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整个6月份,世界航天领域有两个大新闻。
第一是嫦娥六号,在人类历史上,第一次采集了月球背面的土壤样本,并顺利返回地球。
第二是波音“星际客机”接近国际空间站时,出了一堆的故障。
虽然最后勉强停靠了国际空间站,但却没法返回了,两个宇航员已经在太空滞留一个月了,到现在还不知道该咋回来。
说实话,两个新闻放在一起看,挺魔幻的。
这可是美国啊!50年前就实现登月的美国啊!科技巅峰美国啊!
怎么混到这个程度了?
其实吧,从这一件事,就能看出中美科技发展,最大的差别。
1 中美科技实力对比
在绝大多数人的认知中,美国就是科技灯塔,世界所有先进科技的诞生地,永远指引世界科技的前进。
但是,真正工作在理工科一线,或者行业与美国科技界有较多接触的人,基本上早就对美国“祛魅”了。
那么,中美科技实力,到底孰强孰弱呢?
还真不太好比较,因为科技实力是一套体系,对这个复杂的体系进行比较,非常困难,也没有明确的指数指标。
不过,我们可以从一些细分指标,来判断中美科技实力的差距。
首先看论文。
科研论文是技术创新的源泉,是体现科研水平的第一衡量指标。
虽然现在很多人吐槽“论文注水”,单看数量不足以证明科研实力。
但日本人搞了一个论文影响力调查,这个调查不仅仅调查论文数量,而且更关键的是关注论文被其他论文引用次数。
简单来说,如果你的论文很水,基本就不会被别人引用。
相反,如果你的论文创新性很大,给别人的启发多,被引用次数多,那么你的影响力就大。
而且,调查更关注世界引用次数前1%的论文,这样就可以很好地避免调查结果只重数量、没重质量的情况出现。
调查显示,在科研论文引用率方面,2019年,在占世界引用次数前1%的论文中,美国的研究有4330篇,占比24.9%;
但相比之下,中国的研究有4744篇,占比27.2%,位居世界第一。
在科学研究论文的数量上,中国同样“实力碾压”美国。
美国293434篇,中国407181篇,相比之下,中国足足多出了10万多篇。
除此之外,调查显示,中国在计算机科学与数学、化学、材料科学、工学4个领域排在首位。
美国在物理学、环境与地球科学、基础生命科学、临床医学4个领域排在第一。
中国进步最神速的是计算机科学领域。
在这个领域,中国被引用次数排名前10%的论文所占的比例2000年时为3%,但2015年达到了21%。
在人工智能领域,中国的进步更是迅速。
顶会顶刊论文作者数量从2018年的328人增长到2022年的1674人,与美国的差距正逐渐缩小。
高质量科研成果数量明显上升,顶会顶刊论文数量已经超过美国,位居全球第一。
在美国擅长的物理和化学领域,中国也正在加速追赶。
根据英国《Nature》主导新一年度的自然指数榜单,在从2020年11月1日开始,到2021年10月31日为止的年度范围内,中国各大科研机构在全球82种顶级期刊共发表了19987篇论文,获得的自然指数为15553.27,均排全球第二名。
按领域来看,中国在“化学、物理科学”两大领域中的自然指数都是排全球第一,自然指数分别是8498.60和5007.23。
美国在这两大领域都是排第二,自然指数分别是4761.54和4802.25。
相比而言,德国、英国、日本和法国的自然指数要低很多。
他们往往在少数领域拥有较强的科研能力,属于“偏科型”,而中美则是“全科型”。
可以说,中国各大科技机构取得的成绩,相当优秀。
美国呢?在很多方面却开始被中国赶上了。
其次看专利。
专利,是衡量应用技术产出的最直观指标。
目前,世界五大知识产权局是欧洲专利局、日本特许厅、韩国特许厅、中国国家知识产权局和美国专利商标局。
五个局处理了世界80%的专利申请,承担了专利合作条约95%的工作。
基本上,这五家就相当于全世界了。
2012年以来,五局每年联合发布统计报告。
根据2023年12月21日五局向全球用户发布《2022年世界五大知识产权局统计报告》,显示2022年中国发明专利数量达到了798400项,比2021年增长了15%。
美国,2022年发明专利322970项,不到中国的一半。
在细分技术领域上,中美也有很大不同。
与美国局专利相比,中国局专利在构成上更倾向于计算机辅助设计、材料化学与纳米、金属成型加工、分离与混合加工、化工、有机高分子、农业与食品、建筑与采矿、纺织与印刷。
在这些领域上的专利相对份额相是美国的3.8到1.5倍。
中国的相对劣势领域是:计算机接口、半导体集成电路、计算机一般部件、计算机核心部件、半导体元器件、医学诊断与外科、半导体制造、数字信息传输、广播电视与电话、无线通信网络。
这些领域上的专利相对份额仅是美国的27%到50%。
从这一对比来看,中国的专利构成,仍然是以材料、化工、成型加工等制造业为主,半导体、计算机硬件、医学等领域的专利相对不多。
美国呢?
