試論大科學工程的基本特征和社會功能

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(大連理工大學 公共管理與法學學院，遼寧 大連 116024)

試論大科學工程的基本特征和社會功能

王續(xù)琨，張春博

(大連理工大學 公共管理與法學學院，遼寧 大連 116024)

大科學工程是指建造用于重大科學研究項目的觀測實驗裝置和驗證重大科學理論-技術原理的物質裝備的大型工程活動。大科學工程作為體現國家科學技術實力的一個重要標志，具有重大科學-技術創(chuàng)新性、“科學-技術-工程”整體關聯性、多層次多部類跨學科綜合性三個基本特征，在弘揚國威軍威、振奮民族精神,催生新興產業(yè)、帶動企業(yè)創(chuàng)新，推動科學進步、促進技術創(chuàng)新，培育高端人才、傳播科學技術等方面發(fā)揮著不可替代的作用。

大科學工程；大科學計劃；大科學；基本特征；科學社會功能

大科學工程是科學技術高度發(fā)展的綜合體現，是彰顯國家科學技術實力的一個重要標志。進入新世紀以來，“大科學工程”概念在中國學術期刊和相關政府部門文件中的出現頻次越來越高，“大科學工程”正在成為一個有吸引力的研究熱點。大科學工程的基本特征和社會功能，是大科學工程研究的兩個元問題。本文基于對“大科學”“大科學工程”概念涵義的考察辨析，對上述兩個問題略陳管見，與學界師友進行初步的交流。

一、“大科學”與“大科學工程”概念的界定

“大科學工程”概念是“大科學”概念的擴充和延展。1961年7月，美國核物理學家、橡樹嶺國家實驗室負責人阿爾文·溫伯格(Alvin Weinberg，1915—2006)在一篇文章中首次創(chuàng)用“大科學”(large-scale science，big science)概念，用于描述類似于美國“曼哈頓計劃”這樣的科學研究模式。他還列舉了大型運載火箭、高能粒子加速器、高能核反應堆等實例，認為它們是“大科學”的紀念碑，是當今時代最顯著的標志[1]。溫伯格的文章引起英國科學史家、科學學家德里克·普賴斯(Derek J.de S.Price，1922—1983)的高度關注。1962年6月，普賴斯在美國布魯克海文國家實驗室做了四場運用計量方法探討科學發(fā)展規(guī)律的系列講演。1963年，他的這組講演稿匯集出版，以《小科學，大科學》(littlescience，bigscience)作為書名。普賴斯指出：“不僅現代科學硬件如此光輝不朽，堪與埃及金字塔和歐洲中世紀大教堂相媲美，且用于科學事業(yè)人力物力的國家支出也驟然使科學成為國民經濟的主要環(huán)節(jié)。現代科學的大規(guī)模性，面貌一新且強而有力，使人們以‘大科學’一詞來美譽之。”[2]他在書中沒有為“大科學”概念作出清晰的界定，只是從活動規(guī)模的角度將科學發(fā)展的歷史過程區(qū)分為“小科學時代”和“大科學時代”。

20世紀70年代末在中國大地涌起的改革開放大潮，為中國學術界帶來了大量新的學術術語、新的科學學科。1981年，中國學術期刊上第一次出現以“大科學”作為篇名主題詞的文獻*參見王健剛：《大科學體系中的研究所》，《內蒙古科技》1984年第4期。。隨著科學史、科學哲學、科學學等一系列新興學科的廣泛傳播，“大科學”成為描述現代科學特征的一個常用術語。令人遺憾的是，學者們撰寫的大量文章和學術著作幾乎都沒有為“大科學”做出定義式的解釋。下面列出筆者由20世紀80年代以來中國出版的工具書中摘選的幾個“大科學”定義。

◎大科學由大量科技人員參加，投入大量科學研究經費的現代大規(guī)模科學研究活動。這一概念相對于歷史上由個人或少數人利用簡單設備所從事的小規(guī)?？茖W研究——“小科學”?！罂茖W是適應科學本身發(fā)展和社會對科學的需要而出現的。20世紀以來許多尖端科學技術的發(fā)展，如原子彈和氫彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等，無一不是大科學的成就。(彭克宏主編：《社會科學大詞典》，中國國際廣播出版社1989年版，第1149-1150頁)

◎大科學即科學技術和經濟社會高度協同的，各學科綜合匯流的，自覺規(guī)劃管理的，以基礎研究、應用研究為內容，并注重應用、開發(fā)研究的系統(tǒng)性的社會科學化、科學社會化的活動。(韓明安主編：《新語詞大詞典》，黑龍江人民出版社1991年版，第69頁)

