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“他山之石,可以攻玉”,剖析邻国的科研、教育体制,也许可以在人才培养、科技强国方面给予我们一些启迪。

编者按:

2000年以来,日本共有19位科学家获得诺贝尔自然科学奖,平均每年一位,令世人惊叹。

日本何以取得“井喷”式成就?北大哲学系暨科学与社会研究中心科技史教授周程从宏观、中观、微观三个层面分析其文化、体制等多方面因素发现,日本科学“井喷”最不可忽视的原因是,该国在经济快速发展时持续加大科研投入,在经济形势严峻时依然不吝于科研投入,并把坚持原始性科技创新作为改观日本前途的必由之路。

“他山之石,可以攻玉”,剖析邻国的科研、教育体制,也许可以在人才培养、科技强国方面给予我们一些启迪。

撰文 | 周程(北京大学科学与社会研究中心教授 )

秦皖梅(北京大学科学与社会研究中心硕士研究生)

责编 | 程莉

北京时间10月9日傍晚,2019年诺贝尔化学奖揭晓,授予约翰·班宁斯特·古迪纳夫(John. B. Goodenough)教授、斯坦利·惠廷汉姆(Stanley Whittingham)教授、吉野彰教授,三位的获奖理由是:为锂电池的发展所作的贡献。

受表彰的吉野彰教授出生于日本大阪,现年71岁。吉野教授于1970年从京都大学工学部石油化学科毕业,1972年获工学硕士学位,2005年获大阪大学工学博士学位。1972年,吉野彰进入旭化成工业株式会社,1994年担任AT&T技术开发部长,1997年担任旭化成工业株式会社离子二次电池事业推进室室长。2005年至今,吉野教授担任旭化成工业株式会社吉野研究室室长。

此前,日本曾于2000年至2002年连续三年摘得诺贝尔自然科学奖桂冠。这次,日本又摘得诺贝尔自然科学奖桂冠。

日本在迈入21世纪的最初20年里,平均每年获得1枚诺贝尔自然科学奖奖牌,将过去的诺贝尔奖强国——英国、德国、法国远远甩在身后,令国际社会惊叹不已。人们不禁要问,日本何以在21世纪初期出现诺贝尔奖井喷现象?

以下,拟从宏观、中观和微观三个视角尝试考察一下导致日本在21 世纪初期出现诺贝尔奖井喷现象的可能原因。

1 二战后日本的经济、科研和教育

表明,2000年以后的日本诺奖获得者的获奖研究成果大都是在上个世纪70、80年代前后取得的,比他们的获诺奖时间要早二、三十年。

因此,如果要从宏观视角探寻导致21世纪初期日本诺贝尔奖出现井喷现象的原因,有必要将视线投向上世纪的七、八十年代,乃至六十年代。当时的日本社会一定发生了某种巨大的变化,使得当时的科学家有条件取得足以获诺贝尔奖的研究突破。

1.1 战后经济的飞速发展

经济的发展无疑对科技的发展起着重要的促进作用。科技的发展需要足够的优秀人才、先进的实验仪器设备和充裕的研究经费,这些要素无不需要坚实的经济基础。实际上,日本上个世纪六、七十年代的经济发展就提供了这样的一个后盾。

在上个世纪60年代,日本政府制定了著名的“国民收入倍增计划”,推动经济以近于10%的年平均增长率持续高速增长。

从表1中可以看出,日本六十年代大多数年份的经济增长率都十分可观,许多年份甚至达到了两位数。结果,日本经济的增长远远超过了“国民收入倍增计划”所定下的“在今后10年中计划将国民生产总值提高两倍以上,尤其是1961年后的三年间要将平均经济增长率维持在9%”这一目标。

和汤川秀树有深交的,京都大学名誉教授佐藤文隆在接受日经社采访时就提到了经济要素对科技发展的作用:“70年代之后日本科学十分具有活力。伴随着经济发展,日本的理论研究和实验都达到了世界顶尖水平。汤川秀树点燃了火种,而助长火势的就是经济发展。”

1.2 科研经费投入持续增长

1960年,日本在制订“国民收入倍增计划”的同时,还制定了与此目标相呼应的“振兴科学技术的综合基本政策”,提出要力争将国民收入的2%用于科研。下图揭示了这一时期日本研发费投入占国民收入及国内生产总值之比的实际增长情况。该图显示,2%的数值目标进入七十年代后不久即告达成,也就是说,日本上个世纪七十年代初的研发投入强度就接近达到了我国今天的水准。

