包揽全部诺奖背后:美国靠什么扎根自然科学领域?

伴随着经济学奖的公布,今年诺贝尔奖全部奖项尘埃落定。
文学奖 授予 美国诗人露易丝·格丽克和平奖 授予 世界粮食计划署经济学奖 授予 美国经济学家保罗·米尔格罗姆和罗伯特·威尔逊 。两人均在斯坦福大学任教。
最负盛名的自然科学类诺贝尔奖(包括:生物学或医学奖、物理学奖、化学奖)被颁发给了来自美国、英国、德国、法国的11位科学家。

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4名美国科学家荣获自然科学类诺贝尔奖。

纵观诺奖颁发史, 获得自然科学类诺贝尔奖人数最多的前四位国家分别是美国、英国、德国、法国 ,也是包揽今年诺奖的四个国家。

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德国科学家根泽尔得知自己获得了诺贝尔物理学奖。他同时也是加州伯克利的教授。
在诺奖颁发早期,德国科学家是诺奖的主要得主。历经一战、二战,20世纪中期,美国科学家在自然科学领域大放异彩,随后一骑绝尘。 美国一举成为拥有最多诺奖得主的国家,领先至今。
从最新数据来看, 美国保有最多数量的诺奖得主,英法德紧跟其后瓜分剩余小部分诺奖。 美国有285人,英国有95人,德国有73人,法国有34人获得自然科学类诺贝尔奖。 (*以上数据不包含和平奖、文学奖、经济学奖获奖情况)

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美国科学家詹妮弗·杜德娜(左)和法国科学家艾曼纽·夏庞蒂埃(右)共享今年的诺贝尔化学奖。
诺贝尔奖为何青睐美国人?
美国能在自然科学领域拥有如此多诺奖得主,在于它对基础科学的重视。
一方面,美国科研经费雄厚,半数以上用于基础研究。
有数据显示,“二战”后美国的科研投入占全世界总投入的40%左右,其中50%-70%用于支持基础研究。美国每年从公共和私人渠道投入基础研究的经费达数百亿美元。

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根据美国国家科学基金会(简称NSF)2017年发布的调查报告, 2005到2015 年期间,联邦政府在基础研究层面投入的经费逐渐稳定,而来自企业、大学和慈善机构投入基础 研究的经费依旧逐年上涨。
其中,美国医药行业是公司基础研究最近飞速发展的主要驱动力。根据商业部门提供给NSF的最新数据, 药品公司对基础研究的投资从2008年的30亿美元猛增至2014年的81亿美元。 同一时期,所有美国企业的基础研究费用几乎翻了一番,从139亿美元增加到245亿美元。

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清华教授吴国盛:中美真正的差距是什么?

清华教授吴国盛曾这样谈论中美之间基础研究之间的差距:

为什么美国这么重视基础研究?因为基础研究决定了它在原创科学研究领域的发展水平,决定了它能诞生多少原始创新, 当“原始创新”不断滚雪球壮大,后面的应用和开发研究也会随之壮大。 如此一来,美国的科技实力自然会日益增长。

而中国的短板,恰恰就在于对基础研究和基础学科缺乏正确的认识。

我们的文化中,缺少对科学、真理和创造的支持。整个近代史和现代化转型中,我们所强调的科学,很少单纯地是为了追求真理、展现个人创造力、好奇宇宙的奥秘,大部分强调的是为了救国救民、为了振兴中华、为了一些文化诉求。 这就导致我们更多的会从一种功利角度、实用角度来看待科学。

美国著名生物学家杰克·绍斯塔克在2009年获得诺贝尔生理学或医学奖。他曾接受凤凰网对他的采访。

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美国生物学家杰克·绍斯塔克2009年获得诺贝尔生理学或医学奖

当被问及从事基因方面的研究的经费来源时,他坦言 “我的研究确实需要很多资金,在美国,对这种基础研究领域的资金投入是比较大的。我的研究要转化成生产力的话需要比较长的时间,但是给我支持的这些机构,他们有比较长远的眼光,因为基础研究最终肯定是能够转化成生产力的。”


他认为, 中国现在已经在科学研究当中投入了很大的财力、精力和人力,但大部分是集中在应用研究领域,集中在那些能够比较快看见产出或看见应用前景的研究上。


他强调, 目前大部分的诺奖得主的研究都是非常基础的研究,而且这些基础研究都是在得到应用之前的很长一段时间是看不到产业前景的。

他认为中国若想要产生自然科学类的诺奖得主,首先应该投入更大的力量在基础研究上。


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根据《2018年全国科研经费投入统计公报》, 中国2018年共投入研究与试验发展经费19677.9亿元,基础研究经费首次突破千亿元大关,达到1090.4亿元。 这对中国基础科学的发展意义重大。

不过,国务院发展研究中心创新发展研究部研究员吕薇坦言, 与世界主要科技大国相比,我国基础研究投入来源较单一,投入强度也偏低,与建设创新型国家和世界科技强国的目标尚有差距。


不仅基础研究投入强度偏低,我国研发经费投入强度与美国(2.79%)、日本(3.21%)等世界科技强国相比差距较大。国家统计局社科文司统计师李胤解读公报时说, 基础研究、政府资金占比偏低等问题仍较突出,能真正形成关键核心技术、解决“卡脖子”问题的重要科技成果仍不足,投入效率有待进一步提高。


