“不再猶豫”，是誰(shuí)為中國(guó)第一臺(tái)大科學(xué)裝置一錘定音？
?從外形上看，BEPC就像一個(gè)巨大的羽毛球拍。圖片來(lái)源視覺(jué)中國(guó)。
來(lái)源 | 央視網(wǎng)
撰文 | 李慧 張莉
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2015年秋天，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）的邢立達(dá)博士在一個(gè)琥珀商那里看到了一塊琥珀?！八嬖V我這里面有棵植物還是什么怪東西，我一看，還真像一棵黑乎乎的掃帚菜?！?/span>
這棵其貌不揚(yáng)的“掃帚菜”于2016年12月8日登上了著名生物學(xué)期刊《當(dāng)代生物學(xué)》，引發(fā)了國(guó)際古生物學(xué)術(shù)界的震動(dòng)。
它的出現(xiàn)，生逢其時(shí)；它的認(rèn)定，離不開(kāi)中國(guó)的大科學(xué)裝置。
細(xì)數(shù)近年來(lái)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，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)大的大科學(xué)裝置。
“重大突破科研儀器先行”，我們的大科學(xué)時(shí)代踏浪而來(lái)。
從1到48% 打開(kāi)大科學(xué)“魔匣”
好奇心是科學(xué)之母。
邢立達(dá)仔細(xì)觀察“掃帚菜”的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了帶有羽枝和羽軸的羽毛結(jié)構(gòu)，辨識(shí)出這是一塊動(dòng)物化石。然而，他并不能確定它來(lái)自于什么動(dòng)物？
“由于化石包裹在琥珀內(nèi)部，無(wú)法完整地剝離開(kāi)來(lái)，需要采取無(wú)損的方法進(jìn)行分析研究?！?/span>
?這是人類(lèi)首次在琥珀中發(fā)現(xiàn)恐龍。圖片來(lái)源視覺(jué)中國(guó)。
如何進(jìn)行無(wú)損分析呢？北京同步輻射裝置（BSRF）、上海同步輻射裝置等大科學(xué)裝置派上了用場(chǎng)。通過(guò)對(duì)CT數(shù)據(jù)的重建、分割和融合，科學(xué)家們成功地得到了隱藏在羽毛內(nèi)部的尾部脊椎的高清3D形態(tài)。
原來(lái)，這棵“掃帚菜”是來(lái)自非鳥(niǎo)恐龍的一段尾巴，并且屬于一只全長(zhǎng)只有18.5厘米的小恐龍。這是有史以來(lái)人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一件琥珀中的恐龍標(biāo)本，也是人類(lèi)迄今為止發(fā)現(xiàn)的最鮮活的恐龍形態(tài)。
“100多年來(lái)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的成果，大概1950年以前，只有1項(xiàng)來(lái)自大科學(xué)裝置。到1970年以后，就有超過(guò)40%來(lái)自大科學(xué)裝置，比如天文望遠(yuǎn)鏡或者科學(xué)衛(wèi)星、加速器等等。到了1990年以后，這一比例高達(dá)48%?！睂?duì)于大科學(xué)裝置催生世界一流科研成果的重要性，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心原主任吳季曾有過(guò)這樣一番調(diào)研。
而中國(guó)更需要建造自己的大科學(xué)裝置——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。
它們，為我們打開(kāi)好奇心的“魔匣”，迎來(lái)一個(gè)科技創(chuàng)新爆發(fā)的新時(shí)代。
“我贊成加以批準(zhǔn)，不再猶豫”
2016年9月4日，中國(guó)科學(xué)院院士、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者楊振寧發(fā)文表態(tài)：中國(guó)今天不宜建造超大對(duì)撞機(jī)。而中國(guó)科學(xué)院院士、高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳當(dāng)即發(fā)文反駁——“中國(guó)今天應(yīng)該建造大型對(duì)撞機(jī)！”
