当今时代，科学研究从“四极”突破人类认知边界

文摘 2024-07-23 08:02 北京

习近平总书记2024年6月24日在“科技三会”上讲话中指出，当前，新一轮科技革命和产业变革深入发展。科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界。技术创新进入前所未有的密集活跃期，人工智能、量子技术、生物技术等前沿技术集中涌现，引发链式变革。与此同时，世界百年未有之大变局加速演进，科技革命与大国博弈相互交织，高技术领域成为国际竞争最前沿和主战场，深刻重塑全球秩序和发展格局。

如何深刻理解习近平总书记讲话的精神实质，如何把握新一轮科技革命和产业变革背景下，科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界的新趋势，顺势而为，逆势而上，有利于是我们锚定2035年建成科技强国的战略目标，加快实现高水平科技自立自强。（全文6000字，浏览约需8分钟）

一、科学研究向极宏观拓展

科学研究向极宏观拓展，旨在探索宇宙的无垠与深邃，意味着我们正以前所未有的勇气和智慧，揭开宇宙神秘面纱的一角，探索那些遥远而宏大的宇宙现象与规律。其主要体现为：

（一）积极探索宇宙的无垠与深邃。科学研究向极宏观拓展，首先体现在对宇宙起源、结构、演化等根本性问题的深入探索上。这些研究不仅关乎人类对宇宙的基本认知，更对理解生命、物质乃至整个宇宙的本质具有深远意义。通过观测深空、分析宇宙射线、研究星系分布等，科学家们正逐步构建起宇宙的大尺度图景，为人类文明的发展提供新的视角和思考。

（二）宇宙探测研究取得壮丽成就。近年来，中国在宇宙探测领域取得了一系列举世瞩目的成就，这些成就正是科学研究向极宏观拓展的生动实践。例如，“嫦娥”系列月球探测器成功实施软着陆和月面巡视，不仅带回了宝贵的月球土壤样本，还揭示了月球背面的神秘面貌；“天问”一号火星探测器成功着陆火星，实现了中国深空探测从月球到行星的跨越；“天和”核心舱的发射与组建，标志着中国空间站时代的到来，为长期有人照料的空间科学实验提供了平台。这些壮举不仅展示了中国航天科技的强大实力，也为人类探索宇宙、认识宇宙贡献了中国智慧和力量。

（三）宇宙观测技术取得显著进步。科学研究向极宏观拓展离不开先进观测技术的支持。随着望远镜技术、空间探测技术和数据处理技术的飞速发展，人类对宇宙的观测能力得到了显著提升。从地面的大口径光学望远镜到太空中的哈勃空间望远镜、詹姆斯·韦伯空间望远镜，再到即将发射的下一代大型空间望远镜，这些先进的观测设备让我们能够观测到更遥远、更暗弱的天体，揭示出宇宙早期的秘密。同时，射电望远镜、引力波探测器等新型观测手段的出现，也为人类打开了探索宇宙的新窗口。

（四）宇宙学理论取得新的突破。科学研究向极宏观拓展还体现在宇宙学理论的不断创新与发展上。随着观测数据的不断积累和分析，科学家们对宇宙的理解日益深入。暗物质、暗能量等宇宙基本成分的发现，挑战了我们对宇宙的传统认知；宇宙微波背景辐射的精细测量，为我们提供了宇宙早期状态的重要线索；宇宙大尺度结构的形成与演化研究，揭示了引力在宇宙演化中的关键作用。这些理论突破不仅丰富了我们对宇宙的认知，也为未来科学研究指明了方向。

二、科学研究向极微观深入

科学研究向极微观深入，旨在揭秘物质与生命的终极奥秘。这意味着我们将目光投向物质世界的最基本组成单元，以及生命现象最细微的层面，从而揭示出自然界的深层次奥秘。科学研究向极微观深入，是一个充满挑战与机遇的过程，不仅需要不断突破技术瓶颈和认知局限，以更加开放和包容的心态去拥抱未知领域，同时也应该意识到微观探索对于推动科技进步和社会发展的重要意义，加强国际合作与交流，共同应对全球性挑战。

