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中国科学革命引发BBC大幅报道:超大项目背后的科技强国路
来源:互联网   发布日期:2016-05-24   浏览:940次  

导读:回顾中国古代的发明创造历史,指南针、造纸术、印刷术和火药的出现,对世界文明进步做出了巨大的贡献。但近代,科学技术的中心来到了西方,中国一直只是追赶者的角色。 不过,随着近年来中国国力的增强,这一情况正在改观:中国在科研领域的投入 ......

回顾中国古代的发明创造历史,指南针、造纸术、印刷术和火药的出现,对世界文明进步做出了巨大的贡献。但近代,科学技术的中心来到了西方,中国一直只是追赶者的角色。

不过,随着近年来中国国力的增强,这一情况正在改观:中国在科研领域的投入越来越大,中国又开始兴起了一场科学的革命。根据自然出版集团发布的2016自然指数排行榜(Nature Index 2016 Tables),中国是全球高质量科研论文的第二大贡献国,仅次于美国。

中国在科学技术上进步,引来了英国广播公司(BBC)的长篇报道。BBC选取了中国5个正在建设的科学项目,称中国正在把科学“超大化”。

这5个项目分别为天文观察(天眼看星空FAST望远镜)、中微子探测(大亚湾中微子实验)、深海科考(探险幽深的海洋彩虹鱼无人潜水器)、航天(飞向浩瀚的太空

载人航天和探月计划)和生命科学(猪眼看世界猪角膜移植人体)。中国是否凭借这些大型研究项目完成向世界科学强国的转型,让人期待。

不过,BBC也指出,这五个重大的科研项目,在彰显中国科研实力的同时,却也揭示了中国的弱点。中国的科学研究依然面临挑战。比如研究缺乏国际合作、透明度以及研究质量等问题。

天眼看星空

所谓天眼,是一座位于中国西南部贵州省,建成后规模将超过所有其他同类的射电望远镜。这座望远镜坐落在在群山叠嶂的山区,从高处看更像是一口“锅”,口径达到500米,由4450块三角形面板拼装组成,是史上组大的射电望远镜。

有些望远镜比如哈勃太空望远镜,是用光来“远望”可见宇宙,但是射电望远镜更像是个“耳朵”,“收听”太空深处物体发出的无线电波。

和光一样,无线电波也是一种电磁辐射,但是波长非常长,从大约一毫米到一百多公里。这些宇宙信号在太空中穿行遥远的距离,因此也非常、非常弱。对于射电望远镜来说口径越大,可接受的信号就越多。

射电望远镜还可以搜索氢的遥远信号,而氢是宇宙起源的“积木”之一,可以帮助科学家理解宇宙变迁。它也将寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星;此外,FAST也将加入寻找外星生命的行动。

中国科学院国家天文台射电天文技术实验室主任、FAST项目副经理彭勃说:“在天文学领域,我们远远落后于世界。过去我们只能出国,使用外国的望远镜。我觉得到时候了,我们要在中国建造自己的东西。”

科学家花费了10年的时间审视中国农村地区的卫星图像,才在贵州找到了能够容纳FAST望远镜的天然深坑。但是,工程建设时期却是创纪录的短,也就五年多一点,现在该项目已进入收尾阶段。

BBC认为,射电望远镜这类项目是中国科学复兴的强有力象征。2013年,中国的研发投入超过欧洲,预计2020年将超过美国。

科技领域出版巨头“施普林格自然集团”大中华总裁刘(CharlotteLiu)说:“中国好像有一种紧迫感。过去100年我们没有搞研究,失去了许多机会。就资金投入、对科研能够起到作用和社会的认知而言,现在(中国)是黄金机会。”

但大项目并非对于所有人都有利,对于生活在FAST周边地区的人来说,因为望远镜周边五公里的村庄被设定为无线电静默区。移动电话、无线网络都被禁止使用。虽然政府承诺给自愿搬迁的人发放补偿,但是其中一些人并不满意。有报告显示,数千人将受到影响。

射电望远镜工程总设计师、中科院的南仁东教授表示,会有人要做出牺牲,但是他们希望望远镜将帮助促进该地区的发展。

南仁东说,“望远镜会吸引来大批科学家和游客,也是教育、培养下一代和中国工业的好榜样。”

望远镜项目按预期计划进展顺利,预计九月完工。启动后,我们将有机会看到,中国的“天眼”是否能够帮助中国摘取科学桂冠。

中微子探测

在中国南部大亚湾地下,科学家正在研究的是宇宙中最为奇怪的粒子:中微子。中微子产生于核反应,包括星空中的聚变到地球上核电站的核反应过程。中微子是宇宙中数量最多的粒子。

每一秒钟都有数以万亿计的中微子从我们身边飘过,但是我们感觉不到、也看不到,中微子既不带电荷、质量也非常小。有人形容它是最接近于不存在的东西。

同时,中微子也在不停地变。穿行在宇宙中,中微子在三种形式中互换,即学家所说的“味道”。就好像朝空中扔出一只香蕉,眼看着香蕉变成橘子、苹果,然后再变回香蕉。就目前所知,其他粒子没有这样的行为。

