20年19個諾貝爾獎,日本科學何以出現"井噴"?

2019-10-31     科學加

今年諾貝爾化學獎日本再"折桂",其50年30個諾獎計劃完全有可能順利完成。日本是怎麼做到的?對我國建設世界科技強國有何啟示?

撰文/周程(北京大學哲學系教授 、醫學人文學院院長)

編輯/吉菁菁 新媒體編輯/陳炫之 供圖/視覺中國

北京時間10月9日傍晚,2019年諾貝爾化學獎評審結果揭曉。日本旭化成工業株式會社名譽研究員、名城大學教授吉野彰博士因率先研製出可充電的現代高性能鋰離子電池與其他兩位美國科學家共享本年度諾貝爾化學獎。至此,日本已有24人榮獲諾貝爾科學獎。除湯川秀樹、朝永振一郎、江崎玲於奈、福井謙一、利根川進5人外,其他19人都是在進入新世紀後獲得諾貝爾科學獎的。雖然其中的兩位物理學獎得主——南部陽一郎和中村修二獲獎時已加入美國籍,但他們的獲獎成果都是在加入美國籍之前做出的。

日本旭化成工業株式會社名譽研究員、名城大學教授吉野彰(Akira Yoshino)與其他兩位美國科學家共享2019年度諾貝爾化學獎後,日本榮獲諾貝爾科學獎的人數已攀升至24人。

日本進入新世紀後,幾近平均每年獲得1枚諾貝爾科學獎獎牌,獲獎總人數僅次於美國,將過去的諾貝爾獎強國——英國、德國、法國遠遠甩在身後,令國際社會感嘆不已。日本何以在21世紀最初二十年出現諾貝爾科學獎"井噴"現象?

一、日本新世紀諾貝爾科學獎得主數據統計分析

日本新世紀19名諾貝爾科學獎得主中,出生在二戰結束之前的有13人。其中,出生在1926-1935年間和1936-1945年間的各占6人,另外一人是南部陽一郎,他出生於1921年。戰後出生的6人中,有2人出生於1946-1955年間,另外4人則出生於1956-1965年間。換言之,日本新世紀19名諾貝爾科學獎得主中,2/3以上出生在戰敗前。日本新世紀19名諾貝爾科學獎得主的出生年平均值約為1942。如果按照年代進行統計,詳見圖1。

日本新世紀19名諾貝爾科學獎得主中,有16人的獲獎奠基性成果是在上個世紀七、八、九十年代做出的。其中,有7人的獲獎成果是在1970年代做出的,在1980年代做出獲獎成果的有5人,在1990年代做出獲獎成果的有4人。剩餘3人中,南部陽一郎和下村修的獲獎成果是在1960年代做出的,而且都是在美國工作期間做出的。另外1人是山中伸彌,他的獲獎成果是在21世紀初做出的。參見圖2。

簡言之,八成以上的日本新世紀諾貝爾科學獎得主都是在上個世紀最後30年間做出獲獎奠基性成果的。除去南部陽一郎,所有的日本新世紀諾貝爾科學獎得主都是在戰後接受高等教育的。而且,日本新世紀獲獎者中,只有一人出身於日本私立大學,在國立綜合大學——名古屋大學、京都大學、東京大學讀本科或取得博士學位的獲獎人數最多,均在4人以上。目前,在由原帝國大學改造而成的7所國立綜合大學中,除九州大學外,都至少培養出了1名諾貝爾科學獎獲得者。

至此,我們可以大致構建出這樣的圖景:

日本新世紀19名諾貝爾科學獎得主,絕大多數出生在二戰結束前;他們幾乎都是在1945年日本宣布投降後進入中學或國立大學讀書的;而且大多是在1964年日本舉辦東京奧運會前後進入國立綜合大學研究生院學習的;1968年日本經濟總量超越西德,成為世界第二大經濟體之後,他們開始進入或正在著名大學或骨幹企業從事科學研究;進入1970年代,他們陸續取得重大研究突破,從而為新世紀榮獲諾貝爾科學獎奠定了基礎。

