好奇心为何是科学突破的秘诀

好奇心为何是科学突破的秘诀
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1839年,年轻的法国人亚历山大·埃德蒙·贝克勒尔在父亲的实验室里进行电学实验。他对磁学、电学和光学现象充满热情,而科学家当时才刚开始理解这些现象。他注意到一个奇特的现象:电解池受到阳光照射时会产生更多能量。他将这一现象命名为光伏效应。

又过了四十年,另外两位科学家威廉·格赖尔斯·亚当斯和理查德·埃文斯·戴,才在固体物质中发现了光伏效应。随后,1905年,阿尔伯特·爱因斯坦阐明了其基本物理原理,这最终引发了物理学的量子革命。然而,即便八年之后,马克斯·普朗克等伟大物理学家仍认为这一解释荒谬可笑。由于缺乏明显的实际应用,这些突破直到美国公司贝尔实验室于20世纪50年代制造出世界上第一块实用太阳能电池,才被继续推进。此后的事便成了历史。

我为何要讲这个故事?因为如果我们希望确保后代能够克服其能源挑战,就必须支持并加强雄心勃勃的研究,而不指望其带来任何即时的实际或技术成果。

贝克勒尔并非在寻找新的能源来源。爱因斯坦也完全没有意识到,他所阐释的现象可能对能源发电产生深远影响。然而,今天我们能够利用他们二人及其他科学家数十年来在基础研究中做出的重大贡献,而这些贡献既产生了直接影响,也产生了间接影响。

我们需要资助最基础科学学科的研究,在这些领域中,受好奇心驱动的研究人员追求他们认为具有挑战性的使命:努力更好地理解我们所生活的世界。这些研究人员工作的文化与哲学意义不容否认:满足人类对新知识的渴求,需要前沿研究。

研究的新前沿

在欧洲,这一理念正是 欧洲研究理事会(ERC)的核心所在。该理事会成立于2007年,旨在以长远视野推动世界一流的前沿研究。ERC支持欧洲极具才华的研究人员,使其能够追求最具创新性的构想,拓展当前知识的前沿。ERC采用自下而上的方式,让科学家可以自由开展“蓝天”研究,而不设任何主题优先事项。

ERC资助的研究已经在太阳能电池领域打破了既有的科学范式。传统太阳能电池价格高昂,因为其需要极高纯度的硅,而这是一种昂贵的材料。染料敏化太阳能电池(DSC)则是成本低得多的替代方案。直到最近,它们的效率仍明显较低。

该领域的研究确实取得了长足进展。钙钛矿太阳能电池的进一步改进,使其效率已接近传统硅基电池,而生产成本则低得多。在ERC“概念验证”资助的帮助下(该资助为一种补充性资金,旨在推动开创性工作更快走向市场),斯奈思团队得以提升新型太阳能电池的稳定性,并申请了多项专利。牛津光伏有限公司由牛津大学衍生孵化而来,旨在将这一新技术实现商业化。

长远之道

科学史清楚地表明,受好奇心驱动的研究对技术进步做出了不可替代的贡献。基础研究具有重要的、有时出人意料的经济影响。然而,基础研究与创新之间的差距可能相当大,尤其是因为可能需要很长的时间跨度。科学突破无法提前规划:对某一特定科学领域的探究,可能数年后才会有成效,甚至永远不会有成效。但一旦取得成效,其经济及其他方面的回报可能是巨大的。

值得注意的是,自1989年以来,欧盟委员会一直资助一项表彰光伏领域杰出成就的奖项,首尾呼应。该奖项以亚历山大·埃德蒙·贝克勒尔的名字命名。

2015年新领军者年会 将于9月9日至11日在中国大连举行。

作者:Jean-Pierre Bourguignon,欧洲研究理事会(ERC)主席

图片:2013年7月15日,一名科学家在萨顿市癌症研究所的实验室中通过凝胶电泳分离蛋白质。REUTERS/Stefan Wermuth

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