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PRC科技水平简介cqucc-14市营陈珂改编自中科大副研究员袁岚峰博士《中国科技实力正以多快的加速度逼近美国》一、知道科技水平有何用如何理解当今的世界大势？世界和中国如何演化到现在这样？将来会怎么样？要回答这些问题，就要先看清大图景。科学中，不同的事实材料有不同的重要性。首先要理解和解释那些最重要的事实，才能建立起理论体系。当然，判断哪些事实最重要，最值得解释，是需要洞察力的。例如爱因斯坦从测量地球在以太中漂移速度的否定结果，领悟到以太根本不存在，光速在所有惯性参照系中都相等，以此为基础建立起了狭义相对论的大厦。民科常犯的一个错误就是用细节问题否定基本理论，各种推翻相对论、量子力学的尝试大都是如此。殊不知细节问题之所以困难，往往是因为影响因素太多，研究者难以把握。例如一片树叶下落的运动，跟树叶的质量分布、每个瞬间的气流都有关系，要描述清楚极其困难。而最重要的事实、大趋势反而是相对简单的，只要抓住几个关键因素，就能得出深入的结论。所以预测一只股票的价格非常困难，预测一个国家的经济增长率却要容易得多。那么，人类社会哪些事实是最重要的？对于这个问题，我们不妨这样想：如果有外星人在观察地球，他们会首先关注我们的什么？或者我们发现了一个外星文明，我们最先想知道的是他们的什么？二、科技与文明等级答案很明显，是科技水平。从能源的角度看，用火的文明，用畜力的文明，用蒸汽机的文明，用电力的文明，和用核聚变的文明，发展程度是完全不同的。从材料的角度看，用石头的文明，用青铜的文明，用铁的文明，用化学合成的塑料、橡胶、纤维的文明，和用刘慈欣科幻小说《三体》中的强相互作用材料“水滴”的文明，发展程度是完全不同的。高等级的文明遇到低等级的文明，就是碾压。在同一等级的文明之间，即使政治制度、意识形态、文化传统相差很远，还是可以平等对话的。如果我们发现一个外星文明处于冷兵器时代，我们不会紧张，该担心的是他们。如果发现他们会使用不可控的核聚变（即氢弹），跟我们并驾齐驱，我们就要认真对待了。如果发现他们会可控核聚变，会星际航行，我们就只好祈祷他们是善意的了，因为他们要消灭我们只是举手之劳。1964年，苏联天体物理学家尼古拉·谢苗诺维奇·卡达谢夫提出了卡达谢夫标度，用一个文明能够用来通讯的功率衡量这个文明的技术水平。按照他的标度，I型文明能够调集与整个地球的输出功率（10的15次方至16次方瓦特）相当的能量用于通讯，II型文明能够把一颗恒星的输出功率（10的26次方瓦特）用于通讯，III型文明能够把一个星系的输出功率（10的36次方瓦特）用于通讯。那么我们现在是什么级别呢？0.72型，连I型都还没达到。不过考虑到1900年的时候我们还只是0.58型的文明，这个进步速度已经很快了。也许再过几百年，人类就能进入I型文明。把这个视角转移到国家之间，我们就会发现，科技水平是国家实力、人民生活水平的最本质的标志。当今世界科技水平最高的国家显然是美国。中国的科技水平处于什么位置呢？我的回答是第一集团，跟美国有显著差距，但属于同一级别。日常生活中反映的科技水平现在一个典型的中国中产家庭拥有这些物质财富：房子，汽车，计算机，智能手机，大屏幕电视，空调，冰箱，洗衣机，多种家具、衣服等。在这些服务业上花费不菲：教育，医疗，养老，餐饮，电商，娱乐，旅游，健身，美容等。享受这些公共设施：高速公路，高速铁路，飞机场，电信，医院，学校，绿地，剧院等。还有软环境：良好的治安，高效的政府服务，快捷的物流等。这样的生活和美国中产家庭有多大区别？区别不大。中美中产家庭生活的相似之处远远多于不同之处。区别总是有的，如美国人赚钱更多，买高档汽车更容易，出国旅游更方便，飞机场更多，如果能进名牌大学，就能受更好的教育。不过中国占优势的地方也不少，如治安普遍更好，高铁网络更发达（美国还没有高铁呢），中餐更好吃（美国大部分的饭店就是悲剧），电信网络覆盖度更高（中国有村村通，美国在不赚钱的地方就不通）。