（一）极微观深入，对认知物质和生命本质具有重大意义。科学研究向极微观深入，是对物质和生命本质最直接、最深入的探索。在微观世界中，原子、分子、粒子等基本单元按照特定的规律运动和相互作用，构成了我们所见的一切宏观现象。通过对这些基本单元的深入研究，可以理解物质的性质、能量的转换、生命的起源与演化等根本性问题，进而推动科学技术的进步和社会的发展。

（二）对微观世界的认识，达到前所未有的高度。人类对微观世界的探索可以追溯到几个世纪前。从最初的原子论到量子力学的建立，每一步都充满了挑战与突破。特别是20世纪以来，随着实验技术的不断进步和理论模型的日益完善，对微观世界的认识达到了前所未有的高度。例如，电子、质子、中子等基本粒子的发现，以及粒子标准模型的建立，为我们揭示了物质的基本结构和相互作用规律。同时，量子纠缠、量子隧穿等奇特现象的发现，更是颠覆了我们对经典物理学的认知。

又如，以基因组学为例，作为生命科学最前沿的领域之一，基因组学的研究深入到了生命的分子层面。通过对人体细胞DNA分子的解析，科学家们发现了约10万个基因及其对应的蛋白质功能，为疾病诊断、药物研发等提供了重要依据。此外，合成生物学作为一门新兴的交叉学科，利用基因工程等现代生物技术手段，设计并构建出具有特定功能的生物系统，甚至创造出全新的生命形式。这些成果不仅拓宽了我们对生命本质的认识边界，也为解决能源危机、环境污染等全球性挑战提供了新的思路和方法。

（三）现代科技在微观探索中发挥决定性作用。当前，一系列前沿科技正引领着科学研究向极微观深入。量子技术、纳米技术、生物技术等领域的快速发展，为我们提供了前所未有的工具和手段来探索微观世界。量子计算利用量子比特的叠加态和纠缠态特性，实现了对复杂系统的高效模拟和计算，为解决传统计算机难以处理的问题提供了新的途径。纳米技术则能够在原子和分子尺度上操纵物质，创造出具有特殊性能的新材料和新器件。生物技术则通过对生命体系的深入研究，揭示了基因、蛋白质等生物分子的结构和功能，为疾病治疗、农业生产等领域带来了革命性的变化。

三、科学研究向极端条件迈进

科学研究向极端条件迈进，旨在探索未知与突破极限。这意味着科学家们将研究环境推向了前所未有的极限状态，以揭示自然界在极端条件下的行为规律和潜在的科学奥秘。主要体现为：

（一）极端条件科学研究的开创性意义。科学研究向极端条件迈进，是对自然界在极端状态下的深入探索。这些极端条件可能包括高温、高压、强磁场、超低温、超高速等，它们往往超出了常规环境下物质和生命的表现形态。通过在这些极端条件下的研究，科学家们可以揭示出自然界的基本规律、物质的新状态以及生命的极限适应能力，从而推动物理学、化学、生物学等多个学科的前沿发展。

（二）极端条件科学研究取得显著成果。近年来，随着实验技术和理论模型的不断进步，极端条件科学研究取得了显著成果。例如，在高温高压条件下，科学家们成功合成了新型超导材料，这些材料在特定条件下电阻为零，具有极高的电流传输效率，为未来的电力传输和电子设备提供了新的可能。在超低温条件下，量子纠缠等奇特现象被观测到，为量子计算和量子通信等前沿技术的发展奠定了基础。此外，在强磁场条件下，物质的磁性、电子结构等性质发生了显著变化，为新材料和新器件的研发提供了新思路。

（三）极端条件科学研究的挑战与机遇。科学研究向极端条件迈进面临着诸多挑战。首先，极端条件的实现往往需要复杂的实验设备和精湛的实验技术，这要求科学家们具备高度的专业素养和创新能力。其次，极端条件下的科学研究往往涉及多学科交叉，需要不同领域的科学家紧密合作，共同攻克难关。然而，正是这些挑战孕育着巨大的机遇。通过极端条件科学研究，我们可以揭示出自然界的新现象、新规律，为科学技术的进步提供源源不断的动力。

