绿色发展、科技人文与跨学科思维

　　摘要：院士跨界高端访谈栏目旨在探索面向未来的科技人文问题。本期访谈中国工程院院士、清华大学化学工程系金涌教授，围绕绿色发展、科技人文与跨学科思维等问题而展开。金涌教授认为，人类文明的发展离不开科学技术，现代文明离不开化学与化学工程。目前我国化学化工产业存在的短板是缺乏颠覆性创新。科学创新的本质是学科交叉，中国要想从工业社会转向智能化社会，需要在诸多高新技术领域有所突破。近年来，科学技术在推动社会经济发展的同时，也给自然生态带来了一些负面影响，以碳中和为目标，循环经济、生态文明和绿色发展的结合成为了实现可持续发展、高质量双循环新发展格局的必经之路。科技的发展也离不开人文的指引，人文素养对科学研究至关重要。

　　关键词：化学化工;绿色发展;循环经济;跨学科;创新思维

　　人类社会发展史是一部追求美好生活和生命质量的历史，也是一部从自然界不断获取能源而壮大人类自身的历史。在这个过程中，一方面，科技进步使人类利用自然、改造自然、支配自然的能力倍增;另一方面，自然资源和环境也在不断遭到破坏，并达到了前所未有的程度。可以说，人类正面临着威胁社会可持续发展的巨大的生态危机和能源危机———引发了有识之士的担忧。“溪边白鹭，来吾告汝。

　　溪里鱼儿堪数。主人怜汝汝怜鱼，要物我、欣然一处。”(辛弃疾·鹊桥仙)诗人辛弃疾所描绘的田园风光正一步步离我们远去，气候变化所导致的各种灾害以及过度采伐自然资源所引发的问题正在警示人类：若不秉承绿色能源的理念，并制定相应的政策，人类社会生存的前景将十分黯淡。诚然，日新月异的科技创新正在改变人类的生活方式、工作方式，乃至思维方式，但随之衍生出的人文社会问题并没有得到应有的关注和研究，科技人文的鸿沟正在扩大，自然科学、工程技术和人文之间的隔膜日益增多。在此背景下，上海交通大学特聘教授彭青龙率先提出“科技人文命运共同体”的概念，期望通过系统性的学术研究，积极开展学术活动，探索打破自然科学与人文社会科学的学科壁垒、消解“科技人文融通赤字”的有效路径。

　　基于此，《上海交通大学学报(哲学社会科学版)》推出“院士跨界高端访谈”栏目，围绕“面向未来的科技人文”诸多方面，开展深入交流。本期访谈中国工程院院士、清华大学金涌教授，访谈主题聚焦“绿色发展、科技人文与跨学科思维”。彭青龙：尊敬的金院士，您好!很荣幸今天您能拨冗接受我们的访谈。

　　您是化学领域非常知名的权威专家，我们首先从人类社会与化学的关系谈起。众所周知，钻木取火对人类进化与社会发展产生了十分重要的影响，从熟食中获取能量大大增强了人类的体质，提高了人类自身的生存能力。后来，得益于化学化工等科技领域的发展，人类的生活和生命质量都得到了大幅提升。

　　中国古代的四大发明曾为世界的科技文明做出了巨大贡献，为什么四大发明会分别在战国、东汉、唐朝早期和北宋时期出现，是因为当时的社会文化氛围有利于四大发明的诞生吗?尽管四大发明为中国赢得了声誉，但并没有为中国后来的科技地位赢得可持续的发展优势，我们当时拥有的技术优势为何最终没能转化成科学优势?金涌：这个问题很多专家都有过探讨。中国文化在先秦时期曾有过一次繁荣发展，从哲学到数学领域，诸子百家都出现过很多有造诣的成果，同一时期希腊和罗马是西方文化的中心。

　　西方继承了古希腊、罗马文明，随着文艺复兴运动的爆发再次迎来了文化的辉煌。古希腊、罗马文化和中国传统文化的区别在于，西方世界不将数学视为一个计算工具，而是一个分析问题、培养逻辑思维的工具。随着数学的发展，一些求真方法也随之出现，即注重求证、实验的逻辑思辨，至此，现代研究问题的模式已初具雏形。创新需要能工巧匠和工匠精神。

