基础科学最前沿在哪里？
科学是否需要向公众开放？
科学家是一份理想的职业吗？
在基础科学之使命的第二场圆桌，
听科学大咖分享他们的“求解”故事。
对谈嘉宾：
陈海生 中国科学院工程热物理所研究员
朱冰 中国科学院生物物理研究所研究员
胡义波 中国科学院动物研究所研究员
基础科学带来了哪些影响？
段玉龙：我们今天的主题是基础科学，那么一开始我就要给各位出一个难题。三位老师的研究领域各自不同，你们能不能举一个例子，在你们各自的领域内，基础科学究竟对于今天的生活产生了什么样的影响？
陈海生：比如在我们这个领域，流体力学的研究实际上对生活产生了方方面面的影响。比如要判断水面的流动是层流还是湍流，这是流体力学的一个基本问题，属于基础科学。再比如航空发动机、燃气机内部的气体流动，它是用什么方程来描述的？这肯定也是基础科学。
那么它对我们的生活有着什么样的影响呢？流体力学研究流动机理、流动损失如何产生等问题，这样就对未来的工程设计具有指导意义。小到通风机风扇，大到航空发动机，我们都需要搞清楚它的内部流动是什么样的，流动的基本方程是什么，或者有怎样的基本机理，然后以此来指导我们的设计。所以从流体力学来讲，它对我们的生活产生了方方面面的影响，而且这个影响是非常大的。
朱冰：说到我在的这个领域，更多的应该叫做基因表达的调控。那么我们首先得知道基本的原理，即什么样的基因在特定的情况下会被怎样激活。比如感受氧气的信号识别系统是怎么工作的？就是因为这种有氧气特异性的、感受低氧信号的转录因子。作为蛋白质，它能够结合到特定的靶基因上，去激活这些基因的表达。那么这个工作是得了诺贝尔奖的。
更有意思或者用途更加广泛的是什么呢？以我们常说的雌激素、雄激素为例。我相信大家一定不会对这两个词感到陌生。那么无论是雌激素还是雄激素，它们都要靠激素的受体发挥作用，而这些受体就是我刚才讲到的转录因子。
转录因子只有在和激素结合的时候才会变得有用，激活自己的靶基因。而无论是雌激素、雄激素受体的抑制剂还是激动剂，都在不同的场合成为非常重要的药物。比如在前列腺癌、乳腺癌中用到的干预性的药物，就是对着这两个靶点去的。
胡义波：我研究的领域是生物多样性。比如在去年的联合国生物多样性公约大会上，生物多样性被提到很高的位置。它的原因是什么呢？我们说，全球正面临着生物多样性丧失的严峻挑战。
那么这句话有没有一个量化的标准或者说依据？实际上这是有依据的。根据科学家分析发现，因为人类活动导致的物种丧失速率远远高于前面五次地质年代大灭绝导致的物种丧失速率，高了100到1000倍。也就是说生物多样性的丧失速率是非常大、非常快的，因此有了“生物多样性危机”这样一个论断，也有了联合国组织的生物多样性公约大会。生物多样性关系到全球人民的福祉，所以我觉得基础研究在其中发挥着很关键的作用。
段玉龙：两位老师刚才说的那两项基础研究是给我们的生活带来便利的，甚至是拯救生命的。您这个是带来焦虑的。但是正因为有这样的焦虑，我们才要必须保护自己赖以生存的世界。其实说到底不是保护世界，而是保护人类自身。
基础科学有哪些迫切需求？
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段玉龙：我们现在看到，国家对整个基础科学领域有着大战略的指引和发展方向的确定。那么请三位老师谈一谈，你们觉得哪些是符合我们国家大战略的？或者说这个方向中的哪一些技术、哪一些基础科学亟待突破？
陈海生：我所在的是能源领域，实际它在国家“双碳”战略中占有非常重要的地位。双碳战略重点要解决两块问题：一块是“排”的问题，即二氧化碳的排放；一块是“汇”的问题，即如何吸收。
