重大的创新成果,只有在尊重知识、尊重人才的土壤中才会大量产生。在商业社会里,不能要求所有的人都淡泊名利,要给那些愿意潜心研究、耐得住寂寞的人更多的生存空间。德国作为一个老牌的欧洲国家,对知识和人才的尊重给人留下深刻印象。与众不同,早年德国货币马克上印的是德国历史上的著名科学家、哲学家、艺术家的头像,而不是政治家。城市街道公园用他们的名字来命名的也比比皆是。德国社会对学者、教授、科学家的尊重远超商业巨擘、银行家、歌星、影星等。
德国历史上不仅出现过莱布尼茨、康德、黑格尔、费希特、费尔巴哈、叔本华、尼采、马克思、伯恩斯坦、考茨基等伟大哲学家和思想家,出现过近代数学奠基人之一高斯,微积分创始人莱布尼茨,哥德巴赫猜想提出者哥德巴赫,解析数论创始人狄利克雷,黎曼几何创始人黎曼等伟大数学家,还产生了提出热力学第一定律的克劳修斯,发现X射线的伦琴,现代物理学家普朗克、爱因斯坦、玻恩等杰出的科学家,以及发明柴油机的狄塞尔,发明平炉炼钢的西门子等才能超群的发明家。
此外,天体力学奠基人开普勒,星云假说提出者康德,世界顶级化学家、经典化学大师李比希,光化学、生理化学先驱科塞尔,合成氨的发明家哈伯,合成燃料的发明人拜尔,比较胚胎学家贝生,细胞学说创始人之一施旺,地理学、气候学家洪堡,大陆漂移假说创立者魏格纳等均诞生在德国。1901年到2011年期间,德国获得诺贝尔物理学、化学、生理学或医学奖共计76项,仅次于美国257项,高于英国的73项,位居世界第二,其硕果累累的原因是公众尊重知识的社会基础。
德国人对科学家们的尊重源于他们的实际业绩,民众从中享受到实际的利益,且看到他们对德国社会发展起到的推动作用。
中国从历史到当代也不乏各类学术大师和重大发明创造者,例如王祯(1271—1368,图2-15)。但他们的贡献往往被严重低估了。有学者对中国的重大创新成果进行了梳理,列出24项并进行了分类和评价(图2-16)。
图2-15 活字印刷中王祯发明的轮盘检字法
纵观24大发明,有一个现象发人深思。这24项发明中,有4项始自史前、3项始自夏至春秋、7项始自战国秦汉时期,其他10项分属中古和近古,其中唐代2项,宋代6项,元明各1项,至清代便再也没出现过任何原创性重大发明。这表明,中国人的原创力在战国秦汉时是处于巅峰状态,唐代仍具盛世气象,宋代承前朝遗泽、经济发达,为中国古代科学技术发展的高峰期。元明已呈衰颓之象,而清代虽号称有“康乾盛世”,却昧于世界大势,不思进取亦无能进取,致酿成国弱民贫的百年落后局面。凡此种种都与该时期社会意识形态密切相关。
创新的动力源于民智的开发、心灵的解放、志趣的追求和功利的激励。所有这一切都需以一定的社会条件为其前提。中国近古时期之所以欠缺甚至全无重大的原创性发明,皆在于历史包袱太重,对祖先空洞的崇拜,许多夸赞之词是“古方”“古法”“祖传八辈”之类,政治经济体制迟迟不能更新,对知识和人才缺乏尊重,众多的发明及主要贡献者却淹没在历史长河之中,不甚了了,从而导致社会发展滞缓、民智闭塞、心灵禁锢、鲜有志趣的追求和功利的激励。这一沉重的历史教训,我们理应牢牢记取。
清末迄今已近百年,幅员辽阔的中国在此期间一直处于由古代社会向现代社会转型的阶段,缺少重大的发明创造是可以理解的。但袁隆平的超级水稻培育技术堪称重大的原创性发明,而“两弹一星”的功勋对国家实力的提升,不可不谓重大。
中国工程院2019年报告《建设科学强国,努力成为世界主要科学中心》(图2-17)指出,许多科学家的重要发现和发明,都产生于风华正茂、思想最敏捷的青年时期。这提示我们,在今天的商业社会,对科学家、发明家、实业家、能工巧匠的精神表彰或物质鼓励是有深远意义的,而恰当的物质保障及精神呵护是在为创新人才创造可生存的空间。
图2-16 中国24大发明的评分和分类
*华觉明.中国四大发明与中国24大发明[N].中国知识产权报,2008-10-29(11).
