中国的物理学，就其广度和深度而言，与其他技术先进大国非常类似；然而在历史、政治和社会内涵等方面它却具有中国自己的特色
为了解中国物理学蓬勃向上的发展势头，美国《今日物理学》杂志高级编辑查尔斯·戴（Charles Day）两度来到中国，走访并接触了一些实验室和部分研究人员。在他眼里，中国除了文化和历史与西方不同以及创新性有待提高（涉及到我国教育体制的改革）外，中国的研究实验室与西方的没有什么不同。尤其是中国经济目前处于快速发展阶段以及中央政府的宏观调控政策，为物理学发展注入了独特的内涵。以下是查尔斯从中国历史、政府支持、国际合作等方面撰文谈了他对中国物理学的感受。
近年中国物理学的崛起是显而易见的。在经历了整整十年的文革惨痛之后，1986年中国物理学者在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表的论文只有4篇，1996年上升为28篇，2006年这一数字达到了202篇，几乎与意大利或西班牙等量齐观。在数量上升的同时，其质量也有提高，1986年发表的4篇论文其平均引用数达到25次之多。去年，汤森路透集团宣布，中国的一篇论文成为当年最热门论文之一，这就是中国科技大学陈仙辉与其合作者发表的用新发现的铁基材料实现43K超导性的工作。它已经有了100次引用。
陈仙辉的论文以及多年前其他人的论文均出自于中国设备齐全的新建实验室。直到现在，中国一直在建造新的研究设施，如在香港以北50公里处的大亚湾反应堆中微子实验室项目，正接近收尾阶段。建造这项价值1亿美元的工程，是为了测量关于中微子振荡的一个极为关键的近零参数θ13。中国还计划在海拔4000米的南极冰穹A上，为光学和红外天文学建造一个永久性天文台（图1）。这是世界上最后几个未经开垦的最佳处女地中的一个南极高地。
图1.中国科学家在南极冰穹A进行场址评估工作
拥有13亿人口，其经济实力将赶上世界第二强国日本，看来中国下定决心要成为一个物理学先进国家。无论在绝对数字上还是在人均数字上，中国在科学上的开支远不及美国和欧盟，但是她正快速地赶了上来。据美国国家科学委员会最近的一份报告称，中国研究人员的数量已经超过了美国。
确实，中国物理学的前景就看其如何利用她的一个最大资源，那就是人。在这方面，中国面临的挑战并不仅在于投资额的多少，而是在于创造一个智力氛围，让想象和创意取代努力工作和技巧技能而得以发扬光大。
历史回顾
说到中国的现代科学进程，并不仅仅是指学术必威体育备用地址 、专业团体和一定数量的实验室。当1911年中国最后一个大清王朝被推翻后，物理学和其他学科就开始了现代化的萌芽。直到1937年日本入侵中国时，中国的科学在质量和装备上已经具有一定的水准。其时如果有一位来自欧洲或美国的访问学者，那他将会认为中国科学已经现代化了。
这一转化的主要鼓动者来自于一群年轻人，他们认识到科学是使中国强大、现代和独立的基石。他们中的许多人得益于庚子赔款于1907年设立的基金，包括美国人用该基金在北京建造的清华大学。
正如加州州立理工大学历史学者王佐越（Wang Zuoyue）所描述的，这些中国留美学生异常刻苦地钻研并努力汲取多种学科知识。1914年至1915年间，当他们尚在美国学习时就组织了“中国科学社”，出版了科学必威体育备用地址 。当首批学生学成回国后，他们拜访实业家，发表通俗易懂的文章，游说政界官员支持科学，并在1922年建立了中国第一个现代实验室――南京生物研究所。
然而，战争扼杀了这一充满希望的开端。在1937年起经历了8年的抗战和4年内战，以及1949年中国共产党取得胜利后，物理学和科学的前景尚不确定。直至1954年苏联拒绝帮助中国制造原子弹后不久，中国开始了自己的“曼哈顿”计划，不仅要发展核武器和弹道导弹，而且要建立完整的国防研究体系。然而，尽管科学不可或缺的重要性在当时被重新确认，但是，在1957年的反右斗争中，包括物理学家在内的一些科学家仍然没能幸免于难。
1964年周恩来总理向全国人大提交了一份报告，该报告预示着中国政府当时对科学的态度。周的报告提出了中国必须发展的四个领域，即四个现代化：农业、工业、国防和科技现代化。周在报告中提出科技现代化对于其他三个现代化至关重要，无论社会主义经济还是资本主义经济都必不可少，科学和技术不属于任何意识形态范畴，它对于世界各国和人民都是有益的。
