联邦德国从其经济发展奇迹中的获益已使其在研究和开发的世界性竞争中处于仅次于日本的领先地位,一系列诺贝尔奖牌使该国的科学家不断注入新的自信心,他们已经计划在空间科学领域干出一番为本民族争光的业绩。联邦德国能否创建某种科学奇迹?

原始数据对上述问题作了肯定的回答。迄今,西德是欧洲国家中对R&D(研究与开发)投资最巨的,工业界、联邦政府、各州政府1989年共出资615亿西德马克(约合332亿美元)用于R&D. 根据贝塔尔研究所的统计,西德和日本1990年用于R&D的费用将各占其国民生产总值的2.9%,而美国为2.5%。美国自1985年以来,这方面的纪录一直呈下降趋势,日本和西德则一直上升。

有一个广为流传的说法是,西德、日本政府在对工业界R&D方面的补助金要超过美国,然而这一说法失之真实,在西德,政府部门和非营利机构总共提供出该国R&D费用的35%,日本为30%,而美国却是50%。这其中,西德、日本只留很小部分费用用于军事中的R&D研究。西德涉及防务的R&D费用仅占联邦政府R&D预算的15%不到,日本仅为3%,而英国为50%,美国竟高达70%。无疑,军费上的R&D费用越少,民用部分的R&D将受益越多。虽然德、日较美国在政府对R&D方面的投资方面相对少得多,但他们在这方面投资获益却不小于美国。另一方面,在如何精打细算地利用资金方面,西德科学界也是做得成功的。不同于英、法的是,西德科学家每年发表的科学论文篇数已呈上升态势(尽管英国科学家发表的论文总数仍要超出西德同行30%左右),西德在美国得到的专利总数要超出英法在美得到的专利总数的2.5倍,且这一差距还在拉大。当然,德国人的这一傲人之处与日本人相比多少有些黯然失色,但德国人却有一项令日本人俯首称臣的成果,即他们的诺贝尔得奖人数要远高于日本人。

在第二次世界大战前的那段黄金时代里,德国科学界以拥有普朗克、爱因斯坦、海森伯和其他科学大师而自豪,其诺贝尔奖获奖人数为世界第一。然而从1945到1980年,西德获此殊荣的科学家仅占诺贝尔各科学奖获奖总数的10%多一点。但事情现在正在起变化,自1984年以来,西德每年都有科学家单独或分享诺贝尔科学奖。他们的强项尤其体现在固体物理学方面,请看以下记录:

· 克劳斯 · 冯 · 克利青教授由于发现了“量子霍耳效应”——一种未曾预见到的在一些晶体管器件中出现的电子现象,而荣获1985年的诺贝尔物理奖。

· 杰拉德 · 皮尼希教授与瑞士科学家H · 罗尔教授一起分享了1986年的诺贝尔物理奖,他们的贡献是发明了一种能分辨出单个原子的装置——扫描隧道显微镜。

· 乔治 · 贝诺兹与瑞士科学家A · 穆勒一起因发现了一种新类别的超导体(能无电阻地导电)而分享1987年的诺尔物理奖。

可能有人要问,这几个人获奖对西德科学有何重大影响,但就是这些统计学上的几个数字无疑却大大鼓舞了西德科学家的士气,并大大激励了该国年轻一代的尚在学校就读的大学生。它还激起了某种程度的狂热,即基础研究相对薄弱的西德大学可以创建出奇迹,甚至能抑制西德科学家向美国迁移的潮流。

希特勒时代的政策使德国的一大批最有才华的精英之材流亡国外,主要是到美国。这部分科学家战后仍滞留美国,这并非是由于某种政治上的理由而主要是美国的工作环境相对来说更好一点。然而现在的德国政府虽对科学研究给予了更多的关注,而西德的大学何以仍不想重温昔日的荣耀呢?部分的解释是,如同日本那样,西德的不少科学家都在为经济的复兴直接工作着,这虽是值得称道的,但却意味着德国和日本的大学可能达不到类似美国麻省理工学院或加州理工学院这样出类拔萃的高等学府的水准。这种智力光彩方面的不足曾使日本人对自己的创新能力产生过某种自卑感,而不忘怀自己荣耀科学史的德国人却无这种心理障碍。确实,西德的大学,如慕尼黑大学在过去几十年中已经赢得了研究方面的好名声。当然,这与其在本世纪曾达到的成就相比仍有相当的距离,当时的哥廷根大学被世界公认为是学术中心。