那么排的问题主要就和能源相关，所以重点有这几个需要解决的能源问题：一个是如何高效、清洁地利用化石能源？这里面有大量的基础科学问题；第二个就是如何大规模地使用、低成本地研发可再生能源。那么在风能、太阳能方向，比如风能的流动、太阳能电池的材料学、结构、机理等方面，也有大量的基础科学问题。
再比如我所在的储能方面，化学储能和物理储能都包含着大量的科学问题。比如能量传递的机理是什么？化学储能中材料的转化机理是什么？等等。这些机理的研究可以指导我们的设计，使得新能源技术的性能更好、成本更低、规模更大，然后能够科技支撑我们双碳战略的实施和双碳目标的实现。
朱冰：在我们这个领域，很多还是涉及到基因的表达。不少疾病都是因为基因本身出了问题，需要通过基因编辑进行修复，对吧？但是有的时候，基因本身并没有出问题，它只是不表达了，你就需要用一个特异性的靶向方式把它激活，那么就可以进行这样一种治疗。
另外还有一些情况，比如我们要把它和干细胞治疗联合起来。我们现在知道，像用T细胞进行免疫治疗会很有用，但是过一段时间以后，输入到体内的T细胞就不能进行进一步的增殖，可能很多开始死亡，然后出现耐受。这样的话，整个治疗的持续性就会比较差。那么如果通过表观遗传干预的方法，使得T细胞输入体内以后，不光能在那儿、还能更长久的在那儿发挥作用，它的治疗持续性就会更好。
包括衰老，衰老涉及到各种各样的表观遗传事件，那么在这里面可不可以找到我们能够干预的？这个干预不见得非要说长命百岁、延年益寿，我觉得它还稍微远一点。但是在很多可能的场景里面，表观遗传会有切实性的应用，我估计10年之内可能会到来——不是说我们能活得更久，而是在某些应用场景里面更有帮助，或者在衰老的过程中保持高质量的生活。从整个生命科学的角度来看，这可能是大家最关心的一件事情。
胡义波：全球生物多样性在持续下降，那么导致生物多样性丧失的机制有哪些。其实长期以来，我们对两类机制比较清楚：栖息地丧失与破碎化，还有人类的过度利用。那么目前还发现了一些新的影响因素，比方说外来物种的入侵、野生动物疫病、环境污染、全球气候变化，包括刚才陈老师说的双碳目标，实际上全球气候变化最后和生物多样性危机是有密切联系的，只有把这些因素搞清楚了，我们才能更好地为国家政策或联合国目标提供科学的支撑。所以我觉得在我们生物多样性领域，目前丧失机制仍然是一个热点问题。
有时候我们会说，生物多样性有点像软科学，不像陈老师是做硬科学的。其实大家都知道它很重要，我具体举个例子：现在我们提出了生态文明建设，那么生态文明建设的核心是什么？人与自然和谐共生，其中不可避免的当然就是环境和生物多样性。还有共建地球生命共同体，地球生命共同体的血脉和根基是什么？也是生物多样性。
所以虽然我们做的基础研究听起来很“软”，但跟人民生活和人类福祉是密切相关的。不过，这种相关性给人的感觉可能不是那么迫切，对吧？也许今天某一块森林丢失了，不会有立竿见影的危害；但是从长远看，这个危害很大。
是否有必要普及基础科学的进展？
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段玉龙：刚才我们讨论的基础科学问题都与各位自己的研究领域相关。接下来我想请大家说一说自身的一些感受：三位老师的研究经费其实很多都来自于政府，那么在你们看来，有没有必要让更多的人了解研究的进展，在某一阶段取得的研究成果，甚至努力地将这些内容向公众科普呢？
朱冰：我们其实会有一个判断，觉得有些东西公众不一定特别感兴趣，他知道了也没有什么太大的帮助。如果是这两种情况，我们可能就不会太努力地传播。但是对有些东西，我们觉得公众既有必要知道，可能也有兴趣知道，甚至还会改变他对一些问题的判断。那么像这些，我们就比较希望能够传播出去。比如在疫情期间，大家都会关心疫苗。对于疫苗的方方面面，如果有更好的机会传播给大众，我觉得是件非常好的事情。
