白春礼，男，满族，现任中国科学院院长、党组书记，中国科协副主席。第十五、十六、十七届中共中央候补委员，第十八届中央委员。国务院学位委员会委员。1953年9月出生于辽宁省。1978年北京大学化学系毕业，1981年获中国科学院硕士学位，1985年获博士学位，1985至1987年在美国加州理工学院从事博士后研究，研究员、博士生导师、中国科学院院士、第三世界科学院院士、美国科学院外籍院士、英国皇家化学会荣誉会士。主要从事纳米科技的重要领域扫描隧道显微学的研究，工作集中在扫描探针显微技术，以及分子纳米结构和纳米技术研究。出版多本中英文著作，获国家和省部级科研成果奖励十余项。主要科研成果：研制成功计算机控制的扫描隧道显微镜（STM）、我国第一台原子力显微镜（AFM）等。在原子或分子级分辨率的水平上，解释了材料表面结构与样品制备、形成条件的关系。主要著作有：《扫描隧道显微术及其应用》《纳米科学与技术》《原子和分子的观察与操纵》《三链核酸的结构与生物化学》《扫描力显微术》。

我今天主要讲科技发展态势和未来状况。

一、我国科学技术发展的基本情况

我们知道科学技术发展要有一定的过程，最终推快人类进步和发展。运用科学技术“生产出的最具代表性的生产工具，也成为时代的标志。石器时代是以石头作为工具，铁器时代、铜器时代都是以科学技术对生产工具的作用的过程来作为标准，具有代表性的生产工具是一个时代的标志。微观世界的重大发现也为20世纪物理学的革命奠定了重要的基础。我们知道，1895年伦琴发现了X射线，1897年汤姆孙发现了电子，1898年居里夫人对于放射性进行了验证。X射线、电子和放射线的发现应该说打开了原子的大门，是由宏观低速运动推进到微观高速运动的改变，也改变了人们对于物质哲学的传统观念。正是因为X射线和电子的发现，使我们对物质的结构有了更深入的了解。

20世纪科学上的成就已归纳为两项理论、五大模型。计算成就呢，就是五大系数。两项理论就是量子论和相对论。五大模型就是关于基本粒子的夸克模型，关于DNA的双螺旋结构模型，关于宇宙大爆炸的模型，关于计算机的冯放狄缆P停赜诖舐狡啤⒌刂拾蹇楣乖煅怠<际跎系某删停饕呛思际酢⒑教旒际酢⒓扑慊际鹾图す饧际酢？

关于量子理论的发展，1900年普朗克提出了量子概念，标志着量子理论的诞生。1905年爱因斯坦提出了光量子理论。1914年原子的量子研究，经过海森堡和薛定谔发展成为一个量子理论。量子理论的诞生为现代科学技术奠定了重要的基础。1905年，爱因斯坦写下了五篇在科学史上有非常重要影响的论文，开辟了近代科学研究的区域。它们分别是关于光的产生与转化、关于分子等五个重要的论断，演变成了新理论的函数基础。

五大模型为现代物质结构、基本物质组成提供了非常好的基础知识。目前这五大模型建立起来了，但是还有几个问题在进行深入的探讨。欧洲大型强子对撞机是现代世界上最大的分量最高的粒子加速器。通过这个粒子加速器，科学家希望能够对基本粒子的结构有更深一步的了解。DNA双螺旋结构模型是在1953年建立起来的，没有DNA双螺旋结构的建立，也就不会有我们现在的分子生物学。其实我们的转基因技术都是建立在DNA双螺旋结构基础之上的。魏格纳提出了大陆漂移学说，这对地质学是一个基础的重要理论。

再说核技术，很多核技术用于民用了，1954年建了世界上第一所核电站。运用航天技术，1957年造出并发射了第一颗人造卫星。1961年，载人航天飞船能够绕地球一周。1969年，“阿波罗”登月成功。1977年，载人航天飞机试飞成功。2003年，我们的神舟五号载人飞船发射成功。在2011年的十一之前，中国的天宫一号发射成功。下个月初，神州八号要发射上天，将与天宫一号实行交会对接。这标志着中国的载人航天技术进入了一个新的发展阶段。

