國(guó)之重器奠定創(chuàng)新未來(lái)
——十八大以來(lái)我國(guó)大科學(xué)裝置成就綜述
記者：齊芳
【沿著總書(shū)記指引的方向奮力前行·大科學(xué)裝置這五年】
“我國(guó)科技發(fā)展的方向就是創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新。要高度重視原始性專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論突破，加強(qiáng)科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保證基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、前沿性技術(shù)研究和技術(shù)研發(fā)持續(xù)推進(jìn)，強(qiáng)化自主創(chuàng)新成果的源頭供給。要積極主動(dòng)整合和利用好全球創(chuàng)新資源，從我國(guó)現(xiàn)實(shí)需求、發(fā)展需求出發(fā)，有選擇、有重點(diǎn)地參加國(guó)際大科學(xué)裝置和科研基地及其中心建設(shè)和利用。”
——摘自習(xí)近平總書(shū)記在中國(guó)科學(xué)院第十七次院士大會(huì)、中國(guó)工程院第十二次院士大會(huì)上的講話
重大突破，科研儀器先行——從億萬(wàn)光年之外的宇宙星辰，到組成世界的基本粒子，科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新越來(lái)越離不開(kāi)功能強(qiáng)大的科研儀器，特別是大科學(xué)裝置，這已經(jīng)成為科技界的共識(shí)。
曾幾何時(shí)，因?yàn)槿鄙傧嚓P(guān)的大科學(xué)裝置，中國(guó)的科學(xué)家只能借助外國(guó)裝置進(jìn)行研究。黨的十八大以來(lái)，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）、中國(guó)散裂中子源等大科學(xué)裝置先后建成，地球系統(tǒng)數(shù)值模擬、高海拔宇宙線觀測(cè)站等或進(jìn)入預(yù)研階段，或已開(kāi)工建設(shè)。這些大科學(xué)裝置建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，有力地支撐了中國(guó)基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)的發(fā)展，助力中國(guó)科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)技術(shù)走向巔峰。
催生一批世界一流成果
2017年8月10日，科學(xué)期刊《自然》在線發(fā)表了兩篇“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的成果。原本預(yù)計(jì)兩年實(shí)現(xiàn)的科學(xué)目標(biāo)，以中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)副校長(zhǎng)潘建偉為核心的研究團(tuán)隊(duì)，在幾個(gè)月內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了。對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)白春禮評(píng)價(jià)道：“墨子號(hào)”開(kāi)啟了全球化量子通信、空間量子物理學(xué)和量子引力實(shí)驗(yàn)校驗(yàn)的大門(mén)，搶占了量子科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)，在國(guó)際上達(dá)到全面領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)地位。
科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步依賴(lài)于基礎(chǔ)理論的發(fā)展，基礎(chǔ)理論的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證有賴(lài)于科學(xué)儀器。黨的十八大以來(lái)，中國(guó)在大科學(xué)裝置建設(shè)上持續(xù)發(fā)力，一份份科研捷報(bào)鼓舞人心。
在貴州，世界上最大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡仰望蒼穹，諦聽(tīng)來(lái)自宇宙最深處的聲音；在合肥，被稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”的超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，將我國(guó)磁約束核聚變研究帶入世界前沿；在上海，生物學(xué)家、遺傳學(xué)家、材料學(xué)家等科研工作者正使用上海光源，探索物質(zhì)世界的奧秘；在北京，中國(guó)第一座高能加速器——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)經(jīng)過(guò)幾輪改造和技術(shù)升級(jí)后，產(chǎn)出重要科研成果。
仰望太空，首顆暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星期待收獲，首顆碳衛(wèi)星剛剛完成在軌測(cè)試，轉(zhuǎn)入業(yè)務(wù)化運(yùn)行和科學(xué)應(yīng)用階段；凝眸遠(yuǎn)洋，“科學(xué)號(hào)”綜合科學(xué)考察船深入人類(lèi)從未探索過(guò)的西太平洋卡羅琳海山，“探索一號(hào)”探秘萬(wàn)米海底深淵；俯瞰深地，位于四川錦屏的世界上最深、宇宙線通量最小的暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，正試圖捕捉暗物質(zhì)存在的最直接證據(jù)。
這些大科學(xué)裝置是公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為多學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究服務(wù)提供強(qiáng)大技術(shù)支持；這些大科學(xué)工程是專(zhuān)用研究裝置，是特定學(xué)科領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大科學(xué)技術(shù)目標(biāo)的研究利器；這些大科學(xué)工程是公益基礎(chǔ)設(shè)施，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)家安全和社會(huì)發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