2014年，中国人和美国人的预期寿命分别是75.15岁和79.56岁。总体而言，中美中产阶层的生活属于同一级别。不同之处属于各有千秋，而不是瞠目其后。从收入看来似乎相差很多（中国的人均GDP只有美国的1/7），但实际生活质量却相差不远。这是因为中国的中产比例低于美国（但中产人口高于美国），也因为美国的贫富差距比中国大，少数的富人拿走了太多的资源，还因为美国是一个高成本的生活体系，消费效率比中国低工业技术水平军事工业：第四代战斗机，美国有已服役的F-22和F-35，中国有试飞中的歼-20和歼-31。俄罗斯有试飞中的T50。战略无人侦查机、只有中美有。航母俄罗斯，中国只有一艘重型航母辽宁舰、蒸汽动力、国产航母正在建造。美国有11艘核动力超级航母、法国有一艘中型核动力航母。电磁弹射技术，只有中美在研发（但美国进度更快）洲际弹道导弹技术、中美俄法有（英国是买的三叉戟IID5）。弹道导弹中段拦截技术，中美都有。反卫星技术，中美都有。弹道导弹打航母，只有中国有。早期战略预警雷达网，中美有。预警机，中美俄以瑞都有，中国的更先进（中国的KJ500\KJ2000等是数字化有源相控阵雷达）。超高音速飞行器\次轨道飞行器，中美都在试验中（中国进度更快）。全球卫星中继网络，中美有。全球卫星导航系统美国有GPS、中国有北斗、俄罗斯有格诺纳斯。全球卫星探测网络\预警网络，中美有。卫星快速补网技术、中美有。第三代核武器、中美俄有。高能激光器技术，中美有。电磁轨道炮、中美英都在研究（美国进度最快）工业技术水平尖端科技：核聚变、中美基本处于同一水平（磁约束中国第一美国第二，激光约束反之），远远领先于第二梯队的德、日、法、俄等国。3D打印、中国已具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件（最著名的是J20的机身框架结构和J15的起落架结构）的技术和能力，是当今世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家。量子通讯/量子计算、中国处于国际领先水平（量子通讯技术已经开始实用，京沪干线将于明年建成）。高速铁路、中国通车里程大于其他国家总和并已经掌握全部技术。先进航空发动机、能制造推重比10一级涡扇发动机的国家仅美英、中俄在实验中（法国已停止研究）。超级计算机、今年中国天河二号夺得全球超级计算机500强排行榜5连冠特高压输电技术、在2013年，我国已经建立了系统的特高压与智能电网技术标准体系，编制相关国际标准19项，特高压交流电压已成为国际标准电压。工业技术水平一般民用工业芯片，美国有Intel、AMD，中国只有龙芯、华为麒麟。操作系统，美国有windows、iOS、安卓，中国没有像样的代替物。电信，美国有思科，中国有华为、中兴。4G标准，美国有FDD-LTE，中国有TD-LTE。搜索引擎，美国有谷歌，中国有百度。电子商务，美国有亚马逊、eBay，中国有阿里巴巴、京东。社交媒体，美国有脸书、推特，中国有微信、微博。汽车，美国有通用、福特、克莱斯勒，中国只有奇瑞、吉利、长城。电动汽车，美国有特斯拉，中国有比亚迪。手机，美国有苹果，中国有华为。大飞机，美国有波音，中国的商飞正在研制C919。液晶显示，美国几乎没有，中国有京东方……上面所讲的名单可以列很长。基本的特点是，大多数领域美国领先，但差距在缩小中。也有些领域中国领先，有些领域美国占压倒性优势，也有些领域中国占压倒性优势。但能在几乎所有领域和美国正面对抗，而且还互有攻防的，世界上只有中国一家。其他西方国家由于体量较小，又缺少国家意志，在四代机、搜索引擎、电子商务、社交媒体、手机等领域基本都放弃了。日本放弃得更多，除这些外还有电信标准、导航系统、大飞机等。俄罗斯只能抓军工和航天，在大部分领域里都退出了竞争。只有中国在全面发力，在每场竞赛中都不缺席。这里有一件很有趣的事。一个选手如果只参加几场比赛，取得了好成绩，那么人们一般就只称赞他。而另一个选手出现在所有的赛场上，在大部分赛场上都排在前五位，就经常被人批：为什么短跑不如博尔特？