欲做科学城科学科技先分清

　　华高莱斯“技术要点”系列丛书《科学中心城市的崛起》已经正式出版了！为了方便读者阅读，本公众号自今日起，为大家奉上网络版。

　　第一层是指那些建设大科学装置的科学城，这种以研究基础科学为核心任务的重装科学城，即狭义的科学中心城市。

　　第二层是指那些由前沿科学研究（医学、海洋科学、人工智能等）带动产业发展的城市，即广义的科学中心城市。

　　本书会详细阐述“科学是什么”以及“科学中心城市是如何发展的”，也会详细说明“理解科学”对科学中心城市建设的重要意义，并最终回答为什么中国将会有更多的科学中心城市崛起。同时，也会对狭义科学中心城市和广义科学中心城市的发展路径以及所面临的问题进行详细的阐述。

　　但在此之前，我们必须首先搞清楚一对含混不清的词——“科学”与“科技”。“科学”与“科技”是否有区别？“科学”与“科技”之间又有什么样的联系？这对于我们理解“科学中心城市”的发展逻辑和崛起逻辑都至关重要。

　　把“科学”与“技术”笼而统之地翻译为“科技”，绝对不只是会带来“语义混乱、界限不清的混用”这样的小问题，它还会直接导致很多中国人对于“科学”这一概念理解的偏差。中国物理学家吴大猷先生指出，中国创用“科技”一词是很大的不幸。他说：“我们通常将基础科学、应用科学与技术三者笼统地用‘科技’两字包括起来，其实这个简称，已引致了社会上很多人，对科学和技术的混淆了解，和因此而来的政策与措施上的偏差❸。”中国科学哲学家金吾伦先生更加尖锐地指出：这种“科学与技术的混淆”使得人们片面追求科学的功利价值……这种科学观念的淡薄，导致伪科学乘虚而入❹。

　　显然，“科学”与“科技”的概念偏差，使得中国在科学研究（尤其是基础科学研究）方面走了很长一段时间的弯路。而且，很多中国人即使知道“科学”与“科技”的不同（为了和大众通常熟悉的科技产业叫法保持一致，本文仍然使用“科技”一词代指“先进技术”），也依然会非常“现实”地认为：“科学”，尤其是“基础科学”，完全是“国家应该操心的事儿”；“科学”和城市有什么关系呢？为什么一定要研究“科学”？直接研究那些能给城市带来财富的“科技产业”，对城市的发展不是更有利吗？

　　从长期主义的角度看，对于“为什么要研究‘科学’而不是‘科技’”这个问题，美国国家航空航天局（NASA）早在50年前就已经给出了非常完美的答复。1970年，赞比亚修女玛丽·朱昆达（Sister Mary Jucunda）给美国国家航空航天局（NASA）马歇尔太空飞行中心科学副主任恩斯特·斯图林格（Ernst Stuhlinger）博士写了一封信。朱昆达在信中向斯图林格博士提出了如下质疑：目前地球上还有这么多小孩子吃不上饭，他怎么能舍得为远在火星的项目花费数十亿美元？经过深思熟虑之后，斯图林格博士发表了一封非常著名的回信——“为什么要探索太空（Why Explore Space）”。

　　简而言之，斯图林格博士认为探索太空并非虚无缥缈，而是会有很高的回报。这是因为，在探索过程中会衍生许多新技术和功能，其价值是探索成本的许多倍并能够大幅改善人们的生活；通过对空间计划和气象卫星的有效利用，可以大幅提升全球农业水平，为减轻和最终解决地球上的贫困和饥饿之类的严重问题做出重要贡献。

　　这封著名的回信试图告诉普罗大众，用于征服星辰大海的科学，会让人类更可能实现梦想，同时也会造福大众。说得更具体一点儿：科学（尤其是基础科学）在短时间内也许并不能全部或部分地即时变现为技术创新，但从长期看，基础研究必然会成为某一新技术的重要支撑。

　　正如计算机科学家吴军在其开设的《吴军的谷歌方》有声读物栏目中所指出的：“一位记者问我理论研究和应用技术研究哪个更重要，我和他讲，从长远来看，所有的科学研究都是应用研究，相对论的作用便证实了这一点。”具体而言，相对论已经应用于卫星导航定位系统的误差修正。卫星导航定位系统必须消除卫星和地面的时钟之间存在的误差。其中最大的误差来源是电磁波传播时间的度量。这种误差的消除，依靠的并不是更加精准的计时器，而是依赖基础科学研究——相对论。狭义相对论指出了卫星上高速运动的时钟会比地球上的钟走得慢（动钟变慢效应），广义相对论指出重力场的作用也会导致时间测量的误差（引力钟慢效应）。在这里感谢爱因斯坦——没有他的相对论，我们就无法校准误差，从而得到准确的卫星导航定位系统；如果没有准确的卫星导航定位系统，所有的自动驾驶也就无从谈起，因为自动驾驶汽车的行驶都必须依赖于卫星导航定位系统。