美国局授权专利的技术构成主要是以电子信息、通信、医疗为主,并且增长速度较快,而传统的加工制造技术的相对份额很低。
总体来看,中美专利的差别,和两国目前的产业结构是高度吻合的。
再看看科研团队。
在大众认知中,美国的科技很强,科研成果很多。
但是很多人不知道的是,有相当比例的科研成果,并不是美国人做出的。
美国二战后,科技爆发差不多有两次。
一次是二战结束,美国一共从德国运回了数万名科学家、工程师及其家属。
这在美国乃至任何国家的历史上,都是前所未有的。
另一次是冷战结束后,美国从苏联和东欧攫取了大量科技人才。
所以美国的“火箭之父”、“氢弹之父”、“电子计算机之父”们,竟然都不是美国人。
通过吸收他国的科研人才,在辅以美国优渥的科研条件,自然成果频出。
但问题在于,当这些科学家老去,而美国又没有新鲜科研血液顶上来的时候,美国科研实力就难以为继了。
在这里面最明显的就是NASA,人员平均年龄都在52岁了,其中相当一部分在退休边缘。
这里并不是歧视老人。
其实老人经验丰富,是不错的科研力量,但问题在于,你要为长远考虑啊!这些人退休了咋办?
美国年轻人呢?
本土美国人念理工科的本来就越来越少,优秀的新一代都跑去学金融和计算机了,没人对太空科技探索感兴趣了,更没什么星辰大海的冲劲了。
相反,中国这边,却是新生代科学家担纲为主了。
以前不久的嫦娥六号为例,嫦娥六号科研团队平均年龄为35岁,这已经是中国航天现有的航天团队里,年龄较大的科研团队了。
你看中国天眼FAST团队,平均年龄只有30岁,此前嫦娥五号团队的平均年龄是32.5岁。
还有北斗卫星团队的平均年龄只有31岁,“墨子号”量子卫星团队的平均年龄不足35岁。
更可贵的是,这些年轻人,很多都走上了科研带头人的岗位。
2022和2023年的院士评选中,30多岁的院士大有人在!
长征五号火箭总控制系统的指挥徐文晓,竟然只有只有26岁……
当然,也不是越年轻越好。
但年轻意味着团队创新精神强、稳定输出的很长,可能美国团队输出10年就顶天了,中国团队还可以稳定输出40年,美国怎么比?
更恐怖的是,这种科研团队年轻化的情况,不仅在太空领域存在,在各行各业特别是高新技术领域更是普遍!
比如,蛟龙号潜水器团队的平均年龄只有32岁,中欧班列技术维修团队的平均年龄只有29岁。
最年轻的中国航天员,也才34岁,相比困在国际空间站里的威廉姆斯大妈,已经59岁了。
拜中国大学扩招和庞大人口基数所赐,现在无论哪个领域,中国都有着庞大的人才储备(多到甚至都开始都内卷了)。
这也是中国科研走长期路线的最大底气,也是美国羡慕都羡慕不来的。
有人说,那美国可以招募外国年轻科学家啊!