兩位中國(guó)頂級(jí)科學(xué)家的對(duì)峙讓科學(xué)界關(guān)于建造大型對(duì)撞機(jī)的爭(zhēng)論出圈成為公共話(huà)題。
質(zhì)疑，鋪就了科學(xué)的進(jìn)階之路，也設(shè)置了科學(xué)進(jìn)階的門(mén)檻。
1988年10月24日，中國(guó)第一臺(tái)高能加速器、第一臺(tái)大科學(xué)裝置——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPC）建成。當(dāng)日，位于北京市玉泉路的中科院高能所大院內(nèi)一派熱鬧景象。然而前溯30年，BEPC卻經(jīng)歷了“七上七下”的難產(chǎn)過(guò)程。
1958年，在蘇聯(lián)專(zhuān)家的指導(dǎo)下，中國(guó)已設(shè)計(jì)出了20億電子伏電子同步加速器，但當(dāng)時(shí)這一設(shè)計(jì)因“保守落后”被否。
1960年，中國(guó)科學(xué)家完成了螺旋線回旋加速器的初步設(shè)計(jì)方案，又因經(jīng)濟(jì)困難被取消。
1965年，中國(guó)科學(xué)家第四次提出了建造質(zhì)子同步加速器的方案，卻又因故暫停。
1969年，中國(guó)科學(xué)家提出建造強(qiáng)流直線加速器用于探索、研究、生產(chǎn)核燃料的計(jì)劃，可計(jì)劃在與另兩個(gè)方案的爭(zhēng)論中無(wú)疾而終。
1972年，在18位中國(guó)科學(xué)家聯(lián)名上書(shū)中央后，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了“七五三”工程，計(jì)劃10年內(nèi)建造一臺(tái)400億電子伏質(zhì)子同步加速器，然而計(jì)劃卻再度擱淺。
1977年，“八七工程”誕生，計(jì)劃投資7億元人民幣，在1987年建成4000億電子伏質(zhì)子同步加速器。但1980年年底，國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整，方案又一次下馬。
直到1981年12月，鄧小平同志批示：“我贊成加以批準(zhǔn)，不再猶豫?！苯ㄔ霣EPC終于提上日程，并于1988年建成。
這個(gè)從外形上看就像一個(gè)巨大的羽毛球拍的BEPC，由注入器、儲(chǔ)存環(huán)、北京譜儀和同步輻射裝置四大部分組成，占地5萬(wàn)平方米。資料顯示，總投資為2.4億元（1984年）。
2.4億元，這個(gè)當(dāng)時(shí)的“天文數(shù)字”如今看來(lái)投入所得真是“物超所值”。
30年來(lái)，在BEPC的基礎(chǔ)上，中科院高能所開(kāi)拓了中微子研究領(lǐng)域，利用大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中微子新的振蕩模式，并開(kāi)始了江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的建設(shè)；中國(guó)在高海拔和空間宇宙線實(shí)驗(yàn)、暗物質(zhì)探測(cè)、X射線天體物理研究等方面也取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，“慧眼”衛(wèi)星得以遨游太空。
此外，在BEPC的技術(shù)帶動(dòng)下，蘭州重離子加速器、合肥同步輻射加速器等大型加速器在全國(guó)相繼建成，包括用于無(wú)損分析“掃帚菜”的BSRF。
不僅如此，BEPC和BEPCⅡ還帶動(dòng)了高穩(wěn)定電源、高性能磁鐵、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等高新技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化對(duì)我國(guó)廣播通信、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域都作出了重要貢獻(xiàn)。
“它讓中國(guó)在國(guó)際高能物理領(lǐng)域占領(lǐng)一席之地，培養(yǎng)了一支具有國(guó)際水平的隊(duì)伍，也推動(dòng)了國(guó)內(nèi)其他大科學(xué)裝置的建設(shè)?！?/span>