然而，周恩来试图以意识形态中立化去推动科学繁荣的愿望被推迟了。1966年毛泽东发动了文化大革命。在动荡的最初3年里，科学家、医生和小业主，即所谓从事资产阶级职业的人受到公开谴责，并被送往农村与农民一起种庄稼和放牧牲畜。不过，下放农村的物理学家们没有丢弃他们的知识，科学并没有死亡。在文革期间，中国发射了一颗卫星并爆炸了一颗氢弹。到1972年，当《今日物理学》杂志发表关于中国物理学状况的首篇调查之时，那时的中国将应用领域作为重点的科研工作重新开始了。
1976年毛泽东逝世引发了一场内部政治斗争，在这场斗争中，作为中国的一位重要领导人邓小平再度崛起，他像周恩来一样认识到科学技术的重要性。在1978年召开的全国科学大会上，他毫不犹豫地为科学工作者正名，从而为他们洗刷掉意识形态的污点，他宣布：“知识分子是工人阶级的一部份。脑力劳动者是工人阶级的一个组成部份。”
邓小平的继承人，工程师出身的江泽民和胡锦涛继续了他的政策。3年前，中国颁布了关于发展科学技术的15年中长期规划纲要，纲要把科学技术放在了中国经济的中心地位，规划到2020年中国对研发的投入要占国内生产总值的2.5%，届时，科学技术在拉动经济增长中所占比重达到60%以上。据中国科技部的统计，2007年中国的知识与技术密集型产业在其国内生产总值中所作的贡献占23%（美国为38%）。
科学确实促进了中国的繁荣。1984年，依靠中国科学院计算科学研究所的种子基金，该所的11名研究人员成立了一家名为“联想”的小型电脑公司，其招人喜爱的中文输入应用软件，通过键盘输入成为了轻而易举的事情。到了2005年，联想已发展壮大到有能力买下IBM公司整个PC机生产制造部门的大企业。
1985年，由中国航天部派生的“中兴华为”公司则是一家大型电讯设备制造商。与之不同的是，世界领先的光伏太阳能电池公司尚德电力，2001年筹建之初，它走的是一条美国高科技公司的相似之路：即公司创始人游说投资人赞助其想法而创办的一家高科技公司。
中国的国家中长期科技规划纲要把优先发展科学技术作为重点，从而为基础科学研究提供了一个发展空间，温家宝总理在2008年对《科学》杂志所作的一次访谈中明确表示：“我个人非常重视基础科学研究，因为我认为任何应用和开发都离不开基础研究作为其源泉和动力。而在我们这个世界里，往往因为功利、眼前的利益而容易忽视基础科学的研究，这是应该加以避免的。”
经费投入
中国一流大学的物理学家享有多个受资助渠道，其中最大的来源是国家科技部。科技部在最大程度上协调和安排国家科学项目的轻重缓急，也就是说，决定哪一个领域必须受到重视以及哪些大学应该拥有实验室和实验设备等等。比如，科技部资助中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室的设立，该实验室涉猎的领域非常宽泛，量子信息、蛋白质折叠和功能性纳米材料是其中3个主要领域。科技部还对南京大学的固体微结构物理国家重点实验室进行资助。尽管两者名称有些相似，但这两个实验室是互为补充的。后者重点研究的是发生在从100nm到1um范围内的现象，如表面等离子激元、光子学、晶体生长和器件物理学（见图2）。
图2.南京大学固体微结构物理国家重点实验室的研究实例
至于单个小型研究项目，中国的物理学家可以通过向国家自然科学基金委(NSFC)提出申请，一些定义宽泛而简明的领域有可能获准得到资助。如去年流体力学领域的申请指南作了如下阐述：流体力学的申请报告必须关注对影响包括非稳定流、湍流和多相流在内的复杂流的规律和机理的研究。其中，包括航天航空、船舶与海洋工程、化学工程以及能源、环境和其他高新技术领域内的流体力学问题的研究。申请提案获得同行评议通过后，通常单项资助金额达60万元人民币。此外，省市地方政府也对科学事业进行资助。
中国科学院始建于1949年，其所属研究院所达百余所之多，其研究范围涵盖了包括物理学各分支在内的所有自然科学领域，管理着国内的大型研究设施，如北京正负电子对撞机(BEPC)、兰州重离子研究装置(HIRFL)、合肥先进超导托卡马克实验装置(EAST)和上海同步辐射光源(SSRF)，以及国家天文台负责中国各种大型望远镜的管理和使用。
