人类陷入发展瓶颈,中国两项投入全球第一,有望成为世界科技中心

发布时间:2021-09-16 发表于话题:世界军事投入资金入排名 点击:88 当前位置:黄埔网 > 科技 > 人类陷入发展瓶颈,中国两项投入全球第一,有望成为世界科技中心 手机阅读

人类社会的发展看起来像是一个加速的过程,最早的原始社会可能长达几十万年,从奴隶社会到封建社会只用了几千年,但是从封建社会到现代文明社会,如果以蒸汽机出现作为工业文明的诞生的标志,那不过就是最近两百多年的事。

我们国家的历史有比较清晰的传承,我们回头看的时候会发现,在封建社会,从秦汉时期到明清时期,虽然社会经过一千多年的发展,但是本质上的变化其实不是太大,而西方国家在200年前逐步进入工业时代后,对我们也产生了很大的冲击,变化就越来越大了。


因为工业革命是从英国开始,总体上这一轮东西方文明之间的竞争,我们落在了后面,所以后面的这五十年,我们的感觉是日新月异,但如果同时也回顾一下西方社会的发展,他们的感受可能就没我们这么强烈了,比方说美国吧,50年前的1970年代,他们已经进入了家家有汽车,有彩电,有电话的时代了,现在只不过是汽车更好了一点,电视从显像管换成了液晶屏,电话换成了手机,生活的效率更高了,但本质上的进步并不大。

如果站在西方文明的角度来看人类进入工业化时代之后的最近这五十年,他们和我们比会有完全不一样的感觉,那就是人类的科技发展,似乎进入了一个瓶颈期。

人类科技发展陷入瓶颈

人类的科技发展是不是真的进入了瓶颈期,我举个例子就很直观了,大家都知道以前有个故事讲英国的瓦特,看到烧开水的蒸汽顶开了壶盖,受此启发发明了蒸汽机,其实蒸汽机不是瓦特发明的,他是第一个通过改良使蒸汽机进入工业化应用的人,这是人类进入工业化时代的第一步。这个原理很简单,就是水经过加热变成蒸汽,蒸汽的压力产生动力。

从1776年第一台蒸汽机投入生产开始,到现在200多年了,人类所使用的动力,基本上还是这个原理,从汽车的发动机燃烧汽油加热气体推动活塞,到核电站用核聚变加热水产生蒸汽推动汽轮机组发电,本质上人类是在不断的在蒸汽机的基础上进行改良,来获取动力。



目前人类要获取动力都是依靠发动机,发动机的原理没有太大的突破,在不断改进材料,改进工艺的基础上,我们现在的发动机,所能达到的热效率极限,也就是30-40%,这就是我们现在的动力瓶颈,基本上从最普通的汽车发动机,到最尖端的航空发动机,都已经达到极限了,这几十年来没有本质上的突破。

获取动力的本质是获取能源,假如我们现在还是从化石能源的燃烧中获取动力,那基本上永远不可能突破动力极限,人类还想搞星际旅行,用接近光速的速度去实现,但是从能源到发动机都不支持,因为携带的能源是有限的。

我们常说工业革命经过三个阶段,从机械化到电气化,再到信息化,但是如果从动力与能源的角度看,实际就两个阶段,机械化和电气化。进入电气化时代后,不直接用化石燃料,获得动力的方式也不是热转换,而是电机。就这个在汽车上,也还只是初步推广开,原因是什么呢?