日本经济高速增长期研发费投入占国民收入及GNP之比

20世纪70年代两次石油危机对世界经济造成很大的冲击,但日本国民生产总值仍然增长了1.8倍。在科研资金的投入方面,1971年提出的目标是,将国民收入的3%用于科研。由于国际经济发展的影响,这一目标在实践当中受到影响,研发经费的增长低于60年代,但到1975年,日本的研发经费总额还是达到2.62万亿日元,占国民收入的2.11%,超过了法、英两国的研发经费总额,步入科技大国的行列。

主要国家研发费投入占国内生产总值之比的推移

从上图中可以看出,20世纪最后的20年里,除去泡沫经济破裂之初的三、四年,日本的研发费投入占国内生产总值之比基本上处于不断攀升的态势。事实上,即使在泡沫经济崩溃之后面对着严峻的经济形势,日本政府也依然不吝啬于科研投入。由2015年诺贝尔物理学奖得主梶田隆章主持的超级神冈探测器便建于1991年,耗资约104亿日元。可以说,如果没有这台领先世界的仪器,梶田想要作出诺奖级研究几乎是不可能的。

前已述及,2000年以后的日本诺贝尔奖得主的获奖研究成果大都是在20世纪七、八十年代前后取得的。换言之,日本21世纪初期的诺贝尔奖获奖者大多数是在日本将研发费投入占国民收入之比提高到2%之后才取得重大科技突破的。这一点非常重要!

从图中还可以发现,德国、法国,尤其是韩国近年来的研发费占国内生产总值之比也相当之高,但却没有像日本一样培育出众多诺贝尔奖得主。由此看来,加大研发费的投入只是取得诺奖级科技突破的必要条件,并非充分条件。因此,有必要进一步考察其他因素。

1.3 第二次教育改革卓有成效

本世纪日本诺贝尔奖获得者接受义务教育和高等教育的年代大多集中于上个世纪五、六十年代,而当时日本的教育正经历着一场深刻的变革。

学界一般认为日本经历了三次教育改革,第一次改革从明治维新开始到第二次世界大战结束为止(1868-1945)。这一时期的教育体制与西方启蒙运动以来的教育理念相悖,目的是让个人服从于国家。

大日本帝国明治天皇《教育敕语》,于1890年颁布,是这个教育体制的最高纲领

可想而知,如此僵硬的体制必然会退出历史舞台,1947年颁布的《教育基本法》提供了一种新的选择,即用和平主义和民主主义教育取代以往的国家主义和军国主义教育,对教育理念、学校制度、课程教学等多方面进行了改革。例如许多国际知名的文学作品被写进教科书,而这些作品无不洋溢着科学精神,包含尊重人权与个性、世界的合作与和谐等要素。战后开始的这场改革被称作为第二次教育改革。日本的第三次教育改革从七十年代开始,直至今日仍在继续。

《教育基本法》 御署名原本。来源:国立公文书馆

从时间上看,与诺奖井喷关系最为密切的是第二次教育改革。

以1960-1970年间的十年为例,为了使大学培养出能够为社会所用的人才,日本中央教育审议会先后就义务教育、医学教育、特殊教育、私立学校教育、教科书制度、短期大学制度、教师培养制度等诸多问题向文部省提出了多份咨询报告。1963年1月中央教育审查会议向文部省提出了题为“关于改善大学教育”的第19份咨询报告。这份报告提出的诸如扩大教育规模、增设理科类的高等教育机构、充分保障大学的财政状况等建议,对后来的日本大学教育产生了深远的影响。

在上述报告以及相应的政策计划的指导下,日本大学教育在经济高速成长期得到了很大的发展。首先,大学数量明显增加。1960年至1970年间,日本高等教育机构的总数从525所增加到921所,增加了75%。相对应的,大学生数量大幅增加,1970年的在校生数量(168.5万)是1960年(71万)的2.4倍。日本的大学教育在六十年代中期俨然进入了“大众化阶段”。这为大幅度提高公民科学素养奠定了基础。