二、日本新世紀高產諾貝爾科學獎與戰後的教育改革關聯甚大

日本新世紀諾貝爾科學獎得主幾乎都是在戰後接受中學和/或大學教育的。當時日本的教育正經歷著一場深刻的變革。

1926年進入昭和時代之後不久,日本便進入了動盪不安的軍國主義黑暗時期。這一時期,日本的教育旨在讓個人無條件地服從國家,這明顯與啟蒙主義教育理念相悖。為了給軍國主義搖旗吶喊,日本的媒體開始大肆渲染本國的軍事、科技乃至社會優勢。當時被廣泛閱讀的兩本科普雜誌——1923年創刊的《科學畫報》 和1924年創刊的《兒童科學》在軍國主義者的操控下幾乎每期都在鼓吹日本的軍事優勢和科技成就,以致日本青少年都想從軍,以為日本可以稱雄世界。1939年的諾門罕戰役使日本有識之士意識到日本不能再自欺欺人了,必須進行教育改革。但是,走上了軍事擴張不歸路的日本在二戰期間是不可能對教育進行民主主義改革的。

戰後,在美國的推動下,日本於1947年頒布了《教育基本法》,開始用和平主義和民主主義教育取代以往的國家主義和軍國主義教育。東京、京都、東北、北海道、九州、大阪、名古屋等七所帝國大學正是在這一時期被改造成為國立綜合大學的。雖然它們都叫做國立大學,但實際上享有高度的自主權。戰後初期的教育改革不僅使日本的大學教師獲得了更多的研究自由和穩定的經費支撐,而且還使學生獲得了更多的參與科學研究的機會,得到了更多的科學研究訓練。這些無疑會對戰後入學的青年學子的科學研究產生積極影響。

截止2019年10月,日本京都大學共誕生了11位諾獎得主(圖片來自網絡)

1992年、2007年的卡內基大學教師國際調查顯示,七成左右的日本大學教師在教學與科研中更重視後者。在國立綜合大學,這種"科研至上"的風氣更濃。雖然重視知識生產勝過知識傳播的辦學模式曾引起日本民眾的非議,但它在創新型人才的選拔和培養上確實存在諸多優勢。

三、日本新世紀諾貝爾科學獎得主深受導師熱衷科研的影響

上個世紀五六十年代在日本國立綜合大學指導學生開展研究的教師都經歷過戰時研究。戰時,在軍工需求的拉動下,他們不得不夜以繼日地高強度工作。特別是在1941年太平洋戰爭爆發後,為了挽回敗局,他們大多直接或間接地參與了與武器開發和生產有關的研究。目睹技不如人的日本被科技強國美國占領,他們比誰都更加清楚攀登科學高峰、搶占技術制高點的重要性。

1952年,舊金山和約簽署之後,美國結束了對日本的占領。經受過戰爭磨練的這些大學教師,擁有充分的研究自由後,為迅速提升日本的科技競爭力,在爭分奪秒地開展科學研究的同時,還盡其所能地指導著自己的學生。

由於日本新世紀諾貝爾科學獎得主在大學讀書時的導師大多經歷過二戰,對科技競爭的殘酷性和重要性有著深切的感悟,因此人人都可以說是拚命三郎,而且對科研選題的新穎性和科研數據的準確性要求極嚴。這種精神氣質當然會通過言傳身教的方式傳遞給他們的弟子。他們的弟子在其耳提面命之下,對日本走技術立國的道路、迅速提升科技水平的必要性也有著與今日的"寬鬆世代"不同的理解,並且都甘願為日本的科技發展不懈努力。

1964年,東京奧運會成功地向世人展示了日本的科技實力;1965年,朝永振一郎又繼湯川秀樹之後再度摘得諾貝爾物理學獎。這些成功使日本新世紀諾貝爾科學獎得主的導師們迅速恢復了自信,同時也極大地提振了他們弟子的科技自信心。這些青年學子相信一切皆有可能,只要自己勤奮努力、勇於攻堅克難,就有可能做出世界一流的科技貢獻。因此,他們不願意再繼續跟蹤模仿西方,而是瞄準世界科技前沿大膽地向無人區挺進。如果他們當時不敢挑戰世界科技難題,很難想像他們之後能取得那麼多令世人矚目的科技成就。