我们没有办法解决电能的储存问题,从电动汽车的电池到手机电池,都是这个问题,人类到现在都没有很好的解决方案,最好的手机基本上也要一天一充,最贵的电动汽车也跑不了一千公里,原因就是电能储存的材料能量密度也有极限。我们在能源的获取,储存和利用上,目前都进入了一个瓶颈期。

能源上没有突破,动力获取也难以突破,我们在空间的探索上就不可能有太大突破,人类成功使用的推力最大的火箭,是美国的土星五号,也就仅仅能帮助人类登月,要把人送到火星再返回,现在还达不到,就更不用说冲出太阳系,搞星际旅行了,这事实上就造成了人类这几十年来,已经进入了一个空间探索上的瓶颈,上一次人类登月是50年前,什么时候能走出地月这个空间,还遥不可及。

除了这些,就连我们现在所谓第三次工业革命的信息化,5G速率已经逼近香农定理的极限,芯片制程也可能会达到摩尔定律的物理极限,其实人类科技发展的这些瓶颈,归根结底是遇到了同一个瓶颈,那就是理论瓶颈。从牛顿的经典力学到爱因斯坦的相对论,现在是到了量子力学的门前,一些基础的理论有了,但始终没有摸到突破口



难道人类的科技发展就这样一直没法得到根本上的突破了吗?想必大家跟我一样也不会认同,人类的发展是线性加速的,在突破瓶颈期后,很可能会迎来一次波澜壮阔的加速进程。而且历史有时候很有意思,每当人类科技进展陷入瓶颈,历史就会偶然的主导,进入一场科技竞争,这样会激发人类的潜能,然后触发一次飞跃。

最近的一次,就是50年前的冷战期间。

太空竞赛期间对人类科技发展的影响

二战期间,人类的军事科技得到了一次飞跃般的提升,其中在当时被认为黑科技最多的就是德国,这源于德国在二战之前有着比较强大的工业基础和科研实力,在二战前,德国所获得的诺贝尔奖数是世界上最多的国家,像物理学上近代的顶级大师,发现相对论的爱因斯坦,发现基本量子的普朗克,创立量子力学的海森堡……这些都是德国的。



在德国战败后,苏军和美军在德国最重要的事情之一,就是抢夺德国的科学家,其中美国的行动最为系统和迅速,1945年,美国发起“回形针行动”,美国科学家冯·卡门组建了一个由36位专家组成的调查团,随美军进入德国,调查团深入德国内地,寻找德国科技机密,并“邀请”德国的一流科技人才为美国效劳。

最终约有1600名纳粹德国的顶尖技术人才被美国收留,包括科学家、医生、神经科专家、化学家、生物学家等。其中最著名的是V2导弹总设计师冯·布劳恩,1955年其加入美国籍后领导设计了木星-C火箭,该火箭于1958年将美国第一颗人造卫星“探险者一号”送入太空,此后冯·布劳恩还是主持设计了送宇航员进入太空的“土星五号”火箭。

苏联对各领域科学家的抢夺,是由苏军总参谋部情报局和苏联内务人民委员会组成的联合行动组负责,以科学院院士阿尔齐莫维奇为首的一批物理学家也进入德国搜寻纳粹科学家,他们行动上比美国慢了一点,大部分顶尖科学家被美国抢先带走,苏联主要是把生产设备和技术人员大量的运回了国内。

尽管苏联在人才方面的收获远不及美国,但是也吸纳了约2000名德国科学家和熟练技术工人,包括导弹专家赫尔穆特·格罗特鲁普,其不仅为苏联恢复V2导弹发动机和零部件生产,而且协助编写有关V2文件和进行弹道导弹、地对空导弹的前景研究。

在二战结束后,世界很快又进入了冷战,之所以是进入冷战,是因为美苏都很快搞出了自己的原子弹和氢弹,所以大家都不敢轻易动手了。再之后,两个国家在瓜分的德国火箭技术人才基础上,开始展开了太空竞赛,这场竞赛大概是人类史上第一次规模最大的科技竞赛,因为两个阵营都投入了大量的人力,财力和物力,这大大推动了人类的科技发展水平。

在太空竞赛期间,人类实现了很多个第一,第一个人造卫星,第一次太空载人飞行和返回,第一次太空行走,第一次人类登月,第一次金星软着陆,第一次火星软着陆,都是在这个期间实现的,也只有在这种背景下,人类才可能以如此巨大的投入,提升了我们对整个世界的认知。在苏联解体导致竞赛结束之后,我们探索的步伐在这五十年放慢了很多。



