白春禮，男，滿族，現任中國科學院院長、黨組書記，中國科協副**。第十五、十六、十七屆中共中央候補委員，第十八屆中央委員。國務院學位委員會委員。1953年9月出生于遼寧省。1978年北京大學化學系畢業，1981年獲中國科學院碩士學位，1985年獲博士學位，1985至1987年在美國加州理工學院從事博士后研究，研究員、博士生導師、中國科學院院士、第三世界科學院院士、美國科學院外籍院士、英國皇家化學會榮譽會士。主要從事納米科技的重要領域掃描隧道顯微學的研究，工作集中在掃描探針顯微技術，以及分子納米結構和納米技術研究。出版多本中英文著作，獲國家和省部級科研成果獎勵十余項。主要科研成果：研制成功計算機控制的掃描隧道顯微鏡（STM）、我國第一臺原子力顯微鏡（AFM）等。在原子或分子級分辨率的水平上，解釋了材料表面結構與樣品制備、形成條件的關系。主要著作有：《掃描隧道顯微術及其應用》《納米科學與技術》《原子和分子的觀察與操縱》《三鏈核酸的結構與生物化學》《掃描力顯微術》。
我今天主要講科技發展態勢和未來狀況。
一、我國科學技術發展的基本情況
我們知道科學技術發展要有一定的過程，最終推快人類進步和發展。運用科學技術“生產出的最具代表性的生產工具，也成為時代的標志。石器時代是以石頭作為工具，鐵器時代、銅器時代都是以科學技術對生產工具的作用的過程來作為標準，具有代表性的生產工具是一個時代的標志。微觀世界的重大發現也為20世紀物理學的革命奠定了重要的基礎。我們知道，1895年倫琴發現了X射線，1897年湯姆孫發現了電子，1898年居里夫人對于放射性進行了驗證。X射線、電子和放射線的發現應該說打開了原子的大門，是由宏觀低速運動推進到微觀高速運動的改變，也改變了人們對于物質哲學的傳統觀念。正是因為X射線和電子的發現，使我們對物質的結構有了更深入的了解。
20世紀科學上的成就已歸納為兩項理論、五大模型。計算成就呢，就是五大系數。兩項理論就是量子論和相對論。五大模型就是關于基本粒子的夸克模型，關于DNA的雙螺旋結構模型，關于宇宙大爆炸的模型，關于計算機的馮放狄纜P停賾詿舐狡啤⒌刂拾蹇楣乖煅怠<際跎系某刪停饕嗆思際酢⒑教旒際酢⒓撲慊際鹺圖す餳際酢？
關于量子理論的發展，1900年普朗克提出了量子概念，標志著量子理論的誕生。1905年愛因斯坦提出了光量子理論。1914年原子的量子研究，經過海森堡和薛定諤發展成為一個量子理論。量子理論的誕生為現代科學技術奠定了重要的基礎。1905年，愛因斯坦寫下了五篇在科學史上有非常重要影響的論文，開辟了近代科學研究的區域。它們分別是關于光的產生與轉化、關于分子等五個重要的論斷，演變成了新理論的函數基礎。
五大模型為現代物質結構、基本物質組成提供了非常好的基礎知識。目前這五大模型建立起來了，但是還有幾個問題在進行深入的探討。歐洲大型強子對撞機是現代世界上最大的分量最高的粒子加速器。通過這個粒子加速器，科學家希望能夠對基本粒子的結構有更深一步的了解。DNA雙螺旋結構模型是在1953年建立起來的，沒有DNA雙螺旋結構的建立，也就不會有我們現在的分子生物學。其實我們的轉基因技術都是建立在DNA雙螺旋結構基礎之上的。魏格納提出了大陸漂移學說，這對地質學是一個基礎的重要理論。
再說核技術，很多核技術用于民用了，1954年建了世界上第一所核電站。運用航天技術，1957年造出并發射了第一顆人造衛星。1961年，載人航天飛船能夠繞地球一周。1969年，“阿波羅”登月成功。1977年，載人航天飛機試飛成功。2003年，我們的神舟五號載人飛船發射成功。在2011年的十一之前，中國的天宮一號發射成功。下個月初，神州八號要發射上天，將與天宮一號實行交會對接。這標志著中國的載人航天技術進入了一個新的發展階段。