这一时期,日本大学的学科结构也发生了显著变化。经济的高速增长加大了对理工类人才的需求,工程类学生的比例从1960年的15.4%上升到1970年的21.1%,人文学科类学生的比例则从1960年的15.4%下降到了1970年的12.7%。

教育经费的增长也成为这一时期的一个明显特征。日本教育经费占国民收入的比例从六十年代起一直处于上升趋势,到1977年这一比例已经达到了8.02%。同时,高等教育经费占教育经费的比例也稳步上升,从1960年的13.4%上升到了1970年的16.9%,中间有些年份甚至超过了18%。

第二次教育改革不仅使日本的大学教师获得了更多研究自由和稳定的经费支撑,而且还使学生获得了更多参与科学研究的机会,得到了更多科学研究训练。这些无疑会对日本学者的科学研究产生积极影响。根据汤森路透的数据,1982年日本在五个科学领域中发表的论文数量为12534篇,仅次于发表数量为33744篇的美国,位列世界第二,而当年世界总论文发表数量仅为121739篇。

要而言之,日本经济从上个世纪六十年代开始进入高速增长期,历经十余年一跃成为世界经济强国。伴随着经济的发展,日本的研发经费投入总额和研发经费投入强度也在不断增大,这为科技发展奠定了坚实的物质基础。经济的发展需要补充大批高质量的专门人才,特别是理工科人才,这就要求大学扩大教育规模、调整学科结构,增加经费投入,提高办学质量,改善治理方式。这些因素综合起来,给日本的诺奖得主们创造了一个得天独厚的教育环境和研究氛围。

2 日本的国立综合大学:以名古屋大学为例

下图揭示了日本高校培育21世纪诺贝尔奖得主的情况。该图采用的计分方式为:获奖科学家在某大学读完本科课程,则给该大学计1分;在某大学读完硕士课程,也给该大学计1分;同理,在某大学读完博士课程,也给其计1分。

日本高校培育21世纪诺贝尔奖得主情况

从图中可以得出以下两点信息:

第一,日本的诺贝尔奖得主们大多在名古屋大学、东京大学、京都大学等国立综合大学接受了教育。这也从一个侧面说明日本本土的高等学府,特别是国立综合大学已经具备培育出众多诺贝尔奖得主的条件。

第二,名古屋大学和东京大学在这一方面表现尤为突出。进入21世纪后,名古屋大学出身的下村修、益川敏英、小林诚、天野浩等先后摘得诺贝尔奖桂冠,使得名古屋大学的积分攀升至13分,占据明显优势。因此可以说,名古屋大学是日本高等学府的典型代表之一,对其进行适当考察大有必要。

名大(Nagoya University)校碑

名大地标,丰田讲堂

名大博物馆,设有“名古屋大学诺贝尔奖研究Corner”

2.1 学风开明、自由

二战结束之前,日本在本土内一共设立了七所帝国大学:东京帝国大学、京都帝国大学、东北帝国大学、九州帝国大学、北海道帝国大学、大阪帝国大学、名古屋帝国大学。这七所帝国大学二战后被改造成了以研究为主的国立综合大学。作为一所研究型大学,名古屋大学教师中“科研至上”的观念可谓根深蒂固。1992年、2007年的卡内基大学教师国际调查显示,七成左右的日本大学教师在教育与研究中更重视后者。在国立综合大学中,这种倾向更为严重。尽管在学生趋于多元的高等教育后大众化阶段,这种研究至上的办学模式已经引起日本民众越来越多的非议,但它在研究人才的挖掘和培养上确实存在诸多优势。

而且,名古屋大学还是日本最年轻的帝国大学,它的创立要比第一所帝国大学——东京大学晚六十多年。为了同老牌帝国大学竞争,名古屋大学教师的晋升相对比较快,以致该校教授和副教授大都比较年轻,学术风气也更为开明、自由与民主。名古屋大学副校长渡边芳人在2009年接受记者采访时指出:“名古屋大学的校训是‘做有勇气的知识分子’,其含义不仅仅是培养获取已有知识的人才,而且是有勇气抱着怀疑精神进行研究的人……并且,导师的开明可以说是一个重要因素……”

