等。

●研究宇宙與地球的組成和規律。例如，宇宙的組成：太陽系、恒星和星系、宇宙暗物質、黑洞和白洞；宇宙的起源、膨脹和未來；地球的奧秘：地球的結構、地球礦產資源的形成規律、地球的生態環境、氣象、地震、自然災害、日—地系統、人—地系統等。

●研究智能的本質和人類文明的進步。例如，腦和神經系統的結構和功能、學習、記憶、思維、心理、物質與精神等。

●探索萬物運動和相互作用的規律。例如，宏觀物體運動規律，包括萬有引力、受力物體的變化規律、流體力學、熱力學、電動力學；微觀物體的基本相互作用力、量子力學；相對論、信息論、控制論、系統論、復雜性理論等。

●研究數、量的關系和空間形式的奧秘。例如，數、量、幾何、函數、集合論等。

●研究人類社會發展的客觀規律及相關問題。例如，政治學、經濟學、人類學、社會學、法學、公共管理學、金融學、史學、美學等。

我們可以說，基礎研究回答“是什么”、“為什么”的問題，例如水是什么，水為什么既可以變成冰也可以變成氣等問題；基礎研究還回答“有什么”的問題，例如世界上有多少元素，有多少金屬，有多少礦產，有多少物種等問題；基礎研究也揭示“能不能”、“能怎樣”的問題，諸如，某方程能否求解，光速能不能被超越，世界上最高的溫度和最低的溫度，最強的磁場、電場、壓力能達到什么極限，測量到什么精度，等等。這些問題看起來和經濟沒有直接關系，但對于人類探索和征服大自然的實踐是非常必要的。

基礎研究是基礎科學研究的簡稱。而基礎科學是具有特定學科范圍的。要判別一門學科是不是基礎科學，可以從以下方面來考察：

●基礎性：這門學科在整個自然科學的發展中是否起著奠基的作用。

●普遍性：這門學科所闡述的基本原理和規律是否普遍適用。

●前沿性：這門學科是不是繼續處在自然科學發展的前沿。如果一門科學現在在原理和規律方面已無新的發展，主要研究的是如何應用的問題，那就成了一門應用科學。

●帶動性：這門學科對于其他學科的發展是否具有很強的帶動性。

●探索性：這門學科是否具有很強的探索性，甚至有一些重要的基本問題還不清楚，需要努力探尋新的發現，揭示其規律性。

●系統性：這門學科是否具有系統性的思考和研究框架。

●創造性：這門學科是否具有創造性，需要發現前所未有的新現象，開拓新的思路和方法，提出新的認識，創造新的理論或規律。

●國際性：一門基礎研究的學科及其新的發現一定會在國際科技界得到公認。從這個意義上說，基礎研究具有國際性。

正因為基礎科學的上述基本屬性，基礎研究吸引了無數有識之士不怕任何困難、孜孜不倦、前赴后繼地為之奮斗，它也是科技工作者經久不衰、樂之不疲的研究方向。基礎研究的成果成為科學家水平和貢獻的重要標志。這里的原因遠不是簡單的功利主義的力量，事實上，在人類社會中，科學的幼芽扎根于人類那根深蒂固的、永不停息的嘗試之中，試圖靠運用理性的思考和活動來理解與支配人類生活于其中的這個世界。

基礎科學中最基本的科學是數學、物理學、化學、天文學、地學、生物學。

在20世紀，基礎科學的發展較快。量子力學、相對論、原子論、基本粒子和基本相互作用力模型、能帶論、基因論和遺傳密碼的破譯、射電天文、計算機理論、信息論、控制論、有機化學和高分子化學理論等取得重大進展。

20世紀科學技術的巨大進展和豐富的積累為21世紀基礎科學的新突破創造了條件。現在，在微觀世界的研究中，物理學已深入到基本粒子更深層次，生物學則進入到基因等分子、亞分子的研究。在宏觀的發展中，茫茫宇宙、日地空間、全球變化成為科學家共同合作研究的課題。與此同時，一些新學科，例如研究人類的認知和智力的本質與規律的科學——認知科學正在迅速發展。這些研究在不同領域和不同層次上，反映了人類認識世界、認識自己的強烈追求，對改造自然、造福社會起著重要的推動作用。

正如我國著名科學家錢學森所說，“科學技術中最高的層次是基礎科學。在今天，科學革命在先，然后導致技術革命，最后出現產業革命。這也說明基礎科學研究的重要性，有了科學發現，才有跟上來的社會發展”。

現代基礎研究的含義也已經大大擴展了。由于基礎研究與實際應用的關系愈來愈密切，當代的基礎研究不僅包括各門自然科學中的純基礎研究，也包括有一定應用背景的定向性基礎研究，即應用基礎研究。在我國，應用基礎研究指的是基礎農學、基礎醫學、資源環境科學、信息科學、材料科學、能源科學、工程科學、空間科學、海洋科學、心理學和認知科學、管理科學等。

基礎研究以深刻認識自然現象，揭示自然規律，獲取新知識、新原理、新方法和培養高素質創新人才等為基本使命，是高新技術發展的重要源泉，是發展新興科學和技術最重要的內在動力，是建設先進文化的基礎，也是建設創新型國家的根本。當前國家發展比以往任何時候都迫切需要基礎研究引導未來的發展方向?；A研究正在成為國際競爭前沿的戰略高地。鑒于基礎研究在整個科技事業中的重要地位和作用，確?；A研究持續穩定地發展是我國長期堅持的一項基本方針。

對基礎研究的定義及內涵長期以來存在著一定的爭議，但是其基本特征卻獲得了廣泛的認同，圖1—1中簡明地歸納了基礎研究的內容、作用及其與科學技術研究的關系。從圖中可以看出，基礎研究的成果可以服務于對自然的進一步探索和人類的生存與發展。在人類文明進化早期，基礎研究更多的是了解和認識自然，包括從物質和精神層面認識宇宙、地球、人類和社會，不管研究者的動機如何，客觀上仍然是服務于對自然的進一步認識和人類的生存與發展；隨著人類的發展和進步，研究成果逐漸引申，進入了為社會進步和經濟發展服務的階段，從而必然涉及為國家的發展及人類的生存與發展服務；在近現代，隨著工農業、文化及服務業等的全面發展，迫切需要更廣泛的物質和精神產品以滿足社會需求，在基礎研究成果的基礎上，逐漸發展出應用研究、技術開發直至產品生產，直接服務于國家、社會和經濟的發展，在更高層次上服務于人類的生存與發展。在現階段，也有某些基礎研究成果可直接應用于產品生產，如納米領域的某些研究成果可作為產品為社會和經濟服務。

圖1—1 基礎研究在科技發展中的地位及作用