西德联邦政府对此可能多少要负一点责任,每一个州政府都希望看到本州的大学在各个领域都显示出水平,这就使得资金和智力的使用太分散。为了纠正这种倾向,位于慕尼黑的马普协会出资扶助遍及全国的约60个研究中心。目前,西德每年新增设一个研究所。最近新成立的两个研究机构是塞不瑞肯的计算机科学研究所和不来梅的深海生物学研究所。每一研究机构都有几位马普协会认为可以在某一领域作出成就的杰出科学家作学术负责人。研究所下属课题组的负责人可以自行决定其研究课题和方向并得到充分的资助。1989年,协会的预算超出12亿马克(6.5亿美元),这一数字比作为西德各大学的主要资助者——德国研究协会(DFG)的预算额仅少15%。

马普研究院试图保持其严格控制在编人员的做法,其大多数研究所的研究工作大多由签订五年合同的年轻科学家完成。使专业方向限定的研究所保持小规模能避免研究工作中的盲目性,一旦需要变动也可以有从容的时间。研究所所长的退休常常为那种已需要改组的研究机构的解体提供了便利的机会,在编人员虽不会失业,但必要时也得挪动一下工作单位。

在过去十年里,西德的智力外流势头已经趋缓。马普研究院现在已在美国最好的大学取得授予学位的资格,如美国斯坦福大学和在生物界极有影响的生物技术公司。生物技术学位的授予是不同凡响的重要事件,因为西德的生物工艺学特别具有风险,政府不太重视或者尽可能限制,政府对遗传工程的禁令直到1990年才予解除。

除了马普研究院以外,西德科学界还有其他信心之源。最为重要的是他们拥有一批大型研究机构,其中最为人所知的是位于日内瓦的欧洲粒子物理实验室。西德是该实验室最大的投资者,约提供了其所需费用的23%。与此同时,西德还出巨资建造了另一座世界级的加速器实验室——位于汉堡的DESY。最近在DESY实施的一个科研项目是建造用于碰撞质子和电子的直径为6.3公里的粒子加速器环,称为HERA,它将于1991年启用。点状电子探针能探测更为复杂的质子的内在奥秘,揭示作为组成质子的夸克和胶子的“行为”。建造HERA环的费用高达10亿西德马克(可以对比一下,CERN建造的最大加速器LEP中的关键设备的耗费仅是HERA的2.5倍)。通常在西德,类似这种大宗科研项目由工程所在地的州政府提供]0%的经费。极为罕见的是,这次HERA建造费用中的15%竟是来自国外投资(作为回报,德国可能向国外的粒子加速器提供投资),其余所有的建造资金均由联邦政府研究与技术部提供。

联邦政府的支持不仅体现在粒子物理方面,它还是欧洲合作风险企业的有力后盾,如在核反应堆研究中。这种核研究反应堆被认为是研究物质结构的中子源,作为粒子加速器研究副产品而为科学家提供X射线和紫外射线的同步辐射源较那种类似辐射的正常光源强几千倍。

在这方面,英国科学家可能要极其羡慕他们的德国同行。常为经费拮据而发牢骚的英国科学家感到吃惊的是,他们的西德同行何以有如此能耐、能搞到这么多的钱。英国人的看法是,西德人用于非军事科学方面的钱更多一些。西德政府对民用R&D的资助相当于英国的2.5倍——其中约三分之一限用于基础科学研究。可能还有其他理由,如联邦政府从三个独立的渠道对科学拨款(DFG马普研究院及BMFT)。这意味着该国的科学家不必顾虑经费挤占问题。在英国,每一科研机构的经费均由中央研究委员会统一分配,因而免不了争吵,德国则很少发生这种争吵情况,

西德的大型科研项目得到了联邦政府研究与技术部的强有力支持,该部现任部长海森布是一位训练有素的化学家。该国现在又忙于另一项国家级大项目——MBB航天飞机。BMFT准备在未来的四年中为该航天飞机的起步研究投资2.2亿马克。预计在1993年将最终是否建造这种航天飞机作决断,也有可能改为由西德领头的一个国际性合作项目。如果一切顺利、航天飞机的样机可望在2010年正式交付使用。