名古屋大学的开明、自由与民主还体现在不拘一格地选拔人才上。2001年诺贝尔化学奖得主野依良治原本毕业于京都大学,硕士毕业后留校担任助教。在他决定离开京都大学、但尚未找到去处之际,两位名古屋大学的教授热情地将其邀请到自己所在大学担任有机化学讲座的副教授并任讲座负责人。当时野依在学术界并不出名,刊发其不对称合成研究成果的杂志影响力也不高。但是名古屋大学依然肯定了他对待学术的态度和能力,并破格录用了他。

绿色荧光蛋白的发现者下村修1960年被名古屋大学破格授予理学博士学位,但他当时只是名古屋大学理学部的一名进修生,博士论文也只有六页。由于他首次制得海萤荧光素的结晶,并揭示了其化学结构,获得了国际同行的高度评价,故尽管他只是一名专科毕业生,而且在名古屋大学只进修了两年,但是名古屋大学仍然破格授予其最高学位。正是因为有了这张博士文凭,下村修随后才得以前往普林斯顿大学做博士后研究,并最终发现绿色荧光蛋白。

蓝光二极管的发明人之一赤崎勇从松下技术研究所调回名古屋大学时已年满51岁。为了支持他开展化合物半导体研究,名古屋大学花巨资专门为其建造了一间无尘实验室,而当时日本的大学普遍都还没有无尘实验室。此后,为回报名古屋大学,赤崎将自己的研究室建设成了一座“不夜城”,并为名古屋大学培养出了一名年轻的诺贝尔物理学奖获得者——天野浩。

2.2产学合作活跃

名大在名古屋市的位置

名古屋市与丰田市等城市一起形成了世界知名的汽车工业都市圈,即著名的“中京工业地带”。坐落在工业都市圈中的名古屋大学与产业界的合作不仅非常紧密,而且由来已久。渡边副校长在接受采访时曾强调指出:“名古屋大学所在的制造业发达的名古屋地区,有丰田汽车等集团,应该说名古屋大学的工学和产业界联系最为密切,开展产学研合作是一个重要内容。”

名古屋大学在旧制帝国大学中比较早地设立了和企业合作的“共同研究中心”,在校内营造出了一种浓厚的产学合作研究氛围。野依良治可谓是开展产学合作研究的一个典范。野依非常重视三“际”,即国际、学际和社会际。社会际主要指大学和产业界之间的交流合作。他认为:虽然日本当时在许多领域已经具有比较高的论文引用频率,但是产生了强烈影响的研究并不多,因此,需要借助产业界来使研究成果走向应用,以扩大研究成果在社会上的影响。这就要求大学高度重视产学合作。实际上,野依在不对称合成反应领域取得的重大科技突破可以说是和高砂香料工业、帝人株式会社等产业界合作伙伴开展协同创新的结果。

产学合作在日本受到了高度的重视,尤其是在高等教育经费受限,日美“技术摩擦”加剧的情况下。实际上,东京大学、京都大学、北海道大学、东北大学等日本国立大学也都建立了产学合作研究机构,开展合作研究。譬如,东京大学小柴昌俊主持的神冈探测器项目就离不开企业的大力支持;田中耕一获奖更表明日本的企业通过开展产学合作已具备了作出诺贝尔奖级科技突破的实力。

总的来说,以名古屋大学为代表的日本高等学府,特别是国立综合大学重视科研、敢于打破常规,努力为学生及任教人员自由开展科学研究创造良好条件;并通过与产业界开展产学合作,实现互惠双赢,大幅度地提升了大学和企业开展原始性科技创新的能力。

3 日本的科学工作者

日本的科学工作者给大多数人留下的第一印象大概都是工作态度认真严谨。对日本的诺贝尔奖得主逐一进行考察之后,不难发现他们身上还具有一些其他共性。

3.1 师承关系密集

即使是在世界范围内,日本科学工作者中密集的师承关系也是十分突出的。

在三个诺贝尔自然科学奖项中,日本得奖人数最多的奖项是物理学奖。故以物理学奖为例,概览一下“名师出高徒”现象在日本诺奖获得者中的体现。

先来看看小柴昌俊和梶田隆章师徒二人的情况。20世纪70年代末,小柴提出进行神冈实验来寻找质子衰变,当时梶田作为助手也参与了进来。神冈实验没有找到质子衰变,却探测到了宇宙中微子。小柴因此与戴维斯分享了2002年诺贝尔物理学奖。到了20世纪90年代,梶田隆章从老师小柴手中接过接力棒,成了超级神冈实验装置的负责人之一。1998年,梶田发表了实验测量结果,第一个证实了中微子震荡现象的存在。这一发现使梶田得以登上2015年的诺贝尔物理学奖领奖台。

