上海市“科技功臣奖”获得者赵东元：发展科学事业，需要更多的“探险家”

近日，中国科学院院士、复旦大学化学系教授赵东元被评为2022年度上海市科技功臣。此前，他因为原创性揭示了介孔独特的物质输运和界面反应规律而获得国家自然科学奖一等奖。

在“君子知道”复旦大学EMBA人文商道讲堂上，赵东元院士曾面对复旦学子做过一次演讲。他在演讲中跳出了单纯的材料研究领域，溯源科学精神，展望科学发展的未来，并对人与自然、科学与社会协同发展做了深层次的思考。以下是演讲主要内容。

赵东元 教授 （赖鑫琳摄）

『科学的技术才是生产力』

在中国，“科学”是一个外来词。康有为被认为是国内最早从日语中翻译这个新概念的人，严复在《天演论》的翻译中也使用了这个词，之后这个概念在中国广泛流传。

其实“科学”一词在中国古代文献中曾经出现过，它指的是“科举之学”“分科之学”。在古代，比较接近现在“科学”这个概念的词语是“格物致知”，即通过对物体的研究得到知识。新文化运动的基本口号是拥护“德先生”和“赛先生”，也就是提倡民主与科学。其中，“赛先生”是Science的音译，就是指科学。但是，“赛先生”没有“科学”一词那样深入人心，被广泛使用。

那么，什么是科学呢？有人说，科学是科学家从事的事业；也有人说，科学就是对的、正确的、真的、有道理的、好的、高级的……我们经常说科学的方法，其实是指好的方法，这是对科学的比较肤浅的理解。科学是知识、是真理，它不是一般零散的知识，而是理论化、系统化的知识。完整、理性地认识自然和社会的普遍规律，这才是科学。

科学有以下三个表现形式：

第一，它能够发现规律。这些规律包括社会规律和自然规律。

第二，科学的精神一定具有三个方面的属性。一是质疑性。一定要去问为什么，如果不探究为什么、没有理论，就不叫科学；二是独立性。科学研究者必须具有独立的思想，科学研究工作也是独立进行的；三是唯一性。不管研究的科学家是谁，其发现的规律都是客观存在的，科学规律是唯一的。

第三，科学一定具有逻辑性、定量性、实证性。

有人这样归纳科学的四大特征：第一，客观性。一定要遵从实际客观的知识；第二，验证性。一定要用科学的实验来验证，科学研究的结论必须是可验证的；第三，系统性。科学知识和科学理论一定是系统的、完整的；第四，发展性。科学一定是具有发展性的，因此科学家们不断去补充、去发展，使科学不断往前走。科学本身不具有目的性，科学是为了发现自然和社会的规律。这些规律发现了有什么用呢？它们在当时来看可能并没有什么用。

我们经常说“科技”，其实科学和技术一定要分开，科学是科学，技术是技术，科学不是生产力，科学的技术才是第一生产力。这是为什么呢？技术在英语里是Technology，其拉丁文的原意是指一个编织的过程。技术是改造自然的手段和方法，是利用知识改造自然的过程，而科学是不能改造自然的，科学只能发现规律。所以说，科学的技术是生产力，科学和技术是完全不同的。

『科学与哲学同源而异流』

在现代科学诞生之前，科学和哲学是一体的。什么是哲学？要给哲学下一个定义真的非常难。

我们先来说说什么不是哲学。哲学不是宗教，但是哲学给人信仰；哲学不是艺术，但是它能给人美感；哲学不是科学，但它同样给人真理；哲学不是伦理，但是它使人向上。所以，哲学是一个非常复杂的概念，它包括理论体系，包括世界根本性的终极规律和终极问题。

早在公元前6世纪，古希腊哲学家泰勒斯第一次把科学和哲学从神学中提炼出来。他第一次思考世界上这么多的物质到底是由什么构成的，他看到退潮的过程，由此提出了水组成万物的构想。

到了柏拉图时代，随着古代科学和哲学的逐渐发展，人们已经发现了很多自然规律。比如，三角形的三个角相加等于180度，这是在古希腊时期就发现的。于是柏拉图开始思考，虽然这世界上存在万事万物，但有很多规律不是以人的意志为转移的，所以他提出了形而上学。