◎大科學亦稱“大科研”。與‘小科學’相對。指由大規(guī)模的集體進行的科學研究方式。具有項目規(guī)模龐大、結構復雜和多學科協作等特點。(《辭海(1999年版縮印本)》，上海辭書出版社2000年版，第765頁)

◎大科學(big science) 具有大規(guī)模性質，擁有高度技術裝備，對社會、經濟、生產、生活、政治、觀念等起重大影響的現代科學。如美國研制原子彈的曼哈頓工程、航天事業(yè)等。(金炳華主編：《馬克思主義哲學大辭典》，上海辭書出版社2003年版，第423頁)

基于上述定義，筆者在這里為“大科學”概念做出一個簡潔的解釋：大科學是指研究規(guī)模大、參與人員多、投入經費多的現代科學活動或科學研究項目。這個解釋可能不夠圓滿，但它揭示了大科學最顯著的外在特征，能夠為多數人所接受。

中文的“大科學工程”概念的形成，大約經歷了近10年的時間。借助于“中國知網”的《中國學術期刊(網絡版)》的“全文”檢索功能，筆者以“大科學工程”作為檢索詞對20世紀90年代以前的期刊文獻進行了全文檢索，找到了幾篇在文中使用類似“大科學工程”概念的早期文獻。例如，《內蒙古科技》1981年第2期刊載的《國家科委負責同志談當前科技方針》一文，其中有“‘大科學’的工程建設項目”這樣的說法；《科技進步與對策》1984年第1期刊載的《新的技術革命和科技體制改革》一文，使用了“大的科學工程”這個偏正詞組。1988年《科學學研究》發(fā)表的《發(fā)展基礎研究和科學事業(yè)的幾個政策問題》一文，是目前我們查詢到的在文中使用“大科學工程”概念的第一篇期刊文獻。

1995年，中國學術期刊第一次出現以“大科學工程”作為篇名主題詞的文獻*參見《上海水利》1995年第1期《中國才興建十大科學工程》一文。。目前，在《中國學術期刊(網絡版)》中可以檢索到70篇以“大科學工程”作為篇名主題詞的文獻。20世紀90年代中期之后，從《全國科技發(fā)展“九五”計劃和到2010年長期規(guī)劃綱要(匯報稿)》(1996年)、《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》(2006年)到《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》(2016年)，在科學技術部等政府部門的科學技術發(fā)展規(guī)劃一類文件中，頻繁出現“重大科學工程”“大型科學工程”“大科學計劃”“大科學工程”等術語。例如，在《國家“十二五”科學和技術發(fā)展規(guī)劃》(2011年)中，“大科學工程”和“大科學計劃”各出現了4次。

依據對相關文本的分析，我們可以初步認定，中文的“大科學工程”概念主要來源于對big science project或huge scientific project等英文詞組的翻譯。這是一種常見譯法，正如美國的曼哈頓計劃(Manhattan Project)經常被翻譯為“曼哈頓工程”一樣。然而，值得注意的是，中文語境的“大科學工程”概念經過多年的磨合使用之后，已經與英文big science project(大科學計劃)的所指范圍不完全一致了。在國務院2016年7月印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，“大科學工程”出現了10次，“大科學計劃”出現了8次，兩個術語在多數情況下是并列使用的。例如，在第八章“持續(xù)加強基礎研究”中，將“組織實施國際大科學計劃和大科學工程”列為第三項任務：“調動國際資源和力量，在前期充分研究基礎上，力爭發(fā)起和組織若干新的國際大科學計劃和大科學工程，為世界科學發(fā)展作出貢獻?！彪m然目前我們沒有找到政府部門對“大科學計劃”“大科學工程”概念的專門解釋，但從使用方式、語境來分析，兩個術語既有聯系又有區(qū)別?！按罂茖W計劃”覆蓋所有的大科學項目，其中既包含大量不以工程建造物為基本目標的項目，又包含那些以工程建造物為基本目標的項目。在《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，前者如醫(yī)學免疫學、干細胞及其轉化、基因編輯等，后者如物質深層次結構研究裝置、熱核聚變實驗堆、平方公里陣列射電望遠鏡等。后者就是中國語境下的“大科學工程”。