小柴昌俊(右,Masatoshi Koshiba)和梶田隆章(左,Takaaki Kajita)师徒,2015年10月15日。来源:产经新闻社

小柴和梶田师徒二人是以不同时期做出的不同研究成果分别获得诺贝尔物理学奖的,赤崎勇和天野浩则是以同一时期在同一领域做出的研究成果同时获得诺贝尔物理学奖的。1981年赤崎回到曾经担任过副教授的名古屋大学工学部电子工学科任半导体讲座教授,进行蓝色发光二极管(LED)的研究。1982年,还是大学本科四年级学生的天野浩加入到赤崎勇实验室。二人经过十年的努力,终于在1992年成功得到了高亮度的蓝色发光二极管。同年赤崎勇从名古屋大学退休转到名城大学理工学部任特聘教授,天野浩也跟随其老师前往名城大学任讲师。这种师徒二人共同进行研究、共同获奖的情况可以说是师承关系的典型体现。

赤崎勇(中,Isamu Akasaki)和天野浩(右,Hiroshi Amano),左为中村修二(Shuji Nakamura)

第三个例子来自于2008年的物理学奖得主益川敏英和他在名古屋大学的导师坂田昌一。投身物理学界的契机来源于1955年高中时代的益川在杂志上读到坂田昌一的一篇论文,内容是一个由质子、中子和λ粒子构成的复合粒子模型。他曾在演讲稿中写道:“原来我的想法十分肤浅,以为科学还是欧洲那边19世纪以前弄出来的东西。如果这件事发生在首都东京,我也许不会关注,但是就在我居住的名古屋,科学在发展!由此我产生了想要加入他们的强烈愿望”。正是因为看到了这篇论文,益川才决定考取名大的物理学系,并最终成功通过入学考试,进入了坂田昌一实验室。坂田在他的时代也是声名赫赫的物理学家,可谓是诺贝尔奖级别的大师,虽然他自身没有获得诺贝尔奖,但他的学生为他圆了诺奖梦。

坂田昌一(左,Shoichi Sakata)、益川敏英(右,Toshihide Maskawa)

3.2 擅长团队合作

2015年诺贝尔生理或医学奖得主的大村智曾经说过:“相比于美国人,日本的科学工作者们更加擅长合作。” SSK的代表人物之一沙伦·特拉维克(Sharon Traweek)曾经对日本高能物理研究所(KEK)和美国斯坦福线性加速中心(SLAC)做过详尽的对比研究:在日本粒子物理学界,日本人高度重视培育下一代,美国则强调每个物理学家都要作出尽可能好的物理学。另外,以KEK为例,日本的研究小组的模型是“家”,小组中的人员没有严格的分工,也不存在等级制度。而SLAC则类似于一支“球队”,研究小组的领导相当于球队的教练,掌握着主导权。

进入研究生院学习的益川敏英(Toshihide Maskawa)和小林诚(Makoto Kobayashi)

2008年诺贝尔物理学奖得主益川敏英和小林诚创立的小林-益川模型就是典型的二人合作研究的成果。益川在演讲稿中写道:“小林诚进入名古屋大学研究生院的时候,我正在名古屋大学做助手(1967-1970)。我们有一个研究小组,而小林属于那种硕士生阶段就能和我们对等讨论的,十分有才华的人。我已经不记得小林诚是什么时候不知不觉就融入了我们的研究小组。他在我前往京都之后给我寄了信件,借此机会我们二人开始频繁往来书信,最后敲定一起写出一篇论文。小林在两年后也来到了京都大学,和我一起进行工作。”由于益川对CP对称性的破缺这一课题十分在意,1972年5月开始,两人开始从事这一项研究。每天上午十点,两人会在京都大学碰头,讨论两个小时。他们的分工相当明确,益川负责进行理论性的假设和构想,而小林则负责实验检验。在经历了无数次小林给出NG之后,益川某天晚上在洗澡起身时构思的六元夸克模型终于通过了小林的验证。二人十分谨慎的花了一个月的时间写了一篇五页的论文,然后小林将其翻译成英文,并于当年的9月1日投稿。益川的英文一直不好,因此论文的翻译才全权委托给了小林。即使是在语言问题上,二人的工作也体现了完美的合作精神。

