2008年北京奥运会开幕式上展示了中国古代四大发明：指南针、印刷术、造纸术和火药。如今，中国已经成为世界上发表论文最多的国家，全国各地的课堂都在讲述的是：中国的科技创新改变了世界。

然而，不到一百年前，中国哲学家冯友兰发表了一篇尖锐的文章：《为什么中国没有科学》。这位在纽约哥伦比亚大学接受教育的学者认为，从古代开始，中国的哲学传统和对人类与自然关系的独特理解阻碍了科学探究精神的扎根。冯友兰和当时及以后的许多人一样，主张科学是一个国家在急剧衰落中唯一的救星。

       在中国动荡的近代史背景下，无数中国人努力改变科学匮乏的现状，这是理解中国如何成为当今超级大国的关键。在中国过去的150年里，贯穿其始终的一条红线是它对科学是通向富强之路的坚定不移的信念。特别是在20世纪60年代和70年代，中国政府试图把重点放在本土科学上，并在农业和医药等领域取得了成功。但从长远来看，进步最大的时期是中国对外开放的时期。

       这是一个有益的教训，因为我们需要迎接未来150年的挑战，包括气候变化、资源枯竭和太空探索。这些都需要与世界广泛接触。

       近代：“科学救国”思潮兴起

       灾难为中国科学技术的发展创造了条件。最后一个帝国时代是清朝，从1839年的第一次鸦片战争开始，19世纪清朝面对外国列强遭遇了一系列屈辱的失败。这些，以及随后的鸦片危机，导致了有史以来最大的国内起义。太平天国运动摧毁了中国中部最富裕的地区，造成了多达5000万人的死亡。

       1868年，也就是《自然》杂志创刊的前一年，西方的第一本科学教科书《自然哲学导论》以中文出版。它面向的是京师同文馆的学生，这是一所由改革者开办的学校，他们试图通过向有志向的官员教授外语和来自西方的知识，让帝国适应不断变化的世界。翻译这本书的美国人威廉•马丁(William Martin)没有任何科学背景，但他明白，对于一个正处于灾难中的国家来说，这本书对于改变其命运的重要性。这本书包含显微镜和火车的插图，以及化学、电学和物理学中一些概念的基本解释。

       马丁和其他在19世纪前往中国的新教传教士将中国视为精神救世的地方。马丁的教科书和其他翻译著作对科学的介绍，为改善一个贫困国家广大人民的物质生活提供了机会和途径。从事翻译工作的中国人对精神救赎兴趣不大，但他们认识到科学作为西方日益增长的军事和经济实力基础的重要性。他们认为科学的匮乏正是中国落后的原因。

2012年，刘洋成为中国首位女宇航员。Credit: Jason Lee/Reuters

       到了1863年，数学家徐寿和华恒芳以一本传教士杂志上的插图为指南，建造了中国第一艘轮船。他们后来帮助建立了一个翻译局，把大量的西方科学著作介绍到中国。到19世纪末，越来越多的中国人相信，使西方富强的是科学和技术。成千上万的学生冒险出国留学，许多人去了日本。他们把科学视为救国的途径，回国后渴望建立自己的研究领域。

       随着清朝的缓慢崩溃，传教士和其他外国势力的代表在国内变得越来越猖狂。1900年炎热干燥的夏天，酝酿已久的紧张局势突然爆发。叛乱分子把怒火对准外国人，包围了北京的外交使馆区，包括英国，美国和日本在内的八个国家的军队发动了攻击。

       在随后疯狂的破坏和掠夺中，法国和德国士兵占领了旧城郊区的天文台，那里有耶稣会教士在17和18世纪为宫廷制作的天文仪器。德国掠走了一大批星盘和六分仪，上面精心装饰着龙和其他皇家图案。(这些文物被展示在柏林郊外波茨坦一座宫殿的庭院里，直到1919年《凡尔赛条约》规定归还。)更糟糕的是，入侵的八个国家强加了巨额赔款。这些赔款使清政府破产，加速了其灭亡。

       美国人用他们的部分战利品建立了一个奖学金基金，用以支付那一代最优秀的中国学生去美国留学。1914年1月，他们在纽约伊萨卡的康奈尔大学成立了中国科学社。

       国家建设

       因此，20世纪上半叶中国科学的主要机构开始走向海外。这些创始人和后来的学生大多回到了中国，成为各自领域的领军人物，而当时的政治不稳定和缺乏中央资助，让科学研究成为一项艰巨的任务。他们接受了许多被视为建设现代国家所必需的学科训练，开始从事农业科学、遗传学、生物学、化学等方面的工作。

       例如，一群大部分受过国外教育的地质学家一直呼吁政府赞助一项全国性资源调查。丁文江就是其中之一。他于1915年在北京共同创办了中国地质调查局，并成为一名杰出的公共知识分子。他不懈的努力使地质学成为20世纪上半叶中国最具凝聚力、最受国际尊重的科学。

