來源：瞭望智庫中國科技，別吹上天，莫貶入地。
文 | 袁嵐峰 中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室副研究員
對中國科技實力的評價，一向是個熱門話題。在美國對中興禁運芯片之後，這個話題的熱度更是達到了一個曆史高峰。許多人從中認識到了核心技術的重要性，認識到了不是所有東西都可以買到，認識到了自主創新是國家的根本。這些是正麵的效應。不過，也有不少錯誤的想法和做法還很流行，我們正好以此為契機澄清一下。
一種常見的錯誤是胡亂吹捧中國的實力，動不動就誰誰震驚，誰誰慌了。經常有人給我轉來各種“震驚體”的文章，問我怎麽看，真有些不堪其擾。
一個典型的例子是中微半導體設備公司創始人尹誌堯的遭遇。隔三岔五就有文章這樣報道他：“剛剛，這位中國老人，突然回國，美國人徹底慌了！”“中國再一次在核心領域突破技術‘無人區’，彎道超車，率先掌握5納米半導體技術！”尹誌堯稱，這些誇大報道搞得他們很被動。中微不是製造芯片的，是為芯片廠提供設備的。他們多次要求把文章從網站撤下，但過一些時候，又改頭換麵登出來，實在令人頭痛。
尹誌堯芯片製造有很多道工序，中微做的是其中的一環，叫做蝕刻機。在蝕刻機這一環做到世界領先當然很好，但中國在許多其他環節依然是落後的，甚至在有些領域是一片空白。媒體的炒作，對尹誌堯來說，不但是浪費時間，牽扯精力，而且會影響商業利益，擾亂企業經營。這實際上是損人利己。
另一種常見的錯誤是反過來，把中國說得巨弱無比，認為所有講中國成就的宣傳都是假的。在這些人看來，中國前幾年“吹牛吹大了”，“到了中美貿易戰的這一天，我們才發現，一些吹得神乎其神的科技神話、工業神話，真的是神話”，“中國以為在某些方麵已經超越美國，那是假象”。我們不妨把這類文章稱為“神話體”。
那麽，中國的科技進步是神話嗎？答案當然是否定的。
我在許多地方介紹過中國領先世界的科技領域。例如抗瘧疾的特效藥青蒿素，屠呦呦為此獲得了2015年諾貝爾生理學或醫學獎。又如雜交水稻，為世界人民解決吃飯問題，袁隆平為此獲得了2004年的沃爾夫獎。又如超級計算機，現在排名第一的是中國的神威太湖之光，第二是中國的天河二號，第三是美國的泰坦。又如量子保密通信，中國2016年發射了世界第一顆量子科學實驗衛星“墨子號”，2017年開通了世界第一條量子保密通信幹線“京滬幹線”。
總體上，中國排第一的科技領域雖然不是很多，但總是有一些，而大多數國家是一項都拿不出來。如果問中國排在世界前列的領域有哪些，那這個名單就相當長了，實際上包括大多數領域，例如衛星導航係統、航天、手機等。
“墨子號”衛星許多人有一個誤區，就是看到中國強的地方，就極度興奮，而看到別的國家比中國強的地方，例如美國的芯片，就極度沮喪。這些人雖然知識水平和思辨能力相對較低，但立場還是希望國家好的。奇葩的是另一些人，看到外國比中國強的地方，就產生一種“興奮”，認為這說明講中國成就的那些宣傳全是假的。
必須強調一下，這些反應都是錯誤的。世界是非常複雜的，科技是非常廣闊的。中國在很多領域做得不錯，同時美國或其他國家也在很多領域強於中國，這兩者之間並不矛盾。我經常批評中國的不足，介紹其他國家的成果。但是一碼歸一碼，中國實際取得的成果還是應該承認。如果你一定要數不出一個外國比中國強的地方，才能承認中國有成果，那你等於是把標準抬高到了一種荒誕的程度，好比在奧運會上，如果一個國家沒有包攬全部金牌就一無是處似的。沒有任何國家能達到這樣的標準，也沒有任何理性的決策是基於這樣的標準做出的。
說得再大白話一點，好比現在有1000個科技領域，中國在100個領域領先，美國在800個領域領先，那麽正常的反應是承認差距，繼續努力。而許多人的反應，卻或者是把中國領先的全部抹殺，或者是把美國領先的全部抹殺。
成都武侯祠有一副著名的對聯：“能攻心則反側自消，從古知兵非好戰。不審勢即寬嚴皆誤，後來治蜀要深思。”如果你問，對於中國的科技宣傳，對於中興事件的反應，應該是硬的好還是軟的好，積極的好還是消極的好？那麽回答是，這些都不是關鍵，關鍵是，不審勢即寬嚴皆誤，不實事求是就怎麽都不好。
把中國吹上天的“震驚體”和把中國貶入地的“神話體”，看似針鋒相對，其實在本質上是相通的，都是由於無知和懶惰，對世界做出一種最省力、最簡單的解釋。省力的結果就是像哈哈鏡一樣，把現實照得麵目全非。實際上，這些人的目的不是對世界獲得深入的理解，而隻是情緒的發泄。有一個基於遊戲《英雄無敵3》的笑話形象地說明了這種感情需求：
一個農民走到“城堡有限公司”的總裁辦公室門口，問守衛的槍兵：“請問，十字軍總裁在嗎？”槍兵告訴他：“十字軍是二代的總裁，現在已經下 台了。”“知道了，謝謝。”農民微笑著走了。
第二天，這個農民又來問槍兵：“請問，十字軍總裁在嗎？”槍兵說：“我已經告訴過你了，十字軍是二代的總裁，現在已經下 台了。”“知道了，謝謝。”農民微笑著走了。
第三天，這個農民又來問同樣的問題，槍兵暴跳如雷：“我最後告訴你一遍，十字軍是二代的總裁，現在已經下 台了。你到底想要幹什麽？”“沒什麽，我隻不過想再多聽幾遍這個好消息。”農民微笑著走了。
你看，“震驚體”和“神話體”的讀者都是這樣，並不關心真實的世界，隻是想多聽幾遍自己想聽的消息。最滑稽的是，這兩種文章還互相以對方的存在作為自己存在的理由，好像眾人皆醉我獨醒。
在不同的觀點之間，真正的區別不在於是捧還是踩，而在於是否實事求是。一個觀點不會因為它是褒就自動正確，也不會因為它是貶就自動正確，隻會因為實事求是而正確。隻有在客觀認識現實的基礎上，才能根據現實而不是想象來決策。而為了客觀認識現實，關鍵就是要提高科學素養，既要了解具體的科學知識，也要了解科學的思維方式。
拓展閱讀
中國科技實力正以多快的加速度逼近美國
科技水平是國家實力、人民生活水平的最本質的標誌。當今世界科技水平最高的國家顯然是美國。中國的科技水平處於什麽位置呢？
文︱袁嵐峰
本文於2015年8月原載於作者博客，原文有刪節，不代表新華社瞭望智庫觀點。
如何理解當今的世界大勢？世界和中國如何演化到現在這樣？將來會怎麽樣？要回答這些問題，就要先看清大圖景。
科學中，不同的事實材料有不同的重要性。
首先要理解和解釋那些最重要的事實，才能建立起理論體係。當然，判斷哪些事實最重要，最值得解釋，是需要洞察力的。例如愛因斯坦從測量地球在以太中漂移速度的否定結果，領悟到以太根本不存在，光速在所有慣性參照係中都相等，以此為基礎建立起了狹義相對論的大廈。
民科常犯的一個錯誤就是用細節問題否定基本理論，各種推 翻相對論、量子力學的嚐試大都是如此。殊不知細節問題之所以困難，往往是因為影響因素太多，研究者難以把握。例如一片樹葉下落的運動，跟樹葉的質量分布、每個瞬間的氣流都有關係，要描述清楚極其困難。
而最重要的事實、大趨勢反而是相對簡單的，隻要抓住幾個關鍵因素，就能得出深入的結論。所以預測一隻股票的價格非常困難，預測一個國家的經濟增長率卻要容易得多。
那麽，人類社會哪些事實是最重要的？對於這個問題，我們不妨這樣想：如果有外星人在觀察地球，他們會首先關注我們的什麽？或者我們發現了一個外星文明，我們最先想知道的是他們的什麽？
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科技與文明等級
答案很明顯，是科技水平。
從能源的角度看，用火的文明，用畜力的文明，用蒸汽機的文明，用電力的文明，和用核聚變的文明，發展程度是完全不同的。從材料的角度看，用石頭的文明，用青銅的文明，用鐵的文明，用化學合成的塑料、橡膠、纖維的文明，和用劉慈欣科幻小說《三體》中的強相互作用材料“水滴”的文明，發展程度是完全不同的。
高等級的文明遇到低等級的文明，就是碾壓。在同一等級的文明之間，即使政治製度、意識形態、文化傳統相差很遠，還是可以平等對話的。如果我們發現一個外星文明處於冷兵器時代，我們不會緊張，該擔心的是他們。
如果發現他們會使用不可控的核聚變（即氫彈），跟我們並駕齊驅，我們就要認真對待了。如果發現他們會可控核聚變，會星際航行，我們就隻好祈禱他們是善意的了，因為他們要消滅我們隻是舉手之勞。
根據《三體》小說的設定，“水滴”用強相互作用材料製成的1964年，蘇聯天體物理學家尼古拉·謝苗諾維奇·卡達謝夫提出了卡達謝夫標度，用一個文明能夠用來通訊的功率衡量這個文明的技術水平。
