1.1 基础研究的内涵和特征

从整体上讲，我国科技工作的战略布局可以分为三个层次：第一个层次是基础研究工作；第二个层次是为提高我国竞争能力奠定基础的新技术和高技术的研究工作；第三个层次是直接面向经济建设和社会发展的研究和开发工作。通常人们将上述第二层次和第三层次的研究称为应用研究。

虽然在当代，某些基础研究的成果可以直接为经济建设服务，基础研究也可以直接催生新技术和高技术的发展，但是总体而言，基础研究的目的和视野与应用研究是不同的。

基础研究的范围很宽，内容很广，主要包含以下方面：

●研究世界物质的结构与变化。例如，物质的最小构成、正粒子和反粒子、物质状态与物质变化、化学反应的本质和选择性调控、化学合成的规律、单分子—超分子、无机—有机、合成—分子设计等。

●研究生命活动。例如，生命的起源、生命的组成形式、生命的遗传规律、生命活动的调控等。

●研究宇宙与地球的组成和规律。例如，宇宙的组成：太阳系、恒星和星系、宇宙暗物质、黑洞和白洞；宇宙的起源、膨胀和未来；地球的奥秘：地球的结构、地球矿产资源的形成规律、地球的生态环境、气象、地震、自然灾害、日—地系统、人—地系统等。

●研究智能的本质和人类文明的进步。例如，脑和神经系统的结构和功能、学习、记忆、思维、心理、物质与精神等。

●探索万物运动和相互作用的规律。例如，宏观物体运动规律，包括万有引力、受力物体的变化规律、流体力学、热力学、电动力学；微观物体的基本相互作用力、量子力学；相对论、信息论、控制论、系统论、复杂性理论等。

●研究数、量的关系和空间形式的奥秘。例如，数、量、几何、函数、集合论等。

●研究人类社会发展的客观规律及相关问题。例如，政治学、经济学、人类学、社会学、法学、公共管理学、金融学、史学、美学等。

我们可以说，基础研究回答“是什么”、“为什么”的问题，例如水是什么，水为什么既可以变成冰也可以变成气等问题；基础研究还回答“有什么”的问题，例如世界上有多少元素，有多少金属，有多少矿产，有多少物种等问题；基础研究也揭示“能不能”、“能怎样”的问题，诸如，某方程能否求解，光速能不能被超越，世界上最高的温度和最低的温度，最强的磁场、电场、压力能达到什么极限，测量到什么精度，等等。这些问题看起来和经济没有直接关系，但对于人类探索和征服大自然的实践是非常必要的。

基础研究是基础科学研究的简称。而基础科学是具有特定学科范围的。要判别一门学科是不是基础科学，可以从以下方面来考察：

●基础性：这门学科在整个自然科学的发展中是否起着奠基的作用。

●普遍性：这门学科所阐述的基本原理和规律是否普遍适用。

●前沿性：这门学科是不是继续处在自然科学发展的前沿。如果一门科学现在在原理和规律方面已无新的发展，主要研究的是如何应用的问题，那就成了一门应用科学。

●带动性：这门学科对于其他学科的发展是否具有很强的带动性。

●探索性：这门学科是否具有很强的探索性，甚至有一些重要的基本问题还不清楚，需要努力探寻新的发现，揭示其规律性。

●系统性：这门学科是否具有系统性的思考和研究框架。

●创造性：这门学科是否具有创造性，需要发现前所未有的新现象，开拓新的思路和方法，提出新的认识，创造新的理论或规律。

●国际性：一门基础研究的学科及其新的发现一定会在国际科技界得到公认。从这个意义上说，基础研究具有国际性。

正因为基础科学的上述基本属性，基础研究吸引了无数有识之士不怕任何困难、孜孜不倦、前赴后继地为之奋斗，它也是科技工作者经久不衰、乐之不疲的研究方向。基础研究的成果成为科学家水平和贡献的重要标志。这里的原因远不是简单的功利主义的力量，事实上，在人类社会中，科学的幼芽扎根于人类那根深蒂固的、永不停息的尝试之中，试图靠运用理性的思考和活动来理解与支配人类生活于其中的这个世界。

基础科学中最基本的科学是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学。

在20世纪，基础科学的发展较快。量子力学、相对论、原子论、基本粒子和基本相互作用力模型、能带论、基因论和遗传密码的破译、射电天文、计算机理论、信息论、控制论、有机化学和高分子化学理论等取得重大进展。

20世纪科学技术的巨大进展和丰富的积累为21世纪基础科学的新突破创造了条件。现在，在微观世界的研究中，物理学已深入到基本粒子更深层次，生物学则进入到基因等分子、亚分子的研究。在宏观的发展中，茫茫宇宙、日地空间、全球变化成为科学家共同合作研究的课题。与此同时，一些新学科，例如研究人类的认知和智力的本质与规律的科学——认知科学正在迅速发展。这些研究在不同领域和不同层次上，反映了人类认识世界、认识自己的强烈追求，对改造自然、造福社会起着重要的推动作用。

正如我国著名科学家钱学森所说，“科学技术中最高的层次是基础科学。在今天，科学革命在先，然后导致技术革命，最后出现产业革命。这也说明基础科学研究的重要性，有了科学发现，才有跟上来的社会发展”。

现代基础研究的含义也已经大大扩展了。由于基础研究与实际应用的关系愈来愈密切，当代的基础研究不仅包括各门自然科学中的纯基础研究，也包括有一定应用背景的定向性基础研究，即应用基础研究。在我国，应用基础研究指的是基础农学、基础医学、资源环境科学、信息科学、材料科学、能源科学、工程科学、空间科学、海洋科学、心理学和认知科学、管理科学等。

基础研究以深刻认识自然现象，揭示自然规律，获取新知识、新原理、新方法和培养高素质创新人才等为基本使命，是高新技术发展的重要源泉，是发展新兴科学和技术最重要的内在动力，是建设先进文化的基础，也是建设创新型国家的根本。当前国家发展比以往任何时候都迫切需要基础研究引导未来的发展方向。基础研究正在成为国际竞争前沿的战略高地。鉴于基础研究在整个科技事业中的重要地位和作用，确保基础研究持续稳定地发展是我国长期坚持的一项基本方针。

对基础研究的定义及内涵长期以来存在着一定的争议，但是其基本特征却获得了广泛的认同，图1—1中简明地归纳了基础研究的内容、作用及其与科学技术研究的关系。从图中可以看出，基础研究的成果可以服务于对自然的进一步探索和人类的生存与发展。在人类文明进化早期，基础研究更多的是了解和认识自然，包括从物质和精神层面认识宇宙、地球、人类和社会，不管研究者的动机如何，客观上仍然是服务于对自然的进一步认识和人类的生存与发展；随着人类的发展和进步，研究成果逐渐引申，进入了为社会进步和经济发展服务的阶段，从而必然涉及为国家的发展及人类的生存与发展服务；在近现代，随着工农业、文化及服务业等的全面发展，迫切需要更广泛的物质和精神产品以满足社会需求，在基础研究成果的基础上，逐渐发展出应用研究、技术开发直至产品生产，直接服务于国家、社会和经济的发展，在更高层次上服务于人类的生存与发展。在现阶段，也有某些基础研究成果可直接应用于产品生产，如纳米领域的某些研究成果可作为产品为社会和经济服务。

图1—1 基础研究在科技发展中的地位及作用