同样受中国最高行政机构国务院的领导，中国科学院不同于中国科技部，后者是政府的一个部门，而前者和国家自然科学基金委属公共机构，但三者都影响着中国科学发展的重点与布局。作为中国科学精英的中科院院士对科学政策可以发挥一定的作用，如同美国一样，科学政策的制定和实施最终是由政府决策的。
中科院所属的研究机构，一般都有设备优良的实验室和从中科院研究生院招生的渠道，但不必负责教学。比如，北京物理研究所主要对凝聚态物质开展实验和理论研究，该所对新发现的铁基超导体的特性研究排在国际前列。目前最高的超导温度Tc,55K，是该所取得的。
中国大学
作为学生学习知识和学者从事研究的场所，中国的高等学府向来受到历朝历代政府的关注和影响。中国第一所真正意义上的大学――北洋大学（现改名为天津大学）于1885年创建于天津，其时正值清王朝日趋衰弱之际而爆发了一场短命的政治文化改良运动。中国历史最悠久的一些大学都是在随后的20年间建立的。
时至今日，中国的高等院校大致上分为两个层级，约100所国家级大学直属教育部管辖，另约2000所大学分别由中国的省级地方政府管辖（香港和澳门的大学不属中国大陆教育系统）。为了让各大学与西方的大学一争高低，中国已数次增加拨款并着手重组工作。最近一次重组是去年10月宣布组建的9所一流大学联盟，即C9联盟。
在中国的高等院校，一项已进行多年的动作就是改变以专业设置为主的苏联模式以及新校区的建设。比如，浙江大学已重新将它的医学院收回，南京大学正将一所工程学院合并重组，复旦大学在一处工业用地上建造了新校园，园内的一座新式物理楼参照了上海外滩的建筑风格。
大学建设所需资金除了来自中央和地方政府外，多元化的资金来源也助推了中国高校的建设。天津大学新筹建的纳米技术研究中心其部分资金是由台湾富士康公司捐赠的，美国科维利基金会已在中国建立了两个研究所，一个是北京大学的科维利天文学与天体物理学研究所(KIAA)，另一个是中科院附近的科维利中国理论物理学研究所(KITPC)。
在中国的大学里，在校大学生接受的是何种类型的教育呢？走马观花式的访问是很难回答这一问题的。但可以肯定的是，尊重教育的传统在中国依然浓厚。举例来说，清华大学和浙江大学都建有新的物理教学大楼，大学生们虽然在那里做着搭建和测试惠斯通电桥这一类精典的实验，同时他们也在做超导体的实验。一个无需多说的事实是，美欧国家的一些一流研究生院都招收中国大学的毕业生。
图3.中国最近几年投资兴建的物理实验楼。左为2004年建造的北京物理研究所实验楼，右为2008年在复旦大学新校区建造的实验楼
国际合作
虽然有科技部、中科院和国家自然科学基金委支持国家目标，中国也寻求国际合作。由北京高能物理所领导的大亚湾反应堆中微子实验就是国际合作的一个例子。在合作名单中包括两个美国国家实验室（布鲁克海文和劳伦斯·利弗莫尔）、14所美国大学、两个俄罗斯研究机构、一所捷克大学和两所台湾大学，美国负责其中半数的费用。
从中国在天文学方面的努力，可以看出中国是如何根据国家利益开展国际合作的。目前中国缺少建造欧洲空间局最近发射的“赫谢尔”红外卫星这类处于技术前沿的天文台的经验，如通过自主研发获得这样的经验不但费时，而且可能面临使中国科技进一步落后的风险。为了迎头赶上，中国正采取国内适度研发和参与国际项目两者并重的做法。
中国新近投入使用的大天区多目标光纤光谱（LAMOST）望远镜，将以类似于斯隆数字巡天（SDSS）望远镜的方式进行巡天测量，即自动测定浩翰天空中繁星和星系的光谱及其红移。LAMOST望远镜的主体镜片面积相当于SDSS望远镜的4倍，它的焦平面CCD分光系统的效率和感光性能更高。因其所在的河北兴隆县出现真正意义上的暗夜空的几率并不高，使其性能受到一定的限制。尽管如此，人们还是期望它能记录下星系中恒星运动的最完整的图像，利用它可以获得银河系重力物质（包括重子物质和暗物质）迄今为止最准确的分布图。
LAMOST望远镜给中国提供了生产和操作分割镜像的宝贵经验。中国当前正在为参与30米望远镜（TMT）项目工程的条款进行谈判。这项工程是美、加两国在夏威夷莫纳克亚山联手建设的一座巨型分割镜面天文台。
在TMT项目中，中国扮演的是一个配角，但是在拟建的南极冰穹A天文台一案中，中国将担当主角，如图1所示，场址评估工作正在进行之中。在遥远的南极进行观测，其挑战是令人生畏的。既要在那里发电，数据又不得不经过漂移、裂解的冰层才能获取。中国主要靠自身力量应对挑战。