按照他的標度，I型文明能夠調集與整個地球的輸出功率（10的15次方至16次方瓦特）相當的能量用於通訊，II型文明能夠把一顆恒星的輸出功率（10的26次方瓦特）用於通訊，III型文明能夠把一個星係的輸出功率（10的36次方瓦特）用於通訊。
那麽我們現在是什麽級別呢？0.72型，連I型都還沒達到。不過考慮到1900年的時候我們還隻是0.58型的文明，這個進步速度已經很快了。也許再過幾百年，人類就能進入I型文明。
把這個視角轉移到國家之間，我們就會發現，科技水平是國家實力、人民生活水平的最本質的標誌。當今世界科技水平最高的國家顯然是美國。中國的科技水平處於什麽位置呢？我的回答是第一集團，跟美國有顯著差距，但屬於同一級別。
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基礎研究的論文與期刊
更詳細地說，科學技術分為基礎研究、應用研究、工業技術、生產經驗等多個層次。各個層次之間既有密切的聯係，也可以有一定程度的不同步。不同背景的人往往關注的層麵不同。筆者從事理論與計算化學的基礎研究，所以先在這裏介紹一下基礎研究的現狀。
基礎研究的成果，在絕大部分情況下表現為學術論文，發表在科學期刊上。科學界之外的人往往覺得能發表論文就很了不起了，但其實不同的論文之間水平相差很遠，科研人員對論文質量的重視程度遠遠超過數量。如何評價論文的質量？
如果對一個領域很熟悉，自然可以仔細閱讀每篇文章，就其內容給出評價。但世界上的論文早已汗牛充棟，誰都看不過來，現代科學又分得越來越細，隔行如隔山，即使對相近專業的論文也很可能不足以給出評價。那麽怎麽快速地估計文章質量呢？簡單而有效的辦法是看它發表的期刊。
在現代科研體係中，文章不是作者想發就能發，而是由刊物的編輯和審稿人把關的。世界上有數以萬計的科學期刊，不同的期刊之間審稿標準相差很遠，好比奧運會和學校運動會的區別。
學校運動會裏會不會有世界冠軍？原則上是有可能的，但這個可能性非常小，大多數人還是玩票的。而能參加奧運會的選手，即使你不知道他的具體成績，但也可以相信總是達到了相當高的水平。
我們再來解釋一下雜誌“好”的程度。英國的《自然》（Nature）和美國的《科學》（Science）是兩家著名的頂級期刊，它們的文章範圍涵蓋整個自然科學。有一些聲名卓著的雜誌涵蓋整個一級學科，如《物理評論快報》、《美國化學會誌》、《德國應用化學》、《化學科學》。
又有一些質量很高的雜誌覆蓋一個二級學科，如《有機化學通訊》、《高能物理雜誌》。再往下，門檻越低，雜誌越多。這是一幅學術金字塔的圖像。把哪些雜誌稱為一流是有一定任意性的，但出入也不會太大，科研工作者的共識比歧見多得多。
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自然指數
近年來，《自然》的發行者自然出版集團提出了一套衡量國家或研究機構基礎科研產出的指標，稱為自然指數。他們挑選了68家一流期刊，統計每個國家或研究單位在這些期刊上發表多少論文。
這是最基礎的指標，他們稱之為文章計數（article count，AC）。這並不是說不在這68家雜誌上的文章都不好，其實出自檔次比較低的期刊的重要文章也不少，還有得到諾貝爾獎的。也不是說這68家雜誌上的文章都很好，這些文章中也難免有一些價值不大的。
但畢竟，在這68家雜誌中出現重要文章的概率比在其它雜誌上大得多。在不知道更多信息的情況下，你看到一篇出自這些雜誌的文章和一篇出自其它雜誌的文章，可以十拿九穩地猜測前者比後者重要。所以作為一個對大量樣本的統計，選取這68家期刊是可以接受的。
當代科學合作很頻繁，一篇文章經常有多個跨單位甚至跨國的作者。所以他們又做了進一步的分析，把一篇文章平均分給每個作者，再根據每個作者的地址信息確定每個國家或單位占多少份額，稱為分數計數（fractional count，FC）。比如一篇文章有兩個作者，一人來自中國，一人來自美國，那麽中美就各得到0.5的FC。
此外，在這68家期刊中的天文學論文占世界所有天文學論文的比例大約是其它學科的5倍，因此他們又把天文學論文的權重乘以0.2，把FC調整成加權的分數計數（weighted fractional count，WFC），作為最重要的評判指標。這套做法在期刊的選取、各個作者的貢獻等細節上當然還有很多可以商榷或改進的地方，但基本思路是合理的，參考價值比較高。
2014年12月，自然出版集團公布了2014年（實際上是2013年12月至2014年11月）的統計結果。美國的WFC排第一，18643。中國第二，5206。德國第三，4077。四到十位是日本、英國、法國、加拿大、西班牙、瑞士、韓國，從3371到1151。超級大國蘇聯的繼承者俄羅斯不在前十之中。可以看出美國非常強大，WFC是中國的3.6倍。但中國排第二，達到德國的1.3倍、日本的1.5倍，也相當不錯。
自然指數再從研究單位的角度看，WFC最高的是哪一家？答案是中國科學院，高達1209，是第二位哈佛大學（852）的1.4倍。
也許你會說這不公平，中國科學院是由許多研究所組成的，跟一個大學沒有可比性。然而第三位是德國馬克斯·普朗克學會（729），第四位是法國國家科學研究院（721），它們都和中國科學院類似。可見至少在科學協會之間比，中國科學院排第一是沒有疑問的。
再仔細想想，一個大學有很多院係和專業，而像中國科學院化學研究所、中國科學院等離子體物理研究所這樣的研究所隻對應於大學的一個學院、一個係甚至一個專業，所以把協會和大學的科技產出做對比也未嚐不可。
以上結果對科學界之外的人來說可能有點意外，但對科研工作者來說很正常，因為符合我們的日常感覺。僅僅十多年前，中國的一流文章還非常少見，很多教授都從來沒發過，有一篇就顯得很高大上了。
進入21世紀以來，中國科技論文的數量和質量都出現了爆炸性的增長，對人才的標準也一路水漲船高。現在想在科大這樣的單位獲得副教授職位，五篇一流文章算是起步價。出門介紹研究成果，如果不是這種量級的，簡直不好意思跟人打招呼。
美國的一流和二流大學的研究水平是非常高的，隨便拎出一個教授來都是響當當的人物，還有一大波諾貝爾獎得主。是的，不少諾貝爾獎得主是在美國二流大學工作的。
不是很久（十年？）以前，中國大學的研究水平整體而言跟美國還沒得比，相差太遠。不過中國的進步非常快，現在中國一流大學的研究水平我覺得已經接近美國的二流大學了。至少人們的期待值發生了變化，中國的研究單位作出世界一流的成果被看成理所當然的事，不會令人感到驚訝了。進步也表現在廣度上，以前隻有中國的一流院校才能指望作嚴肅的研究，現在連一些二流院校都不時發一篇《自然》、《科學》了。
中國的上升勢頭之猛可以從各國2014年與2013年WFC的對比上看出來。美國下降0.8%，德國上升1.0%，日本下降2.3%，英國上升0.9%，然後六到十位的法國、加拿大、西班牙、瑞士、韓國都是下降的。中國呢？上升14.9%！這是個什麽概念？如果保持14.9%的增速，5年就會翻一番。如果中美都保持14.9%和-0.8%的變化率，8.7年後中國就會趕上美國。
然而這還沒完。自然出版集團的WFC數據是每月更新的。現在顯示的是從2014年6月到2015年5月的統計，跟2014年12月的數據相比剛好過去了半年。（本文寫於2015年8月）僅僅半年時間裏，中國的WFC又從5026變成了6318，增長25.7%！
按照這樣的速度，兩個半年即一年就會增長58%，達到7942。因此以後如果看到報道中國2015年的WFC達到7000甚至8000，不要感到奇怪。
與此同時，美國的WFC從18643變成17448，下降6.4%；德國從4077變成3939，下降3.4%。在半年時間裏，美國對中國的比例從3.6縮小到2.8，中國對德國的比例從1.3擴大到1.6。如果這種令人咋舌的速度持續下去，中國超越美國所需要的時間就不是9年，而是3年！我們有可能在2017年就看到！此外，俄羅斯（338）排在第十九位，中國是俄羅斯的18.7倍。
還有另外一個維度可以考察一下。前麵說的WFC來自對68個一流期刊的統計，但這些期刊的學術地位並不相等，好比《射雕英雄傳》裏的裘千仞和王重陽都算一流高手，但王重陽還是比裘千仞厲害不少。
《自然》和《科學》的學術聲譽和發表難度比其它大多數一流期刊更高，我們可以把它們作為頂級期刊的代表。當然這個代表性低一些，因為曆史上發表在《自然》與《科學》之外的裏程碑式論文（包括許多得到諾貝爾獎的）實在是太多了，遠遠多於發表在那68個一流期刊之外的，不過仍然不妨做個參考。