图2-17 重大发现和发明最佳年龄分布
一个重大工程的实施,其成功是由“科学家+工程师+能工巧匠”三驾马车共同完成的,如数百米跨海大桥的精确合龙、600米以上摩天大楼的建设、500米直径射电天文望远镜镜面拼接等,这些工程都要求误差控制在几毫米之内,没有能工巧匠长期实践的积累,完成它们是不可想象的。
在世界发明史上具有显赫地位的詹姆斯·瓦特实际上也是一个能工巧匠。21岁时,他还只是格拉斯大学的教具试验员,性格内向,但心灵手巧,有钻研精神,在校园内开设了一间修理教具的小铺。他想要把试验用的一台纽科门老式蒸汽机修理好,可修理蒸汽机涉及多个学科知识,他担心自己力所不及,好在教授们看中他的决心和动手能力,决定义务传授他有关知识。纽科门蒸汽机的工作原理是先往气缸中加注蒸汽,使其膨胀,再用冷水使其冷凝、收缩,从而实现活塞的往复运动,这使得蒸汽绝大部分热量都耗费在维持气缸的温度上。瓦特想到了改善之法,他把气缸与冷凝器分离,气缸里的温度不必交替加热和冷却,气缸中蒸汽温度也大大提高,从而提升了蒸汽机的热效率。就这样,他成功组装了可连续稳定运转的新型蒸汽机模型。
但要将模型变成一台实际的蒸汽机,路还很长。首先是多次遇到加工困难,特别是资金短缺问题,使瓦特几乎灰心丧气。关键时刻,一个铸造厂老板慧眼识珠,看到这项技术的价值,买断了所有专利。有了资金保障后,瓦特克服材料和工艺上的缺陷,不断打磨,第一批新型蒸汽机于1776年量产。他邀请大批矿主、工程师甚至英国王室成员前来参观,由于新式蒸汽机性能优异,效率高,可稳定运行,随后的大批订单如雪片般飞来,英国也迎来了世界第一次工业革命的高潮。
虽然蒸汽机已成功应用于工业生产,但其科学原理仍然不是很清楚。直到1824年法国物理学家卡诺发表了“论火的原动力”一文,才首次对蒸汽对外作用的“卡诺循环”原理作出了科学分析。
能工巧匠需要精益求精、一丝不苟的精神。一百年以来,德国、日本等国的许多产品之所以享有很好的声誉,工匠精神的发扬起了重大作用。2014年美国在经历了经济危机后,希望重新夺回高端制造业的地位,时任总统奥巴马曾宣布不惜重金,推进“学徒计划”,设想要培养300万名高技术工人,这是继“美国制造业促进法”颁布后的又一重要举措。
工匠精神在中国历史上曾被弘扬后又被压抑。宋代是中国经济与科技最发达的时期,工匠精神得到很好发扬。宋朝发明活字印刷术的毕昇,原是宋初的一个杭州书肆刻工。其时,始于隋朝的雕版印刷多有不便。庆历年间,他根据实践经验,发明了在胶泥块上刻字,一字一印,用火烧后的陶质活字可以一字多用、反复使用,省时省力。这一发明若不是由于天天琢磨、勇于探索、反复试验,不可能成为改变历史的中国古代四大发明之一,更不可能在后来由蒙古人传入欧洲,成为人类近代文明传播交流的先声。
宋代能工巧匠众多,其重要原因是宋代工匠社会地位较高,突破了儒家将“工”视为“未业”,是奇淫巧技、让人玩物丧志的观念。宋人陈襄的《百工由圣人作赋》中工匠简直是一种有着哲理般崇高的职业;“统尔六职,良哉百工。何艺事以斯作,由圣人而是崇。办器成能自乃神而立制,化材适用本惟睿以兴功……”
南宋朱熹也曾言“来百工则通功易事,农末相资,故财用足”,所以宋代工匠成就屡出,甚至宋徽宗时期的宰相李邦彦也是银匠出身。王惟一的《铜人腧穴针灸图经》,记载着青铜铸成针灸铜人在医学发展上的重要作用,以及北宋李诫的《营造法式》也是对能工巧匠建筑技术的总结。
弘扬工匠精神除要提高工匠的社会地位外,需让工匠享受与之匹配的经济报酬,推动其科技文化自信,激发出其精益求精的职业追求。