中國學術界所使用的“大科學工程”術語，其中的“工程”不是泛化的廣義工程概念，不包括價值工程、工業(yè)工程、金卡工程等軟工程，更不包括希望工程、蓓蕾讀書工程、菜籃子工程等社會工程，僅指作用于自然界、建造人工自然物的工程。在漢語中，這種語義的“工程”與“計劃”不是對等或等義概念。為了標示中文“大科學工程”與“大科學計劃”的語義差別，筆者主張用big science engineering來對譯“大科學工程”。中國語境的大科學工程，強調的是其“造物”的工程性特征。

大科學工程作為一個動態(tài)的過程，自然離不開科學研究和技術開發(fā)所應用的基礎設施或物質裝備。然而，“大科學工程是科學技術領域的大型基礎設施”[3]序一1這種說法并不準確，應該說，科學技術領域的大型基礎設施建設項目是大科學工程。2008年12月，在貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)金科村一片名為“大窩凼”的喀斯特洼地中開工建設世界迄今最大單口徑射電望遠鏡，該項目被命名為FAST工程。作為一項大科學工程，FAST工程包括從項目規(guī)劃、設計、立項到施工、試運營、運行維護的整個過程。500米直徑球面射電望遠鏡是FAST工程的產物，工程產物不是工程的全部內涵，不能將這個目前獨步天下的射電天文設施本身等同于大科學工程。

在筆者目力所及的辭典、百科全書中，目前還沒有找到“大科學工程”的定義，這些工具書都沒有將“大科學工程”列為條目。近年來，一部分中國學者在討論大科學工程問題時，為“大科學工程”作過一些解釋。有的學者認為，大科學工程主要指自然科學的探索性研究和具有前沿科學性質的大工程[4]。也有的學者認為，大科學工程是基礎研究的一個重要組成部分，也是科學研究的國際前沿領域[5]。借鑒多家觀點并依據對大科學工程實例的提煉概括，筆者在此為“大科學工程”做出一個嘗試性的界定：大科學工程是指建造用于重大科學研究項目的觀測實驗裝置、驗證重大科學理論-技術原理的物質裝備的大型工程活動。前者如大型粒子對撞機、大口徑射電望遠鏡等，可以稱之為科學探索型大科學工程；后者如原子彈研制、核聚變反應堆等，可以稱之為技術開發(fā)型大科學工程。

二、大科學工程的基本特征

歸屬于大科學范疇的大科學工程，毫無疑問地應該具有前面述及的研究規(guī)模大、參與人員多、投入經費多等大科學的外顯特征。但這些外顯特征還算不上大科學工程的基本特征。有學者認為，大科學工程具有創(chuàng)新性、公共性、風險性、階段性、持續(xù)性和開放性等特點或特征[6]。依據大量的大科學工程實例，筆者從研究目標、實施過程、知識范圍三個視角對大科學工程的基本特征進行解析，概括出重大科學-技術創(chuàng)新性、“科學-技術-工程”整體關聯性、多層次多部類跨學科綜合性三個特征。三個特征互為依存，缺一不可，一項科學工程只有同時具有三個特征才是真正意義的大科學工程。

(一)重大科學-技術創(chuàng)新性

從研究目標上看，大科學工程必定以服務于重大科學-技術創(chuàng)新為宗旨。這個特征可以將大科學工程與小科學工程區(qū)別開來。

所謂“科學工程”，可以理解為負載著科學-技術創(chuàng)新使命的工程活動或工程項目。為進行水力學模擬實驗而修建小型混凝土水壩、港口防波堤模型，為研究微觀粒子的運動軌跡而制造云霧室、氣泡室、小型粒子加速器，在一定意義上都可以被視為科學工程。但它們所服務的研究目標都算不上重大科學-技術創(chuàng)新，因此這類科學工程只能歸屬于小科學工程。就數量而言，在目前階段小科學工程仍多于大科學工程。筆者認為，大科學工程之“大”首先要理解為“重大”，即目標重大，面對的是重大科學難題和重大技術難題，或者說指向具有變革性、劃時代性的重大科學-技術創(chuàng)新。只有目標重大，才有規(guī)模大、隊伍大、投資大，才需要英才薈萃、學科匯聚、知識匯流。大口徑射電望遠鏡用于探測未知射線、天體，大型粒子加速器用于探索物質的深層次結構，托卡馬克核聚變實驗裝置用于尋找核聚變能量實際利用的途徑，這些通過大科學工程建造出來的大科學工程裝置都以服務于重大科學-技術創(chuàng)新作為根本宗旨。

