新世纪以来，已有19名日本学者获得诺贝尔奖的自然科学类奖项，其中以物理学奖和化学奖居多，令日本成为欧美国家之外获得诺贝尔奖最多的国家。
日本科研成果主要由大学主导，其高等教育的巨大成就受到全球瞩目。与此成就形成巨大反差的是，近年来在几家著名的世界大学排行榜中，日本高校地位持续下降，入选世界前100位高校的只剩下2至6所。
日本高等教育发展与诺奖井喷现象
1872年日本开始普及义务教育，发展各类学校，由此有力支撑了高等教育的发展。为培养引领日本发展的精英人才，日本在全国各地先后成立了7所帝国大学。日本大学全盘引入19世纪初德国柏林大学（1949年改名为洪堡大学）创办人洪堡（Wilhelm von Humboldt，1767—1835）开创的“教研合一”和“学术自由、教学自由、学习自由”精神，将大学功能定义为“应国家之需要，教授学术技艺，研究专攻其所蕴之奥义”。致力于创造性学问研究，基于研究精神指导学生，成为日本高等教育的重要理念和大学老师的主要职责所在。与此同时，倡导自由主义学风与大学自治，为日本高等教育的自由发展提供了保障。
一战之后，为与欧美国家竞争，日本高等教育部门特别强调科研过程中的创造性精神，强调由过去的引进技术进行改良转向侧重原创性研究。学生教育方面，重点放在提高学生研究能力上，通过让学生们接触为探索真理奋斗的老师们的身影，培养学生自主思考、发现问题和解决问题的能力。
二战结束之后，日本全盘接受美国的“六三三四学制”（即小学六年，初级中学和高级中学各三年，大学本科四年）和高等教育体系。主导战后日本教育改革的东京大学校长南原繁（1889—1974）出于对二战后期军国主义对大学控制造成的恶劣影响，尤为重视确保“大学自治”和“学术自由”。他倡导和发挥大学探究真理、理性分析社会、合理引导社会发展、培养引领社会发展的人才的功能。
日本大学在战后确立了较美国大学更高的自治权；在人事制度等方面，教授具有较高的发言权，积极帮助大学引进有潜力的学生进入科研队伍。大学教职的终身制及科研保障机制，有效保障了高校教师基于自身兴趣自主进行深入研究。
高校体系、学生选拔机制确保了优秀学生向国立大学集中。日本高校由国立大学、公立大学、私立大学组成。公立大学、私立大学主要承担培养学生就业技能和公民教育等功能，同时满足大学大众化的市场需求，学科门类以文科为主。国立大学获得国家重点资助，重点发展理工农医学科，引领日本科技发展。在学生选拔机制上，国立大学通过层层选拔，招入最优秀的学生。
汇集了全国最优秀学生的国立大学，为学生创造了极为自由宽松的学习环境，只要完成规定课程即可顺利毕业。课余时间，学生可以自由做感兴趣的事情。这种宽松环境在日本大学成为较普遍现象。日本高校中，大一至大三学生每周自主学习时间少于5小时以下的比例，2006年达66.8%，2018年高达73.65%，几乎不学习的比例也从9.8%上升到12.4%。
宽松的环境对大部分自制力较差的学生是一种不负责，但对具有浓厚学术兴趣的学生来说则是天堂。在国立大学浓厚的学术研究氛围下，深受感染的学生立志于学术研究，基于自身的兴趣爱好专注于科研。教授发现有潜力的学生后，会重点培养并推荐其攻读研究生课程。
一流大学、一流教授与学生、宽松环境与浓厚的自主科研氛围，一并造就了日本基础研究的巨大进步。日本新世纪以来的诺奖成就，可以说是立足于基础研究的长期积累与人才挖掘培育模式，逐步取得的。日本的诺奖获得者无一例外出自国立大学，集中于东京大学、京都大学等名校，也源于这种教学科研模式。
日本高等教育极为重视提高学生综合素养。一战之前，作为多所帝国大学预备门的高等学校，专门教授传统经典、外语、欧洲数理化知识。帝大则强调建设综合性大学，注重专业以外知识的吸取，培养拥有多方面兴趣与知识的人才。二战之后，日本高校全盘引入哈佛大学通识教育体系，防止学问的割裂，在课程设置方面为学生涉猎宽泛的知识，激发自身学术兴趣提供了机制保障。日本诺奖获得者的研究兴趣多数源自小学中学期间接触到的科学知识，出身高中以西日本公立高中居多，而升学率高的名门私立高中及东京地区的高中则没有出过一个获奖者。这表明，相对宽松的小学和中学环境对激发学生兴趣有重要影响。
1970年代以来，日本持续加大科研经费投入，国际交流与科研论文数量持续上升。2000年以后诺奖获得者的研究成果大多来源于二三十年前的1980至1990年代。这一时期，日本的科研论文发表量以及进入1%、10%之列的高被引论文数量一再攀升，为新世纪以来日本诺奖井喷创造了条件，造就了日本高等教育与科技强国的神话。