自然出版集團也給出了隻限這兩個雜誌的WFC，我們姑且把它作為各個國家或研究機構發表頂級論文的指標。從2014年6月到2015年5月，國家中最高的是美國（860），然後是英國（144）、德國（116）、法國（67），中國（58）隻排在第五位。研究單位中最高的是哈佛大學（75），而中國科學院（17）隻排到第十五位。
這裏固然有《自然》與《科學》對英美特別照顧的因素，不過也反映出我們在頂級論文中的地位比在一流論文中的地位低一截。換句話說，就是我們的優勢主要在於次頂級的成果。後麵將會談到，這是一個具有某種普遍性的現象，而且與中西的曆史與文化有關。
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五大知識產權局的專利數據
基礎研究的產出可以用科學論文度量，下麵我們再來看應用技術的產出，用專利度量。世界五大知識產權局是歐洲專利局、日本特許廳、韓國特許廳、中國國家知識產權局和美國專利商標局，五局處理了世界80%的專利申請，承擔了專利合作條約95%的工作。
從2012年以來，五局每年聯合發布統計報告。2015年初，五局發布了2014年的主要統計數據報告，完整版的2014年五局統計報告將於2015年底完成。專利分為發明專利、實用新型專利和外觀設計專利，顯然發明專利是與科技水平相關程度最高的。五局的主要統計數據報告中列出的全都是發明專利的數據。
2014年五局共收到230萬件發明專利申請，其中最多的是中國，高達92.8萬件，占了40%！其次是美國，57.9萬件。日本、歐洲、韓國分別是32.6、27.4和21.0萬件。這是中國連續第四年居於發明專利申請量第一的位置。跟2013年相比的增速，中國也是最高的，達到12.5%。美日歐韓的增速分別是1.3%、-0.7%、3.1%和2.8%。
再來看發明專利的授權。2014年五局共授權了95.54萬件發明專利，其中最多的是美國，30.1萬件，占31%。其次是中國，23.3萬件。日本、韓國、歐洲分別是22.7、13.0和6.5萬件。中國的增速12.3%最高，美日韓歐的增速分別是8.2%、-18.0%、1.9%和-3.1%。
有一點需要注意的是，每個知識產權局的申請人都來自全世界，不隻是自己國家。在中國國家知識產權局的申請人中，86%來自中國，4%來自美國。而在美國專利商標局的申請人中，隻有50%來自美國，3%來自中國。
在授權方麵，中國國家知識產權局的專利權人中，來自中國和美國的分別占70%和7%。美國專利商標局的專利權人中，來自美國和中國的分別占48%和2%。顯然，美國專利的國際化程度比中國高不少，吸收外國智力成果的能力值得我們學習。
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研發人員與經費
看完了專利，再來看國家在研究上的人力物力投入。科技部出版的《中國科技人才發展報告（2014）》顯示，2013年我國的研究與發展（R&D）人員總數為353.3萬人，超過美國，居世界第一位。
根據國家統計局的《2014年國民經濟和社會發展統計公報》，2014年中國的研究與試驗發展經費支出為13312億元，比2013年增長12.4%，占國內生產總值（GDP）的2.09%。按照1美元兌換6.2人民幣元計算，相當於2150億美元。
根據世界銀行的數據，前文中2014年WFC世界前十位的國家在2012年的R&D支出占GDP比例是：中國1.98%，美國2.79%，德國2.92%，日本3.39%（2011年），英國1.72%，法國2.26%，加拿大1.73%，西班牙1.30%，瑞士3.41%，韓國4.04%（2011年）。
中國的比例處於中等偏低，不過在較快地上升。由於中國的GDP僅次於美國，超過第三名日本的兩倍，所以可以肯定中國的研發投入處於世界第二位，接近美國的一半。2014年，世界經濟合作與發展組織在《經合組織2014年科學技術與工業展望》中預測，中國的研發支出將在2019年前後超過歐盟和美國，躍居世界首位。
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日常生活中反映的科技水平
看完這些統計數據，再來談老百姓的日常生活。現在一個典型的中國中產家庭擁有這些物質財富：房子，汽車，計算機，智能手機，大屏幕電視，空調，冰箱，洗衣機，多種家具、衣服等。
在這些服務業上花費不菲：教育，醫療，養老，餐飲，電商，娛樂，旅遊，健身，美容等。享受這些公共設施：高速公路，高速鐵路，飛機場，電信，醫院，學校，綠地，劇院等。
還有軟環境：良好的治安，高效的政府服務，快捷的物流等。這樣的生活和美國中產家庭有多大區別？區別不大。中美中產家庭生活的相似之處遠遠多於不同之處。
區別總是有的，如美國人賺錢更多，買高檔汽車更容易，出國旅遊更方便，飛機場更多，如果能進名牌大學，就能受更好的教育。不過中國占優勢的地方也不少，如治安普遍更好，高鐵網絡更發達（美國還沒有高鐵呢），中餐更好吃（美國大部分的飯店就是悲劇），電信網絡覆蓋度更高（中國有村村通，美國在不賺錢的地方就不通）。
2014年，中國人和美國人的預期壽命分別是75.15歲和79.56歲（美國中央情報局world fact book的數據）。
總體而言，中美中產階層的生活屬於同一級別。不同之處屬於各有千秋，而不是瞠目其後。從收入看來似乎相差很多（中國的人均GDP隻有美國的1/7），但實際生活質量卻相差不遠。這是因為中國的中產比例低於美國（但中產人口高於美國），也因為美國的貧富差距比中國大，少數的富人拿走了太多的資源，還因為美國是一個高成本的生活體係，消費效率比中國低（見郭曉明《物質循環的世界》第19節）。
中星9號直播衛星覆蓋圖7
工業技術水平
再來看生產中的技術水平。
第四代戰鬥機，美國有已服役的F-22和F-35，中國有試驗中的殲-20和殲-31。航空母艦，美國有11艘核動力航母，中國隻有一艘從買來的瓦良格號改建的遼寧艦，蒸汽動力，據說國產航母正在建造。衛星導航係統，美國有GPS，中國有北鬥。
導彈防禦係統，中美都有。導彈打衛星，中美都有。彈道導彈打航母，隻有中國有。有源相控陣雷達，中美都有。預警機，中美都有，中國的更先進（注：有源相控陣雷達在原理上比無源先進）。超高音速飛行器，中美都在試驗中。空間站，美國、俄羅斯等16國共用國際空間站，中國有天宮。
太空探索，美國的探測器登陸火星，中國隻到月球。芯片，美國有Intel、AMD，中國隻有龍芯、華為麒麟。操作係統，美國有windows、iOS、安卓，中國沒有像樣的代替物。電信，美國有思科，中國有華為、中興。4G標準，美國有FDD-LTE，中國有TD-LTE。
搜索引擎，美國有穀歌，中國有百度。電子商務，美國有亞馬遜、eBay，中國有阿裏巴巴、京東。社交媒體，美國有臉書、推特，中國有微信、微博。汽車，美國有通用、福特、克萊斯勒，中國隻有奇瑞、吉利、長城。電動汽車，美國有特斯拉，中國有比亞迪。
手機，美國有蘋果，中國有華為。高鐵，美國還沒有，中國占世界一半以上。大飛機，美國有波音，中國的商飛正在研製C919。液晶顯示，美國幾乎沒有，中國有京東方……
這個名單可以列很長。基本的特點是，大多數領域美國領先，但差距在縮小中。也有些領域中國領先，如預警機、火力發電。有些領域美國占壓倒性優勢，也有些領域中國占壓倒性優勢。
殲-20能在幾乎所有領域和美國正麵對抗，而且還互有攻防的，世界上隻有中國一家。其他西方國家由於體量較小，又缺少國家意誌，在四代機、搜索引擎、電子商務、社交媒體、手機等領域基本都放棄了。日本放棄得更多，除這些外還有電信標準、導航係統、大飛機等。俄羅斯隻能抓軍工和航天，在大部分領域裏都退出了競爭。隻有中國在全麵發力，在每場競賽中都不缺席。
這裏有一件很有趣的事。一個選手如果隻參加幾場比賽，取得了好成績，那麽人們一般就隻稱讚他。而另一個選手出現在所有的賽場上，在大部分賽場上都排在前五位，就經常被人批：為什麽短跑不如博爾特？跨欄不如劉翔？跳遠不如劉易斯？拳擊不如鄒市明？太弱了！
對中國，大家批的是：為什麽汽車不如德國？芯片不如美國？機器人不如日本？液晶不如韓國？這種批評背後的意思是中國應該在每一個領域都做到第一，否則就是失敗。其實任何國家都不可能在所有領域都是第一，這是個脫離實際的要求。怎麽不提德國的社交媒體不如美國，美國的高鐵不如日本，日本的手機不如韓國，韓國的太多東西不如中國？他們是不是也該痛心疾首地反思？