以制造高精尖武器為直接目標的大科學工程項目，同樣面對的是重大科學-技術創(chuàng)新。20世紀30—40年代德國由沃納·馮·布勞恩(Wernher von Braun，1912—1977)參與和主持的運載火箭研制項目，是現代科學技術史上的第一批大科學工程之一。火箭技術起源于中國北宋時期的玩具“流星”或“起火”，南宋時期出現了用于戰(zhàn)事的火箭。1913年至1926年，美國工程師、發(fā)明家羅伯特·戈達德(Robert H.Goddard，1882—1945)多次進行火箭試驗。馮·布勞恩繼承了戈達德的火箭夢想，他以一篇關于火箭發(fā)動機理論和實驗研究的論文于1934 年獲得柏林大學的博士學位。1936年，在波羅的海海濱的佩內明德建起了火箭研究中心，幾年后聚集了數千人的研制隊伍。由德國軍方出資的運載火箭項目，其外顯目標是研制以火箭作為推進器的導向性飛彈——V-2導彈，實現炸彈武器的跨越式發(fā)展，而布勞恩的潛在科學目標則是“制造火箭并飛到外星球上”，“讓人類走進太空時代”[7]。

始于20世紀50年代中期的美國核動力航空母艦設計建造工程，是一項分期實施的大科學工程，每一階段既有應用科學家、技術科學家從事相關研究，又有大批工程師進行艦體和動力系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、艦載機設計，還有成千上萬的工人、管理人員參與艦體、艦載機建造和設備安裝。1961年加入美國海軍的企業(yè)號航空母艦作為世界上第一艘核動力航空母艦，實現了將核反應堆裝上大型水面艦船、使用蒸汽彈射器改變飛機起飛方式、安裝先進的相控陣雷達系統(tǒng)等項重大技術創(chuàng)新。經過20世紀70年代以來40年設計建造10艘尼米茲級航空母艦的經驗積累，2017年4月進行海上實測的福特號航空母艦，采用了新的大功率一體化核反應堆、帶狀電力分配系統(tǒng)、有源相控陣雷達、艦載機電磁彈射系統(tǒng)、新式艦載機、艦載激光防御系統(tǒng)等多項高技術、新技術。

(二)“科學-技術-工程”整體關聯性

從實施過程來看，大科學工程必然存在“科學-技術-工程”的成果轉化鏈條，三者緊密關聯。這個特征可以將大科學工程與一般大科學項目、一般大工程項目區(qū)分開來。

美國的曼哈頓工程的主要目標是研制利用原子核裂變能的炸彈，該工程兼具科學屬性、技術屬性、工程屬性，存在著“科學-技術-工程”的成果轉化鏈條。從自然基礎科學的角度來看，原子彈科學理論基礎首先來源于阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein，1879—1955)相對論中的質能方程式(E=MC2)。1939年年初，德國放射化學家奧托·哈恩(Otto Hahn，1879—1968)及其助手弗里茨·斯特拉斯曼(Fritz Strassmann，1902—l980)提出核裂變概念，發(fā)表關于鈾原子核裂變現象的研究論文。同年9月初，丹麥物理學家尼爾斯·玻爾(Niels H.D.Bohr，1885—1962)及其合作者約翰·惠勒(John A.Wheeler，1911—2008)從理論上闡述了核裂變反應過程，并指出能引起這一反應的理想元素是同位素鈾235。1942年6月曼哈頓工程正式實施后，集中了一批實驗物理學家、放射化學家等，繼承已有的理論成果并從應用科學的角度研究核裂變的應用方向和技術原理，如恩利克·費米(Enrico Fermi，1901—1954)驗證了核裂變鏈式反應的可控性，吳健雄(1912—1997)解決了鏈式反應的連續(xù)性問題等。隨后，一些科學家和研究人員開始對實現技術原理的一系列技術難題進行攻關。歐內斯特·勞倫斯(Ernest O.Lawrence，1901—1958)主持建造電磁分離設備進行同位素鈾235的提純；在費米的指導下設計和制造出世界上第一臺可控核反應堆，首次實現了鈾核的可控自持鏈式裂變反應；尤利烏斯·奧本海默(Julius R.Oppenheimer，1904—1967)領導的洛斯阿拉莫斯實驗室進行原子彈結構的設計。在做了一系列部件技術試驗的基礎上，1945年年初，隨著內爆式設計方案的確定，大批工程師、技師、工人進行原子彈的零部件加工和整體組裝工作。同年7月，順利完成三顆原子彈的研究制造任務，7月16日成功地進行了世界上的第一次核爆炸。