先進技術的發展是在過去基礎上做出重大突破而形成的。1946年的第一臺電子計算機，占滿了整個房間，非常大。1971年，出現了第一臺微處理機。電子計算機的發展影響巨大，改變了我們的生活和生產方式。激光技術，1960年第一臺激光器紅寶石激光器誕生，1963年我們生產了半導體激光器，1964年出現了氣體激光器，1977年CO電子激光器問世。現在激光技術廣泛應用到工業生產和醫療之中。另外一個技術就是基因重組技術。1973年基因重組首次實現。1978年利用大腸桿菌制造了胰島素。1985年，外來基因成功轉移到患者體內，使基因治療成為可能。
剛才我們簡單回顧了上個世紀中科學技術的發展，可以簡單地歸納，量子論、相對論、信息論、控制論、DNA雙螺旋結構模型、大陸板塊漂移學說、宇宙大爆炸假設論都是對物質能量的運用和相互作用的基本規律，對于信息的存儲、傳輸和變換規律，對于生命遺傳分子機制，對于地球與宇宙演化進步規律的揭示與探索。這些科學的發展，屬于原始性、基礎性的發現與理論創新。
這些技術進步給了我們什么啟示呢？20世紀的技術革命多數是為了滿足人們的基本需求，促進全球經濟社會的發展，觀念性、戰略性地進行市場需求上的創新。我們知道汽車、飛機、航空行業拓展了人們的活動空間，電報、電話、衛星通訊、遙感技術、因特網、計算機拓展了人們的信息獲取和傳播的能力，替代了部分人的腦力勞動。黑色白色家電，解放了家務勞動，人們有了更多的時間用來學習和創造。家庭與世界已經成為了整體，制造技術的進步使人們有能力更有效地利用自然資源，并滿足人們不斷增長的物質文化需求。所以，科學上和技術上的進步應該說是社會進步的原動力。當時蒸汽機的發現就被稱為蒸汽革命，它在科學上奠定了熱力學基礎，蒸汽機就是技術上的進步。電子的發現帶來了電器革命，電磁學就是科學上的進步，電動機是技術上的進步。到了信息革命的時候，主要依賴于量子論和相對論，這樣才產生了核能和半導體技術。
我們國家的科學發展是怎樣的呢？1949年10月1日，中華人民共和國成立。建國一個月之后，1949年11月1日就成立了中國科學院。這足見第一代領導人對科技的高度重視。1956年提出了“向科學技術進軍”的口號。1963年提出了“四個現代化”，關鍵是科學技術現代化。1964年10月16日，中國第一顆原子彈爆炸成功。1967年6月17日，第一顆氫彈爆炸成功。1970年4月24日，第一顆人造衛星發射成功。1975年開始科教方面的整頓，1977年恢復了高考，1978年我們迎來了科技的春天。1979年，開始啟用正負電子對撞機和中國遙感衛星地面站，小平同志親自題詞。1982年，中國科學院成立了科學基金委員會，有力地支持了全國基礎性研究。1986年，我們有4位院士提出要跟蹤國外的高新技術，國家批準863計劃。1992年，開始啟動了中國載人航天工程。1994年，成立了中國工程院。1995年，國家提出實施科教興國戰略，同一年開始實施教育部的“211工程”。1997年，國家科技部開始實施知識基礎研究的“973計劃”。1998年，國務院批準中國科學院開展知識創新試點，同時啟動教育部的“985工程”。2002年，國家提出要實施人才強國戰略。2006年，國家提出要加強自主創新能力，建設創新型國家，頒布了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》，其中提出要實施16個科學重大專項和四大基礎工作計劃。2010年，國家頒布了兩項計劃，第一是《國家中長期人才發展規劃綱要》，第二是《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》。
我們可以看到，改革開放以來，中國科技的發展大致上經歷了三個階段的戰略目標：第一步是提出了科學技術是第一生產力，然后提出了科教興國戰略，然后又提出了建設創新型國家。所以科技發展戰略是與時俱進的，同時也是一脈相承的，體現了意識的傳承和延伸，也反映了時代的發展和突破。我們現在建設創新型國家，不僅明確了科學技術是第一生產力的戰略得以實現的途徑，也成為科教興國戰略的目標。