陈海生：我个人认为，既然基础研究是用纳税人的钱来支持的，其实你是有义务公开研究成果的。但是呢，并不是说基础研究成果公开的时候，要让所有人都学习、都搞清楚，不同的人应该有不同的需求。比如发表在学术期刊当中也是一种公开，也是一种传播；科普宣传教育，还有日常的大众化刊物等等，也是一种科学的传播。对我个人而言，如果大众需要，你是有义务公开的，而且公开的时候应该要分不同的需求来做这项工作。
胡义波：我也同意刚才两位老师的意见。现在的自媒体特别发达，我觉得其实很多成果已经在让公众知晓了。像我们现在很多个人、学会都会有一些微信公众号，包括《格致论道》这样一个很好的平台，它们都会及时跟大家分享最新的科研进展，宣传最新的科研成果。所以我觉得这也会在整体上提高我们国家的科学素养或者说科学人文的水平。
就我们生物多样性领域而言，还有一个公众参与的方式。据我了解，现在一些动物保护组织会有一些众筹，然后公众通过众筹或者说捐款来支撑他们开展野生动物的保护。虽然也许就捐了几十块钱、一百块钱，但是人多力量大，确实也支撑了很多机构的发展。我觉得在这个过程中，公众确实起到了很大的作用。
科学家是一份理想职业吗？
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段玉龙：我们知道基础研究需要漫长的时间，需要很多经费的支持，也得需要新鲜血液的不断补充。客观来讲，当一个年轻人面对着自己人生道路的选择，基础研究往往会让他退避三舍，产生很多顾虑：比如我能不能解决那么多的困难问题？我挣的钱够不够让自己结婚生子、在北京买房，有着幸福的生活？未来我的事业如何发展，会走向什么样的方向？看一看跟自己差不多水平的同学，学了金融或者进入互联网大厂后，人生好像立刻就“高开高走”了。我不知道三位老师怎么看待这个问题，如何能够吸引更多的年轻人投入到基础科学的研究中来？
陈海生：这是个尖锐的问题。但是我觉得，如果一个国家最聪明、最优秀的青年人不做科技，这个国家的科技前途可能也不会太大。就做基础研究来讲，它非常富有挑战，我可以给做这方面工作的青年科学家一些建议。
首先你得对基础研究感兴趣，要把你的兴趣和你的工作结合起来，那你在中间获得的快乐就会多一些。第二，做基础研究不要期待大富大贵，但是在我国现在的科技投入情况下，体面的生活还是有保障的。第三，做基础研究不要期待今天冒出一个大成果、明天冒出一个大成果。你要老想着“我今天怎么还没有出来大成果”，这个过程就会比较郁闷。但你如果注重每天细微的进展，享受这个过程，可能在科技攻关的进程当中，也会多一些乐趣。
在这个过程当中，比如像我们做的这项工作，可能要100人做好多年才能做出来。你在每天回顾的过程中，觉得今天这一个部件有了提升，那就是一个进步。但是如果你每天都要考虑：万一这个大项目最终没成功怎么办？焦虑、睡不着觉，然后你的痛苦就会多一些。所以说呢，我们常讲“埋头苦干”，当然你同时还要“抬头看路”。所以说不光要享受山顶的风景，还要享受登山的过程。
朱冰：对，我也是这么想的。我觉得刚才陈老师讲的一个点挺好：他说体面的生活没什么问题。说心里话，我们国家对科学还是挺重视的，而且国家现在对科学家也不薄。真要讲的话，我国科学家的收入和社会平均收入的比，一定比德国、法国或者我们中国的台湾、香港高。所以坦率来讲，科学家其实并不是一个低薪的贫苦群体。