不過這個脫離實際的要求也有正麵意義，就是說明中國人民內心非常驕傲，自我期許極高。我們知道自己在曆史上全麵領先過。麵對困難，我們總是認為內因是主導因素，自己搞好了就沒有過不去的檻，堅信人定勝天，君子自強不息，士不可以不弘毅。這其實是大國特有的一種自信。
對許多小國來說，命運多次不由自己決定，他們很清楚人力有時而窮的道理，適當地選擇大國投靠是他們必備的生存智慧。大國的這種自信雖然盲目，雖然不合邏輯，但仍然是有價值的。
它多次使大國的人民煥發出不可思議的勇氣和創造力，完成了許多偉業。正如基辛格《大外交》第18章所言：“大事業往往需要一點天真去推動。”盲目的自信總比盲目的自卑好得多，這種自信是超級大國人民必備的底蘊。
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重劍無鋒，大巧不工
綜合以上對科學論文、專利、科研人力、研發經費、生活質量、工業水平的討論，就得到了前邊說過的結論：中國的科技水平處於第一集團，跟美國有顯著差距，但屬於同一級別。
有一點值得注意的是，論文和專利表示的是科技的增量，而不是存量，正如GDP表示的是財富的增量，而不是存量。由於我們爆炸式發展的時間還比較短，科技和財富的存量可能還不如其他一些國家，換句話說就是那些國家還有老本可以吃。但是在各種增量指標上，我們都已經是數一數二的了。
而在這些增量指標的增速上，即增量的增量，我們毫無懸念是世界第一，如前麵說的2014年WFC比2013年增長14.9%，發明專利申請數增長12.5%，其他國家不下降就不錯了。這是因為我們的經濟在快速發展，科技投入在快速增加，即使其它條件都不變，科技產出也會快速上升的。正如一句老話：能用錢解決的問題就不是問題。
有人有錢就能搞好科技，這個道理雖然正確，卻不容易讓人相信，因為許多人特別不自信，說得好聽點就是太有憂患意識，憂患過頭了。
1999年左右，楊振寧到科大演講《近代科學進入中國的回顧與前瞻》，結論是：“以下的幾個長遠的因素是使得一個社會、一個國家能夠有輝煌的科技發展的必要條件。第一個是需要有聰明的年輕人，有頭腦做科學研究；第二是需要有重視紀律、重視忍耐心、重視勤奮的社會傳統；第三要有決心；第四要有經濟條件。……中國在20世紀裏有前三者，到了21世紀我認為將四者具備，所以我對21世紀中國科技的發展是絕對樂觀的。”
當時我十分不以為然，因為中國有太多的問題，腐敗，專製，貧富差距，世風日下……所以，楊先生，您是不是老糊塗了？後來隨著眼界的擴大，卻越來越發現楊振寧講的是完全正確的。他這些道理看起來很質樸，簡直土得掉渣，但卻是“重劍無鋒，大巧不工”。這正應了《道德經》裏的話：“上士聞道，勤而行之；中士聞道，若存若亡；下士聞道，大笑之。不笑不足以為道。”
9
美國的昨天和中國的今天
其實從曆史上看，經濟強國科學崛起幾乎是必然的，過程比一般人想象得直截了當得多。
19世紀末，美國已經是全球最有活力的經濟大國，但科學水平還很低。1883年，美國物理學會第一任會長亨利·奧古斯特·羅蘭（Henry Augustus Rowland，1848—1901）做了一個演講《為純科學呼籲》，被後世稱為美國科學的獨立宣言。
他在演講中激烈批評了美國科學的狀況：
“美國的科學隻存在於未來，它沒有今天和過去。……我們厭倦平庸，這是我們國家所遭受的詛咒。……難道我們總是匍匐在塵土中去撿富人餐桌上掉下來的麵包屑，並因為我們有更多的麵包屑而認為自己比他更富裕嗎？……教學工作會消耗大部分精力，這也是絕大多數在教授職位上不進行任何科學工作的人的一個借口。
……這類的事實（按：美國的許多所謂大學隻有幾位教授、十幾名學生和幾萬美元的經費）隻會存在於一個民主的國家，它所自豪的是將所有的東西都降低到同一層次。……要讓他們（按：美國的大學生）知道他們隻接受了一半的教育，他們與世界上的一些人相比如原子般微不足道。……那些拿最高薪水並擁有教授職位的人今天所做的事絕對不是純科學研究，而是科學知識的商業應用，目的是增加他們已經很高的收入。
……如果這位學生被一些當時所謂的好老師所教育，這些老師所知道的隻比學生多一點，並常常被學生超過甚至輕視，那麽沒有人會懷疑這位學生的品味低下。這位學生發現隻要他稍加努力，他就能超過他所在的大學中擁有最高榮譽的人；他開始認為自己是一個天才，工作的動力隨之消失了。旁邊的小土丘讓他感到自己是一個偉大的人，但他不知道世界上還有他無法比擬的大山。
……在美國人的心中，期望與賭博的欲望被混為一談，除了它們的名字不同之外，每個機構都在混沌中昏睡，期望時間的流逝能帶來繁榮昌盛。……有太多的地方學會被冠以大而不當的名稱，每個學會都有自己的知名人士，他們有特權將他們在早晨散步時發現的某些多出一支腳的螃蟹描述為無價之寶。
……它（按：美國科學院）沒有辦法獲得像偉大的英國皇家學會、或者是在巴黎、柏林、維也納和其它歐洲首都和大城市的偉大學院的地位。……在科學方麵，我們國家還沒有出版過或者即將出版任何中小學教材以上的書籍。……我們國家所做的物理學工作還不足以支撐一個物理學期刊。”
亨利·羅蘭看到這些，你會覺得美國的科學弱爆了。當時肯定也有很多“良心”人士宣稱美國不可能搞好科學。但他又說：“慷慨給予是美國人最優秀的品質，這個國家所需要的將會在將來的資金中得到支持。……美國人在小事情上不缺乏發明和創造，當同樣的精神被用到知識和對科學的熱愛上時，它就會變成研究的精神。”
羅蘭的結論是熱情洋溢的：“我們知道這個國家前進的速度：我們看見城市在一夜之間拔地而起，其它的宏偉事業也以史無前例的速度前進。我們看見了正在建造的物理學實驗室，我們看見了對接受過全麵訓練又不懼怕數學的物理學家的大量需求，需要他們做教授或加入到所謂的現實生活中。也許我們與所有真正的美國人有著同樣的感覺，我們的國家正在走向繁榮昌盛的未來，我們將努力成為世界科學的領導，就像我們今天努力成為世界財富的領導一樣。”
當時的美國和現在的中國是多麽相似！
羅蘭說美國的物理學工作還不足以支撐一個物理學期刊，這正好引出另一個有趣的故事。美國物理學家伊西多·艾薩克·拉比（Isidor Isaac Rabi，1898—1988）年輕的時候去歐洲留學，發現美國的物理雜誌《物理評論》是被一年一次用船運過去的，說明在歐洲科學界看來美國的物理研究根本不值得重視，用不著及時看。
拉比暗下決心，回國後擔任了《物理評論》的主編，和同事們把它打造成了世界物理學界最著名的期刊之一，並且自己因為發現核磁共振獲得了1944年的諾貝爾物理學獎。美國化學家萊納斯·卡爾·鮑林（Linus Carl Pauling，1901—1994）也是在去歐洲留學之後，把美國的化學提升到了世界先進水平，並因為提出價鍵理論獲得了1954年的諾貝爾化學獎。
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中國量子信息的成功之路
我們來看一個中國的例子。量子信息現在是一個非常熱的概念，經常上新聞聯播，大家都知道中國的量子信息搞得很好。量子信息究竟是什麽？
量子信息的應用分為量子計算和量子通信兩大部分，前者比後者的技術難度高得多。量子計算在理論上可以解決很多現在無法解決的問題，或大大加強現有的計算能力，如加速對無結構數據的搜索，模擬真實的量子體係，通過對大整數的質因數分解破解最常用的密碼體係。
科學家提出了若幹種量子計算的實驗方案，但目前還沒有一種達到實用程度的，都隻能做一些算法的演示。例如對於因子分解，傳統算法的計算量隨位數的變化是指數增長，而量子算法隻是多項式增長。
這意味著什麽呢？分解一個5000位的數字，經典算法（“經典”是跟“量子”相對的詞）需要50億年的時間，量子算法卻隻需要2分鍾！但這麽美妙的事隻是理論，隻是潛在的可能性。真正在量子計算機上分解了的最大的數字是什麽？是143 = 11 × 13，這是科大的杜江峰、彭新華等人在2012年實現的。
另一方麵，量子通信已經有一個應用了，稱為量子密碼術。這一個就非常了不起，它在物理原理上阻絕了泄密的可能，是真正的絕對保密。前麵說的量子因子分解可以稱為最強的矛，而量子密碼就是最強的盾。最強的矛能攻破所有經典的密碼，隻有最強的盾才能抵禦它。
中國在量子通信領域是世界領先的，多次刷新了傳輸距離的世界紀錄，有一些試驗性">