二、21世紀科學界的前沿問題
我想從以下幾個方面談談我的觀點。我們知道，如果說用一個尺度來把我們的研究對象穿起來，就可以看到，銀河系的尺度在10的21次方米左右，地球的尺度在10的7次方米，這是研究天文學、空間科學、地球科學。人的尺度在10的1次方米，細胞尺度是10的負4次方米，這方面是生物科學和信息科學。再往下走，分子是10的負9次方米，原子是10的負10次方米，研究原子分子的主要是物質科學、物理、化學、材料科學和納米科技。這些都屬于基礎學科。
目前這些基礎學科的前沿問題是什么呢？一是宇宙的起源，二是生命的本質，三是物質的本質以及物質的基本結構。數學是基礎科學最主要的基礎，可以描述一些規律性的東西。在天文學上是“兩暗一黑三起源”，“兩暗”也就是暗物質和暗能量，“黑”是黑洞，“三起源”就是宇宙起源、天體起源和生命起源。這個在天文學上也是目前未知的東西。20世紀物理學最大的謎題是太陽，因為那個時候人類大部分的能源都來自于太陽，太陽把光傳到地球來，而太陽的光是不會轉換成熱的，這就是當時物理學最大的課題。科學家研究光的轉換，確定光的速度，順著光的方向和逆著光的方向來測量光速，發現光的速度是不變的。
21世紀科學上最大的難題是暗物質、暗能量。所以現在我們遇到了一個與20世紀相似的情況，我們現在了解的物質只占宇宙物質的極少數，我們了解的能量也只占全部能量的極少數，所以暗物質和暗能量的存在向全世界科學家提出了一個新的挑戰。什么是暗物質？在科學當中，是指無法通過電磁波觀測和研究，而且不與電磁波發生作用的。目前人類可以觀測到的物體都是可以和電磁波發生作用的，但確實有的物體不會和電磁波發生作用。我們目前只能通過重力產生效益來得知宇宙當中還有大量的暗物質存在。中科院發現的來自暗物質的原因，受到了廣泛的關注，被美國和歐洲地區評為2008年的一個重要進展。通過測量暗物質可能的湮滅和衰變產物的反質子、正電子和光子，可以在大氣層外通過衛星來觀測，這樣就沒有了大氣層的阻擋。所以科學院讓我們開始做計劃，準備未來發射五顆衛星，其中包括暗物質衛星，在太空探測暗物質是否存在。
什么是暗能量呢？1992年，天文學家通過對超新星的觀測，發現現在的宇宙還是駕馭我們的。因為通過觀察超新星爆炸，看看超新星的亮度，發現亮度越來越暗。宇宙還是加速膨脹的，我前面提到了關于宇宙大爆炸的模型，是原始狀態，是高密度。大爆炸以后就在向外擴展，擴展速度不斷加快，這是當年世界上科學的最重大的發現。這屆的諾貝爾物理學獎授予了三個科學家，這三個科學家都在研究宇宙膨脹加速的問題。宇宙加速膨脹的驅動力就來自于暗能量，暗物質也是物質的一種形式，但是有很強的性質，比如在一定的壓強下，它產生的彎曲與一般物質相反。它所產生的勢能，使宇宙加速膨脹。到現在為止，科學家對于暗物質、暗能量到底是怎么回事還知之甚少。我們國家在這方面已有了一些基礎，比如說我們建的一些天文網絡，我們計劃在南極建立一個中國科學院的南極天文站。這樣是為了對暗物質、暗能量的研究和與衛星的聯系有一個好的基礎。我們前不久建成了世界上光譜獲取率最高、口徑最大的大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，英文名叫LAMOST。LAMOST望遠鏡可以揭示的分布，有可能追溯宇宙膨脹的歷史，來探測暗物質的性質。
