國之重器奠定創(chuàng)新未來 我國大科學裝置成就綜述

      “我國科技發(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業(yè)基礎(chǔ)理論突破，加強科學基礎(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，強化自主創(chuàng)新成果的源頭供給。要積極主動整合和利用好全球創(chuàng)新資源，從我國現(xiàn)實需求、發(fā)展需求出發(fā)，有選擇、有重點地參加國際大科學裝置和科研基地及其中心建設(shè)和利用。”
      ——摘自習近平總書記在中國科學院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會上的講話
      重大突破，科研儀器先行——從億萬光年之外的宇宙星辰，到組成世界的基本粒子，科學發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新越來越離不開功能強大的科研儀器，特別是大科學裝置，這已經(jīng)成為科技界的共識。
      曾幾何時，因為缺少相關(guān)的大科學裝置，中國的科學家只能借助外國裝置進行研究。黨的十八大以來，500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)、中國散裂中子源等大科學裝置先后建成，地球系統(tǒng)數(shù)值模擬、高海拔宇宙線觀測站等或進入預研階段，或已開工建設(shè)。這些大科學裝置建設(shè)的持續(xù)推進，有力地支撐了中國基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)的發(fā)展，助力中國科學家、中國科學技術(shù)走向巔峰。
      催生一批世界一流成果

      2017年8月10日，科學期刊《自然》在線發(fā)表了兩篇“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星的成果。原本預計兩年實現(xiàn)的科學目標，以中國科學技術(shù)大學副校長潘建偉為核心的研究團隊，在幾個月內(nèi)就實現(xiàn)了。對此，中國科學院院長白春禮評價道：“墨子號”開啟了全球化量子通信、空間量子物理學和量子引力實驗校驗的大門，搶占了量子科技創(chuàng)新的制高點，在國際上達到全面領(lǐng)先的優(yōu)勢地位。

      2016年9月25日，有著“超級天眼”之稱的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)在貴州平塘的喀斯特洼坑中落成啟用。

      科學技術(shù)的進步依賴于基礎(chǔ)理論的發(fā)展，基礎(chǔ)理論的發(fā)現(xiàn)和驗證有賴于科學儀器。黨的十八大以來，中國在大科學裝置建設(shè)上持續(xù)發(fā)力，一份份科研捷報鼓舞人心。

      在貴州，世界上最大口徑的射電望遠鏡仰望蒼穹，諦聽來自宇宙最深處的聲音;在合肥，被稱為“人造太陽”的超導托卡馬克核聚變實驗裝置，將我國磁約束核聚變研究帶入世界前沿;在上海，生物學家、遺傳學家、材料學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，中國第一座高能加速器——北京正負電子對撞機經(jīng)過幾輪改造和技術(shù)升級后，產(chǎn)出重要科研成果。
     仰望太空，首顆暗物質(zhì)探測衛(wèi)星期待收獲，首顆碳衛(wèi)星剛剛完成在軌測試，轉(zhuǎn)入業(yè)務(wù)化運行和科學應用階段;凝眸遠洋，“科學號”綜合科學考察船深入人類從未探索過的西太平洋卡羅琳海山，“探索一號”探秘萬米海底深淵;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)實驗室，正試圖捕捉暗物質(zhì)存在的最直接證據(jù)。

      這些大科學裝置是公共實驗平臺，為多學科領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應用基礎(chǔ)研究和應用研究服務(wù)提供強大技術(shù)支持;這些大科學工程是專用研究裝置，是特定學科領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大科學技術(shù)目標的研究利器;這些大科學工程是公益基礎(chǔ)設(shè)施，為國家經(jīng)濟建設(shè)、國家安全和社會發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

      得益于國家科技實力的提升

      在被問到中國為什么要建“探索一號”科考船時，中國科學院深海科學與工程研究所首席科學家彭曉彤這樣回答：我國海洋科技起步較晚，長期依賴國外進口海洋裝備。但是國外設(shè)備固有的技術(shù)封鎖和高昂的維護成本，決定了我們不可能單靠引進就能走到國際深海領(lǐng)域的前沿。中國要想成為海洋強國，必須改變這種情況，堅持自主研發(fā)是走到國際深海前沿領(lǐng)域的必由之路。
      建造中國自己的大科學裝置是中國科技發(fā)展的客觀需求——中國的科學研究已經(jīng)到達從量變到質(zhì)變的關(guān)口，正在實現(xiàn)從跟蹤到并行再到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變，中國科學家要做出從0到1的原創(chuàng)性成果，走上國際科學前沿，必須發(fā)展自己的大科學裝置。
      而能夠建設(shè)中國自己的大科學裝置，得益于中國工業(yè)、制造業(yè)等的飛速發(fā)展。大科學裝置由多學科支撐，是眾多高新技術(shù)的集成，集中體現(xiàn)了一個國家的技術(shù)制造能力。大科學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、禁運之列，只能靠我們自己研發(fā)，如果中國工業(yè)和制造業(yè)不具備相當?shù)乃胶湍芰Γ俸玫目茖W設(shè)想也無法實現(xiàn)。

      每當提到500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)時，副總工程師、中國科學院國家天文臺研究員李菂總會說：“如果沒有中國工程技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)AST不可能完成。”他介紹，F(xiàn)AST將使中國擁有探測宇宙的最好儀器，而掌握相關(guān)專利技術(shù)的發(fā)達國家對中國實施封鎖。

      大科學裝置建設(shè)中取得的新技術(shù)成果也被廣泛應用在其他重大工程中，反哺國民經(jīng)濟發(fā)展。中國科學院高能物理研究所所長王貽芳院士介紹，中國互聯(lián)網(wǎng)的誕生是北京正負電子對撞機的“副產(chǎn)品”，而它的建造和之后的每一次升級改造，都促進了相關(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，從哈佛大學歸來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，被稱為“八劍客”的他們告別波士頓、扎根安徽合肥“科學島”。讓他們選擇回國的原因，除了拳拳愛國之心，也因為這里有一個能讓他們施展才華的舞臺：中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院強磁場中心。這里的“穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置”綜合性能達到了國際領(lǐng)先水平，是世界一流的科研設(shè)備。

      栽下梧桐樹，才能引來金鳳凰。從某種程度上說，科學家們能否取得原創(chuàng)性重大科研成果，取決于是否擁有最先進的科學儀器設(shè)備和裝置。而大科學裝置能為科技工作者提供最好的科研平臺，是凝聚人才、吸引人才的最大法寶。

      大科學裝置也是人才培養(yǎng)的實戰(zhàn)場。這一點，在高能物理領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為明顯。中國高能物理界的許多實驗物理學家和理論物理學家，都與北京正負電子對撞機有千絲萬縷的聯(lián)系。“30多年前，我們差不多是從零開始做北京正負電子對撞機的，如今已是三代人。在這個過程中，我們培養(yǎng)了很多人才。”王貽芳說，大科學裝置所需要的儀器全部都要自行設(shè)計研制，這不僅可以培訓科研人員和企業(yè)開展世界領(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、國際水平的設(shè)備研制人才。

      不只“科學島”上的“八劍客”，今天，越來越多的年輕面孔出現(xiàn)在大科學裝置的建設(shè)、維護和使用團隊中，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。一代一代，薪火相傳，中國科技創(chuàng)新的腳步永不停歇！