小林-益川模型的获奖不仅包含了这两个人之间的合作,而且还体现了KEK和小林及益川的合作。论文发表当时,世界上只发现了三种夸克,谁都无法证明二人创立的六元夸克模型是否正确,更别提基于这个模型才会发生的CP对称性破缺。KEK找出第四到第六种夸克的第一个目标没有达成,于是将目光转向了小林-益川理论中的另一个部分:CP对称性破缺。2001年日本几乎同时和美国观察到了CP对称性破缺现象。在2008年的诺贝尔物理学奖颁奖词中提到了SLAC和KEK在证明CP对称性破缺中作出的重大贡献。“KEK的新计划就是对小林-益川理论进行实验验证,他们获奖了就好像研究所的所有人员一起获奖了一样。”颁奖词中的这句话很短,但它却很好地揭示出了日本科学工作者的团队合作精神。

像这类紧密合作、集智攻关、协同创新的例子还可以举出很多。如果没有这种团结合作意识,彼此各自为阵,甚至相互拆台,很难想象能够战胜竞争对手,率先取得诺贝尔级研究突破。

3.3 勇于改造实验装置

在科学日益技术化、技术日益科学化的今日,使用别人已经使用过的实验装置开展研究,虽然偶尔也能够获得一些意外的发现,但是这种概率远小于先行者。因此,自行改造或设计制作实验装置,确保其先进性和唯一性,在很多情况下已成为开拓研究领域、催生源头创新、推动前沿突破的前提条件之一。

可以说,自行改造乃至设计制作重要实验装置是2014年诺奖得主中村修二得以率先研制出氮化镓基高效率蓝色发光二极管的关键。

中村修二(左,Shuji Nakamura)在实验室

中村修二受父亲的影响,从小就喜欢动手干些工匠活。在名不经传的德岛大学上学期间,中村遇到了一位不主张从市场上购买通用仪器设备开展实验研究的导师,因此开展研究时不得不自行设计制作一些实验仪器设备。在此过程中,中村逐渐掌握了电气焊接和机械加工等技能。这为其后来开展实验研究打下了良好的基础。

进入“乡镇企业“日亚公司之后的最初九年,中村修二先后研制出了三个产品:磷化镓、砷化镓和砷化铝镓。在试制磷化镓和砷化镓过程中,为了节约研究经费,中村还常常使用焊接设备将已经使用过的石英管拼接起来继续使用,从而练就了一手焊接石英管的绝活。这对其后来改造气相外延生长装置,研制氮化镓半导体薄膜帮助甚大。

1988年,中村修二大胆向公司提出的研制蓝色发光二极管的建议获准通过后,被安排到美国佛罗里达州立大学进修一年,主要学习研制蓝色发光二极管时必须掌握的金属化合物气相外延生长法。由于学历和地位不高,中村不得不使用实验室里的一台已被拆解得面目全非的金属化合物气相外延生长装置零部件,自行搭建金属化合物气相外延生长装置。这样一来,在美国的最初九个月和他在日亚的最初九年一样,几乎每天都在从事焊接、配管等作业。如果没有这九个月的磨练,很难想象,他返回日亚后敢对花了近2亿日元从美国进口的金属化合物气相外延生长装置进行大幅改造。

中村修二在美国进修期间,就已决定使用只有赤崎勇团队还没有放弃的氮化镓来试制蓝色发光二极管。由于当时根本就没有现成的生长氮化镓半导体薄膜用的金属化合物气相外延生长装置,故日亚从美国订购的乃按照生长砷化镓半导体薄膜的要求进行设计的金属化合物气相外延生长装置。显然,用这套进口装置试制氮化镓半导体薄膜也遇到了很多困难。

但正是因为在不断试错的基础上,中村才能在比较短的时间内试制出了一批制备高效率蓝色发光二极管所需的半导体材料或器件。

中村团队于1992年9月成功地试制出了氮化镓/氮化铟镓双异质结发光二极管。1993年2月,又通过给氮化铟镓掺少许锌和硅,获得了发光亮度更高的氮化铟镓掺杂结晶。一个月后,中村等人又使用上述双气流式特殊装置,将采用氮化铟镓掺杂结晶制成的双异质结发光二极管的发光波长扩大到蓝光范围,并进一步提高了亮度,为当年正式投产氮化镓基双异质结型高效率蓝色发光二极管奠定了基础。