以上是關于天文科學的，下面談關于工業科學的。載人航天工程，代號921，是1992年9月21日立的項目。1999年11月2日，神舟一號首次發射成功。2003年10月15日，神舟五號帶著楊利偉首次登上太空。2008年神舟七號升空。2011年天宮一號發射成功，又成功完成了神舟八號和天宮一號的對接。技術是利用電磁波的干涉原理，由多個天文觀測站上的天文望遠鏡同步接收天體的輻射信號，這是一個很高技術的觀測手段，它所需要的一個巨型的望遠鏡，相當于在北京可以分辨上海一個錢幣大小的物體，分辨率是非常高的。中國科學院支持天文望遠鏡發展三十多年，從無到有，要把這個技術運用到探月技術當中去。為什么呢？我們以前發射的衛星都是近地軌道，包括載人航天，但是探月需要把衛星發射到月球上去，一下比近地軌道的距離超出了十多倍。距離越遠，它的精確定位就越不容易。如果定點不準確的話，就不容易控制衛星圍繞月球運轉，就會飛到真空中去。我們的技術使測定的精度精確到百分之零點一幾，比原來提高了很多。
關于生命科學的生物技術。基因被認為是一個生命的天書，我們中國在基因組測序方面作了很大的貢獻。2001年中國科學院參與了分析基因組的計劃，我們承擔百分之一的測序任務，這是由中、美、英、日、德、法共同承擔的，五個發達國家，我們是唯一的發展中國家。2004年，我們成功繪制了基因圖，所以在基因組測序方面我們走在了世界先進行列。肝細胞是現在生命科學里面的熱點問題，如果肝細胞能被我們利用，就給人們健康帶來了福音。我們科學院的技術首次證明了誘導干細胞。現在中國已經加強了建立肝細胞網絡的力度。生命科學研究包括藥物的研究，1973年我們成功地從青蒿提取物中分離出了青蒿素，對治療惡性瘧疾具有速效、高效、低副作用的特點。世界衛生組織指出，發現青蒿素是中國對世界的巨大貢獻。中國在世界藥物史上令西方人折服不已的就有青蒿素，它與青霉素一起被稱為抗生素史上的標志性藥物。2011年9月12日，屠呦呦因發現青蒿素被授予拉斯克醫學獎，成為獲得該獎項的第一個中國人。還有雜交水稻、小麥。小麥是我們中國人慣用糧食，袁隆平院士對于雜交水稻的研究成果，解決了中國人吃飯的問題，2001年獲得國家最高科學技術獎，2007年成為美國科學院外籍院士。李振聲院士2006年獲得國家最高科學技術獎。
在信息科技方面，中國在集成電路芯片上原來一直落后于發達國家，我們用的許多芯片都是從國外進口，幾乎沒有自己的芯片。我們自己的芯片的研制成功，標志著我國初步掌握了CPU關鍵設計技術和批量生產技術，突破了我國信息技術產業有機無芯的歷史，目前已經開始多核CPU的設計。我們還自主研發技術，為我國超級計算機的發展作出了歷史性的貢獻，打破了我國超級計算機關鍵部件要靠國外進口，并受到嚴重限制的局面。
云計算是面向未來的一種計算，它是基于互聯網的一種計算方式。通過這樣的計算方式，可以實現共享。云計算是將來發展的一個重點。利用云計算的智能語音技術是目前信息技術產品發展的重要推動。智能語音技術可以使信息機器像人一樣能聽會說，包括了語音合成、語音識別，還有語音測評，等等。語音合成技術可以將任意的文字信息轉換為自然流暢的語句，就是給一個機器裝上了人工的嘴巴。語音識別技術可以把人們說話的語種識別出來，相當于給機器裝上了一個人工的耳朵。另外還有語音測評技術，它是對發聲標準的評價和對錯誤反饋的指導，相當于把機器變成一個語音測評老師。中國科大在這方面做得很好，參加全世界語音合成技術的比賽，包括美國這些英語國家，中國科大連續五年排在第一，超過了美國和英國的名次。
關于物質科學。我這里有幾個例子，比如常規計算機需要一萬年解開的密碼，量子計算機只需要幾分鐘。一般的語音通訊可能會被竊聽，但是用量子的方法進行保密，理論上是不能**的。中國科技大學在國際刊物上發表了一系列關于量子技術的論文，有很多理論、實驗的創新。這是量子技術。還有納米技術，我們知道中國古代四大發明之一是印刷，在2008年北京奧運會開幕式上張藝謀展現了我國古代印刷技術。我們推出了激光照排技術，是目前我們國家在印刷業中最主流的技術。流程是這樣，通過計算機把圖文信號變成數字信號輸入到激光照排機，用激光照排機轉換成光信號，光信號放在感光膠片上，經過感光處理制成底片，之后曝光鉛印沖洗，形成印刷圖片，印刷成報紙雜志書本。國際上現在有個新技術叫做CDP直接制版技術，是國際主流技術。激光照排感光的過程要消耗大量的化學材料和廢氣排放，國際上把兩步變成一步，現在采用新的納米技術，不需要感光，所以納米材料制版印刷技術是印刷技術行業的一次革命，印刷產業其實也是很大的一個產業，2007年印刷產業一年的產值3800個億。