但到了明代,严格的匠籍制度规定“匠不离局,匠役永充”,使得工匠地位又大大下降,且限制了工匠的独立自主经营,致使工匠的自我意识丧失,其创新精神焉在?清代和民国战乱不断,使工匠精神大部泯灭,使中国经济、科技发展进入停滞期。
我国自古就有“万般皆下品,唯有读书高”的古训,和“劳心者治人,劳力者治于人”的传统观念,这对青年人择业有深刻影响。加上技能人才向上发展空间狭窄,社会对技能人才关注、激励、尊敬不够,如世界技能大赛获奖者相比奥运会冠军,社会、政府的精神与物质的奖励上的差距,都是培养能工巧匠的障碍。
要扭转这一局面,要从当政者倡导、适当的制度与思想教育出发,举全社会之力,用非一日之功以改变之(图2-18)。
20世纪90年代,我国制定了北斗卫星导航系统的发展战略。星载原子钟被称为导航卫星的“心脏”,它的性能直接决定了卫星导航系统定位和授时的精度。当时,只有少数西方发达国家掌握这一精确计时的技术,但中国想从国外引进星载铷原子钟的努力遭到拒绝。
困难关头,中国科学院的梅刚华在1997年接下重任,带领团队一头扎进星载铷原子钟的技术研发,一干就是20年。做原子钟是个精细活,绝不能急功近利,必须耐得住寂寞、坐得住冷板凳,从大处着眼,从小处着手,紧盯着国际前沿,以严谨的态度去解决每一个问题,完善每一处细节。终于功夫不负苦心人,经过百余次实验,梅刚华团队攻克了星载铷原子钟的五大技术难关,即精度、小型化、寿命、可靠性和在卫星上的温度大幅变化等环境的适应性等,实现了我国星载铷原子钟技术从无到有的突破。
图2-18 中国能工巧匠金银纪念币(第1组)
2007年,我国的第一代星载铷原子钟的精度为每天误差为十亿分之三秒。2009年,我国启动北斗三号全球卫星导航系统的建设,三年内先后研发出的第二代星载铷原子钟精度达到十亿分之一秒、第三代产品精度达到一百一十亿分之三秒。时间的精确测量就意味着定位精度的提升,2018年年底用于北斗三号卫星的铷原子钟,已可满足分米级的定位需求。
卫星定位系统精度的提高,无论对汽车自动驾驶技术等民生需求,还是导弹准确打击目标等国防任务都有十分重要的意义。所以从全球卫星定位系统看建设一系列大的工程项目等,确实需要科学家—工程师—能工巧匠三驾马车的合作。
2020年6月23日,中国最后一颗全球组网卫星即北斗系统第55颗导航卫星发射成功。联调联试后,将可向用户提供全天时、全天候、高精度的全球定位导航授时服务,以及星基增强、短报文通信、精密单点定位等特色服务。
这项服务卫星“心脏”——原子钟就是由梅刚华团队提供的。
在尖端科技研发过程中,能工巧匠的突破,常常是该项技术进步的关键。如在高端爆轰等超高快速化学反应动力学过程研究中,需要超高速分幅扫描同时成像记录仪,2018年深圳大学李景镇团队实现了激光等离子体飞秒多幅高分辨率成像,把摄影频率推进到每秒10万亿幅领域,远远超过受测不准原理制约的啁啾编码的高速成像,刷新了世界纪录,为多种超高速化学过程,甚至为飞秒化学的研究提供了必需的手段。
再如,现代飞机发动机的最高工作温度会超过高温合金适宜工作点的300~500摄氏度。发动机涡轮叶片和燃烧室要长期稳定运行,除了必须使用热障陶瓷涂层保护之外,还必须在叶片等表面用气膜冷却降温。这就要通过叶片上的针孔吹入气流,形成一层“气膜”,而吹入气流的切向异型孔的加工是非常困难的。中国科学院宁波材料所张斌团队开发的五轴激光精密加工系统,通过同轴送水加移动吸收层技术,不仅提高了能量利用率,加工效率也大大提高,解决了涡轮叶片上异型孔的加工难题,为我国飞机发动机涡轮叶片加工作出了巨大贡献。