　　中国的科技发明于宋朝达到巅峰，宋朝的经济发展迅猛，对各种技术的需求较大，唐朝和宋朝的社会环境较为开放，吸收了国外各方面经验，宋朝匠人拥有较高的地位。中国长期以来就有“万般皆下品，唯有读书高”的古训，宋朝给予匠人较好的待遇，一定程度上打破了这一占据绝对统治地位的思想;元朝社会出现混乱，导致科学技术的发展一度出现停滞;明朝严格的匠籍制度规定“匠不离局，匠役永充”，工匠地位大大下降，自主经营权受到限制;晚清到民国战乱不断，工匠精神的泯灭导致中国科技发展进入停滞期。而与元朝同一时期的西方爆发了文艺复兴，摆脱了宗教束缚，所继承的古希腊、罗马的科学研究方法倡导观察、研究、实验、分析，强调辩证地看待问题，由此，西方很快便开始对科学问题的不断探索;而中国只讲求实用性，研究科学的目的是解决具体问题，而非深究其原理。

　　美国著名物理学家亨利·奥古斯特·罗兰曾说过：“如果停止科学进步，仅关注技术开发，那么我们很快就会堕落，会沦为与中国人一样的民族，他们接连好几代都没进步，是因为只满足于科技应用，从不探寻其深层原因。中国人早知火药应用，如能用正确方法探寻其功能的原因，就可以发展出化学，甚至物理学……(但都没有)以致我们现在把这人口众多的古老民族当作野蛮民族。如果不深入探索，就像捡起富人掉落的面包屑，得到更多的面包屑就自认比富人更富有，而忘却富人拥有面包。”①

　　所以他告诫西方人，一定要进行科学研究，不能止步于应用。中国传统文化，是造成中国的科学技术很长一段时间落后于西方的原因之一，那时整个社会都崇尚求取功名的读书人，忽视匠人的地位，因而缺少对问题的深究。外国人研究并发展了从中国传来的技术，最后超越了中国，中国近一两百年都远远落后于西方，最终沦为半殖民地，令人惋惜。此外还有两个原因，一是腐败的政治制度，二是传统宗法陋习———对祖先的崇拜有时会给中国人施加很重的思想包袱，从而无法接受新的发明。

　　文化之间的交流具有重要意义。改革开放以来中国进入快速发展、文化交流阶段，我们已经从“跟跑者”转变为“并跑者”，而且正在向“领跑者”前进，这一代年轻人肩负的重任，就是通过创新来引领整个世界科学技术的发展。彭青龙：新中国成立后，化学化工的发展进入新的历史时期，中国在一穷二白的基础上发展成为世界上最大的制造业大国之一。

　　您如何看待新中国成立七十多年来中国在化学化工产业上取得的成就?现在中国在世界格局中处于何种地位?还存在哪些短板?请问如何补足这些短板?金涌：中国的化学工业曾一度非常落后。民国初年甚至将火柴称作洋火，将汽油、煤油称作洋油，那时的中国基本没有什么化学产品。新中国成立后迎来了经济、工业各方面的蓬勃发展，当时国家对化学工业最迫切的要求是解决粮食问题，所以20世纪50年代中国化工的主攻对象是化肥。当时中国的人口基数大，土地面积小，人均拥有的土地资源大概不到美国的1/10，若要增加单位面积的粮食产量，除了精耕细作外，肥料必不可少。化肥是最主要的肥料，化工部曾被戏称为“肥料部”，氮肥、磷肥、钾肥最受重视。

　　20世纪50年代起，石油化工成为中国化工的领头羊。在二战以前，德国的化工技术在全世界首屈一指，德国化工以煤炭为主，用煤制造出各式各样的燃料、材料，属于煤化工。自20世纪40年代，美国发现了众多大油田，炼油成为化工热潮兴起的主要标志，美国依靠炼油技术生产了许多石化产品，如塑料、橡胶、纤维，中国那时只能从国外引入这些产品。古巴革命成功后，中国和古巴建立了友好的国际关系，派了一批学者到古巴，进入美国在古巴开设的炼油厂学习，由此，中国的炼油技术在参考古巴的基础上自主发展起来。