西德人喜欢的欧洲空间项目是Columbus,这是NASA将于90年代中期发射的空间站,西德人已同意为其出资总费用的38%。欧空局将为其出资1亿马克,西德有可能再追加8.5千万马克。一些西德报纸提出,如此巨额投资是否值得。“时代”周刊的一篇文章认为,空间研究的经济利益有限。但在了解了更多的事实后,怀疑论者不再坚持己见,他们认为,这一工作虽没有空间行走那般壮观,却也是一种值得一试的事业。

撇开在空间科学发展方面的分歧不谈,两德枓学家和政治家似乎并不为如何实现钱的价值这一问题而烦恼。因在捕集和研究真空中的离子方面的成就而分享1989年诺贝尔物理奖的西德人沃尔夫冈 · 保罗认为他从不期望自己的研究会有任何实际的应用性。这种观点可能会令美国人和英国人大惑不解。英美人习惯于从仔细分析模糊的经济反馈效应来判断纯科学研究项目中的投资效应。而德国人的看法是(日本人亦如此),基础研究的效益散布太广很难估量。譬如保罗的工作就导致了对质谱仪的重要改进,这一改进使得极精确地测量材料的化学成分成为可能。

不轻信这些事例的西德纳税人至少能评价与这种大科学有关的工程功绩。以HERA环为例,在汉堡地下20米为加速器挖掘隧道,内中置放6公里长的钢管,这种钢管占据了粒子运行空间,装有环绕弯曲粒子束的超导磁铁;在十分之一毫米的点上,以每秒穿通五万次的速率交会。

这种高技术的渗漏效应(trickle down effect)进—步影响到国家的各个领域,包括中小企业。显示德国人精密工程的典型例子特别体现在德国的同步加速器辐射实验室,来此访问的美国同行如此喜欢这里的产品,以致马上签订了长期订货合同。该公司约有30人,营业额为1千万马克。西德三分之二的劳力集中'在中小企业,其中大多数人具有中等专业技术,所有BMFT的钱最终大多还是进入纳税人的口袋。

本文至此尚未涉及西德工业中的纯科学研究工作,原因是迄今很少见到这方面的材料。人们注意到,西德最近的两位诺贝尔奖获得者——皮尼希和贝诺兹的获奖工作分别是在瑞士研究实验室和美国的IBM公司完成的。至今德国尚无一个可与美国的IBM、AT&T、Exxon,Xerox等著名公司的基础研究实验室一争高低的实验室,甚至荷兰的飞利浦公司也拥有一个超过其德国同行的高水平研究实验室。

当然,西德的公司在R&D方面投资巨大,西门子公司拿出其营业额的10%以上投入R&D,但这些费用几乎全部用于开发而非研究中。最近西门子的一项成就就是研制一种使用超导量子干涉仪的记录微弱磁脉冲信号的装置,这种磁脉冲信号是人脑活动时由脑部释放出。无疑,这种R&D投资是长期的,因为这类装置成为医生临床应用的有效工具还需相当时日。

西德工业界R&D投资的实用性在战后对其国力的发展有重要意义。西德、日本的公司将研究限于产品质量改进方面,购买那些具有精巧新思想的国外专利。从今日德国繁荣的经济景况来看,这种实用性的考虑是明智的,但其前景如何,或者说继续奉行这一思想对今后的德国经济发展是否仍然明智?

反观一下日本人。日本人现已意识到欲使其经济发展保持势头,不能再依赖于别人来取得重大突破。日本人的存储芯片的造价是如此低廉,以致世人无以与之匹敌,但在最终市场上,其利润率却微不足计。大宗款项现都用于微处理机、电脑,在这些领域拥有大量专利的美国公司并不准备向外国发放许可证。日本人意识到,避免在技术上依赖别人的唯一方法是创新。该国的实验室正试图鼓励每一个科研人员不惜资金去搞创新。西德公司虽对基础研究一直不薄,但在实际执行时却勇气不足。那些构成西德经济主干的中小企业对支持基础研究不甚热心,它们的产品与最新技术相比相差几个级别。大多数公司要求本公司所属的R&D机构通过自己的努力创收来解决自身的费用。

在过去十年里,西德工业界的R&D经费已由54%上升到64%,如果工业界愿意承担更多的R&D费用,则能鼓励更多的工程技术人员去想入非非。IBM骄傲地声称是它培养了好几位西德的诺贝尔奖得主,而一旦德国本国的公司能做到这一点时,这个国家的科学可以说是完整的了。

[The Economist年11月11日]