大科學工程圍繞著建造用于科學探索和技術開發(fā)的工程產品(包括儀器、裝備、設施等，以下統(tǒng)稱為大科學工程裝備)來進行。沒有大科學工程裝備建造過程的科學活動，可能是大科學活動，但絕不會是大科學工程。1990年正式啟動的人類基因組計劃，美國、英國、法國、德國、日本、中國等國科學家共同參與，總預算30億美元，歷時15年。這些都滿足大科學工程的外顯特征。我們不主張將其看作是大科學工程，是因為其中不包含建造大科學工程裝備的過程。基因測序儀器并不是具有明顯技術創(chuàng)新性的實驗觀測工具。后期參與的國家可以從美國的專業(yè)生產廠家，買回適用的基因測序儀器，組織眾多科學工作者進行大批次的基因測序工作和相關研究。大科學工程必定包含大科學，但類似于人類基因組計劃這樣的大科學活動未必就是大科學工程。區(qū)分大科學工程項目與大科學項目，主要看是否存在利用多種技術成果建造工程產品的過程。

有學者專門著文對“大科學工程”概念進行語義結構分析，認為其中的“大”既單獨修飾“科學”又可以單獨修飾“工程”，從而將大科學工程區(qū)分為“大科學-大工程”和“大科學-小工程”兩種類型。[8]筆者以為，應該將大科學工程的“大”字理解為對“科學工程”概念整體的修飾，或者將其理解為既是對“科學”概念的修飾又是對“工程”概念的修飾。大科學只有通過眾多技術環(huán)節(jié)與大工程實現有機整合，才是完整意義的大科學工程。

(三)多層次、多部類跨學科綜合性

從知識范圍來看，大科學工程必須開展多層次、多部類的跨學科綜合性研究。這個特征可以將大科學工程與重大創(chuàng)新性小科學項目區(qū)別開來。

近代科學興起以來的幾百年間，曾經出現過許多具有劃時代意義的科學成就。這些科學成就雖然屬于重大創(chuàng)新，但它們是單個人或少數人在一門學科或少數學科的范圍內通過艱苦探索而獲得的，它們都不屬于大科學工程的范疇。1905年，阿爾伯特·愛因斯坦在探索同時性的相對性問題的過程中，除了同他的伯爾尼專利局同事邁克爾·貝索(Michele Besso)做過討論之外，幾乎是單槍匹馬地完成了具有劃時代意義的《論動體的電動力學》一文，此文標志著成為狹義相對論的創(chuàng)立。狹義相對論豎起了近代科學走向現代科學的一座豐碑，但它的創(chuàng)立卻與大科學、大科學工程無關。

20世紀40年代末，DNA被確認為遺傳物質，DNA的分子結構問題引起了生物學家的濃厚興趣，也吸引了化學家、物理學家的探索目光。幾乎同時加入研究行列的科學家，主要有生物物理學家莫里斯·威爾金斯(Maurice H.F.Wilkins，1916—2004)、生物物理學家羅莎琳·富蘭克林(Rosalind E.Franklin，1920—1958)、化學家萊納斯·鮑林(Linus C.Pauling，1901—1994)、生物學家詹姆斯·沃森(James D.Watson，1928—)、物理學家弗蘭西斯·克里克(Francis H.C.Crick，1916—2004)。1953年，沃森和克里克建立了DNA雙螺旋結構模型，標志著人類進入分子生物學時代。DNA分子結構作為一個研究課題，沒有機構、團體進行統(tǒng)一組織、部署，參與其中的英國、美國科學家或者單兵突進或者兩人攜手，主要利用X射線衍射儀、照相機等已有儀器和裝備，知識覆蓋范圍僅限于自然基礎科學的生物學、物理學、化學，因此不能將其視之為大科學，更不能視之為大科學工程。

大科學工程著力于解決重大科學探索的裝備建造和重大技術原理的工程實現問題，有著紛繁復雜的人力資源、物質資源組織過程，動輒幾萬人甚至十幾萬人、幾十萬人參與其中，既有自然物質資源的匯流，又有社會文化資源的交融。從知識范圍上來看，大科學工程需要實施大跨度的跨學科綜合性研究。所謂大跨度，既有多層次的跨學科綜合，涉及從自然基礎科學、自然應用科學到自然技術科學-自然工程科學等不同學科層次的眾多學科；又有多部類的跨學科綜合，涉及從數學科學、自然科學、系統(tǒng)科學到哲學科學、社會科學、思維科學等不同科學部類的眾多學科。美國的曼哈頓工程、阿波羅登月工程如此，中國的兩彈一星工程、北京正負電子對撞機工程也是如此。