　　以前的中国没有炼油产业，都是从苏联引入炼油技术，中国第一家合成橡胶厂建在兰州，将粮食做的乙醇转化制成橡胶，化工产业开始在中国兴起。新中国成立以来，化工对于人们的衣食住行产生了非常大的影响，支撑了整个文明社会。“衣”，中国现在的涤纶产量占世界的65%，由于棉花产地有限，中国大力发展化纤，化纤是中国高分子化工最突出的代表;“食”，从新中国成立之初的2264亿斤粮食到现在的1.3万亿斤粮食，中国的粮食年产量翻了5.9倍，依靠的正是化工对农业的大力支持，生产的化肥、薄膜、农药提升了粮食产量;“住”，建筑需要的水泥、玻璃、钢铁、内装修，都属于化工产品，中国高速发展的住房产业也依靠化工的支撑;“行”，所有的油，如润滑油、汽油、煤油都属于化工产品，未来电动汽车普及后，电动车的电池也属于化工产品。

　　化工支撑着整个现代文明的社会生活，基础化工意义重大，生产与高端制造相匹配的高端材料是我们现在的主攻方向。改革开放后中国化工真正迎来了大发展，通过技术引进、吸收、消化和再创新，中国很快便掌握了技术，生产能力有了大幅提升，快速成为全世界最大的生产地和全球制造大国，在化学化工体系中处领先地位。中国化工产品的总销量在不考虑石油的前提下，世界排名位居第一，若加上炼油中国排名第二，美国排名第一。

　　中国的化工产品销量如此巨大，是因为其定价低廉，并销往全世界。有一种名为三聚氰胺的优质化学原料，可以用来生产很多高档油漆，还可以用来防火、阻燃，由于其价格非常低廉，国外的很多厂家，特别是一些东南亚国家直接代为销售，中国便很快占据并覆盖了全球市场，以至于其他国家不再具有竞争优势。

　　由于中国的运作能力、市场经营能力以及化工复制能力十分强劲，外国人便封锁了高端产品的生产技术，使得现在想要购买最先进最前沿的技术成为一个难题，因为高端制造业的前提是必须先有高端材料，比如歼20的飞机排气口就需要非常优质的碳纤维，先进材料是整个化工高端制造依托的基础。试想，在未来几百年，在地球上资源被开发得差不多之时，我们还有什么可以赖以生存的资源?这里可以引入循环经济的概念———使用过的资源被重新还原为原料后再制造。

　　循环经济思想由生态文明衍生而来，地球在寒武纪后发展出了三个主要的生物群落：植物作为制造者，主要通过阳光、水、二氧化碳以及一些元素合成蛋白质、淀粉、纤维素给动物食用;动物，是享用者和消费者;分解者微生物则将动物的排泄物分解，使其回归土壤后被重新利用。植物、动物、微生物之间存在一个由阳光驱动的循环生物链，由于阳光可以存在46亿年之久，所以这种发展模式是可持续性的。若要使社会生态也可持续发展的话，我们需要效仿自然生态。工业社会若要使产品于全生命周期被运用，就要实现这样一种循环：从原料到产品到被消费再到被废弃，最后重新再变回原料———这种社会生态循环便离不开化工，因此从长远来看，化工对循环经济有着重要意义。

　　目前我国存在的问题和短板是缺乏颠覆性创新。其中急需攻克的短板之一是高端材料，即高性能材料，这是化工未来的发展方向，也是最重要的创新;另一个短板是生化技术，自DNA的螺旋形结构被发现以来，生化技术获得了深远发展，未来生物和化工结合的生化技术能够创造出更多的颠覆性创新技术，这也是化工的另一个发展方向。粮食充足的美国为了防止粮价下跌，选择用粮食做乙醇，所以美国的工业乙醇有四千万吨，将工业乙醇加入汽油中不仅可以节省汽油，也减少了对环境的污染;中国由于粮食紧缺，加入油里的工业乙醇不到三百万吨，和美国相差一个数量级。那么生物技术能否带来新的突破?曾有一位新西兰的华侨带来一个生化菌种，该菌种无需粮食，用一氧化碳就可以生产乙醇，而煤也可以产生一氧化碳，这样就可以用工业方法制作乙醇。

　　目前，我国在生化技术上相对落后，国外对菌种的保密措施很强，由于害怕菌种的流失所以对他国进行严格监控，因此，生化技术也是接下来需要攻关的方向，特别对制药和化妆品产业而言意义重大，我相信新一代研究者能够补齐这些短板。彭青龙：在您的著作当中时常提到绿色发展主要是统筹人类社会与自然和谐发展共存的关系。在经历了崇拜自然、依赖自然、改造自然的认知之后人们越来越认识到自然资源的稀缺性，进入到保护资源的阶段。然而仅仅有认知还不够，需要推动系统性的社会变革方能实现绿色发展和可持续发展的目标。