在过去的确可以,但2024年3月13日,美国国家科学委员会发布《2024年美国科学与工程状况》,报告明确指出:
“美国的研发体系及其国际竞争力,在很大程度上依赖于外国出生的科学家和工程师。”
这引起了美国国家科学委员会的担忧,准备减少外国科学家的招揽数量,加强培训本土STEM(科学、技术、工程和数学)工作者。
更不要说特朗普很可能二次上台,也必将收紧移民政策,给招募外国年轻人制造更大麻烦。
这也就意味着,就算某个机构想招募外国科学家,也要受到移民局的掣肘了。
移民局可不管这个人才对你多重要,没指标,就是没指标。
长此以往,结果必然是老将逐渐退休,新鲜血液又顶不上,导致美国科研团队的老化,无论是创新能力还是科研精力,都大幅下滑。
再看看财力的投入。
说实话,科研是个很费钱的行当,有钱未必能出成果,但没钱,一定出不了成果。
原因也很简单,没钱,你连试验耗材都买不起,咋出成果?
在钱方面,美国是当之无愧的全世界第一。
2022年的研发投入是7132亿美元,比欧盟27国加起来还要多。
中国呢?
2022年中国科研投入达到了30782.9亿元,同比增长10.1%,差不多4577亿美元,同样超过了欧盟27国之和,仅次于美国,排名世界第二。
这一对比,和GDP对比也基本吻合。
其他国家研发投入没有一个能超过1500亿美元的。
也就是说,中美在科研方面的投入,在世界属于一骑绝尘的状态,把其他国家远远甩在了后面。
有人可能要说了,就算中国总额很高,但绝对值,还和美国差将近3000亿美元啊!
这么大的差值可不好补,起码10年内补不上。
其实,不能单纯这么看,别忘了,中美还有个购买力差值呢!
咱们都知道,虽然美元对人民币的汇率是1:7,但实际购买力来说,悬殊没那么大,也就1:2或者3左右。
中国的研发投入,绝大部分都花在了国内,这样来算的话,中美的科研经费实际购买力是差不多的。
考虑到很多耗材都是国内自产的,中国的实际投入可能会更高。
而且,两国的研发投入结构是不同的,我国研发投向应用端的要远远高于美国。
美国呢?往基础研究的投入要更高。
从趋势来说,基础研究出效果慢,而应用端研究出效果更快。
这样一来,美国在基础科学的投入,就会产生一种“投入越来越多、产出越来越少”的效应。
中国则靠着应用端的不断突破,慢慢把美国几十年来积累的优势一点一点吃掉,最后超越美国。
现在中国制造业增加值已经达到美国的1.8倍,如果科技水平也赶上和超过美国的话,那么会对两国博弈的模式产生巨大的影响。
这也就是为什么美国如此焦虑,一个劲地阻断中美学术交流、拒绝中国留学生的原因。
2 美国被追赶的原因
如果单纯看总量,美国仍然世界科研领域毫无疑问的第一梯队。
但是如果看趋势,那么美国科研被中国赶上,在美国人看来,本身就算是一种失败了。
为什么会如此呢?作为美国来说,是有深层次原因的。
第一是美国盛行的反智主义。
在美国,有个很魔幻的现象。
一方面,科技的发展完全依赖于知识分子,另一方面,知识分子却被肆意地丑化和嘲笑。
这种丑化和嘲笑是全方位的,在各行各业都有体现。
比如,在美剧中,学校中,成绩好、人聪明的男孩,总是会被一个一身肌肉的校橄榄球队长欺负。
在现实中,亚裔的数学成绩总是独占鳌头,但在美国人眼中,这却并不值得夸赞,而是一种被歧视的刻板印象(只有东亚国家自己会沾沾自喜)。
美国学校最吹捧的是什么?橄榄球四分卫。
中国最吹捧什么?高考状元。
中国顶级大学招什么?招高分,招天才。
美国顶级大学招什么?招体育特长生,找会滑雪、会马术、会划船的。
这样一来,本来分高的孩子,却很难进入好大学。
至于科研人员,在好莱坞中,要么被塑造成“书呆子”,要么被塑造成想利用技术毁灭世界的野心家。
为啥本应该受到崇敬的知识分子,却是如此一种地位呢?