他的学生亚里士多德第一次提出万物首先由质料构成。尽管亚里士多德提出的很多科学思想在现代科学看来完全是错误的，但是我们仍然认为他是“古代科学之父”，因为他真正提出了物质构成、物质运动的规律。他的思想与柏拉图完全不同，他说“吾爱吾师，但吾更爱真理”，他第一次提出真理要用事实来验证。

经历了中世纪的黑暗时代，经历了伽利略等科学家的不懈努力，科学的实证性得到不断发展。到了17世纪，牛顿力学体系的建立标志着西方近代科学真正形成。

具有实证性、质疑性、唯一性，这才是真正的科学。

『古代中国为什么有技术而无科学』

回溯中国历史，可以看到，中国传统文化里并没有太多的科学元素。科学为什么没有在近代中国萌芽？我个人认为，这可能是地域、文化的差异造成的。

在古代，中国人一直在封闭的农耕环境下自给自足，所以发展出了成熟的农耕文明，重农而抑商。而西方文明的源头——希腊、希伯来的“两希文明”，希腊人是航海的民族，希伯来人是游牧民族，他们不可能自给自足，必须依赖商品交换，所以他们比较重视商业。因此，西方人喜欢冒险、自由、平等，崇尚契约精神；中华民族则讲求集体协作、国家主义，缺乏冒险精神。

此外，东西方的文化也迥然不同。以艺术为例，西方艺术完全是泛科学化的，像希腊雕塑作品《掷铁饼者》，可以说是一件从透视角度出发的艺术作品。西方的宫殿都是几何式的，宫廷园林里的植物也大多是几何式和对称的。而中国则不同，苏州园林充满着层次感，移步换景，可以让人不断去想象。李白有“黄河之水天上来”的诗句，呈现出一种浪漫的、无边无际的想象力。中国人讲一个人太有才了，经常会说他是“琴棋书画无一不通”，而从来不会说“这个人数学很好，他真是太有才了”。

中国最早的综合性科学技术著作是初刊于1637年的《天工开物》，它记载了明朝中叶以前中国古代的各项技术，包括纺织、农业栽培和加工、冶金业、造纸方法等。其中，我国的炼铜术比欧洲早了700年。但是，书中虽然记录了完整的炼铜方法，却没有人知道为什么这样能炼出铜，没有人去追究。中华民族能工巧匠人才辈出，但是没有出现科学家，因为理性的翅膀一旦被拴上了应用的铅砣，就飞不远了。我们所有的发明都是马上能拿来应用的，而不再去追问为什么。所以，四大发明虽然是中国古代科技史上最重要、最有影响力的科技成就，但四大发明完全是技术，而不是科学。科学的背后有一整套的理论作为依据，技术却是基于现实经验而得来的。有了科学，火药能变成火箭、大炮，光技术却不行。

西方从中世纪跨越到文艺复兴、科学革命、工业革命，一路突飞猛进。从1世纪到15世纪，中国一直处于领先地位，但是到1500年左右，中国被西方全面超越。从近代开始，科学从西方传入中国，而现代科学在中国始终发展缓慢。改革开放以来的这些年，中国科学研究的春天才真正到来。

我是搞材料研究的，今天，我国在高温超导的纳米材料、量子反常霍尔效应晶体材料方面已经走在了世界的前沿。但是我们必须看到，与西方数百年的科学研究历程相比，我们的基础研究起步非常晚，我们对科学内涵的理解还比较浅薄，我们还缺乏从0到1的原创性的科学研究成果，这是我国的科学之痛。

科学的发展不是立竿见影的，任何急功近利都无助于科学的发展。这是科学自诞生之日起就必须遵循的一条真理。

『创新是基础研究的永恒主题』

科学的目的是发现规律，那么我们怎么来搞科研呢？

科研就是要创新，就是要发现新的规律，提出新的概念。所以，创新是科学基础研究的永恒主题。你要有创新，就要有创新的思维，要有想象力、创造力。这些从哪里来呢？完全靠信心、勇气、胆识和闯劲，靠坐冷板凳的坚毅，去实现科研的创新。

神经生物学家蒲慕明院士曾经形象地把搞科学研究的人分成三类：一是“探险家”，敢于走前人完全没有走过的路；二是“导游”。有些道路前人已经探索过了，但是别人还不知道，“导游”可以告诉你怎么走，甚至帮你开拓出新的路；三是“游客”。大部分人都是“游客”，跟着“导游”走一圈，发表几篇论文就完了。