陷入危机的日本高等教育
海外交流与留学同样低迷，日本高等教育显得日渐闭塞。日本的海外留学人数在2005年达到峰值82945人之后持续下降，近几年基本维持在5.5万人左右。另一方面，日本政府通过各种国际化计划吸引本国学生前往海外学习，但即便是第一流名校如东京大学，2017年的本科毕业生调查也显示，没有任何海外经历的学生高达34.1%。
经济合作与发展组织（OECD）发表的2018年国际学生评估（PISA）结果显示，日本中学生的阅读能力排名，从2015年的第8位下跌至第15位，科学、数学排名分别下跌至第5位、6位。这项评估显示，日本的基础教育能力低于中国、新加坡等国。
造成日本科研与高等教育危机根源的是，日本自1990年代以来经济长期低迷，传统高等教育模式无法适应社会转型变化。美国学者麦克维（Brian J. McVeigh）在2002年初版的《日本高等教育的神话》（Japanese Higher Education as Myth）中批评日本大学教育缺乏实质，只关注考试、大学前严格应试、大学时宽容放纵，过度关注形式。
然而在泡沫经济1990年代破灭之前的高速经济增长年代，扎实的基础教育与宽松的大学教育相结合，有利于促进科技创新。日本企业实施终身雇佣制，新职员由企业负责职业教育，对大学教育的要求及有工作经验的“速战型人才”的需求并不高。日本泡沫经济的破灭打破了企业终身雇佣制，产业界强烈要求大学培养“速战型人才”。教育国际化与国际竞争加剧，要求日本高校打破高度自治的状况，提高国际竞争能力。
2000年代之后，日本政府实施了国立大学法人化、聘任制、高中本科教育一体化、研究生院重点化、国际化等种类繁多的教育改革，旨在提高日本高等教育的国际竞争力，满足产业界和未来智能社会的人才需求。大学自治、科研经费保障、稳定的职业等都被指为阻碍高等教育发展的因素而加以改革。在日本科技发展中起重要作用的机制被大学经营化、项目申请制、岗位聘任制等替代。
传统科技创新模式无法维系，竞争机制的导入又导致科技创新优势的消失。日本科技发展进一步陷入危机，能否扭转危机局面其前景依然不明朗。
中国能否接棒日本成为诺奖大国？
如何在竞争机制下确保创新人才培养与良好的科研创新环境，日本事例给高速发展中的中国高等教育敲响了警钟。
在国家大力扶持中国特色世界一流大学建设，持续加大科研投入的背景下，中国科研论文数量、高被引论文数量显著提高，在竞争机制、创新能力等方面大有超越日本之势。
高质量论文数量的增长同样显著。进入10%行列的高被引论文数量，1995至1997年为635篇，占总数的1.0%，排第13位；2005至2007年为5487篇，占总数的5.9%，排第4位；2015至2017年为28386篇，占总数的19.3%，排第2位。
进入1%行列的高被引论文数量，1995至1997年为40篇，占总数的0.6%，排第16位；2005至2007年为400篇，占总数的4.3，排第4位；2015至2017年为2692篇，占总数的18.3%，排第2位。
根据诺奖获得者数量与1%、10%高被引论文数量之间的内在正向关系考察，按照目前的趋势推断，二十年后，中国有望接棒日本，成为诺奖获得者数量井喷的国家。
值得注意的是，中国科研论文数量和最高被引用论文数量增长呈井喷态势，被外界质疑是功利目的驱使下的成果。近年来爆出的学术不端事件加重了国内外对中国科技界的质疑。极少数粗制滥造、学术不端现象的存在就有可能抹黑中国学术界，带来不必要的负面影响。能否持续保持独创性、创新性研究活跃态势，保持1%、10%高被引论文数量持续增长，成为中国科研能否持续发展的关键所在。
中国教育体制与日本有诸多相似之处。日本所面临的众多难题也是中国高等教育今后相当长的一段时间内需要面对的问题。经济增长预期下行的压力下能否持续增加科研预算，如何平衡竞争与宽松研究环境之间的关系，如何优化人才培养机制，基础教育沦为应试教育，高中教育与大学教育脱节，学生创新能力减弱、学习的功利主义倾向日益加重，都是摆在我们面前的难题。如何完善学生人格，培养基于爱好的学术兴趣，培养创新型拔尖人才，依然是中国高等教育及科研后备力量培养方面的重要内容。
借鉴日本高等教育与科技发展方面的经验教训，培养具有宽泛知识涵养的创新型人才，适度调整竞争机制，营造适度宽松的创新环境，中国才能在激烈的国际竞争中持续保持旺盛的科技创新活力，成为引领世界科技发展的中流砥柱。