先进技术的发展是在过去基础上做出重大突破而形成的。1946年的第一台电子计算机，占满了整个房间，非常大。1971年，出现了第一台微处理机。电子计算机的发展影响巨大，改变了我们的生活和生产方式。激光技术，1960年第一台激光器红宝石激光器诞生，1963年我们生产了半导体激光器，1964年出现了气体激光器，1977年CO电子激光器问世。现在激光技术广泛应用到工业生产和医疗之中。另外一个技术就是基因重组技术。1973年基因重组首次实现。1978年利用大肠杆菌制造了胰岛素。1985年，外来基因成功转移到患者体内，使基因治疗成为可能。

刚才我们简单回顾了上个世纪中科学技术的发展，可以简单地归纳，量子论、相对论、信息论、控制论、DNA双螺旋结构模型、大陆板块漂移学说、宇宙大爆炸假设论都是对物质能量的运用和相互作用的基本规律，对于信息的存储、传输和变换规律，对于生命遗传分子机制，对于地球与宇宙演化进步规律的揭示与探索。这些科学的发展，属于原始性、基础性的发现与理论创新。

这些技术进步给了我们什么启示呢？20世纪的技术革命多数是为了满足人们的基本需求，促进全球经济社会的发展，观念性、战略性地进行市场需求上的创新。我们知道汽车、飞机、航空行业拓展了人们的活动空间，电报、电话、卫星通讯、遥感技术、因特网、计算机拓展了人们的信息获取和传播的能力，替代了部分人的脑力劳动。黑色白色家电，解放了家务劳动，人们有了更多的时间用来学习和创造。家庭与世界已经成为了整体，制造技术的进步使人们有能力更有效地利用自然资源，并满足人们不断增长的物质文化需求。所以，科学上和技术上的进步应该说是社会进步的原动力。当时蒸汽机的发现就被称为蒸汽革命，它在科学上奠定了热力学基础，蒸汽机就是技术上的进步。电子的发现带来了电器革命，电磁学就是科学上的进步，电动机是技术上的进步。到了信息革命的时候，主要依赖于量子论和相对论，这样才产生了核能和半导体技术。

我们国家的科学发展是怎样的呢？1949年10月1日，中华人民共和国成立。建国一个月之后，1949年11月1日就成立了中国科学院。这足见第一代领导人对科技的高度重视。1956年提出了“向科学技术进军”的口号。1963年提出了“四个现代化”，关键是科学技术现代化。1964年10月16日，中国第一颗原子弹爆炸成功。1967年6月17日，第一颗氢弹爆炸成功。1970年4月24日，第一颗人造卫星发射成功。1975年开始科教方面的整顿，1977年恢复了高考，1978年我们迎来了科技的春天。1979年，开始启用正负电子对撞机和中国遥感卫星地面站，小平同志亲自题词。1982年，中国科学院成立了科学基金委员会，有力地支持了全国基础性研究。1986年，我们有4位院士提出要跟踪国外的高新技术，国家批准863计划。1992年，开始启动了中国载人航天工程。1994年，成立了中国工程院。1995年，国家提出实施科教兴国战略，同一年开始实施教育部的“211工程”。1997年，国家科技部开始实施知识基础研究的“973计划”。1998年，国务院批准中国科学院开展知识创新试点，同时启动教育部的“985工程”。2002年，国家提出要实施人才强国战略。2006年，国家提出要加强自主创新能力，建设创新型国家，颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，其中提出要实施16个科学重大专项和四大基础工作计划。2010年，国家颁布了两项计划，第一是《国家中长期人才发展规划纲要》，第二是《国家中长期教育改革和发展规划纲要》。

我们可以看到，改革开放以来，中国科技的发展大致上经历了三个阶段的战略目标：第一步是提出了科学技术是第一生产力，然后提出了科教兴国战略，然后又提出了建设创新型国家。所以科技发展战略是与时俱进的，同时也是一脉相承的，体现了意识的传承和延伸，也反映了时代的发展和突破。我们现在建设创新型国家，不仅明确了科学技术是第一生产力的战略得以实现的途径，也成为科教兴国战略的目标。