跨栏不如刘翔？跳远不如刘易斯？拳击不如邹市明？太弱了！对中国，大家批的是：为什么汽车不如德国？芯片不如美国？机器人不如日本？液晶不如韩国？这种批评背后的意思是中国应该在每一个领域都做到第一，否则就是失败。其实任何国家都不可能在所有领域都是第一，这是个脱离实际的要求。怎么不提德国的社交媒体不如美国，美国的高铁不如日本，日本的手机不如韩国，韩国的太多东西不如中国？他们是不是也该痛心疾首地反思？不过这个脱离实际的要求也有正面意义，就是说明中国人民内心非常骄傲，自我期许极高。我们铭记着天朝上国的荣光，知道自己在历史上全面领先过。面对困难，我们总是认为内因是主导因素，自己搞好了就没有过不去的槛，坚信人定胜天，君子自强不息，士不可以不弘毅。这其实是大国特有的一种自信，一种盲目的自信。对许多小国来说，命运多次不由自己决定，他们很清楚人力有时而穷的道理，适当地选择大国投靠是他们必备的生存智慧。大国的这种自信虽然盲目，虽然不合逻辑，但仍然是有价值的。它多次使大国的人民焕发出不可思议的勇气和创造力，完成了许多伟业。正如基辛格《大外交》第18章所言：“大事业往往需要一点天真去推动。”盲目的自信总比盲目的自卑好得多，这种自信是超级大国人民必备的底蕴。科技新闻在你身边问：中国的科学已经这么厉害了？我怎么感觉不到？答：因为你没有关心这方面的消息。如果你关心的话，就会看到很多。例如2015年3月，理化所和清华大学制备了一种液态金属机器人，含镓的液态合金吸收一小片铝以后，就可以在电解质液体中运动很长时间，能够蜿蜒前进和变形，被比喻为终结者。2015年3月，军事医学科学院生物工程研究所和天津康希诺生物技术有限公司联合研发出了2014基因型埃博拉疫苗，针对性强，稳定性好，并具备大规模生产技术条件，优于美国、加拿大的需零下80度冷冻保存的1976基因型疫苗，已经治愈了一名英国女兵和一名意大利男护士。2015年4月，科大建成国际最先进的反场箍缩磁约束聚变实验装置“科大一环”，我为此写了篇《科普核聚变》以及补遗。2015年5月，中国科学家研发的脱细胞角膜基质“艾欣瞳”上市，这是世界上第一个也是唯一一个完成临床试验的生物工程角膜，为全球6000万角膜盲患者带来复明的希望。2015年6月，南开大学制备了一种特殊的石墨烯材料，用光一照就可以运动，包括太阳光，这是世界上第一种这样的材料，可望实现光驱动的飞行。固然中国的科学宣传还有很大的改进余地，但你如果闭目塞听，只关注明星八卦、飞短流长，那即使有再多的科学成就，你又怎么会注意到呢？星空与导弹问：中国发了这么多所谓高档次论文，这么多新发明，对生活有什么影响？纯粹是骗经费的！答：这也是一种很典型的观点，它反映了很多人的浅薄和傲慢。首先，人类的追求不只有物质生活，好奇心与求知欲也是基本价值。超越功利的理性思维是一种高尚的乐趣。你完全可以低头看路，但不要冷嘲热讽那些仰望星空的人。其次，基础研究决定了人类能够达到的上限。弓箭用得再好，也无法对抗导弹。《三体》里三体人用智子扰乱地球人的粒子物理实验，阻止了地球人粒子物理的发展。由于粒子物理是一切物质科学的基础，地球人就被锁定在了当前的水平上。其实三体人的科技水平并不比地球人高太多，可能只高一个级别，在神级文明看来两者都是秒杀的对象，但高这一级就足以碾压地球人了。再次，基础研究的效果要通过应用研究、生产试验、工业生产等多个环节，才能传导到日常生活。确实不是立竿见影，但这绝不是轻视基础研究的理由。正如罗兰在《为纯科学呼吁》中所言：“难道我们总是匍匐在尘土中去捡富人餐桌上掉下来的面包屑，并因为我们有更多的面包屑而认为自己比他更富裕吗？但我们忘记了这样的事实：他拥有面包，这是所有面包屑的来源。”当然，中国的传导机制还不够通畅，成果传化率还不够高，在这方面有很多需要改进的地方。然后，中国的基础研究已经对生活产生了重大影响。袁隆平的杂交水稻、李振声的杂交小麦养活了全世界数以亿计的人口，屠呦呦等人的青蒿素拯救了全世界数以百万计的疟疾患者，师昌绪的材料学研究