这要从美国的反智主义说起。
咱们都知道,美国建国之初,工业力量很弱,基本上就是个农业国。
农业国有农业国的特点,好处是淳朴、勤劳、务实,缺点就是觉得知识分子没啥用。
然后美国经过发展,到了工商社会,商人成为社会主力后,总觉得自己的那种冲劲、拼搏的精神,才是实现成功的唯一道路,认为自己创造了财富,服务了社会,应该得到最高的社会地位。
相反,那些拥有“天才”头脑的知识分子,在智商方面碾压商人群体,让商人群体非常不爽。
所以在商人为经济主体的社会之中,经常出现体制性打压知识分子的情况发生。
比如卡耐基、范德比尔特这样的成功商人,对知识分子特别是理工科知识分子非常歧视。
经常否定大学教育,甚至到最后自己掏钱,搞了很多商学院,就是要用这种手段抬高商人的社会地位。
后来,由于20世纪上半叶美国知识分子深受左翼思潮的影响,思想普遍左倾,甚至还出现了美国科学家为了理想,向苏联泄露原子弹情报的事情。
结果,在麦卡锡主义盛行后,这种左倾的知识分子就成了意识形态镇压的主要目标,从自由派到改革派,从大学教授到工程师,无一幸免。
然后又到了美国科技大发展的时代,美国出现了两头冒尖的状况。
一边是顶级科学家做出了举世瞩目的成就(比如登月),另一边是广大的底层对顶级科学家的能力面前自惭形秽。
于是将反精英主义延伸到了知识分子头上,于是更为憎恶知识分子。
自此,一个从农业、商业,再到麦卡锡主义、反精英主义的反智主义链条,就此诞生。
美国学者理查德·霍夫施塔特曾经写过一本《美国的反智传统》,总结了美国人反智主义的表现:
对学究的普遍厌恶、对知识分子的敌视、对专家的排斥、对纯粹科学的拒斥、对知识精英的贬斥、对大学的严厉批评、对一般人的推崇、对文化创新的反感、对知识分子气焰的愤慨、对教育的声讨、对非课业化教育的认可、对学校阅读写作与数学教育的非议,等等等等。
这种表现,让美国人成了世界上最不信任与鄙视知识分子的国家。
所以,我们才会看到各种各样离谱的反智主义例证。
比如,疫情期间,有的美国人说疫苗就是阴谋,打死也不打疫苗;
有的美国人说口罩里有天线,会产生辐射;
还有的美国人说要给体内注射消毒水......
这种让中国人目瞪口呆的表现,就是美国反智主义盛行的结果。
更搞笑的是,国内公知总是吹美国刷盘子都挣得比大学教授、科学家多;
但问题在于,如果真是如此,大学教授、科学家的社会价值体现在哪里?这难道不是一种悲哀?
不过这一点上,公知们撒的谎总算没那么离谱,因为美国教授的工资,还真不算高。
我们可以比较一下,美国教授的平均工资是124214美元,看起来不算少,但相比美国的人均GDP是69287美元,是人均GDP的1.63倍。
那么中国呢?
中国教授的平均工资是358328元,差不多50000美元,是人均GDP的3.9倍!
也就是说,在中国,教授是妥妥的人上人。
在美国,教授也就是个普通人,比底层强点,强的有限。
咱们都知道,人嘛,出来奋斗,就是想要更好的生活。
可是,你让一个大学教授挣得和一个卡车司机差不多,那大家谁还有动力去学习难得要死的数理化?那还不可劲地去学金融、进投行了?
当一个美国教授挣的还没有一个泥瓦工多的时候,我们就知道美国的科研要完了。
中国因为庞大的高考人口,再加上一直以来对“科学家”的崇拜,导致每年高考,都有无数学习尖子投入理工科,称为整个国家未来的科研后备军。
这一点,是金融导向的美国,怎么比也比不了的。
第二是美国财政无法像过去那样提供如此大的支持。
前文提到了,科研需要海量的金钱。
美国过去几十年为啥科技发展迅速?