三、大科學工程的社會功能

科學學作為一門以科學自身作為對象的學科，探討科學的社會功能問題是一個基本研究論題。科學學主要創(chuàng)始人之一、英國物理學家約翰·貝爾納(John D.Bernal，1901—1971)的經典科學學名作，以《科學的社會功能》作為書名。認識科學需要解讀其社會功能，認識大科學工程也需要解讀其社會功能。通過對大量實例的檢視，筆者認為，大科學工程的社會功能具有以下四個主要方面。

(一)弘揚國威軍威，振奮民族精神

以服務于重大科學-技術創(chuàng)新為根本使命的大科學工程，作為體現國家綜合實力的科學技術“重器”，在政治上能夠弘揚國威和軍威、提升國際影響力、增強民族自信心。強大的國家，必須有強大的軍事和國防、強大的加工制造能力，而這些都仰仗于大科學工程的有力支撐。20世紀50年代中期，面對國際上核訛詐和軍備競賽的嚴峻局勢，為了對抗軍事威脅、保障國家安全，以毛澤東為核心的新中國第一代領導集體，高瞻遠矚地作出了獨立自主研制“兩彈一星”(初期指導彈、原子彈、人造衛(wèi)星，后來指導彈、包括原子彈和氫彈的核彈、人造衛(wèi)星)，發(fā)展現代化國防尖端技術的戰(zhàn)略決策。歷經十幾年時間，數以幾十萬計的科學技術工作者、管理人員、工人奮發(fā)圖強，在尖端武器制造和空間運載工具領域創(chuàng)造了前無古人的驚人偉績。對此，鄧小平曾指出：“如果六十年代以來中國沒有原子彈、氫彈，沒有發(fā)射衛(wèi)星，中國就不能叫有重要影響的大國，就沒有現在這樣的國際地位。這些東西反映一個民族的能力，也是一個民族、一個國家興旺發(fā)達的標志?！盵9]20世紀70年代末至今，中國贏得30多年快速發(fā)展的國際環(huán)境，同中國國家威望的強力彰顯有著直接的關系。

大科學工程成果在凝聚民心的基礎上可以轉化為振奮精神、鼓舞士氣的強大精神力量。“熱愛祖國、無私奉獻，自力更生、艱苦奮斗，大力協同、勇于攀登”，熠熠生輝的兩彈一星精神幾十年來成為中國人民從事社會主義建設事業(yè)的巨大精神財富，激勵著億萬群眾在各自的工作崗位上忠于職守、勤奮工作。20世紀90年代初以來，中國新一代航天科學技術工作者繼承并發(fā)揚“兩彈一星”精神，緊盯世界航天科學技術前沿，從高起點出發(fā)，經過10多年的艱苦探索和奮力攻關，于2003年成功地實現了載人航天飛行的夢想。中國載人航天大科學工程的圓滿成功，是兩彈一星精神結出的豐碩成果，同時又進一步熔鑄成特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關、特別能奉獻的載人航天精神。

(二)催生新興產業(yè)，帶動企業(yè)創(chuàng)新

源于大科學工程的重大科學-技術創(chuàng)新，是孕育、滋生新產業(yè)的溫床。美國曼哈頓工程的初始目標是制造實用的原子彈，蘊含于其中的科學技術命題卻是核裂變過程的控制和核能的實際利用。第二次世界大戰(zhàn)結束之后，大批科學家、發(fā)明家、工程家的目光轉向了核能的和平利用，從而使曼哈頓工程成為核能產業(yè)的源頭。1951年8月，繼承了曼哈頓工程主要科學技術遺產的美國原子能委員會，在愛達荷州的鈉冷快中子增殖實驗堆上成功地進行了世界上第一次核能發(fā)電實驗。1954年，蘇聯建成世界上第一座實驗性核電站，裝機容量 5兆瓦。英國于1953年動工興建世界上第一座原型天然鈾石墨氣冷堆商用核電站，裝機容量45兆瓦，1956年開始向國家電網送電。1957年美國建成原型壓水堆核電站，裝機容量60兆瓦。20世紀50年代起步的核能產業(yè)，經過70年代的緩慢增長期和80、90年代的調整緩沖期， 進入21世紀后在進一步提高了核電技術安全性和經濟性的背景下，總體上呈現穩(wěn)步發(fā)展的勢頭。目前，33個國家和地區(qū)的核電站發(fā)電量約占全世界總發(fā)電量的12%以上，成為僅次于燃料發(fā)電、水力發(fā)電的第三種主要發(fā)電方式[10]。60年來，各個核電國家從鈾礦勘探、鈾礦開采和鈾的提取、燃料元件制造、鈾同位素分離、反應堆發(fā)電、乏燃料后處理、同位素應用等生產環(huán)境到核能生產相關的建筑安裝、儀器儀表、設備制造加工、安全防護、環(huán)境保護等輔助環(huán)節(jié)，形成了完整的核能產業(yè)鏈，成為各國國民經濟的重要組成部分。

