院士科普｜为什么要坚持“无用”的基础研究？

加强基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关，是建设科技强国的根基。在新一轮科技革命和产业变革深入演进的今天，重新认识基础研究的力量，具有特殊而紧迫的战略意义。

回望人类文明进程，基础研究始终是推动认知飞跃的核心力量。

中国科学院院士，第十八、十九届中央委员，中国科学院原院长白春礼在分子医学论坛第100期作主题分享

从仰望到理解

基础研究起源于人类对自然的好奇与追问。回溯文明史，人类认知的觉醒实现了三次重大跨越。

第一次跨越，是古希腊自然哲学带来的思维革命。泰勒斯摒弃“上帝创造世界”的神话传说，提出“水是万物之源”，标志着人类思维从神话走向理性。亚里士多德建立了涵盖物理学、生物学、逻辑学等领域的百科全书式知识体系，为后世留下了最宝贵的理性遗产。

第二次跨越，发生在近代科学诞生的黎明。哥白尼以惊人勇气提出日心说，打破了统治1400多年的地心说；伽利略用望远镜和斜面实验，确立了实验方法作为检验真理的唯一标准。科学从此从哲学思辨中独立，成为一门实证学科。

第三次跨越，以牛顿《自然哲学的数学原理》为标志。万有引力定律和三大运动定律的提出，使人类第一次用数学语言精准描述宇宙运行规律。科学不再止于观察与归纳，而是具备了预测自然现象的能力。

历史反复印证：那些看似“无用”的基础研究，最终能改写人类文明的轨迹。法拉第发现电磁感应现象时无人预见其用途，但麦克斯韦方程统一电与磁后，催生了整个电气化时代。1953年DNA双螺旋结构的发现，破译了遗传信息的载体和传递方式，正式开启了分子生物学时代，由此衍生出基因工程、PCR技术、CRISPR基因编辑等关键技术，引领了精准医疗、个性化治疗与合成生物学的蓬勃发展。

前沿探索的中国身影

当前，新一轮科技革命正以前所未有的速度演进，科学探索向极宏观、极微观、极端条件以及极综合交叉方向深入发展。在这些人类认知的最前沿，中国的科学家们正留下坚实的足迹。

在极宏观的宇宙深处，暗物质与暗能量被称为21世纪物理学的“两朵乌云”。2015年中国科学院发射的“悟空号”暗物质粒子探测卫星，设计寿命仅3年，却已在轨运行11年仍状态良好，其观测能量上限比阿尔法磁谱仪和费米太空望远镜高出10倍。2026年4月，“悟空号”发布最新成果，首次在观测上直接证实了宇宙射线加速能量极限的电荷依赖规律，为地球附近存在“超级粒子加速器”提供了关键证据。

在极微观的基本粒子世界，标准模型描述了61种基本粒子与三种基本相互作用力。2013年希格斯玻色子的发现，完成了标准粒子模型确认工作的最后一环，相关科学家因此荣获诺贝尔物理学奖。大亚湾中微子实验发现了新的中微子振荡模式，斩获国家自然科学一等奖和国际基础物理学突破奖。目前，江门中微子实验已开始数据采集，目标之一是测定三种中微子的质量顺序。

在极端条件的探索中，载人深潜技术是一面镜子。2020年11月，中国科学院作为主要单位参与研制的中国首艘万米级载人潜水器“奋斗者号”下潜深度达到10909米，在马里亚纳海沟成功坐底。全球目前仅有中国、美国两国具备下潜至万米深渊的能力。白春礼院士也曾三次参与深潜科考，最大下潜深度达7735.9米。2025年10月27日，依托中国自主设计建造的国际首艘具有破冰能力的载人深潜作业母船“探索三号”及“奋斗者”号载人潜水器，执行北极载人深潜任务的科考队顺利返回三亚，中国成为全球唯一能在北冰洋密集海冰覆盖区进行连续、常规载人深潜的国家，标志着我国深海科考能力迈入新阶段。