要而言之,如果没有双气流式金属化合物气相外延生长装置,很难想象中村修二团队在1993年就能实现高效率蓝色发光二极管的批量生产。换言之,正是因为中村能够设计制作出全球唯一的先进实验装置,他的团队才能率先开发出全球第一个高效率蓝色发光二极管。

总的来讲,日本科学工作者因深受工匠精神的浸染,自行改造、甚至设计制造实验装置的意识比较强;而且,日本的工业技术基础非常雄厚,改造、搭建实验装置也相对比较容易,故新世纪的日本科学工作者使用独特的实验装置做出全新的科学发现的案例不断涌现。中村修二、田中耕一是这样,小柴昌俊、梶田隆章、赤崎勇、天野浩也是这样,山中伸弥、铃木章等人同样也不例外。

4 结语

以上,只是从宏观、中观和微观三个层面对21世纪初期日本出现诺奖井喷现象的成因展开的初步探讨。因时间仓促,未能对其中的一些论点进行仔细推敲,不当之处,还请各位方家不吝赐教。由于各节的标题已经比较好地表达了自己的观点,故在此不再赘述。

讨论21世纪初期日本诺奖井喷现象,不得不触及日本政府提出的在21世纪前50年里获得30个诺贝尔奖之计划。如众所知,1995 年,日本国会通过了一个影响深远的重要法律——《科学技术基本法》,明确提出“科学技术创造立国”的口号,并将其作为基本国策。1996年,日本内阁依据上述基本法制定了一个为期五年的《科学技术基本计划》;2001年,又推出了第二个科学技术基本计划,明确提出日本在21世纪前50 年里获得30 个诺贝尔奖的目标。当时,不少学者著文对这一目标的实现表示了担忧。然而,在今天,大多数人已经不会再去怀疑这一点。原因无他,在过去的十六年里,这个计划展示了惊人的完成度,在不到三分之一的时间里就完成了一半的进度。

50年30个诺贝尔奖目标的提出,不仅遭到了日本国内学者的非议,而且还遭到了诺贝尔基金会和授奖委员会的质疑,因为这个目标在当时看来的确有点匪夷所思,所以人们担心日本政府为了实现这一目标很有可能会不择手段。为此,诺贝尔基金会专任理事曾公开谈到:“关于50年获30个诺贝尔奖计划,我认为很容易招致误解。为了增加研究预算的目标,我们可以理解,但是作为基金会代表,我不得不提出忠告”。物理学奖事务局长也建议日本不要采取这种容易招致误解的表达方式。后来通过日本大使馆的说明,也部分由于日本的确展现出了这一计划的成果,质疑的声浪才逐渐平息下来。

不管这一计划在提出之初经历了怎样的风雨,如今它已经完成了一半的进度。虽然多数人当下对这一计划的完成都持有信心,但仍有人认为日本频繁斩获诺贝尔奖的好日子即将到头。有报道指出,日本近年来稳定支撑研究经费遭到削减,科研人员需要花更多的时间去填写项目申请书;而且,研究环境的恶化已导致国际论文数量和质量的下跌,日本大学的世界排名一路下滑与此有着很大的关联。

实际上,日本虽然遭遇了“失去的二十年”,但研发经费的投入总量即使在泡沫经济破灭后的萧条期也没有出现下跌。目前,日本的全社会研发经费投入强度仍然在3.0%以上,明显高于美、德、法等国。日本的第三次教育改革的确遇到了一些难题,青年学生因贪图安逸越来越不愿意出国留学,大学行政法人化迫使部分教师不得不由基础研究转向应用研究,这些对基础研究的发展不可避免地会产生一些消极影响。但是,日本的教育体制和科技体制的运转仍然比较正常,而且科学工作者的价值取向和精神状态并没有发生明显的变化,因此有理由相信,日本的50年30个诺贝尔奖计划完全有可能顺利完成。只是当澳门永利官网线上娱乐跻身于创新型国家行列之后,很有可能会夺走更多的诺贝尔奖,以致日本的诺奖井喷现象很难维持太久。

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