因为在苏联压力下,美国政府对科研投入下了血本。
战后,美国创办了国家科学基金会(NFS),为各类科学研究提供了源源不断的资金支持。
但是还没出结果呢,苏联一声惊雷,发射了世界首颗人造卫星斯普特尼克一号。
这一下,美国人受不了了,不仅在于“天命之国”的信仰被打破,更害怕苏联人把核弹部署在轨道上,漂浮在美国人的上空,哪天看美国不顺眼了,就扔下来一颗。
于是,来自大众的恐慌,成了推动科研的第一动力,上至政府,下至企业,都纷纷加大对科研的投资。
其中最为出名的,是ARPA(高等研究计划局),这就是后来大名鼎鼎的美国国防部高级研究计划局DARPA的前身。
DARPA的出现,改写了美国科研的历史。因为与其说其像个政府机构,不如说它像个投资基金。
DARPA下设六个办公室,分别负责生物与计算机技术、电子与芯片技术、协调研发与军方需求等工作。
每天的工作,就是寻找值得投资的科研项目,然后砸几亿美元下去。
DARPA的优势在于,作为军方控制的机构,它能绕开官僚机构的繁文缛节和层层审批,直接下令动用几亿美元的投资。
而且它拥有国会的授权,直接对国防部长负责,国防部长直接对总统负责,不会被任何势力裹挟。
DARPA的成果非常丰硕。
诞生十年后,美国国家科研经费占GDP的比重,就翻了三倍,美国的科技层出不穷。
其中最伟大的投资,就是阿波罗计划。
阿波罗计划的总投资为255亿美元(至1973年),别看这笔钱现在看起来不多,但是别忘了,当年35美元就可以兑换1盎司的纯金!
如果按这个比值来计算,阿波罗计划花费的255亿美元就相当于今天的14535亿美元!
这笔钱如果放在今天,能够造60艘福特级航母!
看起来很多是吗?但仍然是划算的。
但阿波罗计划衍生出了大约3000种应用技术的专利成果,这些成果转为民用后,带动了美国20世纪60-70年代整个科学技术的发展和工业的繁荣,为美国80年代经济的腾飞打下了坚实的基础。
现在的互联网、光纤、通讯技术、高分子材料等等改变世界的发明,其实都是那个时代的科研成果。
根据测算,美国在航天领域每投入1美元,就带来9美元的收益。
可以说,正是DARPA投资的阿波罗工程铸就了美国全球科技强国的地位。
但问题在于,这种以政府为主导投资模式,已经越来越难以为继了。
为啥?美国没钱了。
随着美国国债一次次突破债务上限,利息也打着滚地往上翻,2024年美国政府债务的利息支出预计将接近1万亿美元。
这是啥概念?比美国国防开支都要多!
美国政府的财政收入呢?只有4.2万亿美元!
也就是说,美国政府每年收上来税,还没花呢,就要先拿出四分之一来还债。
更为恐怖的是,这个比例还在急速上涨。
有人估计在2035年,美国的利息支出就会和政府财政收入持平了,到时候美债就会彻底暴雷。
政府都没钱了,还咋给科研投资?只能砍预算了。
其实也不用等到2035年,现在美国的NASA已经感受到砍经费的痛苦了。
阿波罗计划时代,那可是NASA的高光时刻,要多少钱给多少钱。
现在呢?经费总是被卡,还要分配给多个项目,包括SLS火箭和商业载人航天计划,这导致单个项目获得的资金减少,研发难以为继。
特朗普曾经雄心勃勃说要重返地球,但是NASA提出了33亿美元的预算,却被国会砍掉了四分之三,只剩了8.5亿美元。
让原本在2024年重返月球的计划,推迟到了2026年,而且不排除会再次推迟。
NASA的窘境,其实是很多美国科研单位的真实状态,钱不够,极大影响了研发和执行效率。
政府投入不足,民间资本又多倾向于AI、元宇宙、区块链等等网红项目,实在是过于分散,也极大影响了美国的科技研发投资。
第三是美国的技术研发方向已经不适应新形势了。
在世界科学界,有一个很奇怪的现象。
提起诺贝尔奖,那毫无疑问是美国最多,一骑绝尘。
但要说技术落地和市场化,谁也绕不开中国。
这一点,已经在手机、移动互联网、光伏、新能源汽车领域得到了验证,后续在AI领域、航天领域,很可能也即将得到验证。
为啥?