由此可见,重大的科技创新研发中,能工巧匠起着不可或缺的重要作用。
此外,成功取决于对细节的把握。
钱学森以火箭航天技术为例曾说过,一枚火箭由几百万甚至上千万个零件组合在一起,要使火箭可靠性达到99.9999%,则抽取一百亿个零件,不可靠的不能多于一个。
1976年美国进行导弹试验时,操作员少拧了半圈螺丝,导致飞行失败。
1980年法国“阿丽亚娜”火箭第二次试飞时,由于操作员不慎,一枚非常小的异物堵塞了燃烧室的喷嘴,导致发射失败。
1989年美国用“法尔塔”火箭发射卫星时,由于加注人员疏忽,少加了26磅(约24千克)推进剂导致两颗卫星未能进入预定轨道。
工匠精神就是在每一个细节上都精益求精、精雕细琢(图2-19)。
但工匠精神需要长期有计划地培养。
图2-19 工匠精神就是在细节上精益求精
德国的职业教育久负盛名,支撑了德国高端产业的正是“工匠精神”。“工匠精神”的培养绝不是简单低端的事业,需要注入许多科学的、技术的、经济的知识。
“如果让你经营一个拥有150头牛的牧场,你如何精确计算出所需的水、电、农业机械、精粗饲料、药物的用量及雇员的工资、税收等各项费用?”这是德国一所农业职业学校课堂上的题目,经同学热烈讨论后,教员会拿出畜牧研究所的权威报告,再结合自己的经验分析、解释、点评学生的方案。
当然工匠精神的训练,也是给学生谋生的一技之长,这必然要求工匠对自己的产品精雕细琢,对细节也有很高的要求,甚至追求完美极致,努力把品质从99%提高99.99%,并把这种追求转变成工匠自己的享受和理想。
在我国,要破除“朝为田舍郎,暮登天子堂”“万般皆下品,唯有读书高”“学而优则仕”的传统思想,还需要克服多重障碍。
21世纪初开始,我国经济转型,从高速发展转变为高质量发展,对高技能人才的需求更加迫切,劳动者技能与岗位需求不匹配造成就业的结构性矛盾,频频出现“技工荒”已严重制约当前产业优化升级的需求。为了破解技能人才培养滞后的难题,还需付出更多的努力。
目前,我国已基本形成以企业行业为主体,技工院校等职业院校为基础,学校教育与企业培养紧密联系,政府推动与社会支持相结合的高技能人才培养体系。一些大型企业建立了自己的培训中心。到2019年,全国已有技工院校2300余所,高技能人才培训基地698个。目的是打造一批名牌职业院校,让它们的毕业生也能像清华北大的毕业生一样备受社会青睐,一样成才,一样光荣。
2019年5月国务院公布了“职业技能提升行动方案(2019—2021年)”,持续开展职业技能提升行动,提高培训的针对性、实效性,三年内计划将开展各类补贴性职业技能培训5000万人次以上,到2021年底技能劳动者占就业人员总量的比例将达到25%以上,在全国推行现代学徒制培训,三年培训100万新型学徒,实现产教融合、校企合作,实现学校培养与企业用人的有效衔接,使高技能人才培养落到实处。
中国工匠精神还将通过技能大赛来推动,“上海制造”是培育卓越制造能力进行的专场竞赛,既有电工与钳工类传统技艺,也围绕着六大硬核产业进行竞赛,如汽车维修、航空发动机装配、汽车零部件再制造、直升机与无人机维修、生物医药类技能等。
大赛能加快高技能人才队伍储备,营造劳动光荣和自豪感,鼓励更多青年走“技能报国”之路。2019年6月,上海浦东全区参加技能培训人数累计达28万余人次。到2020年,上海浦东全区高技能人才占技能劳动者的比例应该已达到35%。
上述活动已显示出初步成果,在第44届世界技能大赛上,上海杨浦的车身修理项目选手杨山巍勇夺金牌。在第45届世界技能大赛上,来自同一地区的徐澳门再次获得该项目金牌。