但是这个阶段,留下了大量宝贵的财富,我们现在用的通信,导航,天气预报,这些与人造卫星的使用密不可分,我们用到的空调,微波炉,尿不湿……很多都是当初为宇航员生存设计的,包括现在的信息化时代的基础,互联网也是这一时期发展出了雏形,这些最后都逐步转为了民用产品,在我们生活中几乎无处不在,有的改变了这个世界和我们的生活方式。

如果我们从人类发展的角度,去审视50年前美国和苏联之间的科技竞赛,实际上这场竞赛激发了人类的发展潜能,为后面所谓的第三次互联网信息化工业革命奠定了基础,当时对于应用科技领域的发展和探索,为人类这几十年的科技发展找到了很多新的方向和突破口。

进入八十年代后,苏联国力趋弱,再加上军民融合上做的并不太好,科技竞赛最终演变为军备竞赛,最后又拖垮了自己,再之后世界的科技进展,节奏也逐渐慢了下来,那个时代我们作为旁观者和追赶者,是没有实力和资格参与科技竞赛的,他们的竞赛反倒为我们赢得了一些喘息之机,独立发展了自己的军事工业和航天体系。

现在我们的追赶,正深入到科技领域,而美国的遏制,也正是从科技领域展开,科学技术是第一生产力,高科技是大家都认同的人类发展第一驱动力,美国不愿意我们抢占这个领域内任何的制高点,所以我们还得靠自己。现在我们发射了嫦娥5号,这是我们第一次尝试从月球上取土回来,我们虽然迟来了50年,但是我们确实没有放弃,一直在追赶。



这一幕,仿佛又来到了相似的历史进程里,接下来,我们在科技领域,很可能必须主要依靠自己,去继续追赶和实现超越,而这一幕,很可能会再次开启人类科技加速发展的大幕,我们有没有可能成为未来的世界科技中心呢?

科技竞争的人与钱

在美苏科技竞争的历史中,我们可以看到科技竞争最重要的就是三个方面,一个是科研体制,第二个是人才,第三个是资金,这三个缺一不可。过去我们一直处于追赶状态,我们的科研体制跟美国的产学研一体化道路相比,虽然也有一些不足,但是整体而言,这套体系帮助我们的科研水平正在快速的提升,而且我们有很多基础性的突破,比如护国重器两弹一星,核潜艇,这些还都是在更落后的时代研制出来的,这就说明了我们的科研体制也有着优秀的一面。



这就是我们常说的可以集中力量办大事,在一些重点项目上,我们可以发挥我们的优势,也取得了很好的成果,这一点来说,其实大家各有所长,跟国情和文化有关,并没有一个固定的标准说谁的就更好。其实相比而言,我们过去跟西方国家比,主要的弱势还是后两项:人才和资金。我们国家进入工业化时代的进程非常晚,现代的科学理论在国内系统的传播和学习,还是建国以后的事,这比西方国家就晚了几十年,所以我们国家现代工业化的科学家,最早都是留学生。

留学的成本高,不可能有那么多的人都去,最主要的还是在国内培养自己的科研人才,这些其实都是近70年来的事,我们在人才上的培养和储备,实现规模化,则可能是近二十年的事,根据国家统计局2018年的数据,

在2018年,按折合全时工作量计算的全国研发人员总量为419万人年,是1991年的6.2倍。我国研发人员总量在2013年超过美国,已连续6年稳居世界第一位。

有很多时候科学发展的推动得靠天才,天才可遇不可求,但是也不是没有办法,那就是先把人才数量堆上去,从概率上来说,当数量达到一个量级后,从这里面产生几个顶级天才的可能性就是百分之百了。最近几年,国内出现了一批90后的教授,他们都是年纪轻轻就在某些领域取得了世界级的惊人成就,他们不但比我年轻,竟然还比我轻时好看,这在过去我是很难接受这种事的,但现在这种青年才俊越来越多,这说明大量的人才培养中,正开始涌现出天才型人才了。