但是困难的是啥？是这样一个金字塔的结构。就是说它是一个不断攀爬的过程，中间你有很多时候会失败。比如像我们的生命科学，也许你做到35岁博士毕业，忽然发现没有前途：我的方向、我的探索失败了。那当然是一个比较大的挑战。但事实上无论怎样，你在过去的累积当中，其实也获得了体现价值的不同方式。
我可以举一个例子。我在瑞士做博士后的时候，有一个师兄当时大概做到三十六七岁了，他感觉自己不可能成为一名教授，已经绝望了。为什么？因为做得还不够好，职位就那么多，但是人更多。那怎么办？他后来想了想，就不做科研了，去学了法律——知识产权。花一年时间学了法律之后，他就做了一名非常好的知识产权律师，帮很大的药企，像诺华、罗氏做事情。然后他回来跟我说：冰，你知道吗？我花一年学会了法律，你让一个律师花一年来学我的知识，这是不可能的。所以从这个角度来看，他过去那些年的训练没有丢掉，这对是他有用的。
那么比如我自己的学生，留在科学界的、做得不错的也有好几个。现在我的学生回国以后，青年千人、海外优青都有好几个了。但也有进入工业界的，有的在企业里面做研发副总监，有的在投资行业里面做投资总监。他为什么能做这个？因为他对科学有判断力。比如他所在的投资公司要往做生物科技（biotech）的公司里投钱，那他得知道有没有被忽悠。因为有这个背景，他就能明白。这比财经大学毕业的、只经过几年训练的然后来学生命科学要容易多了。所以虽然你可能有不同的路，不一定每个人都能成为基础科学的顶尖科学家，但不等于这个训练是白费的。你只要合适，总能找到适合自己的地方。
然后在这块我顺便说一个数字，我前两天还把它发到我们家里的群，给我家老二看。他现在高一，自己对生物学或者医学方面有点兴趣。发给他看什么呢？我现在忘了具体的数字，大概是说在过去的十年间，我们国家生物医学企业的投资增长了几十倍，而在这个领域毕业的博士增长几乎是持平的，或者稍微多了几个。我发给他看，他说：爸爸，这个啥意思？我说这看不懂吗？需求（笑）。
段玉龙：赶紧去啊！这里没有内卷(笑)。您这个想法倒是开辟了一条新思路。我们说吸引更多的年轻人进入科学研究的金字塔，目的是要把这个塔修得足够高，要去问鼎那些人类尚未抵达的高峰。但是当那个金字塔太高、攀登太辛苦，另外一个方向就是把金字塔的塔底修得足够大。不见得说让更多的人都去做科研，但我们可以将科学思维、科学方法运用于社会的诸多角落，同样也是在推动社会进步。
胡义波：做基础研究，首先兴趣可能还是第一位的。有些基础研究很枯燥、乏味，但是如果有了兴趣，你就能够长时间地在这一行坚持下去。第二，我不知道其他工作是什么情况。但如果你做的基础研究是一个重复性的工作，或者说老是跟在别人后面，慢慢地就会觉得没有意思。我认为还是要做一些创新性的研究。当你觉得自己的成果对这个学科或者领域有一些贡献，就会有一种成就感，或者觉得自己有一定的社会价值。对于长时间坚持在基础研究领域，我觉得它还是很重要的。可能就像陈老师说的，你要想在这一行大富大贵，可能确实不太适合。
朱冰：胡老师刚才说到的一句话特别打动我。就是我自己做科研这么多年，最有成就感或者最有满足感的是什么时候呢？就是当我想到：好像有一件事全世界从来没有人想过，我是第一个这么想的人，那个时候觉得心里还是挺有感触的。不做科学好像很难体会到这种感受。
段玉龙：三位科学家今天跟我们分享了很多。我相信，当今天跟大家输出这些内容的时候，背后一定有十几年、几十年的积累。那么在这些过程中，有漫漫长夜的独自探索，也会有灵光一现时的那种兴奋。
接下来我还想问问现场的朋友们，大家有没有想向三位科学家发出疑问的？
观众提问环节
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观众：我想问一下朱老师。前段时间Science上面发了几篇文章，绘制了人类有史以来最大的基因图谱。我想知道这件事对我们普通人的意义是什么？