　　恩格斯曾说过，“人们愈会重新地不仅感觉到，而且也认识到自身和自然界的一致，而那种把精神和物质、人类和自然、灵魂和肉体对立起来的荒谬的、反自然的观点，也就愈不可能存在了，……但是要实行这种调节，单是依靠认识是不够的。这还需要对我们现有的生产方式，以及和这种生产方式连在一起的我们今天的整个社会制度实行完全的变革。”②

　　您的著作中对循环经济有着深刻的认识，可否请您结合绿色发展生态文明建设，谈谈绿色发展、生态文明建设与循环经济的关系?怎样使循环经济与国际国内双循环新发展格局实现有效对接并促进高质量发展?彭青龙：青年强则国强，青年是科技创新的希望，而“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置”。瑏瑠�災�提出“美丽化学”和“美丽化工”的理念，实际上是为了吸引更多年轻人进入化学化工专业学习，而现实情况是很多年轻人无法抵挡快速赚钱行业的诱惑，或者在生活富裕的家庭背景下，不愿意像父辈那样从事艰苦的科学研究和技术革新工作，甚至受到“被妖魔化”的化学化工的影响而选择逃离化学化工学习。

　　我们怎样才能让年轻学生对化学化工保持好奇心和想象力?怎样才能让他们拥有使命感和家国情怀?您对他们的成长成才，特别是跨学科思维能力的育成有什么建议?金涌：我认为每代人的选择都存在差距，年轻人逃离工科现在已是普遍现象，包括美国和日本也存在这种现象，现在愿意在美国学工科的学生占比不到10%，当然也包括化工专业。社会现实的错误引导是最关键的原因，一些身价百亿的大明星，无论是体育明星，还是影视明星，给年轻人形成了不好的导向。趋利避害是人的天性。我觉得政府已经开始出台一些政策，如对演员出演一部电视剧的最高片酬做出一些限制。劳动和收入的匹配程度，需要政府从制度上做出调整。另一方面还是要从教育层面入手，引导学生探究未知世界、未来世界的意愿。

　　科学家们需要努力启发学生的好奇心和事业心，首先要把每个学科的故事讲好，每个学科都有自己的魅力，这就是我们作为上一代学者要做的工作———把学科真正的未来展现给年轻人，让他们产生兴趣，并愿意为之付出一生。清华大学深知，入学第一年是一个学生思想发生转变的时期，需要让他真正了解自己学科的未来，让他爱上自己所学的学科，觉得这是值得他为此付出一生的学科，当然不是每个人都要有这样的志向，我们也不需要所有人都有这样的志向，但还是要加强对学生的教育，我相信我们可以培养出一代又一代有志青年。

　　早年美国教授们都来中国找生源，因为中国学生有拼搏的精神，很少有美国学生愿意读博，大多去寻找别的更赚钱的工作，企业也不需要那么多博士。有一次我去拜访美国的一个研究所，顶层就是博士研究生的实验室，博士大多都是韩国人和中国人，其实这种现象现在也很普遍。世纪之交时这个现象传到了日本，日本教授也喜欢中国学生，因为中国学生吃苦耐劳，有钻研精神。现在20年过去了，中国有很多学生也在逃避艰苦。

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　　不过我认为教育可以扭转这个局面，可以引导学生的事业心，并与为社会做贡献的决心相结合，这样培养出来的学生才是最有前途的，也是最容易学成的。正是文科而非科学塑造了人的人生观、世界观、价值观，人文教育的重要性由此凸显。其实人的三观是在中学、高中阶段便逐渐形成的。我是新中国第一代知识分子之一，那时的中国正处于从一个半封建半殖民地社会转向新中国建设的新阶段，整个社会的教育都是让人们坚信要为别人而非自己做贡献，要为国家做出一番事业。我认为这种信念和理想正是现在的教育要加强的，通过人文教育帮助学生树立正确的三观，帮助一个人真正地找到自己一生正确的道路，正是人文学科的重要使命。

　　作者：彭青龙