得益于國(guó)家科技實(shí)力的提升
在被問(wèn)到中國(guó)為什么要建“探索一號(hào)”科考船時(shí)，中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所首席科學(xué)家彭曉彤這樣回答：我國(guó)海洋科技起步較晚，長(zhǎng)期依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口海洋裝備。但是國(guó)外設(shè)備固有的技術(shù)封鎖和高昂的維護(hù)成本，決定了我們不可能單靠引進(jìn)就能走到國(guó)際深海領(lǐng)域的前沿。中國(guó)要想成為海洋強(qiáng)國(guó)，必須改變這種情況，堅(jiān)持自主研發(fā)是走到國(guó)際深海前沿領(lǐng)域的必由之路。
建造中國(guó)自己的大科學(xué)裝置是中國(guó)科技發(fā)展的客觀需求——中國(guó)的科學(xué)研究已經(jīng)到達(dá)從量變到質(zhì)變的關(guān)口，正在實(shí)現(xiàn)從跟蹤到并行再到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變，中國(guó)科學(xué)家要做出從0到1的原創(chuàng)性成果，走上國(guó)際科學(xué)前沿，必須發(fā)展自己的大科學(xué)裝置。
而能夠建設(shè)中國(guó)自己的大科學(xué)裝置，得益于中國(guó)工業(yè)、制造業(yè)等的飛速發(fā)展。大科學(xué)裝置由多學(xué)科支撐，是眾多高新技術(shù)的集成，集中體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的技術(shù)制造能力。大科學(xué)工程不是通用科研儀器設(shè)備，大多需要特殊的材料和工藝。而這些材料和工藝，往往都在封鎖、禁運(yùn)之列，只能靠我們自己研發(fā)，如果中國(guó)工業(yè)和制造業(yè)不具備相當(dāng)?shù)乃胶湍芰?，再好的科學(xué)設(shè)想也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
每當(dāng)提到500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）時(shí)，副總工程師、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員李菂總會(huì)說(shuō)：“如果沒(méi)有中國(guó)工程技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)AST不可能完成。”他介紹，F(xiàn)AST將使中國(guó)擁有探測(cè)宇宙的最好儀器，而掌握相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)的發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中國(guó)實(shí)施封鎖。
大科學(xué)裝置建設(shè)中取得的新技術(shù)成果也被廣泛應(yīng)用在其他重大工程中，反哺國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳院士介紹，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的誕生是北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的“副產(chǎn)品”，而它的建造和之后的每一次升級(jí)改造，都促進(jìn)了相關(guān)企業(yè)的技術(shù)提升。而為FAST研發(fā)的抗疲勞索網(wǎng)技術(shù)及索網(wǎng)工程管理，應(yīng)用在了港珠澳大橋的建設(shè)中。
吸引和培養(yǎng)人才的法寶
2017年8月，從哈佛大學(xué)歸來(lái)的八位博士后登上了各大媒體的頭條。王文超、張欣、王俊峰、劉青松、劉靜、張鈉、林文楚、任濤，被稱(chēng)為“八劍客”的他們告別波士頓、扎根安徽合肥“科學(xué)島”。讓他們選擇回國(guó)的原因，除了拳拳愛(ài)國(guó)之心，也因?yàn)檫@里有一個(gè)能讓他們施展才華的舞臺(tái)：中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)中心。這里的“穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置”綜合性能達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，是世界一流的科研設(shè)備。
栽下梧桐樹(shù)，才能引來(lái)金鳳凰。從某種程度上說(shuō)，科學(xué)家們能否取得原創(chuàng)性重大科研成果，取決于是否擁有最先進(jìn)的科學(xué)儀器設(shè)備和裝置。而大科學(xué)裝置能為科技工作者提供最好的科研平臺(tái)，是凝聚人才、吸引人才的最大法寶。
大科學(xué)裝置也是人才培養(yǎng)的實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)。這一點(diǎn)，在高能物理領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為明顯。中國(guó)高能物理界的許多實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和理論物理學(xué)家，都與北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。“30多年前，我們差不多是從零開(kāi)始做北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的，如今已是三代人。在這個(gè)過(guò)程中，我們培養(yǎng)了很多人才。”王貽芳說(shuō)，大科學(xué)裝置所需要的儀器全部都要自行設(shè)計(jì)研制，這不僅可以培訓(xùn)科研人員和企業(yè)開(kāi)展世界領(lǐng)先的儀器、設(shè)備、技術(shù)的研發(fā)，還可以培養(yǎng)大量頂尖的青年科研人才和高質(zhì)量的、國(guó)際水平的設(shè)備研制人才。
不只“科學(xué)島”上的“八劍客”，今天，越來(lái)越多的年輕面孔出現(xiàn)在大科學(xué)裝置的建設(shè)、維護(hù)和使用團(tuán)隊(duì)中，中青年骨干力量逐漸挑起科技創(chuàng)新的大梁，“90后”“00后”正在磨礪中成長(zhǎng)。一代一代，薪火相傳，中國(guó)科技創(chuàng)新的腳步永不停歇！
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