只要我们不断弘扬中国工匠精神,给各行各业的能工巧匠以应有的待遇和上升空间,中国的工匠们就一定能再现辉煌。
社会上盛行“以成败论英雄”的论调,致使很多人对创新抱有急功近利的态度,恨不能“今天给鸡撒把米,明天就要鸡下金蛋”,若无法获得可见的收益,许多人就会转而求稳,不愿挑战风险。另外,科研人员在申请立项时,若坦言这项研究结果不确定、成功概率较低,多数情况下可能就不会被批准立项,这也会迫使科研人员选择风险小的道路,最后以平庸的成果交差。
实际上,科研如果从一开始就明确能够成功就不叫科研了,科研过程势必会有很多不确定的风险。统计资料显示,科研创新成功率仅10%左右,而且它的创新意义越大,价值越大,则失败率也越大。中国科协主席万钢曾说:“科研项目的失败是一个能力增长的过程,这样‘行’,是一种知识,‘不行’可能是更重要的知识,就好像问路,有人告诉你某条路走不通,到不了,这更珍贵。”所谓“失败是成功之母”便是这个道理。
拒绝平庸的失败一定不要与失责、失职、失误等混淆起来,需要有专业的评估机制,为合理失败正名,要让真正勇于探索的创新者哪怕“失败”了,其辛勤的付出依然能得到尊重和回报,不会因此挫伤前进的动力。有一些重大的创新项目,常需要数十年几代人的努力才能获得成功,这些前辈的工作虽没有成功,但也不是失败,他们作为铺路石子的垦荒者默默奉献,更应给予回报。
对“失败”宽容是为了充分挖掘出失败的价值,从中获取走向成功的养分,激发进一步探索的动力,使创新者能卸下沉重的心理压力,潜下心来释放更多的创新活力。
懂得在适当时间放弃,也是一种治学的智慧。中国古代有一个“坠甑(音zè ng)不顾”的典故,讲的是汉朝人孟敏背着一个陶土烧制的大瓶子行路,瓶子不小心被碰掉在地上,他仍然若无其事地朝前走去,头也不回。人家问他怎么看都不看一下,他说甑已经打破了,看了又有什么用。真正有智慧的人对于损失和失败的坚忍态度,是激励其前行的品格。曾国藩把奏折上的“屡战屡败”改为“屡败屡战”的深意也在于此。
美国3M公司成立于1902年,据《中国科学报》公开报道,该公司拥有9万名员工(含8100名研发人员,分布于36个国家)、200家制造厂、86家实验室和46个门类的技术平台,目前年度研发经费投入170多亿美元。它拥有5.5万多种技术产品,每周发布25种新产品,截至2017年7月,3M公司已累计获得112,043项专利。
3M公司成功的秘诀之一是推行以其公司总裁名字命名的“麦克奈特原则”,其中最关键的一点是“雇用能力强的人员,信任他们的能力,放手让他们干,拒绝平庸,容忍失误”。总裁相信他选择的有能力的员工,只要干他们感兴趣的题目,便会主动去学习钻研,绝大多数一定能够成功。公司给员工15%的自由时间,让他们根据自己发现的、醉心的课题进行自由探索,鼓励员工从客户那里找需求、找难题,而不把员工的创新思想放在世俗浅薄的“模具”里挤压“成型”。追求卓越,就必须允许在张扬个性中包容出现的曲折失误。员工也会从失误、失败中学习,找到解决关键难题的方案。
马云在他创办的西湖大学开学典礼上也有如是之说:“失败是最佳的营养,腐烂的树叶是大树成长的最佳土壤。我们不仅要反思自己的过错,更要分享自己的过错。敢于分享自己过错的人是了不起的,从失败中学习,不是为了不犯错误,而是以后不怕犯错误。”这是对失败应采取的积极态度,值得每个创新创业者牢记。