中国决心要让自己成为一个在外国来访者看来既热情好客又有利可图的地方。两个例子可以说明这一趋势：浙江大学与休斯敦的赖斯大学联手建立了一个量子物质国际合作中心，伦敦纳米技术中心与德国马普复杂系统物理研究所也参与其中。其想法是通过与国际接轨的管理运行机制和长期互访，在共同感兴趣的项目上培育国际合作的精神。在北京大学，已建立了两年的天文与天体物理研究所也实行国际通行的管理运行机制（见图4）。该所首任主任林潮表示，该所将成为中西方学者能够合作和相互学习的场所。
图4.去年12月，北京大学科维利天文学与天体物理学研究所（KIAA）举行了行星天体物理学国际研讨会
遗憾的是，中国加强和美国合作的意愿受挫于美国的移民政策。为了获得美国签证，中国物理学家必须遵循的手续很繁琐，既浪费时间，又存在不确定性――考虑到这些，有很多中国物理学家放弃了访问美国。申请得到美国签证需要耗时3个月。与此形成鲜明对比的是，中国物理学家申请欧盟签证只需4个工作日，而且不需要私人申请。美国访问者申请中国签证只要1天时间。
人的因素
中国要在物理学上胜出的驱动力，加之中国物理学家的自身配合，产生了一个资金充足和高度竞争性的研究环境，与西方不同，具有独特的中国特色。在许多中国大学，不一定是最好的大学，也出资奖励那些在《自然》、《科学》和其他高影响因子杂志上发表文章的作者，其奖金额度接近作者1年的薪水。也许在这些必威体育备用地址 上发表论文不如在《应用物理快报》上发表论文的压力大，因为中国人的论文被《应用物理快报》采用的比率低于其他杂志的平均水平。
在吸引华人物理学家回国服务一事上，这样的竞争尤其显得激烈。表现在两方面：一是中国与西方之间的竞争，二是中国各研究院所之间的竞争。沪京两地的高校和研究院所可以将各自城市的富足、规模和重要性作为诱因。浙江大学位于杭州市，这是一座从马可·波罗游记作者到现代旅行指南的作者都公认的中国最美的城市之一。与其相反，位于合肥的中国科技大学标榜自己坐落小城市，房价低廉。为了在人才竞争中处于有利位置，有些高校的系主任握有将正教授职位授予一些年轻回国人员的随机处置权。最终，科研工作的地位很可能被最大限度地提高了。丁洪在2007年离开美国波士顿学院到北京物理所任职，他的初衷便是寻求一个“包括资金投入在内的有利于开展研究的环境和一个施展才智的更大空间。”
为出成果而进行的激烈竞争让一些中国物理学家抱怨，他们再也没有时间去思考了。当一个研究目标很明确时，比如，在量子计算的凝聚态研究赶上美国，艰苦而付出的努力可能会获得成功。然而，如果没有时间进行思考的话，要想开创新的领域会很难。举两个例子，虽然对新的铁基超导体的理解以及量子密码学在实际应用中的拓展上，中国所作的贡献给人留下了深刻的印象。然而，这两个领域均源于国外。
反观美国，也许可以从中得到一些有益的启示，中国所需要的也许仅仅是耐心地等待时机去培育和鼓励真正的原创性研究。美国的经济直到1870年代才发展到可以与英法德相抗衡的地步，那时富有的美国企业家们纷纷向各大学捐款。第一次世界大战结束之时，虽然美国的经济已跃居世界第一，但才华出众的美国大学生却离美赴欧学习。只是到了1930年代，美国才真正成了卓越的科学超级大国。其中，大量犹太科学家从纳粹德国流入美国无疑是一个有利因素，包括那些流亡国外的美国人回国后，发现美国拥有广泛的基础设施和丰富的资金来源，并创建了一些由土生土长的国内精英组成的社团组织，助推美国经济的提升。
等待对科学投入的兑现可能不足以确保中国成为一个科学超级大国。一些中国领导人已认识到，教育制度必须进行改革。中国建设银行董事长郭树清去年在英国《金融时报》撰文列举中国必须清除的几个不利于发展的绊脚石，其中第三个是，人力资本的开发关系着中国的未来，但是在教育和训练方面，中国远远地落后于其他国家，“我们的教育制度对鼓励创新极为不利，这将阻碍在更高水平上的持续发展。”
中国的教育制度极富竞争性，为期3天的全国高考，决定了谁能进入一流的大学就读。为高考成功而进行的准备竟是如此的紧张激烈，涉及面是如此之广，以致于学生很少有时间去发展符合他们好奇天性的习惯和激情，以及根据各自的兴趣爱好去发展自己的专长。
资料来源Physics Today
责任编辑 则 鸣