二、21世纪科学界的前沿问题

我想从以下几个方面谈谈我的观点。我们知道，如果说用一个尺度来把我们的研究对象穿起来，就可以看到，银河系的尺度在10的21次方米左右，地球的尺度在10的7次方米，这是研究天文学、空间科学、地球科学。人的尺度在10的1次方米，细胞尺度是10的负4次方米，这方面是生物科学和信息科学。再往下走，分子是10的负9次方米，原子是10的负10次方米，研究原子分子的主要是物质科学、物理、化学、材料科学和纳米科技。这些都属于基础学科。

目前这些基础学科的前沿问题是什么呢？一是宇宙的起源，二是生命的本质，三是物质的本质以及物质的基本结构。数学是基础科学最主要的基础，可以描述一些规律性的东西。在天文学上是“两暗一黑三起源”，“两暗”也就是暗物质和暗能量，“黑”是黑洞，“三起源”就是宇宙起源、天体起源和生命起源。这个在天文学上也是目前未知的东西。20世纪物理学最大的谜题是太阳，因为那个时候人类大部分的能源都来自于太阳，太阳把光传到地球来，而太阳的光是不会转换成热的，这就是当时物理学最大的课题。科学家研究光的转换，确定光的速度，顺着光的方向和逆着光的方向来测量光速，发现光的速度是不变的。

21世纪科学上最大的难题是暗物质、暗能量。所以现在我们遇到了一个与20世纪相似的情况，我们现在了解的物质只占宇宙物质的极少数，我们了解的能量也只占全部能量的极少数，所以暗物质和暗能量的存在向全世界科学家提出了一个新的挑战。什么是暗物质？在科学当中，是指无法通过电磁波观测和研究，而且不与电磁波发生作用的。目前人类可以观测到的物体都是可以和电磁波发生作用的，但确实有的物体不会和电磁波发生作用。我们目前只能通过重力产生效益来得知宇宙当中还有大量的暗物质存在。中科院发现的来自暗物质的原因，受到了广泛的关注，被美国和欧洲地区评为2008年的一个重要进展。通过测量暗物质可能的湮灭和衰变产物的反质子、正电子和光子，可以在大气层外通过卫星来观测，这样就没有了大气层的阻挡。所以科学院让我们开始做计划，准备未来发射五颗卫星，其中包括暗物质卫星，在太空探测暗物质是否存在。

什么是暗能量呢？1992年，天文学家通过对超新星的观测，发现现在的宇宙还是驾驭我们的。因为通过观察超新星爆炸，看看超新星的亮度，发现亮度越来越暗。宇宙还是加速膨胀的，我前面提到了关于宇宙大爆炸的模型，是原始状态，是高密度。大爆炸以后就在向外扩展，扩展速度不断加快，这是当年世界上科学的最重大的发现。这届的诺贝尔物理学奖授予了三个科学家，这三个科学家都在研究宇宙膨胀加速的问题。宇宙加速膨胀的驱动力就来自于暗能量，暗物质也是物质的一种形式，但是有很强的性质，比如在一定的压强下，它产生的弯曲与一般物质相反。它所产生的势能，使宇宙加速膨胀。到现在为止，科学家对于暗物质、暗能量到底是怎么回事还知之甚少。我们国家在这方面已有了一些基础，比如说我们建的一些天文网络，我们计划在南极建立一个中国科学院的南极天文站。这样是为了对暗物质、暗能量的研究和与卫星的联系有一个好的基础。我们前不久建成了世界上光谱获取率最高、口径最大的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，英文名叫LAMOST。LAMOST望远镜可以揭示的分布，有可能追溯宇宙膨胀的历史，来探测暗物质的性质。

以上是关于天文科学的，下面谈关于工业科学的。载人航天工程，代号921，是1992年9月21日立的项目。1999年11月2日，神舟一号首次发射成功。2003年10月15日，神舟五号带着杨利伟首次登上太空。2008年神舟七号升空。2011年天宫一号发射成功，又成功完成了神舟八号和天宫一号的对接。技术是利用电磁波的干涉原理，由多个天文观测站上的天文望远镜同步接收天体的辐射信号，这是一个很高技术的观测手段，它所需要的一个巨型的望远镜，相当于在北京可以分辨上海一个钱币大小的物体，分辨率是非常高的。中国科学院支持天文望远镜发展三十多年，从无到有，要把这个技术运用到探月技术当中去。为什么呢？我们以前发射的卫星都是近地轨道，包括载人航天，但是探月需要把卫星发射到月球上去，一下比近地轨道的距离超出了十多倍。距离越远，它的精确定位就越不容易。如果定点不准确的话，就不容易控制卫星围绕月球运转，就会飞到真空中去。我们的技术使测定的精度精确到百分之零点一几，比原来提高了很多。