袁隆平发明了杂交水稻，引发了中国的绿色革命。Shutterstock

       与此同时，两位在日本接受教育的中国物理学家徐重庆和李方白介绍了爱因斯坦的相对论。洛克菲勒基金会的研究员李汝琦和谈家桢从美国回国，领导生物学和遗传学。生物学家胡先骕主张对中国植物区系和动物区系进行分类学研究。在接下来的几十年里，这些科学家越来越谨慎地把自己的研究议程建立在外国模型的基础上，而是寻求建立一门专门针对中国的科学。

       大约在这个时候，“科学救国”这个短语经常出现在通俗读物中。贫困和政治动荡困扰着留学生。在康奈尔大学学习植物生理学和遗传学的金善宝被美国学生送来变质的食物，恶作剧地嘲笑他是为了饥饿的同胞。金善宝深感沮丧，并渴望减轻中国的苦难，他在完成研究生学位之前就回国了。在国内，他继续研发高产小麦品种，写道“民以食为天、农业是立国之本”。

       日本侵华战争始于1937年，当时科学救国的信念达到了顶峰。面对强大得多的军队，国民党政府撤退到西部四川省，许多科学家跟随。例如，地质学家在战时首都重庆郊外的一间农舍里继续他们的研究。

       1943年，英国生物学家李约瑟(Joseph Needham)到访时拍摄的照片，捕捉到他所遇到的科学家们简陋的设备和爱国主义精神。他着迷地开始研究中国的科学史。(李约瑟后来出版了一本名为《中国的科学技术史》的巨著，在中国和世界各地推广了四大古代发明的概念。)

       总而言之，通过科学解决国家问题的渴望在1949年之前就已盛行，当时马克思主义意识形态将应用置于理论之上。在整个二十世纪，国家面临的最大挑战是保障和提高不断增长的庞大人口的生活水平。无论他们的政治立场如何，每个时代的大多数中国顶尖科学家都致力于应对这些挑战。

       全民科学

       今年——2019年——是纪念日之年。1919年的五四运动，是对盟国在凡尔赛背叛中国的回应，定义了一代中国知识分子。10月1日是中华人民共和国成立七十周年。

1980年宣传科学研究的海报

       1949年是新中国的开始。尽管中国科研人员的队伍基本保持不变，但在头十年里，措辞发生了巨大变化。科学被明确地定义为人民的事业和为人民服务的事业。爱因斯坦和相对论过时了，调查和大众健康运动流行起来了。上世纪50年代，在中苏合作的巅峰时期，有10000名苏联顾问在中国各地工作，为中国的工业发展提供技术和科学援助。

       中国大学和研究机构进行了全面重组。1928年，由民国政府设立的中国第一研究机构——中央研究院改组为中国科学院。苏联专家帮助制定了中科院的第一个五年议程，重点关注资源开采和其他实际应用。

       科研人员也变得多样化。特别是对妇女来说，20世纪50年代和60年代极大地开阔了视野，使她们以前所未有的程度参与科学。例如，获得诺贝尔医学奖的屠呦呦，在这些年里做了大量关于青蒿素抗疟特性的研究。

       被称为“两弹一星”计划的核、火箭和卫星研究等对国防具有重要意义的项目继续得到国家的大力支持。在中国科学家的带领下，中国于1964年成为核大国，并于1970年成功发射了第一颗卫星。

       50年前，中国的科学前景普遍暗淡，但科学技术构成现代社会基石的观念从未完全消失。

       1972年中美建交后，美国科学家很快来中国访问，他们注意到理论研究的停滞状态：粒子物理学等领域落后西方几十年。

       在这种困难的情况下所取得的一些进展给访问者留下了深刻的印象。除了绿色革命，国家在公共卫生方面也取得了重大进展：群众运动帮助消灭了血吸虫病，这种传染病每年导致约40万人死亡。许多参与研究的科学家多年来一直在偏远的野外工作。

       对科学技术的重视又恢复了。1978年，邓小平正式启动了“四个现代化”政策，重新把重点放在农业、工业、国防和科技上。

       在改革开放的这一时期，在20世纪30年代和40年代接受过海外教育并经历了前几十年动荡的科学家们发现，他们的国际关系网再次具有价值。从1978年到2018年，第二波中国留学生人数达到了586万。过去几年政府的巨额投资吸引了这些人才回国。

       中国以科学超级大国的坚定信念向前迈进

       在过去的一个半世纪里，科学技术可以改善国家的信念已经深深植根于中国文化中，从城市到农村墙上的标语和海报上都能看到这种信念。

       今天在北京街头走一走，到处都可以看到科学史的痕迹。在东二环路，有耶稣会的天文仪器。在城市的另一边，北京动物园一个安静的角落里有一个小牌子，上面写着在1906年清朝末期，农工商部在这里开设了第一个农事试验场，面积70公顷。

       在城市的西北角，京师同文馆已经成为北京大学；沿着这条路走下去，另一所与美国有历史渊源的大学是今天的清华大学，它是中国最顶尖的科技大学之一。沿路，海报和公众展览在庆祝科学发展。在书店里，科幻小说是最流行的体裁。在资金充足的实验室和最先进的工作站中，中国正以其作为科学超级大国的坚定信念向前迈进。