由中國科學院等離子體物理研究所作為主要承擔單位的超導托卡馬克核聚變實驗裝置工程(以下簡稱為托卡馬克工程)，1999年在安徽省合肥市開工建設，總經費預算為1.65億元。該工程項目除制造安裝實驗裝置主機之外，還包含低溫系統(tǒng)高功率電源系統(tǒng)、真空抽充氣系統(tǒng)、高功率低雜波驅動電流系統(tǒng)、高功率離子回旋共振加熱系統(tǒng)、診斷測量系統(tǒng)、總控和數據采集系統(tǒng)、公用輔助設施和基礎配套系統(tǒng)、環(huán)境保護安全系統(tǒng)、氦制冷機房、水冷系統(tǒng)等各個輔助子系統(tǒng)的制造安裝任務。[3]102項目實施之初，整個工程被分解為4個大項共23個一級工程項目，通過招投標，北京、天津、上海、江蘇、安徽、遼寧、湖北、湖南、廣東、四川等省市的一批企業(yè)為托卡馬克工程研制、加工生產相關設備或參與現場工程建設，帶動了這些企業(yè)的產品創(chuàng)新，有力地促進了產業(yè)鏈某些環(huán)節(jié)的升級改造。

(三)推動科學進步，促進技術創(chuàng)新

現代科學史表明，大科學工程對于20世紀中期以來的一系列重大科學-技術創(chuàng)新產生了無可替代的助推效應。通過大科學工程建成的大科學工程裝備和以它們?yōu)橐劳械膶嶒炇?，在科學觀測和實驗探索中發(fā)揮著重要作用。關于物質結構研究的許多重要科學發(fā)現，都依賴于大科學工程裝備，如丁肇中利用美國布魯克海文國家實驗室質子加速器發(fā)現J粒子(1973年)，歐洲核子中心的超級質子同步加速器發(fā)現W玻色子和Z玻色子(1983年)，美國費米實驗室的質子和反質子對撞機發(fā)現頂夸克(1995年)等。

20世紀80年代末，歐洲核子中心為實現大科學裝置與實驗室之間的海量數據傳輸和信息共享，接納并深度開發(fā)了萬維網技術，1993年宣布對外免費使用，從而使之迅速獲得普及，成為20世紀末促成全球信息化、網絡化的一項高技術。中國在20世紀80年代建設正負電子對撞機和90年代末建設超導托卡馬克核聚變實驗裝置的過程中，有力地推動了磁鐵技術、電源技術、高頻和微波技術、超高真空技術、高精度測控技術、超導技術等高新技術的發(fā)展。落址北京天文臺興隆觀測站的大天區(qū)多目標光纖光譜望遠鏡工程，大部分設備由國內相關機構研制加工，研究部門、設計單位、生產廠商形成了創(chuàng)新網絡，促成薄鏡面加工、鏡面拼接、大口徑高精度薄鏡面檢測等光學技術和適應野外工作環(huán)境的高精度、高穩(wěn)定性大型機械設計制造、精確定位等精密機械技術的突躍式進步。脫胎于望遠鏡工程的高密集大容量圖像和數據處理技術、CCD探測器技術、計算機控制技術等，在國防和民用通訊、監(jiān)測設備、儀器中獲得了應用。

大科學工程作為新學科的生長極，滋育了各個相關領域的大批科學學科。以研制原子彈為主要使命的曼哈頓工程，推動了原子核物理學、核物理電子學、核工程學、核反應堆屏蔽工程學、鈾轉化工藝學等學科的發(fā)展，對計算機科學、系統(tǒng)工程學、價值工程學等學科起到了催生作用。阿波羅登月工程使空氣動力學、噴氣動力學、火箭學、火箭外彈道學、火箭發(fā)動機學、火箭裝配工藝學等學科進一步走向成熟，為航天學、航天工程學、航天器動力學、航天材料學等空間科學學科的興起和發(fā)展奠定了堅實的實踐基礎。