來源：瞭望智庫
中國科技，別吹上天，莫貶入地。
文 | 袁嵐峰 中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室副研究員
對中國科技實力的評價，一向是個熱門話題。在美國對中興禁運芯片之後，這個話題的熱度更是達到了一個曆史高峰。許多人從中認識到了核心技術的重要性，認識到了不是所有東西都可以買到，認識到了自主創新是國家的根本。這些是正麵的效應。不過，也有不少錯誤的想法和做法還很流行，我們正好以此為契機澄清一下。
一種常見的錯誤是胡亂吹捧中國的實力，動不動就誰誰震驚，誰誰慌了。經常有人給我轉來各種“震驚體”的文章，問我怎麽看，真有些不堪其擾。
一個典型的例子是中微半導體設備公司創始人尹誌堯的遭遇。隔三岔五就有文章這樣報道他：“剛剛，這位中國老人，突然回國，美國人徹底慌了！”“中國再一次在核心領域突破技術‘無人區’，彎道超車，率先掌握5納米半導體技術！”尹誌堯稱，這些誇大報道搞得他們很被動。中微不是製造芯片的，是為芯片廠提供設備的。他們多次要求把文章從網站撤下，但過一些時候，又改頭換麵登出來，實在令人頭痛。
尹誌堯芯片製造有很多道工序，中微做的是其中的一環，叫做蝕刻機。在蝕刻機這一環做到世界領先當然很好，但中國在許多其他環節依然是落後的，甚至在有些領域是一片空白。媒體的炒作，對尹誌堯來說，不但是浪費時間，牽扯精力，而且會影響商業利益，擾亂企業經營。這實際上是損人利己。
另一種常見的錯誤是反過來，把中國說得巨弱無比，認為所有講中國成就的宣傳都是假的。在這些人看來，中國前幾年“吹牛吹大了”，“到了中美貿易戰的這一天，我們才發現，一些吹得神乎其神的科技神話、工業神話，真的是神話”，“中國以為在某些方麵已經超越美國，那是假象”。我們不妨把這類文章稱為“神話體”。
那麽，中國的科技進步是神話嗎？答案當然是否定的。
我在許多地方介紹過中國領先世界的科技領域。例如抗瘧疾的特效藥青蒿素，屠呦呦為此獲得了2015年諾貝爾生理學或醫學獎。又如雜交水稻，為世界人民解決吃飯問題，袁隆平為此獲得了2004年的沃爾夫獎。又如超級計算機，現在排名第一的是中國的神威太湖之光，第二是中國的天河二號，第三是美國的泰坦。又如量子保密通信，中國2016年發射了世界第一顆量子科學實驗衛星“墨子號”，2017年開通了世界第一條量子保密通信幹線“京滬幹線”。
總體上，中國排第一的科技領域雖然不是很多，但總是有一些，而大多數國家是一項都拿不出來。如果問中國排在世界前列的領域有哪些，那這個名單就相當長了，實際上包括大多數領域，例如衛星導航係統、航天、手機等。
“墨子號”衛星許多人有一個誤區，就是看到中國強的地方，就極度興奮，而看到別的國家比中國強的地方，例如美國的芯片，就極度沮喪。這些人雖然知識水平和思辨能力相對較低，但立場還是希望國家好的。奇葩的是另一些人，看到外國比中國強的地方，就產生一種“興奮”，認為這說明講中國成就的那些宣傳全是假的。
必須強調一下，這些反應都是錯誤的。世界是非常複雜的，科技是非常廣闊的。中國在很多領域做得不錯，同時美國或其他國家也在很多領域強於中國，這兩者之間並不矛盾。我經常批評中國的不足，介紹其他國家的成果。但是一碼歸一碼，中國實際取得的成果還是應該承認。如果你一定要數不出一個外國比中國強的地方，才能承認中國有成果，那你等於是把標準抬高到了一種荒誕的程度，好比在奧運會上，如果一個國家沒有包攬全部金牌就一無是處似的。沒有任何國家能達到這樣的標準，也沒有任何理性的決策是基於這樣的標準做出的。
說得再大白話一點，好比現在有1000個科技領域，中國在100個領域領先，美國在800個領域領先，那麽正常的反應是承認差距，繼續努力。而許多人的反應，卻或者是把中國領先的全部抹殺，或者是把美國領先的全部抹殺。
成都武侯祠有一副著名的對聯：“能攻心則反側自消，從古知兵非好戰。不審勢即寬嚴皆誤，後來治蜀要深思。”如果你問，對於中國的科技宣傳，對於中興事件的反應，應該是硬的好還是軟的好，積極的好還是消極的好？那麽回答是，這些都不是關鍵，關鍵是，不審勢即寬嚴皆誤，不實事求是就怎麽都不好。
把中國吹上天的“震驚體”和把中國貶入地的“神話體”，看似針鋒相對，其實在本質上是相通的，都是由於無知和懶惰，對世界做出一種最省力、最簡單的解釋。省力的結果就是像哈哈鏡一樣，把現實照得麵目全非。實際上，這些人的目的不是對世界獲得深入的理解，而隻是情緒的發泄。有一個基於遊戲《英雄無敵3》的笑話形象地說明了這種感情需求：
一個農民走到“城堡有限公司”的總裁辦公室門口，問守衛的槍兵：“請問，十字軍總裁在嗎？”槍兵告訴他：“十字軍是二代的總裁，現在已經下 台了。”“知道了，謝謝。”農民微笑著走了。
第二天，這個農民又來問槍兵：“請問，十字軍總裁在嗎？”槍兵說：“我已經告訴過你了，十字軍是二代的總裁，現在已經下 台了。”“知道了，謝謝。”農民微笑著走了。
第三天，這個農民又來問同樣的問題，槍兵暴跳如雷：“我最後告訴你一遍，十字軍是二代的總裁，現在已經下 台了。你到底想要幹什麽？”“沒什麽，我隻不過想再多聽幾遍這個好消息。”農民微笑著走了。
你看，“震驚體”和“神話體”的讀者都是這樣，並不關心真實的世界，隻是想多聽幾遍自己想聽的消息。最滑稽的是，這兩種文章還互相以對方的存在作為自己存在的理由，好像眾人皆醉我獨醒。
在不同的觀點之間，真正的區別不在於是捧還是踩，而在於是否實事求是。一個觀點不會因為它是褒就自動正確，也不會因為它是貶就自動正確，隻會因為實事求是而正確。隻有在客觀認識現實的基礎上，才能根據現實而不是想象來決策。而為了客觀認識現實，關鍵就是要提高科學素養，既要了解具體的科學知識，也要了解科學的思維方式。
拓展閱讀
中國科技實力正以多快的加速度逼近美國
科技水平是國家實力、人民生活水平的最本質的標誌。當今世界科技水平最高的國家顯然是美國。中國的科技水平處於什麽位置呢？
文︱袁嵐峰
本文於2015年8月原載於作者博客，原文有刪節，不代表新華社瞭望智庫觀點。
如何理解當今的世界大勢？世界和中國如何演化到現在這樣？將來會怎麽樣？要回答這些問題，就要先看清大圖景。
科學中，不同的事實材料有不同的重要性。
首先要理解和解釋那些最重要的事實，才能建立起理論體係。當然，判斷哪些事實最重要，最值得解釋，是需要洞察力的。例如愛因斯坦從測量地球在以太中漂移速度的否定結果，領悟到以太根本不存在，光速在所有慣性參照係中都相等，以此為基礎建立起了狹義相對論的大廈。
民科常犯的一個錯誤就是用細節問題否定基本理論，各種推 翻相對論、量子力學的嚐試大都是如此。殊不知細節問題之所以困難，往往是因為影響因素太多，研究者難以把握。例如一片樹葉下落的運動，跟樹葉的質量分布、每個瞬間的氣流都有關係，要描述清楚極其困難。
而最重要的事實、大趨勢反而是相對簡單的，隻要抓住幾個關鍵因素，就能得出深入的結論。所以預測一隻股票的價格非常困難，預測一個國家的經濟增長率卻要容易得多。
那麽，人類社會哪些事實是最重要的？對於這個問題，我們不妨這樣想：如果有外星人在觀察地球，他們會首先關注我們的什麽？或者我們發現了一個外星文明，我們最先想知道的是他們的什麽？
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科技與文明等級
答案很明顯，是科技水平。
從能源的角度看，用火的文明，用畜力的文明，用蒸汽機的文明，用電力的文明，和用核聚變的文明，發展程度是完全不同的。從材料的角度看，用石頭的文明，用青銅的文明，用鐵的文明，用化學合成的塑料、橡膠、纖維的文明，和用劉慈欣科幻小說《三體》中的強相互作用材料“水滴”的文明，發展程度是完全不同的。
高等級的文明遇到低等級的文明，就是碾壓。在同一等級的文明之間，即使政治製度、意識形態、文化傳統相差很遠，還是可以平等對話的。如果我們發現一個外星文明處於冷兵器時代，我們不會緊張，該擔心的是他們。
如果發現他們會使用不可控的核聚變（即氫彈），跟我們並駕齊驅，我們就要認真對待了。如果發現他們會可控核聚變，會星際航行，我們就隻好祈禱他們是善意的了，因為他們要消滅我們隻是舉手之勞。
根據《三體》小說的設定，“水滴”用強相互作用材料製成的1964年，蘇聯天體物理學家尼古拉·謝苗諾維奇·卡達謝夫提出了卡達謝夫標度，用一個文明能夠用來通訊的功率衡量這個文明的技術水平。