关于生命科学的生物技术。基因被认为是一个生命的天书，我们中国在基因组测序方面作了很大的贡献。2001年中国科学院参与了分析基因组的计划，我们承担百分之一的测序任务，这是由中、美、英、日、德、法共同承担的，五个发达国家，我们是唯一的发展中国家。2004年，我们成功绘制了基因图，所以在基因组测序方面我们走在了世界先进行列。肝细胞是现在生命科学里面的热点问题，如果肝细胞能被我们利用，就给人们健康带来了福音。我们科学院的技术首次证明了诱导干细胞。现在中国已经加强了建立肝细胞网络的力度。生命科学研究包括药物的研究，1973年我们成功地从青蒿提取物中分离出了青蒿素，对治疗恶性疟疾具有速效、高效、低副作用的特点。世界卫生组织指出，发现青蒿素是中国对世界的巨大贡献。中国在世界药物史上令西方人折服不已的就有青蒿素，它与青霉素一起被称为抗生素史上的标志性药物。2011年9月12日，屠呦呦因发现青蒿素被授予拉斯克医学奖，成为获得该奖项的第一个中国人。还有杂交水稻、小麦。小麦是我们中国人惯用粮食，袁隆平院士对于杂交水稻的研究成果，解决了中国人吃饭的问题，2001年获得国家最高科学技术奖，2007年成为美国科学院外籍院士。李振声院士2006年获得国家最高科学技术奖。

在信息科技方面，中国在集成电路芯片上原来一直落后于发达国家，我们用的许多芯片都是从国外进口，几乎没有自己的芯片。我们自己的芯片的研制成功，标志着我国初步掌握了CPU关键设计技术和批量生产技术，突破了我国信息技术产业有机无芯的历史，目前已经开始多核CPU的设计。我们还自主研发技术，为我国超级计算机的发展作出了历史性的贡献，打破了我国超级计算机关键部件要靠国外进口，并受到严重限制的局面。

云计算是面向未来的一种计算，它是基于互联网的一种计算方式。通过这样的计算方式，可以实现共享。云计算是将来发展的一个重点。利用云计算的智能语音技术是目前信息技术产品发展的重要推动。智能语音技术可以使信息机器像人一样能听会说，包括了语音合成、语音识别，还有语音测评，等等。语音合成技术可以将任意的文字信息转换为自然流畅的语句，就是给一个机器装上了人工的嘴巴。语音识别技术可以把人们说话的语种识别出来，相当于给机器装上了一个人工的耳朵。另外还有语音测评技术，它是对发声标准的评价和对错误反馈的指导，相当于把机器变成一个语音测评老师。中国科大在这方面做得很好，参加全世界语音合成技术的比赛，包括美国这些英语国家，中国科大连续五年排在第一，超过了美国和英国的名次。

关于物质科学。我这里有几个例子，比如常规计算机需要一万年解开的密码，量子计算机只需要几分钟。一般的语音通讯可能会被窃听，但是用量子的方法进行保密，理论上是不能破解的。中国科技大学在国际刊物上发表了一系列关于量子技术的论文，有很多理论、实验的创新。这是量子技术。还有纳米技术，我们知道中国古代四大发明之一是印刷，在2008年北京奥运会开幕式上张艺谋展现了我国古代印刷技术。我们推出了激光照排技术，是目前我们国家在印刷业中最主流的技术。流程是这样，通过计算机把图文信号变成数字信号输入到激光照排机，用激光照排机转换成光信号，光信号放在感光胶片上，经过感光处理制成底片，之后曝光铅印冲洗，形成印刷图片，印刷成报纸杂志书本。国际上现在有个新技术叫做CDP直接制版技术，是国际主流技术。激光照排感光的过程要消耗大量的化学材料和废气排放，国际上把两步变成一步，现在采用新的纳米技术，不需要感光，所以纳米材料制版印刷技术是印刷技术行业的一次革命，印刷产业其实也是很大的一个产业，2007年印刷产业一年的产值3800个亿。