在中国近6000年文明中,出现最早的、最接近“创新”语境的词汇是“超越”。汉代桓宽《盐铁论·和亲》一节中,“丁壮弧弦而出门,老者超越而入葆”,这句话的哲学逻辑内涵,是在对某一个思想基础的包容、承认与合理性传承中,发现其矛盾性、无效性和不合理性,而后在这个基础上进行提升和跨越,重新认知并展现出其中的解释力、概括力和实践力。在超越语境中,并没有彻底否定或全面替代的意味,而是再吸收、反思、传承和跃迁,即“创新”的同义词。
另外,在实践中提倡不因循导归、求新求变的思想在中国古籍中也频频出现,如:
穷则变,变则通,通则久——《周易》
苟日新,日日新,又日新——《礼记》
苟利于民,不必法古,苟周于使,不必循旧——《淮南子》
可惜我们对这种思想教导的弘扬,很长时间里都做得太不够了。
人类所有的文明成就是可学习、可传承、可交流和可持续性生存和发展的,文明的传播和发展就是不断解决其不完整性、悖论和矛盾,并不断创新的进程。所以文明的本性就是超越,就是在包容、学习、借鉴、竞争、纠错和创新的升华过程,就是“站在巨人的肩膀上”而不是“跪在巨人的脚下”,就是不断揭示从宇宙到地球生态规律的过程。如果不是这样,人类就走不到今天,更没有未来。
世界的科学中心曾发生过多次转移,中国工程院《建设科学强国,努力成为世界主要科学中心》咨询报告2019年曾对此做过统计,如图2-20所示。
图2-20 图示科学中心的转移
例如从20世纪30—40年代起,特别是第二次世界大战,促使科学中心向美国转移。欧洲对电磁学的研究也成为美国的研究前沿,特别是半导体晶体管的发现。晶体管虽为电子技术的发展打开了大门,但不同部件如果依然要靠手工焊接到电路板上,生产会受到很大的制约。
1958年7月,美国得州仪器公司的杰克·基尔比提出了一个新想法,他在专利申请中,将其描述为“一种由半导体材料制成的新型微型电子电路,它包含一些扩散式p-n结,电子电路的所有元件都被完全集成到半导体材料的主体中”。基尔比强调:“这种方式制成的电路,其复杂性和结构是没有限制的。”并表示他这一堪称完美的想法正在克服困难的实施过程中(图2-21)。
英雄所见略同,近似想法经常在相同时间产生。1959年1月,美国仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯在其实验室笔记中记述了该想法的改进版。诺伊斯写道:“最理想的方法是把多种元件连接在同一硅片上,使不同元件之间的互联作为制造过程的一部分,从而减小尺寸、减轻重量等,并降低每个有源元件的成本”,且“真空沉积形成的导线或其他方式形成的金属条遍布并贴附在绝缘氧化层上……”
由此可见,现代集成电路的思想已完整形成。诺伊斯专利在1961年4月获审批,基尔比则在1964年7月获专利权,两家相互诉讼对方专利无效,这场官司一路打到美国联邦最高法院。1970年高院支持了下级法院对诺伊斯优先权的裁决。
但两家公司激烈竞争后,发现可能合作更有利,尤其是在技术上可以相互补充,于是在1966年达成了共享生产许可证的协议。两位发明者均获得美国国家科学奖,并入选美国的发明家名人堂,诺伊斯享年62岁,而基尔比在82岁时获得了2000年诺贝尔物理学奖。
图2-21 世界上第一个晶体管
集成电路的发明价值是巨大的,到1971年它已演变成为拥有数千个元件的简单微处理器,到2003年其处理器上元件总量已超过1亿个,到2015年可扩充处理器架构体系(SPARC)集成的晶体管数量达到100亿个。这意味着1965年以来,晶体管集成数量累计增长了约8个数量级,平均每年增长约37%,正如摩尔定律预测的一样。