按照他的標度，I型文明能夠調集與整個地球的輸出功率（10的15次方至16次方瓦特）相當的能量用於通訊，II型文明能夠把一顆恒星的輸出功率（10的26次方瓦特）用於通訊，III型文明能夠把一個星係的輸出功率（10的36次方瓦特）用於通訊。
那麽我們現在是什麽級別呢？0.72型，連I型都還沒達到。不過考慮到1900年的時候我們還隻是0.58型的文明，這個進步速度已經很快了。也許再過幾百年，人類就能進入I型文明。
把這個視角轉移到國家之間，我們就會發現，科技水平是國家實力、人民生活水平的最本質的標誌。當今世界科技水平最高的國家顯然是美國。中國的科技水平處於什麽位置呢？我的回答是第一集團，跟美國有顯著差距，但屬於同一級別。
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基礎研究的論文與期刊
更詳細地說，科學技術分為基礎研究、應用研究、工業技術、生產經驗等多個層次。各個層次之間既有密切的聯係，也可以有一定程度的不同步。不同背景的人往往關注的層麵不同。筆者從事理論與計算化學的基礎研究，所以先在這裏介紹一下基礎研究的現狀。
基礎研究的成果，在絕大部分情況下表現為學術論文，發表在科學期刊上。科學界之外的人往往覺得能發表論文就很了不起了，但其實不同的論文之間水平相差很遠，科研人員對論文質量的重視程度遠遠超過數量。如何評價論文的質量？
如果對一個領域很熟悉，自然可以仔細閱讀每篇文章，就其內容給出評價。但世界上的論文早已汗牛充棟，誰都看不過來，現代科學又分得越來越細，隔行如隔山，即使對相近專業的論文也很可能不足以給出評價。那麽怎麽快速地估計文章質量呢？簡單而有效的辦法是看它發表的期刊。
在現代科研體係中，文章不是作者想發就能發，而是由刊物的編輯和審稿人把關的。世界上有數以萬計的科學期刊，不同的期刊之間審稿標準相差很遠，好比奧運會和學校運動會的區別。
學校運動會裏會不會有世界冠軍？原則上是有可能的，但這個可能性非常小，大多數人還是玩票的。而能參加奧運會的選手，即使你不知道他的具體成績，但也可以相信總是達到了相當高的水平。
我們再來解釋一下雜誌“好”的程度。英國的《自然》（Nature）和美國的《科學》（Science）是兩家著名的頂級期刊，它們的文章範圍涵蓋整個自然科學。有一些聲名卓著的雜誌涵蓋整個一級學科，如《物理評論快報》、《美國化學會誌》、《德國應用化學》、《化學科學》。
又有一些質量很高的雜誌覆蓋一個二級學科，如《有機化學通訊》、《高能物理雜誌》。再往下，門檻越低，雜誌越多。這是一幅學術金字塔的圖像。把哪些雜誌稱為一流是有一定任意性的，但出入也不會太大，科研工作者的共識比歧見多得多。
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自然指數
近年來，《自然》的發行者自然出版集團提出了一套衡量國家或研究機構基礎科研產出的指標，稱為自然指數。他們挑選了68家一流期刊，統計每個國家或研究單位在這些期刊上發表多少論文。
這是最基礎的指標，他們稱之為文章計數（article count，AC）。這並不是說不在這68家雜誌上的文章都不好，其實出自檔次比較低的期刊的重要文章也不少，還有得到諾貝爾獎的。也不是說這68家雜誌上的文章都很好，這些文章中也難免有一些價值不大的。
但畢竟，在這68家雜誌中出現重要文章的概率比在其它雜誌上大得多。在不知道更多信息的情況下，你看到一篇出自這些雜誌的文章和一篇出自其它雜誌的文章，可以十拿九穩地猜測前者比後者重要。所以作為一個對大量樣本的統計，選取這68家期刊是可以接受的。
當代科學合作很頻繁，一篇文章經常有多個跨單位甚至跨國的作者。所以他們又做了進一步的分析，把一篇文章平均分給每個作者，再根據每個作者的地址信息確定每個國家或單位占多少份額，稱為分數計數（fractional count，FC）。比如一篇文章有兩個作者，一人來自中國，一人來自美國，那麽中美就各得到0.5的FC。
此外，在這68家期刊中的天文學論文占世界所有天文學論文的比例大約是其它學科的5倍，因此他們又把天文學論文的權重乘以0.2，把FC調整成加權的分數計數（weighted fractional count，WFC），作為最重要的評判指標。這套做法在期刊的選取、各個作者的貢獻等細節上當然還有很多可以商榷或改進的地方，但基本思路是合理的，參考價值比較高。
2014年12月，自然出版集團公布了2014年（實際上是2013年12月至2014年11月）的統計結果。美國的WFC排第一，18643。中國第二，5206。德國第三，4077。四到十位是日本、英國、法國、加拿大、西班牙、瑞士、韓國，從3371到1151。超級大國蘇聯的繼承者俄羅斯不在前十之中。可以看出美國非常強大，WFC是中國的3.6倍。但中國排第二，達到德國的1.3倍、日本的1.5倍，也相當不錯。
自然指數再從研究單位的角度看，WFC最高的是哪一家？答案是中國科學院，高達1209，是第二位哈佛大學（852）的1.4倍。
也許你會說這不公平，中國科學院是由許多研究所組成的，跟一個大學沒有可比性。然而第三位是德國馬克斯·普朗克學會（729），第四位是法國國家科學研究院（721），它們都和中國科學院類似。可見至少在科學協會之間比，中國科學院排第一是沒有疑問的。
再仔細想想，一個大學有很多院係和專業，而像中國科學院化學研究所、中國科學院等離子體物理研究所這樣的研究所隻對應於大學的一個學院、一個係甚至一個專業，所以把協會和大學的科技產出做對比也未嚐不可。
以上結果對科學界之外的人來說可能有點意外，但對科研工作者來說很正常，因為符合我們的日常感覺。僅僅十多年前，中國的一流文章還非常少見，很多教授都從來沒發過，有一篇就顯得很高大上了。
進入21世紀以來，中國科技論文的數量和質量都出現了爆炸性的增長，對人才的標準也一路水漲船高。現在想在科大這樣的單位獲得副教授職位，五篇一流文章算是起步價。出門介紹研究成果，如果不是這種量級的，簡直不好意思跟人打招呼。
美國的一流和二流大學的研究水平是非常高的，隨便拎出一個教授來都是響當當的人物，還有一大波諾貝爾獎得主。是的，不少諾貝爾獎得主是在美國二流大學工作的。
不是很久（十年？）以前，中國大學的研究水平整體而言跟美國還沒得比，相差太遠。不過中國的進步非常快，現在中國一流大學的研究水平我覺得已經接近美國的二流大學了。至少人們的期待值發生了變化，中國的研究單位作出世界一流的成果被看成理所當然的事，不會令人感到驚訝了。進步也表現在廣度上，以前隻有中國的一流院校才能指望作嚴肅的研究，現在連一些二流院校都不時發一篇《自然》、《科學》了。
中國的上升勢頭之猛可以從各國2014年與2013年WFC的對比上看出來。美國下降0.8%，德國上升1.0%，日本下降2.3%，英國上升0.9%，然後六到十位的法國、加拿大、西班牙、瑞士、韓國都是下降的。中國呢？上升14.9%！這是個什麽概念？如果保持14.9%的增速，5年就會翻一番。如果中美都保持14.9%和-0.8%的變化率，8.7年後中國就會趕上美國。
然而這還沒完。自然出版集團的WFC數據是每月更新的。現在顯示的是從2014年6月到2015年5月的統計，跟2014年12月的數據相比剛好過去了半年。（本文寫於2015年8月）僅僅半年時間裏，中國的WFC又從5026變成了6318，增長25.7%！
按照這樣的速度，兩個半年即一年就會增長58%，達到7942。因此以後如果看到報道中國2015年的WFC達到7000甚至8000，不要感到奇怪。
與此同時，美國的WFC從18643變成17448，下降6.4%；德國從4077變成3939，下降3.4%。在半年時間裏，美國對中國的比例從3.6縮小到2.8，中國對德國的比例從1.3擴大到1.6。如果這種令人咋舌的速度持續下去，中國超越美國所需要的時間就不是9年，而是3年！我們有可能在2017年就看到！此外，俄羅斯（338）排在第十九位，中國是俄羅斯的18.7倍。
還有另外一個維度可以考察一下。前麵說的WFC來自對68個一流期刊的統計，但這些期刊的學術地位並不相等，好比《射雕英雄傳》裏的裘千仞和王重陽都算一流高手，但王重陽還是比裘千仞厲害不少。
《自然》和《科學》的學術聲譽和發表難度比其它大多數一流期刊更高，我們可以把它們作為頂級期刊的代表。當然這個代表性低一些，因為曆史上發表在《自然》與《科學》之外的裏程碑式論文（包括許多得到諾貝爾獎的）實在是太多了，遠遠多於發表在那68個一流期刊之外的，不過仍然不妨做個參考。