（四）极端条件科学研究前景无比广阔。展望未来，科学研究向极端条件迈进将继续推动多个学科的前沿发展。随着实验技术和理论模型的进一步完善，我们将能够更深入地探索极端条件下的物质状态、生命行为和宇宙演化等科学问题。同时，极端条件科学研究也将为新材料、新能源、新技术等领域的创新提供重要支撑，推动经济社会的高质量发展。更重要的是，通过极端条件科学研究，我们可以培养出一批具有国际视野和创新能力的科技人才，为国家的科技进步和民族复兴贡献力量。

四、科学研究向极综合交叉发力

科学研究向极综合交叉发力，旨在探索未知的新维度。这意味着科学研究不再局限于单一学科或领域，而是跨越传统边界，实现多学科、多领域的深度融合与创新。主要体现为：

（一）极综合交叉发力的战略性意义。科学研究向极综合交叉发力，是一项具有重要意义的战略选择，是应对当前复杂科学问题和全球性挑战的必要途径。随着科技的不断进步和社会的发展，我们面临的问题越来越复杂多变，单一学科的知识和方法往往难以解决。因此，需要多学科、多领域的专家学者共同合作，综合运用各种知识和技术，形成创新性的解决方案。这种综合交叉的研究方式，不仅能够推动科学技术的进步，还能够为经济社会发展提供新的动力和支撑。

（二）极综合交叉发力趋势日益凸显。近年来，科学研究的综合交叉趋势日益明显。比如，在生物医学领域，生物学家、医学家、工程师和计算机科学家等紧密合作，共同研究疾病的发病机理、诊断和治疗方法。他们通过综合运用生物学、医学、工程学和信息科学等多学科的知识和技术，开发出新的医疗设备和治疗方法，极大地提高了疾病的诊断和治疗水平。

在环境科学领域，气象学家、生态学家、化学家和地理学家等也展开了跨学科的合作。他们共同研究气候变化、环境污染和生态破坏等问题，通过综合运用多学科的知识和技术，提出了一系列有效的环境保护和治理方案。

（三）极综合交叉发力的挑战与机遇。科学研究向极综合交叉发力面临着诸多挑战。首先，不同学科之间的知识和方法存在差异，需要科学家们具备跨学科的知识和技能，以便更好地进行交流和合作。其次，跨学科研究需要打破传统学科之间的壁垒和界限，这需要科研机构和科学家们具备开放和包容的心态，积极寻求合作机会。

然而，正是这些挑战孕育着巨大的机遇。通过极综合交叉的研究方式，我们可以发现新的科学问题和研究方向，推动科学技术的创新和发展。同时，跨学科研究还可以培养出一批具有多元化知识和技能的人才，为国家的科技进步和经济社会发展提供有力的人才保障。

（四）极综合交叉发力的未来期待。展望未来，科学研究向极综合交叉发力将继续推动科学技术的进步和创新。随着全球化和信息化的不断发展，我们将面临更多复杂多变的科学问题和全球性挑战。因此，需要更加注重跨学科的研究方式，加强不同学科之间的交流和合作，共同应对这些挑战。

五、科学研究不断突破人类认知边界

科学研究不断突破人类认知边界，旨在掀开探索未知的新篇章。这不仅揭示了科学研究的本质和动力，也预示着我们在探索未知、理解世界方面始终致力于拓展我们的认知边界，揭示自然界的奥秘，推动社会的进步和发展。主要体现为：

（一）科学研究与认知边界的拓展。科学研究的核心任务之一就是不断拓展人类的认知边界。认知边界是指人类对于自然界、社会和人类自身认识的范围和深度。随着科学技术的进步，我们的认知边界也在不断扩展。从古代的哲学思考到近代的科学实验，再到现代的高科技探索，科学研究始终是推动认知边界拓展的重要力量。