在极综合交叉的前沿，人工智能与科学研究的融合正在引发深刻变革。AlphaFold预测蛋白质三维结构获诺贝尔奖，标志着AI for Science已成为全球共识。中国科学院研发的“磐石”科学大模型、AI驱动组合化学平台等，正在为药物研发与材料设计开辟新路径。2026年4月，中国科学院学部组织300余位跨学科专家编写的《人工智能赋能科学研究：人工智能学科体系》正式出版，为这一新兴领域提供系统性指引。

为什么基础研究是“国家抉择”

当前，国际竞争正加速向基础研究前沿前移。大国博弈的重点已从单点技术优势，转向底层理论、关键机理、核心算法与重大科学装置等深层能力的较量。

基础研究到产业应用的周期正在显著缩短。历史上，贝尔实验室以晶体管发明（获1956年诺贝尔物理学奖）为起点，衍生出计算机、信息网络、软件等全新产业。再如，mRNA从基础研究走向产业化同样具有代表性。2023年诺贝尔生理学或医学奖授予mRNA关键基础发现，体现了基础研究支撑疫苗以前所未有速度开发的价值认可。如今mRNA药物市场规模已超208.3亿美元，预计2034年将达426.4亿美元。这些案例表明：基础研究一旦跨越关键门槛，便能迅速催生庞大产业空间与长期赛道。

科技创新与产业创新的边界日益模糊。上海光源是我国大陆首台第三代同步辐射光源，已建成34条光束线、46个实验站，运行15年来几乎满负荷，累计服务全国800多家单位，直接企业用户接近10%，覆盖生物医药、化工、新能源、高性能材料等领域，正从基础科研设施加速升级为产业创新设施。再如，比亚迪等企业依托上海光源开展锂电池正极材料研究，将微观机理与产业迭代紧密衔接。

企业在创新体系中的角色正在升级。杭州“六小龙”的崛起表明，在基础研究领域，企业不再只是“把科学用起来”的一端，而越来越成为“把科学做出来”的一端，甚至能够反过来影响科学问题的提出、研究范式的形成与技术路线的选择。

直面差距，坚定前行

我国科技创新已取得历史性成就。2025年研发经费支出近3.93万亿元，研发强度约2.8%；创新人才规模稳居世界首位；国内发明专利有效量达到475.6万件，成为全球首个突破400万件的国家；PCT国际专利申请量连续五年世界第一；Nature Index中国已跃居世界第一，中国科学院已连续13年在全球科教机构中位列首位。

然而，我们必须清醒看到差距：2014至2024年，我国SCI论文篇均被引16.2次，虽已超过世界平均水平的15.76次，但与英美等创新强国（均超20次）相比仍有较大差距；基础研究经费占总投入约7.08%，虽首次突破7%，但英国为17%、日本为12%、法国高达20%；此外，在诺贝尔奖等世界顶级科学奖项的累积数量上，我国与发达国家差距仍然明显。

差距的背后，是基础研究积累的不足。只有筑牢基础研究根基，敢于挑战最前沿、最根本的科学问题，才能摆脱路径依赖，在科技竞争新格局中占据主动。

为此，我们需要：鼓励自由探索，在“无人区”提出真正有价值的问题；高度重视AI for Science对基础研究的变革性推动作用；有效发挥企业在基础研究中的作用，构建产学研深度融合的创新生态；完善基础研究绩效评价体系，尊重学科差异性，综合考量创新力、实践力与潜力；紧紧围绕国家重大需求，优化组织模式，推进创新主体协同合作。

加强基础研究是事关我国发展全局的战略性问题，我们要持之以恒加强基础研究，努力产出一批具有世界影响的重大原创成果，突破一批满足国家战略需求的关键科学问题和核心技术，培养一批基础研究领军人才和优秀青年人才。如此才能充分发挥基础研究对科技创新的源头供给和引领作用。

（本文系中国科学院院士，第十八、十九届中央委员，中国科学院原院长白春礼在分子医学论坛第100期的主题分享，光明网记者肖春芳整理）

来源： 光明网