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2020年诺贝尔奖获得者的奖金增至1000万瑞典克朗,约766万元 人民币


一直以来,美国教育界和学术界里富有挑战权威和竞争创新的气氛。


美国物理研究所研究员舍韦说, 在许多国家里,学术气氛过于传统,前辈的观点必须被尊重,但美国科学家对老观念不是特别恭维,敢于挑战旧学说。

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美国生物学家迈克·莱维特2013年获得诺贝尔化学奖
美国的教授鼓励自己的学生主动做自己喜欢的研究。
2013年,美国生物学家迈克·莱维特获得诺贝尔化学奖。
庆功宴上,在莱维特实验室里做了4年多博士后的中国留学生章俊杰对导师获奖由衷高兴。 “他是个很随和、让人有亲切感的导师,总是鼓励学生做自己喜欢的研究,我很荣幸跟随他这么多年。”
正是因为 科学家可以自由选择自己想研究的领域,让美国在自然科学领域的根基愈加巩固。 华人科学家杨振宁、李政道、丁肇中等都是在美国从事科学研究期间,分别获得了1957年和1976年的诺贝尔物理学奖。
早在1984年瑞典的林德斯滕教授就说, 一个国家要想出诺贝尔奖获得者,投入大量的金钱固然重要,但更重要的是整个社会对待科学研究的态度。

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美国大学:诺贝尔奖得主的摇篮
如果从数学和科学测试成绩来看,在全世界 美国的小学或中学教育水平只能排29位左右 ,落后于所有北欧国家以及瑞士、法国和德国。
而大学的情况却不是这样。 美国大学教育水平很高,提倡学生不死记硬背,要求独立思考并更具主动性。
在拥有诺贝尔奖得主的全球十强大学中,美国占据了8个席位,其余2个是英国的牛津、剑桥。
包揽全部诺奖背后:美国靠什么扎根自然科学领域?对以上学校校友、教授及研究人员的诺奖获奖情况进行统计
哈佛的校友、教授及研究人员中共产生了160位诺贝尔奖得主,居全球首位。究其原因,离不开哈佛自由的学术氛围。
天道谢同学曾在哈佛学习生活了一年时间。 “当我第一次听说哈佛大学里有近100个图书馆的时候,我发呆了。当我随便走进一个图书馆,发现一个研究中心图书馆竟然不亚于国内一所大学的规模和存书量的时候,我愕然了。当我走进这里的中文图书馆,发现很多中文图书,竟然在中国国内也难以看到的时候,我震惊了。”
除了图书馆提供了很好的研究氛围以外,学术研讨氛围之浓厚也超出想象。一个学院一个研究中心每天就有很多很多场的学术报告会,学术研讨会,各种学术会议,从早上开始到晚上不间断地举行。
在谢同学眼中,哈佛的学术论坛是最启发人学术思想,激发人学术火花的地方, 经常性地在学术论坛中通过交流产生一个新的观点和见解,也往往在交流中听到不同的声音,让自己的思想和观点变得更成熟,让研究方法得到进一步提升。

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哈佛大学,建立于1636年,著名常春藤盟校成员
哈佛每年都要从世界各地招收一定数量的访问学者,有学校给予资助的,也有不予资助的,他们接收的原则是: 围绕某个领域的不同研究方向,来自世界不同国家和地区,最优秀人才。然后当某个地区的申请人数很少的时候,他们也会考虑从次优中选择,而不愿意出现一个地区很多人而另一个地区空白的情况。
他们之所以这样,是认为 只有来自不同区域的人,他们不同的思考问题的方式和角度可以相互启迪,不同的学术观点和见解可以相互碰撞而产生出某种学术思想的火花。
今年的诺奖,最大赢家是谁?那绝对是加州大学伯克利分校。

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左:珍妮弗·道德纳 化学奖得主,右:莱因哈德·根泽尔 物理学奖得主

今年诺贝尔化学奖得主中的珍妮弗·道德纳和诺贝尔物理学奖得主中的莱因哈德·根泽尔都是伯克利的教授。

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加州伯克利的校门,学校校友、教授及研究人员中有109位诺奖得主。
有人说伯克利之所以有那么多教授努力做研究拿诺奖,是为了伯克利极其珍贵的停车位。
毕竟在这里学习生活的学生、教授常常困扰于稀缺的车位。

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在伯克利的诺奖得主,独享停车位。
实际上,伯克利能培养如此多诺奖得主,得益于学校拥有大批学识渊博的教授。
除刚刚获奖的两位教授及其他诺奖得主,这里有 图灵奖大牛Dave Patterson ,有 计算机图形学创世人Brian A. Barsky ,有 人工智能界大牛Pieter Abbeel.

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从左往右:Dave Patterson, Brian A. Barsky, Pieter Abbeel
能在如此多诺奖得主及各领域大牛的课堂上学习知识,对每个渴求知识的人来说,都是种享受。学生在各自研究领域取得突破性成果将是水到渠成的事。
清华大学校长梅贻琦曾提出 “所谓大学者,非谓有大楼之谓也,有大师之谓也”
引申意思可以理解为, 大学并不是空有大的教育规模,而是要有好的师资力量和优秀的教育系统。
我想,这或许也是美国拥有如此多诺奖得主的原因之一。

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