关于能源。能源问题是大家非常关注的，中国是一个能源相对匮乏的国家，而随着经济的发展对能源需求越来越大，新增能源靠什么？煤和石油都有限，可再生能源是水电，海洋的潮汐可以用来发电，这个增加也是有限的。但是，我们知道地球接收太阳的辐射，这个辐射如果按照陆地面积计算完全可以满足人们对能源的需求，但目前利用发展还有很多问题，到不了那个程度，一是成本，二是效率。目前能大规模用的能源还是核电能，核能有两种变化，一个是聚变，一个是裂变，我们现在的核电站都是核裂变，目前也不能大范围使用，所以怎么研究出高效能的电池是非常重要的，还有核能量来源和核废料的处理都是问题。目前我们为核能的下一步发展研究铺垫。核能还包括核聚变的能量，可以从海水中提炼出来，目前正是集中精力来做这个事情。国际上有个核聚变计划，中国也参与了，我们的核聚变研究在国际上得到了很高的评价，在这方面提供了很好的实验装置。

在高能物理方面，我们做得也很好。1988年，邓小平同志视察中国科学院高能物理所的电子对撞机，当时他说，过去也好，今天也好，将来也好，中国必须发展自己的高能机，在世界高科技领域占有一席之地。高能物理的研究在历史条件下对国际合作有着极大的推动。中美高能物理平台在20多年来一直是中美科技合作的重要渠道。还有大家使用的三W服务器，这三W服务器是怎么发明的？是欧洲核能中心发明的，当时不是为了信息运用而是他们有很多核物理数据，为了核物理学家方便找到这些数据，发明了这个三W，后来就运用到我们目前的网页上。你们也不一定知道中国的电子邮件，中国早期的电子邮件是由中国科学院高能物理所发明的。我们和大亚湾核电站建立试验站，研究一些重要的参数，对物理未来发展和宇宙反物质消失之谜的研究具有重要意义。这项工作已经完成百分之七十。

三、我国科学发展面临的问题和挑战

目前我国科学发展面临一些问题和挑战，中国目前缺少世界公认的科学大师，诺贝尔奖的829个获奖者中虽然有9个华人，包括杨振宁、李政道，但是没有一个是在中国本土工作的。关于论文，最近几年世界排名我们是低了，包括“两弹一星”，载人航天，探月工程，还和发达国家有很大差距，原因之一是因为我们科技基础比较薄弱，比如现代科技起于欧洲，有接近250年的发展历史，相对而言我国起步基础差了。18世纪中叶，出现第一次工业革命，当时中国是康乾盛世，但还是不足。19世纪30年代，第二次技术革命，国外内燃机发展，我们还是鸦片战争、甲午战争。20世纪40年代，国外开始第三次技术革命，发展电子技术现代科技，我们刚刚脱离半殖民地半封建统治。1949年新中国成立之后，我们处于起步阶段。建国不久，发生“文化大革命”。直到1978年改革开放之后，科技重新提到议事日程上来。所以我们的起步比较晚，基础差，底子比较薄弱。

我们看看世博会，1851年首届世博会，英国展出了机器产品，清政府展出的主要是茶叶、棉花、瓷器，等等。1867年世博会，英国展出发动机，法国是炼钢炉，德国是枪炮，中国是戏班演出。1875年费城世博会，美国展出大型印刷机、打字机，瑞士是钟表，德国是钢琴，中国是蚕丝、茶叶、瓷器、丝绸、景泰蓝，中国一直都是工艺品、农产品。中国错失了第一次、第二次工业技术革命。改革开放以来，我们还是有很多问题，2009年我国引进消化技术的比例是1∶0.06，日本、韩国则是1∶5到8。

（以上是白春礼院士于2011年10月11日在南开公能讲坛上所作的报告，本刊登载时有删节。）

（责任编辑 隋艳春）