因为美国侧重于基础研究往往负责主导科技研发与创新,在无人区试错;
中国则是看看美国搞错了哪些路,跑通了哪些路,负责搞应用,搞落地。
专注于基础研究,有好处,也有坏处。
好处是基础科学决定了基础研究领域的发展水平,决定了它能诞生多少原始创新。
当“原始创新”不断滚雪球壮大,后面的应用和开发研究也会随之壮大。
就好比没有核裂变现象和链式反应研究,就无法诞生原子弹和核能发电一样。
但坏处也有。
一方面,投资大,见效慢,企业不愿意投。
以往都是国家投资为主,可是一旦国家没钱了,研究产出就会断崖式下跌。
另一方面,基础创新越来越难了。
人类的科技文明经历了最近一二百年的发展,已经进入了一个相对的平缓时期,重大的基础科学突破越来越少了。
在《三体》中,丁仪曾经感叹过,过了200年,他竟还能在大学教物理,这足可见人类科技发展被锁死的窘况。
现实中,虽然不像智子锁死地球科技那么玄乎,但不可否认的是,物理学已经很多年前没有更新了。
比如相对论是在上个世纪提出的,量子力学的建立也是在上个世纪。
近些年新发现的引力波和黑洞,也不过是验证爱因斯坦相对论的预言罢了。
你要是把爱因斯坦复活,让他去大学教物理,照样一点问题都没有。
在基础科学没有进步的情况下,应用科学也很难发生什么革命性进步。
就像在微观物理学没有革命性进步的情况下,再怎么折腾超导,都是一地鸡毛一样。
这样就带来了一个问题:
美国的科技增量越来越少,而中国的科技增量越来越多。
就算美国的存量很多,也架不住中国追赶的速度飞快啊!
更关键的是,美国的基础研究模式不仅仅是给自己探路,更是给中国探路。
可能美国那边还没提出科技成果呢,只要发个论文,证明某条道路走得通,中国就能以超强的科研实力,沿着这条正确道路往前走,超越美国实现科研突破,然后抢先搞应用和落地。
我们可以看看星链,美国在星链上占据了先机,但二期星链还没建完,中国今年下半年就开始批量发射中国版星链了,一期规划就超过了星链二期!
更关键的是,中国的卫星批量生产之后,便宜啊!论白菜价的能力,美国哪能比得上中国?
这就是中国在中美科技竞争中不急不躁,而美国却特别焦虑的根本原因。
3 谁能胜出?
中美科技竞争,谁能胜出?
毫无疑问,最后的胜利者,一定是中国。
为啥?
因为中国太了解“科技是第一生产力”的重要性了。
这是中国人被摁着脑袋暴打了100多年,得出的刻骨铭心的教训,没有任何一个民族,对科技有如此深重的执念。
美国呢?
美国是资本主义社会,又有浓厚的反智主义,对科研的态度,完全就是“利益为先”,为名为利。
不像中国人,把它上升到国运的角度去推动。
美国的优势,在于技术积累足够雄厚,存量大,光吃老本也能吃很久。
而且能控制小弟的科研成果,谁有了好技术,就巧取豪夺搞过来,并搞一个小圈子对华封锁。
中国的优势,在于技术进步速度快,增量多,能快速落地见效的多,而且更贴近于应用。
所以,中美科技竞争,差距在飞快缩小,而且处于接近赶超的状态。
更关键的是,科技要落地,还是要看产能,而这方面,美国一点胜算都没有。
对此, 一方面,我们要认识到中美两国的竞争是长期性的。
因为美国的存量我们仍然要追赶很久,对此要有足够心理准备准备。
另一方面,我们也要坚定信心。
因为目前在国际上,只有中国已经完全具备了和美国进行科技竞争的能力,中国也有足够的底气。
所以,只要沿着当前的路线走下去,最后的胜利,一定属于中国。
文:花猫哥哥