自然出版集團也給出了隻限這兩個雜誌的WFC，我們姑且把它作為各個國家或研究機構發表頂級論文的指標。從2014年6月到2015年5月，國家中最高的是美國（860），然後是英國（144）、德國（116）、法國（67），中國（58）隻排在第五位。研究單位中最高的是哈佛大學（75），而中國科學院（17）隻排到第十五位。
這裏固然有《自然》與《科學》對英美特別照顧的因素，不過也反映出我們在頂級論文中的地位比在一流論文中的地位低一截。換句話說，就是我們的優勢主要在於次頂級的成果。後麵將會談到，這是一個具有某種普遍性的現象，而且與中西的曆史與文化有關。
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五大知識產權局的專利數據
基礎研究的產出可以用科學論文度量，下麵我們再來看應用技術的產出，用專利度量。世界五大知識產權局是歐洲專利局、日本特許廳、韓國特許廳、中國國家知識產權局和美國專利商標局，五局處理了世界80%的專利申請，承擔了專利合作條約95%的工作。
從2012年以來，五局每年聯合發布統計報告。2015年初，五局發布了2014年的主要統計數據報告，完整版的2014年五局統計報告將於2015年底完成。專利分為發明專利、實用新型專利和外觀設計專利，顯然發明專利是與科技水平相關程度最高的。五局的主要統計數據報告中列出的全都是發明專利的數據。
2014年五局共收到230萬件發明專利申請，其中最多的是中國，高達92.8萬件，占了40%！其次是美國，57.9萬件。日本、歐洲、韓國分別是32.6、27.4和21.0萬件。這是中國連續第四年居於發明專利申請量第一的位置。跟2013年相比的增速，中國也是最高的，達到12.5%。美日歐韓的增速分別是1.3%、-0.7%、3.1%和2.8%。
再來看發明專利的授權。2014年五局共授權了95.54萬件發明專利，其中最多的是美國，30.1萬件，占31%。其次是中國，23.3萬件。日本、韓國、歐洲分別是22.7、13.0和6.5萬件。中國的增速12.3%最高，美日韓歐的增速分別是8.2%、-18.0%、1.9%和-3.1%。
有一點需要注意的是，每個知識產權局的申請人都來自全世界，不隻是自己國家。在中國國家知識產權局的申請人中，86%來自中國，4%來自美國。而在美國專利商標局的申請人中，隻有50%來自美國，3%來自中國。
在授權方麵，中國國家知識產權局的專利權人中，來自中國和美國的分別占70%和7%。美國專利商標局的專利權人中，來自美國和中國的分別占48%和2%。顯然，美國專利的國際化程度比中國高不少，吸收外國智力成果的能力值得我們學習。
5
研發人員與經費
看完了專利，再來看國家在研究上的人力物力投入。科技部出版的《中國科技人才發展報告（2014）》顯示，2013年我國的研究與發展（R&D）人員總數為353.3萬人，超過美國，居世界第一位。
根據國家統計局的《2014年國民經濟和社會發展統計公報》，2014年中國的研究與試驗發展經費支出為13312億元，比2013年增長12.4%，占國內生產總值（GDP）的2.09%。按照1美元兌換6.2人民幣元計算，相當於2150億美元。
根據世界銀行的數據，前文中2014年WFC世界前十位的國家在2012年的R&D支出占GDP比例是：中國1.98%，美國2.79%，德國2.92%，日本3.39%（2011年），英國1.72%，法國2.26%，加拿大1.73%，西班牙1.30%，瑞士3.41%，韓國4.04%（2011年）。
中國的比例處於中等偏低，不過在較快地上升。由於中國的GDP僅次於美國，超過第三名日本的兩倍，所以可以肯定中國的研發投入處於世界第二位，接近美國的一半。2014年，世界經濟合作與發展組織在《經合組織2014年科學技術與工業展望》中預測，中國的研發支出將在2019年前後超過歐盟和美國，躍居世界首位。
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日常生活中反映的科技水平
看完這些統計數據，再來談老百姓的日常生活。現在一個典型的中國中產家庭擁有這些物質財富：房子，汽車，計算機，智能手機，大屏幕電視，空調，冰箱，洗衣機，多種家具、衣服等。
在這些服務業上花費不菲：教育，醫療，養老，餐飲，電商，娛樂，旅遊，健身，美容等。享受這些公共設施：高速公路，高速鐵路，飛機場，電信，醫院，學校，綠地，劇院等。
還有軟環境：良好的治安，高效的政府服務，快捷的物流等。這樣的生活和美國中產家庭有多大區別？區別不大。中美中產家庭生活的相似之處遠遠多於不同之處。
區別總是有的，如美國人賺錢更多，買高檔汽車更容易，出國旅遊更方便，飛機場更多，如果能進名牌大學，就能受更好的教育。不過中國占優勢的地方也不少，如治安普遍更好，高鐵網絡更發達（美國還沒有高鐵呢），中餐更好吃（美國大部分的飯店就是悲劇），電信網絡覆蓋度更高（中國有村村通，美國在不賺錢的地方就不通）。
2014年，中國人和美國人的預期壽命分別是75.15歲和79.56歲（美國中央情報局world fact book的數據）。
總體而言，中美中產階層的生活屬於同一級別。不同之處屬於各有千秋，而不是瞠目其後。從收入看來似乎相差很多（中國的人均GDP隻有美國的1/7），但實際生活質量卻相差不遠。這是因為中國的中產比例低於美國（但中產人口高於美國），也因為美國的貧富差距比中國大，少數的富人拿走了太多的資源，還因為美國是一個高成本的生活體係，消費效率比中國低（見郭曉明《物質循環的世界》第19節）。
中星9號直播衛星覆蓋圖7
工業技術水平
再來看生產中的技術水平。
第四代戰鬥機，美國有已服役的F-22和F-35，中國有試驗中的殲-20和殲-31。航空母艦，美國有11艘核動力航母，中國隻有一艘從買來的瓦良格號改建的遼寧艦，蒸汽動力，據說國產航母正在建造。衛星導航係統，美國有GPS，中國有北鬥。
導彈防禦係統，中美都有。導彈打衛星，中美都有。彈道導彈打航母，隻有中國有。有源相控陣雷達，中美都有。預警機，中美都有，中國的更先進（注：有源相控陣雷達在原理上比無源先進）。超高音速飛行器，中美都在試驗中。空間站，美國、俄羅斯等16國共用國際空間站，中國有天宮。
太空探索，美國的探測器登陸火星，中國隻到月球。芯片，美國有Intel、AMD，中國隻有龍芯、華為麒麟。操作係統，美國有windows、iOS、安卓，中國沒有像樣的代替物。電信，美國有思科，中國有華為、中興。4G標準，美國有FDD-LTE，中國有TD-LTE。
搜索引擎，美國有穀歌，中國有百度。電子商務，美國有亞馬遜、eBay，中國有阿裏巴巴、京東。社交媒體，美國有臉書、推特，中國有微信、微博。汽車，美國有通用、福特、克萊斯勒，中國隻有奇瑞、吉利、長城。電動汽車，美國有特斯拉，中國有比亞迪。
手機，美國有蘋果，中國有華為。高鐵，美國還沒有，中國占世界一半以上。大飛機，美國有波音，中國的商飛正在研製C919。液晶顯示，美國幾乎沒有，中國有京東方……
這個名單可以列很長。基本的特點是，大多數領域美國領先，但差距在縮小中。也有些領域中國領先，如預警機、火力發電。有些領域美國占壓倒性優勢，也有些領域中國占壓倒性優勢。
殲-20能在幾乎所有領域和美國正麵對抗，而且還互有攻防的，世界上隻有中國一家。其他西方國家由於體量較小，又缺少國家意誌，在四代機、搜索引擎、電子商務、社交媒體、手機等領域基本都放棄了。日本放棄得更多，除這些外還有電信標準、導航係統、大飛機等。俄羅斯隻能抓軍工和航天，在大部分領域裏都退出了競爭。隻有中國在全麵發力，在每場競賽中都不缺席。
這裏有一件很有趣的事。一個選手如果隻參加幾場比賽，取得了好成績，那麽人們一般就隻稱讚他。而另一個選手出現在所有的賽場上，在大部分賽場上都排在前五位，就經常被人批：為什麽短跑不如博爾特？跨欄不如劉翔？跳遠不如劉易斯？拳擊不如鄒市明？太弱了！
對中國，大家批的是：為什麽汽車不如德國？芯片不如美國？機器人不如日本？液晶不如韓國？這種批評背後的意思是中國應該在每一個領域都做到第一，否則就是失敗。其實任何國家都不可能在所有領域都是第一，這是個脫離實際的要求。怎麽不提德國的社交媒體不如美國，美國的高鐵不如日本，日本的手機不如韓國，韓國的太多東西不如中國？他們是不是也該痛心疾首地反思？