(四)培育高端人才，傳播科學技術

大科學工程是科學技術研究人才、科學技術管理人才成長的熔爐和戰(zhàn)場。歷時10多年的中國兩彈一星工程，培養(yǎng)了大批導彈設計學、火箭發(fā)動機學、火箭制造工藝學、核物理學、中子物理學、核燃料學、爆炸力學、核武器工程學、衛(wèi)星設計學、衛(wèi)星動力學、航天材料學、航天工程學等學科領域的科學技術精英，也造就了眾多的科學技術指揮將才。1958年8月，中國科學院近代物理研究所副研究員鄧稼先被任命為第二機械工業(yè)部新籌建的核武器研究所理論部主任，負責領導核武器的理論設計。除了幾位年紀相仿的同事之外，鄧稼先從幾所大學挑選了28名本科畢業(yè)生，這28個年輕人被稱為原子彈研究的“28星宿”。自稱“不會造原子彈”的鄧稼先，帶領大家從翻譯外文資料做起，邊學邊干，他自己則先行一步，學懂一部分就給大家辦班，親自講課。實踐出真知，實干出英才，一群年輕的核科學家在摸爬滾打中迅速成長起來。1980年中國科學院增選學部委員(院士)，鄧稼先領銜的核武器研究所理論部包括鄧稼先本人共有6人同時當選為學部委員。其后，“28星宿”和后期進入理論部的研究人員又有多人先后當選為中國科學院、中國工程院院士。

大科學工程以其規(guī)模宏大、地位顯要而引人注目。北京正負電子對撞機自1990年建成運行以來，迅速成為在20億到50億電子伏特能量區(qū)域居世界領先地位的對撞機，成為跨部門、跨學科共同享用的實驗研究基地，不僅取得了一批在國際高能物理學界有影響的重要研究成果，而且在傳播科學精神、科學思想、科學知識方面發(fā)揮著特有的作用。在中國科學院公眾科學日，對外開放的正負電子對撞機實驗室迎來了成群結隊的中學生、大學生和各行各業(yè)的參觀者。在參觀中，充滿科學技術魔力、魅力的實驗裝置吸引著人們的目光，激勵著青少年樹立向科學進軍、探索未知世界的雄心壯志。從科學普及、人才培育的角度來看，一項大科學工程就是一所大學校。

[1]WEINBERG A M.Impact of large-scale science on the United States[J].Science,1961(3473): 161-164.

[2]D.普賴斯.小科學，大科學[M].宋劍耕，戴振飛,譯.上海：世界科學社，1982：2.

[3]杜澄，尚智叢.國家大科學工程研究[M].北京：北京理工大學出版社，2011.

[4]檀平.大科學工程的管理[J].中國投資，1999(12):38-39.

[5]邢淑英.中國科學院大科學工程的管理[J].中國科學院院刊，2000(1)：33-36.

[6]戴國慶.我國大科學工程財務管理的現狀以及對國際合作的影響分析[J].中國科技論壇，2005(1)：25-29.

[7]雷·史賓伯格，黛安·摩瑟,沃納·馮·布勞恩.太空探索的先驅[M].潘麗芬,譯.北京：外文出版社，1999：4.

[8]李建明，曾華鋒.“大科學工程”的語義結構分析[J].科學學研究，2011(11)：1607-1612.

[9]鄧小平.中國必須在世界高科技領域占有一席之地[M]∥鄧小平文選(第三卷).北京：人民出版社，1993：279.

[10]龐名立.全球電力報告[EB/OL].[2015-12-29].http:∥www.trqgy.cn/report/201512/25892.html.

Abstract：Big science engineering refers to the large scale engineering activity aiming to construct the observation devices in the major scientific research and material equipment verifying important principles of science and technology.As an important symbol of national capabilities of science and technology,big science engineering has three basic features: great innovativeness in science and technology,entire relevance among the science,technology and engineering,and comprehensiveness including multi-level,multi-division and interdisciplinarity.In the meantime,big science engineering has played an irreplaceable role in promoting national and military prestige,inspiring national spirit,spawning new industries,driving enterprise innovation,boosting scientific progress,facilitating technological innovation,cultivating high-end talents and disseminating science and technology.

Keywords：big science engineering；big science project；big science；basic feature；social function of science

(責任編輯：黃仕軍)

BasicCharacteristicsandSocialFunctionsofBigScientificEngineering

WANG Xukun，ZHANG Chunbo

(SchoolofPublicAdministrationandLaw，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024,China)

G301

A

1008-7699(2017)04-0001-08

2017-05-02

王續(xù)琨(1943—)，男，遼寧大連人，大連理工大學公共管理與法學學院教授，博士生導師；張春博(1985—)，男，河北滄州人，大連理工大學科學學與科學技術管理研究所博士研究生.