這就是王貽芳逐條反駁楊振寧，堅(jiān)持研發(fā)建造新一代大型對(duì)撞機(jī)——環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）的底氣和動(dòng)力。他在文中寫(xiě)道：“當(dāng)年的困難比起今天的CEPC，只大不小。相信我們不會(huì)一代不如一代，有信心、能力和勇氣獨(dú)立完成CEPC?！?/span>
“做前人沒(méi)有做過(guò)的事情”
1998年9月25日，國(guó)家天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了一顆國(guó)際永久編號(hào)為“79694”的小行星?！?9694”被發(fā)現(xiàn)整整18年后，2016年9月25日，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）正式落成啟用。
2018年9月25日，經(jīng)國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)小天體命名委員會(huì)批準(zhǔn)，“79694”被正式命名為“南仁東星”。
?“中國(guó)天眼”。圖片來(lái)源視覺(jué)中國(guó)。
“天上多了顆‘南仁東星’”，而地上多了一只“中國(guó)天眼”。
1993年，南仁東在日本參加了一個(gè)國(guó)際無(wú)線電科學(xué)聯(lián)盟大會(huì)。大會(huì)提出，在全球電波環(huán)境繼續(xù)惡化之前，建造新一代射電望遠(yuǎn)鏡。南仁東坐不住了，他對(duì)同事們說(shuō)：“咱們也建一個(gè)吧?！?/span>
這個(gè)構(gòu)想，歷經(jīng)12年艱辛的勘址之路，跟隨南仁東一個(gè)個(gè)腳印，踏過(guò)80多個(gè)深山洼地后，最終在貴州平塘大窩凼化為現(xiàn)實(shí)。
當(dāng)年近50的南仁東帶著團(tuán)隊(duì)在深山老林里為FAST選址的時(shí)候，1996年26歲碩士畢業(yè)的潘建偉，經(jīng)導(dǎo)師推薦赴奧地利留學(xué)，師從量子實(shí)驗(yàn)研究的前沿科學(xué)家塞林格，一頭扎進(jìn)了量子信息學(xué)科的研究。
“你的目標(biāo)是什么？”
“我想要在中國(guó)建一個(gè)和您實(shí)驗(yàn)室一樣的世界領(lǐng)先的量子物理實(shí)驗(yàn)室。”
他的夢(mèng)想也實(shí)現(xiàn)了。27歲，潘建偉以第二作者參與的科研成果入選美國(guó)《科學(xué)》雜志“年度全球十大科技進(jìn)展”；31歲，他回到中國(guó)科技大學(xué)建立量子物理和量子信息實(shí)驗(yàn)室；46歲，他從習(xí)近平主席的手中接過(guò)2015年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的證書(shū)…
2016年8月16日——央視文化節(jié)目《朗讀者》把這個(gè)日子列為潘建偉的第一個(gè)紀(jì)念日。這一天的凌晨1點(diǎn)40分，全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射。
一個(gè)多月后，2016年9月25日，已罹患肺癌的南仁東依然帶病工作，堅(jiān)持從北京飛赴貴州，親眼見(jiàn)證自己耗費(fèi)22年心血的大科學(xué)工程FAST落成。
大科學(xué)時(shí)代需要大科學(xué)裝置，大科學(xué)裝置更需要大科學(xué)家。王貽芳說(shuō)：“我們對(duì)科學(xué)的訓(xùn)練，對(duì)科學(xué)家的訓(xùn)練，一個(gè)最基本的要求，是訓(xùn)練他去做前人沒(méi)有做過(guò)的事情?！?/span>
加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，是歷史的告誡，更是中國(guó)加速邁向制造強(qiáng)國(guó)的必然選擇。
截至目前，我國(guó)已建成運(yùn)行29個(gè)大科學(xué)裝置。高海拔宇宙線觀測(cè)站、地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置等一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施也陸續(xù)開(kāi)建，原始創(chuàng)新活力正在不斷被激發(fā)。
注：本文轉(zhuǎn)載自中科院高能所。