集成电路已经应用在家用电器、手机、洲际弹道导弹等几乎一切与电子元器件相关的产品和产业。
科技进步从量变积累,到突发质变飞跃,产生巨大的科技发明,可能在不同人群中、在相近时间产生,这种情况是屡见不鲜的常态,创新就意味着时刻准备竞争,但也要准备着妥协、合作。从干细胞的研究进程就可看出学术合作与交流对促进科技创新的巨大作用。
1970年美国胚胎学家勒·史蒂文斯注意到某些胚胎细胞如果被移植到子宫外,可能会发育成为畸胎瘤(一种混杂着多种无序生长的组织,如牙齿、骨骼、肌肉等)的现象。常有报道称在儿童体内也发现过这种畸胎瘤,它实际上是由他的异卵双胞胎兄弟姐妹的胚胎形成的,该胚胎在母体子宫内没有发育,误入其双胞胎的体内,从而在子宫外发育成了畸胎瘤。史蒂文斯将这种能增殖的胚胎细胞称之为“胚胎干细胞(ES细胞)”,由此点燃了干细胞研究的起跑信号。
1981年英国科学家马丁·埃文斯成功从小鼠胚胎内细胞分离出这尚未分化的细胞系,并将它们无限期地保持在这种状态之中,这标志着人们对ES细胞进行系统研究成为可能。
2000年美国科学家詹姆斯·汤姆森从人类胚胎中首次分离出ES细胞,意味着有可能使胚胎干细胞形成一个生命个体并能传代的细胞。胚胎干细胞可以分化形成人体各种不同类型的组织细胞,是一种全能干细胞,未来潜在的巨大医学价值进一步激发了研究热情。
2002年3月美国怀特里德生物医学研究所借助克隆技术成功对实验鼠进行了胚胎干细胞治疗,首次在动物身上证实“治疗性克隆”技术是可行的。
2002年10月,中国中山大学第二附属医院用人工受精卵发育成的囊胚内细胞团建立了首个中国人胚胎干细胞系,使中国在该领域跻身世界前列。
2004年4月,日本物理化学研究所宣布,在世界上首次用猴胚胎干细胞生成两种末梢神经,这一成果拓宽了再生医疗的前景。同年5月世界首个国家胚胎干细胞库在英国伦敦建立,它可为糖尿病、癌症、帕金森氏症和早老年性痴呆等疾病研究和治疗提供干细胞。
2004年9月美国马萨诸塞州细胞技术公司宣布,首次用人类胚胎干细胞成功培育出了视网膜细胞,该技术有望用于治疗视网膜退化造成的失明。
2005年1月,日本京都大学首次报告说,将猴胚胎干细胞分化成神经干细胞再植入6只患有帕金森氏症的猴子脑部,结果它们的病情明显好转。
2006年8月,日本京都大学宣布其利用实验鼠皮肤细胞制成可分化为各种组织和器官的“多能细胞”,这一成果为利用人类皮肤细胞“仿制”胚胎干细胞打下了技术基础。
2008年1月,美国Stemagen生物技术公司发表论文称首次通过克隆的方法,由成体皮肤细胞得到了晶胚。
干细胞研究正是在世界学术合作交流和相互促进中迅速发展起来的。干细胞研究的重要性毋庸置疑,它对人造器官等多种医学进步都有重大作用。但也有人反其道而行之,2018年8月20日,美国国家卫生研究院(NIH)院长柯林斯致信全美1万多个机构,声称国外实体机构开始了系统的计划,通过影响NIH资助的研究者而获得利益,建议各机构请美国联邦调查局(FBI)介入。柯林斯此举一反常态,他曾多次公开倡导“科学没有国界,因为它属于人类”,现在却以职务之便公开鼓励FBI介入科学研究,如此双重标准乃霸权思想惯用的做法。
长期处于科技领先地位的美国,如果没有意大利籍的费米、德国籍的爱因斯坦和来自十几个国家的曼哈顿项目中的群英,美国就难以及时研制出原子弹,难以改变第二次世界大战的进程。缺少以德国奥托·布劳恩为首的顶尖团队,美国航天技术就难有“井喷式”的发展。
