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國之重器奠定創(chuàng)新未來 我國大科學裝置成就綜述

[2017/9/15]

    “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)基礎理論突破，加強科學基礎設施建設，保證基礎性、系統(tǒng)性、前沿性技術研究和技術研發(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)現與技術創(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，這已經成為科技界的共識。
　　
　　曾幾何時，因為缺少相關的大科學裝置，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。這些大科學裝置建設的持續(xù)推進，有力地支撐了中國基礎研究和高新技術的發(fā)展，助力中國科學家、中國科學技術走向巔峰。
　　
　　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。原本預計兩年實現的科學目標，以中國科學技術大學副校長潘建偉為核心的研究團隊，在幾個月內就實現了。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。
　　
　　科學技術的進步依賴于基礎理論的發(fā)展，基礎理論的發(fā)現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過幾輪改造和技術升級后，產出重要科研成果。
　　
　　仰望太空，首顆暗物質探測衛(wèi)星期待收獲，首顆碳衛(wèi)星剛剛完成在軌測試，轉入業(yè)務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實驗室，正試圖捕捉暗物質存在的最直接證據。
　　
　　這些大科學裝置是公共實驗平臺，為多學科領域的基礎研究、應用基礎研究和應用研究服務提供強大技術支持;這些大科學工程是專用研究裝置，是特定學科領域實現重大科學技術目標的研究利器;這些大科學工程是公益基礎設施，為國家經濟建設、國家安全和社會發(fā)展提供基礎數據。
　　
　　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？茖W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。但是國外設備固有的技術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到達從量變到質變的關口，正在實現從跟蹤到并行再到領跑的轉變，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，是眾多高新技術的集成，集中體現了一個國家的技術制造能力。大科學工程不是通用科研儀器設備，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)不具備相當的水平和能力，再好的科學設想也無法實現。
　　
　　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的發(fā)展，FAST不可能完成！彼榻B，FAST將使中國擁有探測宇宙的最好儀器，而掌握相關專利技術的發(fā)達國家對中國實施封鎖。
　　
　　大科學裝置建設中取得的新技術成果也被廣泛應用在其他重大工程中，反哺國民經濟發(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)網的誕生是北京正負電子對撞機的“副產品”，而它的建造和之后的每一次升級改造，都促進了相關企業(yè)的技術提升。而為FAST研發(fā)的抗疲勞索網技術及索網工程管理，應用在了港珠澳大橋的建設中。
　　
　　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先水平，是世界一流的科研設備。
　　
　　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，在高能物理領域表現得尤為明顯。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！蓖踬O芳說，大科學裝置所需要的儀器全部都要自行設計研制，這不僅可以培訓科研人員和企業(yè)開展世界領先的儀器、設備、技術的研發(fā)，還可以培養(yǎng)大量頂尖的青年科研人才和高質量的、國際水平的設備研制人才。
　　
　　不只“科學島”上的“八劍客”，今天，越來越多的年輕面孔出現在大科學裝置的建設、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！