不過這個脫離實際的要求也有正麵意義，就是說明中國人民內心非常驕傲，自我期許極高。我們知道自己在曆史上全麵領先過。麵對困難，我們總是認為內因是主導因素，自己搞好了就沒有過不去的檻，堅信人定勝天，君子自強不息，士不可以不弘毅。這其實是大國特有的一種自信。
對許多小國來說，命運多次不由自己決定，他們很清楚人力有時而窮的道理，適當地選擇大國投靠是他們必備的生存智慧。大國的這種自信雖然盲目，雖然不合邏輯，但仍然是有價值的。
它多次使大國的人民煥發出不可思議的勇氣和創造力，完成了許多偉業。正如基辛格《大外交》第18章所言：“大事業往往需要一點天真去推動。”盲目的自信總比盲目的自卑好得多，這種自信是超級大國人民必備的底蘊。
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重劍無鋒，大巧不工
綜合以上對科學論文、專利、科研人力、研發經費、生活質量、工業水平的討論，就得到了前邊說過的結論：中國的科技水平處於第一集團，跟美國有顯著差距，但屬於同一級別。
有一點值得注意的是，論文和專利表示的是科技的增量，而不是存量，正如GDP表示的是財富的增量，而不是存量。由於我們爆炸式發展的時間還比較短，科技和財富的存量可能還不如其他一些國家，換句話說就是那些國家還有老本可以吃。但是在各種增量指標上，我們都已經是數一數二的了。
而在這些增量指標的增速上，即增量的增量，我們毫無懸念是世界第一，如前麵說的2014年WFC比2013年增長14.9%，發明專利申請數增長12.5%，其他國家不下降就不錯了。這是因為我們的經濟在快速發展，科技投入在快速增加，即使其它條件都不變，科技產出也會快速上升的。正如一句老話：能用錢解決的問題就不是問題。
有人有錢就能搞好科技，這個道理雖然正確，卻不容易讓人相信，因為許多人特別不自信，說得好聽點就是太有憂患意識，憂患過頭了。
1999年左右，楊振寧到科大演講《近代科學進入中國的回顧與前瞻》，結論是：“以下的幾個長遠的因素是使得一個社會、一個國家能夠有輝煌的科技發展的必要條件。第一個是需要有聰明的年輕人，有頭腦做科學研究；第二是需要有重視紀律、重視忍耐心、重視勤奮的社會傳統；第三要有決心；第四要有經濟條件。……中國在20世紀裏有前三者，到了21世紀我認為將四者具備，所以我對21世紀中國科技的發展是絕對樂觀的。”
當時我十分不以為然，因為中國有太多的問題，腐敗，專製，貧富差距，世風日下……所以，楊先生，您是不是老糊塗了？後來隨著眼界的擴大，卻越來越發現楊振寧講的是完全正確的。他這些道理看起來很質樸，簡直土得掉渣，但卻是“重劍無鋒，大巧不工”。這正應了《道德經》裏的話：“上士聞道，勤而行之；中士聞道，若存若亡；下士聞道，大笑之。不笑不足以為道。”
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美國的昨天和中國的今天
其實從曆史上看，經濟強國科學崛起幾乎是必然的，過程比一般人想象得直截了當得多。
19世紀末，美國已經是全球最有活力的經濟大國，但科學水平還很低。1883年，美國物理學會第一任會長亨利·奧古斯特·羅蘭（Henry Augustus Rowland，1848—1901）做了一個演講《為純科學呼籲》，被後世稱為美國科學的獨立宣言。
他在演講中激烈批評了美國科學的狀況：
“美國的科學隻存在於未來，它沒有今天和過去。……我們厭倦平庸，這是我們國家所遭受的詛咒。……難道我們總是匍匐在塵土中去撿富人餐桌上掉下來的麵包屑，並因為我們有更多的麵包屑而認為自己比他更富裕嗎？……教學工作會消耗大部分精力，這也是絕大多數在教授職位上不進行任何科學工作的人的一個借口。
……這類的事實（按：美國的許多所謂大學隻有幾位教授、十幾名學生和幾萬美元的經費）隻會存在於一個民主的國家，它所自豪的是將所有的東西都降低到同一層次。……要讓他們（按：美國的大學生）知道他們隻接受了一半的教育，他們與世界上的一些人相比如原子般微不足道。……那些拿最高薪水並擁有教授職位的人今天所做的事絕對不是純科學研究，而是科學知識的商業應用，目的是增加他們已經很高的收入。
……如果這位學生被一些當時所謂的好老師所教育，這些老師所知道的隻比學生多一點，並常常被學生超過甚至輕視，那麽沒有人會懷疑這位學生的品味低下。這位學生發現隻要他稍加努力，他就能超過他所在的大學中擁有最高榮譽的人；他開始認為自己是一個天才，工作的動力隨之消失了。旁邊的小土丘讓他感到自己是一個偉大的人，但他不知道世界上還有他無法比擬的大山。
……在美國人的心中，期望與賭博的欲望被混為一談，除了它們的名字不同之外，每個機構都在混沌中昏睡，期望時間的流逝能帶來繁榮昌盛。……有太多的地方學會被冠以大而不當的名稱，每個學會都有自己的知名人士，他們有特權將他們在早晨散步時發現的某些多出一支腳的螃蟹描述為無價之寶。
……它（按：美國科學院）沒有辦法獲得像偉大的英國皇家學會、或者是在巴黎、柏林、維也納和其它歐洲首都和大城市的偉大學院的地位。……在科學方麵，我們國家還沒有出版過或者即將出版任何中小學教材以上的書籍。……我們國家所做的物理學工作還不足以支撐一個物理學期刊。”
亨利·羅蘭看到這些，你會覺得美國的科學弱爆了。當時肯定也有很多“良心”人士宣稱美國不可能搞好科學。但他又說：“慷慨給予是美國人最優秀的品質，這個國家所需要的將會在將來的資金中得到支持。……美國人在小事情上不缺乏發明和創造，當同樣的精神被用到知識和對科學的熱愛上時，它就會變成研究的精神。”
羅蘭的結論是熱情洋溢的：“我們知道這個國家前進的速度：我們看見城市在一夜之間拔地而起，其它的宏偉事業也以史無前例的速度前進。我們看見了正在建造的物理學實驗室，我們看見了對接受過全麵訓練又不懼怕數學的物理學家的大量需求，需要他們做教授或加入到所謂的現實生活中。也許我們與所有真正的美國人有著同樣的感覺，我們的國家正在走向繁榮昌盛的未來，我們將努力成為世界科學的領導，就像我們今天努力成為世界財富的領導一樣。”
當時的美國和現在的中國是多麽相似！
羅蘭說美國的物理學工作還不足以支撐一個物理學期刊，這正好引出另一個有趣的故事。美國物理學家伊西多·艾薩克·拉比（Isidor Isaac Rabi，1898—1988）年輕的時候去歐洲留學，發現美國的物理雜誌《物理評論》是被一年一次用船運過去的，說明在歐洲科學界看來美國的物理研究根本不值得重視，用不著及時看。
拉比暗下決心，回國後擔任了《物理評論》的主編，和同事們把它打造成了世界物理學界最著名的期刊之一，並且自己因為發現核磁共振獲得了1944年的諾貝爾物理學獎。美國化學家萊納斯·卡爾·鮑林（Linus Carl Pauling，1901—1994）也是在去歐洲留學之後，把美國的化學提升到了世界先進水平，並因為提出價鍵理論獲得了1954年的諾貝爾化學獎。
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中國量子信息的成功之路
我們來看一個中國的例子。量子信息現在是一個非常熱的概念，經常上新聞聯播，大家都知道中國的量子信息搞得很好。量子信息究竟是什麽？
量子信息的應用分為量子計算和量子通信兩大部分，前者比後者的技術難度高得多。量子計算在理論上可以解決很多現在無法解決的問題，或大大加強現有的計算能力，如加速對無結構數據的搜索，模擬真實的量子體係，通過對大整數的質因數分解破解最常用的密碼體係。
科學家提出了若幹種量子計算的實驗方案，但目前還沒有一種達到實用程度的，都隻能做一些算法的演示。例如對於因子分解，傳統算法的計算量隨位數的變化是指數增長，而量子算法隻是多項式增長。
這意味著什麽呢？分解一個5000位的數字，經典算法（“經典”是跟“量子”相對的詞）需要50億年的時間，量子算法卻隻需要2分鍾！但這麽美妙的事隻是理論，隻是潛在的可能性。真正在量子計算機上分解了的最大的數字是什麽？是143 = 11 × 13，這是科大的杜江峰、彭新華等人在2012年實現的。
另一方麵，量子通信已經有一個應用了，稱為量子密碼術。這一個就非常了不起，它在物理原理上阻絕了泄密的可能，是真正的絕對保密。前麵說的量子因子分解可以稱為最強的矛，而量子密碼就是最強的盾。最強的矛能攻破所有經典的密碼，隻有最強的盾才能抵禦它。
中國在量子通信領域是世界領先的，多次刷新了傳輸距離的世界紀錄，有一些試驗性" />