从某种意义上说,科学虽然是无国界的,但科学家是有祖国的,任何一个国家都会对攸关自身战略安全的核心科技采取一定的保密防范措施。如知识产权保护,其目的是保护知识产权所有者的切身利益,维护科学体系的公平。这是合理的,有章可循。
但在这种保护措施和领域外,科学和人才交流也是必要、必需和不可阻碍的,特别是在公共科学领域,科学和人才交流的重要性和必需性已被绝大多数人认识到。以柯林斯所属的医学和生物医学界为例,没有频繁、密切、制度性的国际人才、科技、资料的交流,任何国家也难以全面掌握生物和疾病的多样性,势必难有针对性地对许多疾病、病理、医学和药学问题开展系统而又深入的研究,最后也会有害其自身。
事实上,美国既是国际人才交流的大户,更是这种交流最大的受益者。科学和人才的正常、有序交流,有利于全人类、全世界。
就当今的航天技术而论,火箭技术始于1932年德国一支民间业余研究小组的米拉克火箭(Mirak 1),小组主要成员为冯·布劳恩等。1942年10月,一枚单级液体火箭发射试验成功,被命名为“Vergeltungs waff-2(复仇武器V-2)”,为纳粹所用。
“二战”期间德军发射了3225枚V-2袭击英国,虽精度不高,但这一颠覆性的技术引起各国重视。
1945年5月德国即将战败,冯·布劳恩等火箭专家主动向美军投降。以冯·布劳恩为首的120多名专家和100多枚V-2火箭及大批资料、设备被带回到美国,对美国导弹和航天计划发挥了非常重要作用。
苏联则得到V-2发动机等零件,但没有获得完整的V-2技术文件,特别是制导系统和推进系统。但在此基础上,苏联发展了自己的火箭及航天技术。
1957年10月,根据中苏《国防新技术协定》,苏联向中国提供了V-2的仿制品P-1和改进型P-2火箭。以此为基础,中国研发了东风系列火箭,发展起了自己的航天事业。
由此可见科学技术的传承关系。
政策的决策者和执行者也应充分认识到这一点,不要人为地使环境对科技发展造成障碍。人才在世界范围内流动是一种合理现象,近百年来中国的大批留学生到国外学习,回国后促进了社会科技等各方面事业的发展,这是毋庸置疑的。有些留学生成才后留在国外发展,对所在国也作出了巨大贡献。但从政府治理方面来讲,人才的流向确实是值得深思的问题。
早在20世纪60年代英国皇家科学院就发布过一份报告,称许多英国科学家在美国就业,认为这是“脑力流失”。到了20世纪80年代,日本、韩国也发现了同样的问题。2003年欧盟大约有40万高级人才在美国工作,并且其中75%表示愿意继续留在美国。虽然人才交流对双方都有利,但如果大量人才出现单方向运动,使得“人才流动”变成“人才流失”,那就是需要我们认真对待的问题了。
以世界高科技产业中心硅谷为例,据统计,软件公司的技术主管和实验室主任中35%是华人,20万名工程技术人员中有6万多名中国人,技术人才的永久性外流是发展中国家的重大损失,也是难以替代的、最为宝贵的资源流失。目前,中国在海外的华人华侨已经有6500万人,位列世界第一,这对中国科技发展创新来讲是一个庞大的海外资源库。
因此,中国应该认真考虑从多方面促进高科技人才引进(图2-22)。当前,中国经济高速发展,环境治理持续大幅改善,已经初步具备了吸引人才的物质基础。所以引导高科技人才参与国家科技创新发展的重点应该是以事业吸引为主,为他们创造施展才能、成就一番事业的机会;其次是情感吸引,对他们的报国情怀高度评价,充分展现尊重知识、尊重人才的态度;最后要有“对人才不求所有,但求所用”的态度,如此才能实现“人才回流”,开创我国创新发展的新局面。
图2-22 中国大陆在美留学生人数统计一览表(2003—2011年)