　　因此，科学探索是科技产生的重要源头。这也是目前中国不断地建设大科学装置，加大对基础研究投入的内在逻辑——科技产业的发展，需要强大的基础科学研究支撑。

　　科学的研究与创新方式不仅会影响人类对未知世界探索的能力，而且将深刻地影响科技产业的产生方式和科技产业的拓展领域。掌握“科学”与“科技”之间的发展规律及其创新方式，是理解科学赋能城市的基本逻辑。

　　当然，如此“长远”地阐述科学与城市的关系，可能依然会让很多人感到不够满意——因为笔者还是没有直白地告诉大家：为什么一个“大众生活的城市”需要思考“国家战略层面的科学问题”。

　　那么，笔者就从“功利的角度”来解释“当下的中国城市，为什么需要思考而且是抓紧时间思考‘科学’这一高深的命题”。那些已经被“科学”选中的“幸运儿”——科学城，更需要思考这一问题。

　　目前，中国正在兴起新一轮科学城建设。在北京，一个城市中就集聚了三个科学城（中关村科学城、未来科学城、怀柔科学城），其中正在建设的怀柔科学城是全新规划建设的综合性国家科学中心。

　　在上海，综合性国家科学中心——张江科学城不断加码建设。截止到2019年年底，张江科学城的投资金额已经高达768亿元人民币❺。

　　在大湾区，广州南沙科学城、东莞中子科学城、深圳光明科学城、中山翠亨科学城也纷纷加紧规划建设。

　　不仅如此，更多的城市，如武汉、南京、西安也在积极规划建设科学城。截止到2020年，全国有十多个科学城正在规划建设。

　　这轮科学城建设与以往的科学城建设最大的不同就在于它们都属于“重装科学城”，不仅是研究性大学和科研机构的聚集地，还是大科学装置的聚集地。

　　北京怀柔科学城聚集了高能同步辐射光源、多模态跨尺度生物学成像设施、综合极端条件实验装置、地球系统数值模拟装置、空间环境地基综合监测网（子午工程二期）五大科学基础设施。

　　上海张江科学城不仅聚集了上海光源、蛋白质研究中心、上海超算中心、软X射线自由电子激光实验装置等，未来还将建成全球规模最大、种类最全、综合能力最强的光子大科学设施群。

　　合肥的科学岛上则建有世界上第一个全超导托卡马克核聚变实验装置、稳态强磁场实验装置以及聚变堆主机关键系统综合研究设施。

　　大湾区的东莞中子科学城本身就是依托南方光源和散列中子源两个大科学装置而建的。其他上文提及的科学城中大部分也规划了重量级的大型科学装置。

　　对于这些“重装科学城”而言，它们当然是幸运的——得到国家重量级的资源倾斜；但是这些“重装科学城”也面临巨大挑战——这些“被科学青睐”的科学城一方面要真金白银地投入建设中，另一方面却不能像建设产业新城一样轻车熟路地找到经济盈利点。

　　换言之，这些“重装科学城”需要重新摸索城市发展路径，需要依照科学自身的规律去规划建设，而不能照搬产业新城的建设套路。因此，“科学是什么？科学能为城市带来什么？”这样的问题一点都不缥缈，而是这些科学城无法回避的且短时间内必须提交的一份重量级考卷。

　　当然，不仅是“重装科学城”，所有的科学中心城市在思考“科学能为城市带来什么”的时候，都同样渴望“科学”如同“科技”一样为城市创富。

　　实际上，从科技创富到科学提升，从科学发展到科技创富，“科学”与“科技”之间有着密切关系。深圳、合肥这两个综合性国家科学中心的发展，已经为“科学中心城市”提供了成功样板。

　　深圳，在高科技发家致富之后，转身追求基础科学研究，成为第四个被命名的综合性国家科学中心，并由此推动自身“全球创新中心”的建设。合肥，老牌的科学中心城市，凭借雄厚的科研实力和科技产业的发展实现了城市经济的逆袭增长。

　　因此，我们应该相信，科学是科技产业的源头，看似遥远的“科学创新规律”实际上紧密联系着眼前“科技发展走势”。在后文中可以看到，只有那些深谙科学创新规律的城市，才能真正把握好科技发展的方向，抢得产业发展的先机。总之，对于科学中心城市的规划者和建设者而言，了解科学的创新模式，不仅是为了更好地建设科学城，还是为了更好地发展科技产业，为城市创造财富。