關于能源。能源問題是大家非常關注的，中國是一個能源相對匱乏的國家，而隨著經濟的發展對能源需求越來越大，新增能源靠什么？煤和石油都有限，可再生能源是水電，海洋的潮汐可以用來發電，這個增加也是有限的。但是，我們知道地球接收太陽的輻射，這個輻射如果按照陸地面積計算完全可以滿足人們對能源的需求，但目前利用發展還有很多問題，到不了那個程度，一是成本，二是效率。目前能大規模用的能源還是核電能，核能有兩種變化，一個是聚變，一個是裂變，我們現在的核電站都是核裂變，目前也不能大范圍使用，所以怎么研究出高效能的電池是非常重要的，還有核能量來源和核廢料的處理都是問題。目前我們為核能的下一步發展研究鋪墊。核能還包括核聚變的能量，可以從海水中提煉出來，目前正是集中精力來做這個事情。國際上有個核聚變計劃，中國也參與了，我們的核聚變研究在國際上得到了很高的評價，在這方面提供了很好的實驗裝置。
在高能物理方面，我們做得也很好。1988年，鄧小平同志視察中國科學院高能物理所的電子對撞機，當時他說，過去也好，今天也好，將來也好，中國必須發展自己的高能機，在世界高科技領域占有一席之地。高能物理的研究在歷史條件下對國際合作有著極大的推動。中美高能物理平臺在20多年來一直是中美科技合作的重要渠道。還有大家使用的三W服務器，這三W服務器是怎么發明的？是歐洲核能中心發明的，當時不是為了信息運用而是他們有很多核物理數據，為了核物理學家方便找到這些數據，發明了這個三W，后來就運用到我們目前的網頁上。你們也不一定知道中國的電子郵件，中國早期的電子郵件是由中國科學院高能物理所發明的。我們和大亞灣核電站建立試驗站，研究一些重要的參數，對物理未來發展和宇宙反物質消失之謎的研究具有重要意義。這項工作已經完成百分之七十。
三、我國科學發展面臨的問題和挑戰
目前我國科學發展面臨一些問題和挑戰，中國目前缺少世界公認的科學大師，諾貝爾獎的829個獲獎者中雖然有9個華人，包括楊振寧、李政道，但是沒有一個是在中國本土工作的。關于論文，最近幾年世界排名我們是低了，包括“兩彈一星”，載人航天，探月工程，還和發達國家有很大差距，原因之一是因為我們科技基礎比較薄弱，比如現代科技起于歐洲，有接近250年的發展歷史，相對而言我國起步基礎差了。18世紀中葉，出現第一次工業革命，當時中國是康乾盛世，但還是不足。19世紀30年代，第二次技術革命，國外內燃機發展，我們還是鴉片戰爭、甲午戰爭。20世紀40年代，國外開始第三次技術革命，發展電子技術現代科技，我們剛剛脫離半殖民地半封建統治。1949年新中國成立之后，我們處于起步階段。建國不久，發生“*****”。直到1978年改革開放之后，科技重新提到議事日程上來。所以我們的起步比較晚，基礎差，底子比較薄弱。
我們看看世博會，1851年首屆世博會，英國展出了機器產品，清政府展出的主要是茶葉、棉花、瓷器，等等。1867年世博會，英國展出發動機，法國是煉鋼爐，德國是槍炮，中國是戲班演出。1875年費城世博會，美國展出大型印刷機、打字機，瑞士是鐘表，德國是鋼琴，中國是蠶絲、茶葉、瓷器、絲綢、景泰藍，中國一直都是工藝品、農產品。中國錯失了第一次、第二次工業技術革命。改革開放以來，我們還是有很多問題，2009年我國引進消化技術的比例是1∶0.06，日本、韓國則是1∶5到8。
（以上是白春禮院士于2011年10月11日在南開公能講壇上所作的報告，本刊登載時有刪節。）
（責任編輯 隋艷春）