要发展中国的科学事业，需要更多的“探险家”。一般来说，“探险家”多数是青年人，他们有闯劲，初生牛犊不畏虎，有敢于创新的勇气。

我认为我自己是一个“导游”。我是学化学的，1980年考大学时，虽然语文、政治都不及格，但凭着理科成绩考上了吉林大学化学系。

我最喜欢做多孔材料，大家平常使用的干燥剂就是多孔材料。在微观和宏观之间，有一种体系叫介观。介孔材料也是这样的一个概念。孔径小于2nm（纳米）的叫微孔，孔径大于50nm的叫大孔，介孔就是处于2—50nm的材料。为什么我要搞介孔材料的研究呢？因为介孔材料的表面积非常巨大，2克介孔材料的表面积就比一个足球场还要大，它在催化、生物医学、水处理等方面都是非常有用的材料。

我过去做了一些无机化合物的介孔材料，于是就想把有机的高分子材料，像导电高分子、生物高分子、富勒烯碳材料、金刚石等这些价值连城的好材料做成介孔，它们在能源、生物检测、环境处理等领域都有非常好的应用前景。但是，这个过程太艰难了，经历了无数次的失败，最终，我们团队的一个本科生试着用古老的高分子酚醛树脂做前驱体，一试竟然成功了。我们发现成功的原因就是回归哲学最原始的逻辑——把复杂的问题简单化。

我们建立起了体系化的合成方法，我们做的材料是目前最稳定的分子筛，热稳定性达到2000摄氏度。我们课题组围绕这个课题发表了200多篇论文，全世界的科学家用我们这个方法跟踪研究，发表了4万多篇论文，引发了学术界的研究热潮。

我们现在正在把这项科研成果进行应用转化、规模化生产，应用于电动汽车、钯炭催化剂、药物的中间体、废气处理等领域，通过介孔材料把有害气体全部吸附掉，转化成二氧化碳和氮气。我们团队创造的一些新型介孔材料都是以复旦大学（FDU）来命名的。

赵东元团队一共创造了19种以复旦大学（FDU）命名的功能介孔材料 （赖鑫琳 摄）

『用科学实现我们的梦想』

接着我来展望一下介孔材料在能源方面的应用前景。

能源是社会发展的动力源泉。中国提出2030年前达到碳达峰、2060年前达到碳中和的目标，其实具有非常大的挑战性。目前，在世界能源的构成中，80%来自天然气、石油、煤等化石能源，可再生能源占比很低。燃烧1吨煤会产生3.7吨二氧化碳，而二氧化碳是大气变暖的主要原因。从工业革命到现在的近200年时间里，地球的平均气温已经升高了2摄氏度，北极升得更多，这确实是一个威胁人类生存的大问题。

目前，全世界各国都在根据本国的国情制定未来的能源政策。法国以核电为主；巴西是一个农业国，以发展生物质能为主；德国重在发展风能和光能。可再生资源的发展需要政府的激励，需要创立一个完整的市场体系，同时还需要技术进步的支撑。

要实现碳达峰、碳中和的目标，我国既要优化调整能源结构，又要着力提升能源的利用效率。

我国对于化石能源的依赖短期内还很难改变，因此，提高对碳基能源的利用效率成为一个重大课题。怎样才能把石油变成更加清洁的油品？怎样才能使煤高效燃烧、高效发电、多联产高效使用？我们正在尝试把介孔材料做成能源高效转化的催化剂。每一次催化剂的革命，都会带来一场石油化工的革命。

未来世界的能源发展一定是向低碳、绿色、循环的方向发展，这是构建人类命运共同体的物质基础。新能源的开发也势在必行，这些都需要基础研究走在前面。

最后我想说，虽然目前我国在技术上确实存在一些“卡脖子”难题，但是科学不存在“卡脖子”的问题。真正的科学就是刨根问底，就是打破砂锅问到底，搞清楚“为什么”。我们要提倡学科学、用科学、讲科学、爱科学，强调科学思维和科学精神，不断创新突破，用科学实现我们的梦想。

栏目主编：龚丹韵 文字编辑：徐蓓 题图来源：赖鑫琳摄 图片编辑：项建英