除了人才以外,对于科研来说还有个非常非常重要,甚至是最重要的影响因素,那就是资金投入。太空竞赛期间为什么科技进展快,最主要的因素就是在人才基础上,进行了广泛而又大量的持续投入,科研要成功,有个很重要的条件,就是先要试错。科研大多都是在没有前人探索过的领域进行,除了理论指导,没有更多的方向,谁钱多,谁就可以在可能的方向上多试几次,试得多的攒的数据也多,理论上成功的可能性都大幅提高了。

我们在建国初期,回流了一批顶尖人才,但是资金少,那时候是国家节衣缩食搞科研搞两弹一星,很多事试错成本很高,那就只能靠人才强拼脑力输出,甚至是只能以人力透支来降低试错成本,维持科研进度。

要想出成果,又多又快,那就得有大量科研人才,还得玩命砸钱进行资金投入,这个过程还往往不是短期就能见效,一般都可能是十年,甚至是二十年为一个基础时间单位。所以搞科研投入是一个真正的系统工程,百年工程,投入巨大,但是经过时间的积累,带来的收益也是巨大的,维持的时间也是最长久的,在科技上的系统领先,往往给国家带来的是上百年的竞争优势,一旦实现超越,就会持续领先。

近二十年来,我们在科研上的资金投入是世界上增长最快的国家,现在已经快与美国持平,在接下来的十年,应该会超过美国,并逐步拉开差距,成为全世界科研投入最高的国家。



现在我们国家的兰州重离子加速器国家实验室,贵州500米口径球面射电望远镜,



包括未来的国际空间站,这些都是能填补国际上研究空白的项目,像兰州重离子加速器国家实验室建设的早,在十年前就为近代物理所已取得科研成果661项,其中获奖142项,包括国家奖14项,省部级奖128项,发表论文上千篇。现在就有很多国家的科研人员已经在中国或者在申请未来能参与到我们项目中进行合作。

这些的前提,都是前期巨大的投入,才有今天的结果。而现在我们能看到一个明显的趋势,那就是人才和资金,正在以前所未有的加速度在加持。尤其是今年疫情以来,可能会进一步加速这个趋势,因为大量在西方国家留学的人才,他们是最熟悉两边差异的一群人,有了今年这种抗疫方式与结果的强烈对比,再叠加这两年美国对于中国留学生和华裔科学家的一些针对性政策,未来留学归国的人只会越来越多,这个趋势会越来越强烈。

我们在未来的十年,按照现在趋势来看,会成为全世界科研人才最多,研发投入最高的国家,这个没有任何疑问,在这样集中的人力与资金投入下,尤其是在目前看来,中国很有可能在量子力学领域率先实现突破的情况下,十年后,我们很可能将成为新的世界科技中心

最后

我们在最艰苦的时代,建立起了自己独立的军事工业与航天科技体系,这两个体系直到今天依然是独立自主最大的底气与保障。在这两个体系内有成千上万的人,奉献了自己的一生,既经历过承受外强核讹诈与威胁,还要在物质条件极度匮乏的状态下搞科研的年代,也经历过造导弹不如卖茶叶蛋的浮躁年代,走到今天,殊为不易。



但也正是这一代又一代的科学家,科研人,带领着我们进行科技领域的追赶,超越了很多目标,也正在追赶和超越很多的目标,在今天,以及未来的十年,二十年,我们的科研人才和资金投入,不仅要全面实现世界第一,而且每一年都将是前所未有的多,前所未有的高,在这样的投入下,我们完全有理由相信,中国在十年,或者最多二十年后,必将成为新的世界科技中心!

这或许就是历史为陷入发展瓶颈的人类,带来的新竞争,这是一个挑战,也是一个机会,我们将在拿下科技领域的竞争后,名正言顺的,重新站上世界之巅,拿回属于东方文明的荣耀。

本文来源:https://www.huangpucn.com/info/188721.html

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