科学研究的每一次重大突破，都意味着我们的认知边界得到了进一步的拓展。例如，伽利略的望远镜让我们首次清晰地观测到了月球的表面，从而打破了古人对月球的模糊认识；爱因斯坦的相对论揭示了时间和空间的相对性，颠覆了我们对宇宙的传统认知；而量子力学的诞生，则让我们对微观世界的理解达到了前所未有的深度。

（二）科学研究大大突破了认知边界。科学研究在突破人类认知边界方面取得了显著成果。这些成果不仅体现在理论层面，也体现在技术应用和社会实践层面。

在理论层面，科学研究的突破让我们对自然界的认识更加深入和全面。例如，在物理学领域，科学家们通过对基本粒子的深入研究，逐渐揭示了物质的本质结构和相互作用规律。在生物学领域，基因编辑技术的出现让我们能够直接修改生物体的遗传信息，从而实现对生命过程的精准控制。这些理论的突破都极大地拓展了我们的认知边界。

在技术应用层面，科学研究的成果被转化为实际的产品和服务，进一步推动了社会的进步和发展。例如，互联网技术的出现让我们能够实时获取和分享信息，极大地丰富了我们的生活和工作方式。人工智能技术的发展则让我们能够处理更加复杂和繁琐的任务，提高生产效率和生活质量。这些技术的应用都是科学研究突破认知边界的重要体现。

在社会实践层面，科学研究也发挥着重要的作用。例如，在环境保护领域，科学家们通过对气候变化和生态系统的深入研究，提出了许多有效的环境保护和治理方案。在医疗健康领域，新的医疗技术和设备的出现让我们能够更好地诊断和治疗疾病，提高人类的健康水平。这些社会实践的成果都是科学研究突破认知边界的直接结果。

（三）科学研究突破认知边界的挑战与机遇。科学研究在突破人类认知边界的过程中也面临着诸多挑战。首先，科学研究的复杂性和不确定性使得我们在探索未知的过程中可能会遇到许多困难和挫折。其次，科学研究的成果往往需要经过长时间的验证和应用才能得到广泛的认可和推广。然而，正是这些挑战孕育着巨大的机遇。通过不断突破认知边界，我们可以发现新的科学问题和研究方向，推动科学技术的创新和发展。同时，我们也可以将科学研究的成果应用于实际生活中，解决许多社会问题和挑战。

（四）科学研究突破认知边界的未来期望。展望未来，科学研究将继续不断突破人类的认知边界。随着科技的不断进步和社会的发展，我们将面临更多复杂多变的科学问题和全球性挑战。然而，这也将为我们提供更多的机遇和可能性。例如，在探索宇宙奥秘方面，我们可以利用更加先进的探测器和望远镜来观测和研究遥远的星系和黑洞；在生命科学方面，我们可以利用基因编辑技术和合成生物学来创造新的生物体和生命形式；在信息技术方面，我们可以利用人工智能和量子计算来处理更加复杂和庞大的数据集。

六、积极应对科学研究的新趋势新要求

在当今世界，科技革命和产业变革正如火如荼地进行，科学研究呈现出前所未有的新趋势和新要求。面对科学研究的新趋势和新要求，我们必须积极应对，采取一系列有效的措施。

（一）要推动科研体制机制的改革与创新。要建立健全以创新能力、质量、贡献为导向的科技人才评价体系，激发科研人员的创新活力和潜力。同时，还要加强科研诚信建设，营造风清气正的科研环境。

（二）要优化科学研究的资源配置。要加大科研投入，提高科研人员的待遇和地位，吸引更多优秀的人才投身科学研究。同时，还要优化科研资源配置，确保重点领域和关键技术的研发得到足够的支持。

（三）要加强国际合作与交流。科学研究是全球性的事业，需要各国科学家共同努力。我们应该积极参与国际科研合作项目，分享研究成果和经验，共同应对全球性的科学挑战。

（四）要加强科学普及与教育。科学研究的成果应该惠及广大民众，提高全社会的科学素养和创新意识。我们应该通过各种渠道和形式，普及科学知识，传播科学精神，培养更多具备科学素养和创新能力的人才。

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