四、日本新世紀諾貝爾科學獎得主得益於研發經費的持續增長

搞科研只有主觀願望不行,還得有先進的儀器設備和充裕的研究經費,這些都需要有堅實的經濟基礎的支撐。幸運的是,日本新世紀諾貝爾獎得主投身科研領域時,正好遇上了日本經濟高速增長期。

上個世紀六十年代,日本在大多數年份都保持了兩位數的經濟增長率。結果,日本的經濟增長遠遠超過了"國民收入倍增計劃"1960年定下的在今後10年中將國民生產總值提高2倍以上的目標。日本在制訂"國民收入倍增計劃"的同時,還制定了與此目標相呼應的"振興科學技術的綜合基本政策",提出要力爭將國民收入的2%用於科研。這一數值目標進入七十年代後不久即告達成,也就是說,日本上個世紀七十年代初的研發經費投入強度就達到了我國今天的水準。

上個世紀七十年代的兩次石油危機對世界經濟造成了很大的衝擊,但在節能環保等產業的帶動下,日本國內生產總值這一時期仍然增長了1.8倍。伴隨著經濟的高速增長,日本的研發經費投入也在不斷攀升。1975年,日本的研發經費總額達到了2.62萬億日元,占國民收入的2.11%,超過了法、英兩國的研發經費總和。

在上個世紀最後的20年里,除去泡沫經濟破裂之初的三四年,日本的研發經費投入與國內生產總值之比仍然呈不斷攀升的態勢。至上個世紀末,日本的研發經費投入強度直逼3%,甩開美國、德國至少0.3個百分點。參見圖3。

前已述及,日本新世紀諾貝爾科學獎得主的獲獎研究成果幾乎都是在進入1970年代之後取得的。這意味著日本新世紀諾貝爾科學獎得主大多數是在日本將研發經費投入占國內生產總值之比提高到2%之後才取得重大科技突破的。這一點非常重要!沒有經濟基礎的強有力支撐,也許能夠偶然做出一兩項諾貝爾獎級的科學貢獻,但出現諾貝爾科學獎"井噴",一定離不開經濟基礎的強有力支撐。

五、結語

討論日本新世紀諾貝爾科學獎"井噴"現象,不能不觸及日本政府2001年提出的在21世紀前50年里獲30個諾貝爾獎之計劃。當時,不少學者著文對這一目標的實現表示了擔憂。然而,在今天,大多數人已經不會再去懷疑這一點。原因無他,在過去二十年里,這個計劃展示了驚人的完成度。

雖然多數人當下對這一計劃的完成都持有信心,但仍有人認為日本頻繁斬獲諾貝爾獎的好日子即將到頭。有報道指出,日本近年來穩定支撐研究經費遭到削減,科研人員需要花更多的時間去填寫項目申請書;而且,研究環境的惡化已導致國際論文數量和質量的下降。

儘管日本的"寬鬆世代"因貪圖安逸越來越不願意出國留學,大學行政法人化迫使部分教師不得不由基礎研究轉向應用研究,但是,日本的研發經費投入強度仍高於3.0%,教育體制和科技體制的運轉仍屬正常,而且科研人員的價值取向和精神狀態並沒有發生明顯的變化。

因此,有理由相信,日本的50年30個諾貝爾獎計劃完全有可能順利完成,只是日本的諾貝爾科學獎"井噴"有可能隨著二戰結束前出生的科學家的退出而逐漸減弱。還有,當中國躋身於世界科技強國行列之後,很有可能會奪走更多的諾貝爾科學獎,以致日本的諾貝爾科學獎"井噴"難以為繼。

出品:科普中央廚房

監製:北京科技報 | 科學加客戶端

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh/7TPhJG4BMH2_cNUgCmhZ.html