朱冰：人类基因组计划在2001年就已经完成了，但那时候中间还有很多所谓的gap（缺口），就是说不知道这段是啥，因为它是重复序列，当时的技术读不出来，现在就把它彻底搞清楚了。这东西对大家的意义到底是什么，只能说这么讲。我原来画了一张北京地图，但是从二环到三环之间有条路没画出来。你原来只知道那里有东西，但具体不知道是什么，现在这条路被画了出来。如果你要研究这个，你或者其他准备从这条路走过去的人，就觉得它特别有用。但对于一个压根儿不去那儿，从来也不去二环到三环之间的人来说，这对我可能就没有用。但是这个信息一定对一部分探索的人有用，那我觉着就很好。
观众：我想问陈海生老师一个问题。现在我们一直鼓励大家随手关灯、出门就关空调，号召大家节约用电。但是也有人说，要真的想解决能源问题，达到碳中和、碳达峰，可能还是需要从新能源技术、储能技术这方面突破，需要用先进的技术来解决能源问题，一味地要求个人节约用电可能意义不大，而且也不太现实。我想问一下陈老师，您对这种看法怎么看呢？
陈海生：一方面，我们国家的能源政策，无论何时都是“节能优先”：浪费永远是可耻的。另一方面，我们做“双碳”，碳中和、碳达峰，不是要降低人民的生活水平，而是在提高人民生活水平。在能源需求增加的同时，要减少碳排放。那怎么办？我们要提升可再生能源的比例，然后逐步降低化石能源的比例，减少碳排放。能源的使用在相当长的时间内还是增加的，但是我们在日常生活中还是要鼓励大家节能。
段玉龙：我追问个问题。有一个活动一直有争议，叫地球一小时。每年的某一天会号召很多参与这个活动的人，大家在这一个小时之内关灯。虽然表面上看起来是节约能源了，但是有人说突然间断电对于电网也是一个冲击。这种节能方法可取吗？
陈海生：这是一种文化活动。重点在向社会传达一种“我们要节约”的理念。至于它的节能效果，就是那一个小时，节能占的比例还是很小的。因为现在的灯都比较节能，它在整个能源当中的比例很小。比如说我们家里一个LED灯就几瓦，再多可能就是几十瓦、一两百瓦。像空调都是千瓦级别的，它可能占的比例就很多。如果我们民用的再跟工用的比，那炼钢、电解铝就又是另外一个级别了。所以总体上，它是一种节能低碳生活的理念、一种文化表达，以此来呼吁大家，然后共同促进我们的绿色低碳生活。
观众：我想问一下胡老师。就是我很喜欢动物，以后也想从事野生动物保护这一类的研究。那么我在大学和研究生阶段应该选哪一方向的专业，需要做哪些前期的准备呢？
胡义波：现在很多高校都有野生动物保护这个方向。如果从专业上讲，那肯定是动物学，还有保护生物学。保护生物学、演化生物学目前在很多学校还只是选修课，但是从整个领域还有国家的重视程度上讲，它们未来肯定是整个生物学中持续不衰的两个学科。所以我觉得在这两方面，你可以多下点工夫。
段玉龙：谢谢今天所有现场朋友的提问。今天我们的主题是基础科学研究。最后一个环节，每位嘉宾用一句话作为我们今天整场活动的结题。
朱冰：在我看来，基础研究就是怎样拓展我们的知识，它的本质就是用钱变成新的知识。但是我们经常把科学和技术混在一起，而技术指的是用科学或者用知识来变成钱。
陈海生：欢迎更多的优秀青年人才加入到基础科学的研究中来。你想，如果世界上有一个现象或者理论是你最先发现或者最先发明的，那是一种什么样的幸福！欢迎大家支持参与基础研究。
胡义波：保护生物多样性就是保护人类自己，也欢迎大家加入到保护我们自己的队伍中来。
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