地球科学的基础研究必须进入机理探索层面

　　上面举的只是固体地球和海底观测的例子，其实大气、海洋、陆地、空间各学科无不在推进各种观测计划，形成对地球系统全方位的“立体观测”，使得地球科学从定性描述、静态考察，过渡到定量检测、动态机理探索的新阶段。半个世纪前，人类对地球只能从地面、海面作局部的观测，而卫星技术从空中开辟了观测平台，覆盖全球，而现在海底观测网是地球观测的第三个平台，不仅可以“常驻”海底、改变了人类与海洋的关系，而且能深入到最接近地球内部的深海底部进行探索。不过，地球科学正在进入的这个新阶段，不但要求硬件建设，更要求在科学视野和研究方法上发生变化，而这正是我国地球科学面临的重大战略问题。

　　2009年是我国学术界广泛开展“战略研究”、准备“十二五”立项之年，各个系统纷纷成立战略研究组织、撰写战略研究报告。在国家重视科技、增强投入的背景下，这本来是令人兴奋的大好事，也是反思问题、调整步伐的好机会。但不知道是不是我们近来“规划”制定、“战略”研究的次数多了些，有的战略研究往往新意不足，对于分析存在问题、改变原有轨迹的兴趣不大，而过分关心现有项目的继续进行，过分尊重每位参加者提出的题目，研究的结果是七八十个项目并列，“一个也不能少”。一旦战略研究失去了改变现状的意愿，变成了“十二五”经费的预分配，这种研究恐怕不如不做，至少不要为以后的改进埋设障碍。

　　这里说的改变，是说地球科学的基础研究必须进入机理探索的层面上来。描述也是科研，但当今地球科学的创新在于机理探索，描述是为探索提供原料。随着我国科研投入的增加，不能总是满足于“原料”输出国的地位，而把“深加工”和“组装”留给发达国家。回顾30年来，我国的科学界在长期闭塞之后突然“看”到了世界，但是在还没有“看明白”、还在琢磨如何“与国际接轨”的时候，却又陷入了比经费、数论文的怪圈，于是研究课题的小型化、分散化变成了学术界的主流，始终形不成能够在国际学术界“坐庄”、“问鼎”的大型计划。与此同时，国际地球科学的主旋律变了，探索机理成了主线，文献里“俯冲工厂”、“降尘机器”、“微生物引擎”之类的关键词频频出现，汇总全球资料、跨越时间尺度的新型成果纷纷涌现，即便是地方性的研究，也带有“局部着手，全球着眼”的特色。固体和流体地球科学间的“古”、“今”界限正在淡化，地质尺度的碳循环正在纳入当代温室效应的研究，当代的深海热液被用来探索太古代地球的缺氧环境。随着视野的拓宽，比较行星学方兴未艾。火星上的全球变化、木卫二的冰下海洋和土卫二的蒸汽喷发，都燃起了地学界的学术热情。然而，这类科学命题与处在赶“论文潮”的我国地学界大异其趣。

　　这种国际差距也反映在科研的组织形式上。描述性的成果适宜于独白，而机理探索则要求讨论、争辩；重复性的工作只需要模仿或最多添购个仪器，而创造型的研究却往往要求技术上的改进。我国现在不乏学术交流会，只是掌声多、争论少，尤其缺乏探索性的讨论；我国也不缺科学和技术的项目，但是两者各自制订计划、分头汇报成果，连同一部门的“973”和“863”两大计划也只能各行其是。进入新阶段的地球科学里实证科学成分逐渐增多，要求用定量数据的数值模拟来检验理论和假说。我国有强大的队伍产生数据，也有数值模拟的高手，但是相互结合、能够向理论问题冲刺的队伍却又实在太少。

　　观测科学的发展带来的是海量数据，分分秒秒都在涌向终端，处理不当就会泛滥成灾。美国“海洋观测计划”把几乎1/3的预算用在建设信息化基础设施(cyber-infrastructure)上，用来储存、处理和提供数据。能够在网上自由提取全球信息的新型研究方法，正在成为地球系统研究的捷径。而我国嚷了多少年的“数据共享”却至今尚未真正实现。科学数据也是一种财富。如果把采集到的数据比作得来的财富，把全球数据库比作世界规模的银行，当国外的研究者已经在依靠网上公用数据进行研究，就如使用信用卡消费的时候，我国的一些同行却还在深藏数据，点着蜡烛将手头的一点“货币”装进坛子里埋起来……这样下去，到2020年我国能够进入创新型国家行列吗？

　　2009年过去了，但是给我们留下了在2010年里深思的问题。

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