大亚湾中微子实验室拥有得天独厚的优势。大亚湾附近有一座核电站,可以给演技提供源源不断的中微子。实验室上方的花岗岩则能屏蔽宇宙射线。

大亚湾的实验室里安装了一系列巨大的粒子探测器,可以监测到非常罕见的中微子与其他常规粒子的对撞。探测器设在不同地点,有的间隔几公里,通过观察中微子碰撞在不同探测器之间的差异,科学家可以勾画出粒子移动过程中的变化。

更加值得注意的是,大亚湾实验室可以比以往任何时候更精确地计算出中微子从一种形式转变为另一种形式的可能性。

2015年,大亚湾研究团队获得了由俄罗斯亿万富翁尤里米尔纳(Yuri Milner)领衔发起并资助的科学突破奖。考虑到中国仅仅从1980年代才开始向这一个领域投资,在短时间内取得如此成就,令人刮目相看。

大亚湾项目负责人、中科院高能物理研究所所长王贻芳教授曾在国外(意大利和美国)工作。以前,离开中国的科学家很少回国,但是现在,人才外流之势出现逆转。王贻芳说:“我认为,随着政府投资越来越多、机会越来越多,将来回来的人还会更多。”

在即将建成世界第一的射电望远镜之际,大亚湾中微子实验室还在打造更大版本的“大型强子对撞机”。

图为粒子探测仪 。 本文图片均来自BBC

探险幽深的海洋

人类对于深海的了解远未及对月球和火星等外太空的理解。为了成为中国下潜马里亚纳海沟中国第一人,上海海洋大学的崔维成教授正在紧锣密鼓地研发潜水器。

崔维成成立了一家私营公司彩虹鱼海洋科技股份有限公司,目前该公司配有实验室和先进科研工具的科考船已经下海,未来会成为深海潜水器的“发射台”,帮助中国深入海底。

“彩虹鱼”的潜水器仿真模型,目前计划是在2019年深入太平洋。潜水器为鲜红色,流线型设计,可容纳三人,由厚厚的金属球体保护。

“目前还处于设计阶段,我们在测试几种超高强度的材料。” 崔维成说。

与此同时,中国政府也在探索深海。崔维成还参与设计了中国的载人潜水器“蛟龙号”,截至目前,该潜水器已经下潜100多次,深度达到相当可观的7062米(马里亚纳海沟深度为11000米)。

但目前中国在海洋探索面临的最大问题之一是南海地区的主权纠纷。外界担心,中国对于海洋科技的投入会用于对争议水域的控制。

“彩虹鱼”公司在接受BBC采访时称,公司的研发与政治无关,“彩虹鱼”的项目是商业活动,他们正在寻求与美国、俄国和欧洲的科学家合作。

飞向浩瀚的太空

中国的太空探索项目取得的成就带给中国人一种国家荣誉感。

东方红一号。

自1970年4月24日,“东方红一号”发射升空,中国开启自己的太空探索时代。随后几十年间,中国发射过更多的轨道器、探测器、并把宇航员送入太空,中国迅速建立起太空大国的地位。2013年,中国将探测器送上月球,这是时隔40年后人类月球探索的第一次。

中国工程院院士吴伟仁在接受BBC采访时介绍,中国探索太空的新项目,包括重返月球。

中国计划发射飞行器前往月球,搜集岩石样本带回地球,同时还计划在2018年探访月球的背面。

“苏联和美国都曾经数次登月,但那都是在月球前面、也就是对着地球的一面,从来不曾在背面。在背面登陆是一个不小的挑战。” 吴伟仁说。

同时,中国还把目光瞄准了火星。在不久前的一次新闻发布会上,中国宣布计划于2020年发射火星探测器。

中国玉兔号月球车。

对于中国来说,载人探索也是未来研究的重点之一。目前,中国已经有9名宇航员进入太空。但国际空间站仍是国内宇航员无法进入的地方。美国方面担心共享国际空间站可能会破坏美国国家安全。

吴伟仁表示,中国非常希望合作,并且已经与欧洲、俄罗斯在其他项目上合作,但美国仍然是一个症结。

目前,中国的解决方法是打造自己的空间站。中国将于今年发射空间站实验室“天宫二号”,今后还将加大规模。

猪眼看世界

中国盲人占世界盲人总数的五分之一,14亿人中盲人总计有八百万。对于个来说,角膜受伤或者感染之后,如果不妥善治疗,最终可能会导致视力丧失。对许多病人来说,唯一的希望是移植。

但目前在中国,移植器官的主要来源曾主要是死刑犯人。但是去年,国家颁布法律禁止了此类争议性做法,鼓励国人登记、死后捐献器官。但真正选择器官捐献的人还是少数。

未来,这样的世界或许会得到改变。

中国再生医学国际有限公司(CRMI)实验室正在研究用猪的角膜来进行移植。

CRMI首席执行官邵正康介绍说,用猪角膜的研发历时10年。 “我们试过许多动物,山羊,狗,猪,牛。最后发现猪角膜和人类角膜非常相似。” 他说。

猪角膜呈乳白色、黏腻状,移植前需要接受去细胞处理。也就是说,去掉角膜上的猪细胞,去掉基因、蛋白质和血脂。所有一切可能引起病人免疫排斥的都要被去除;所有的病毒、细菌也都要杀死,避免任何疾病从动物传给人类。保留下来的,只有猪角膜的基本形状和胶原蛋白结构。移植后与人体细胞融合重生。处理后的猪角膜看上去很像隐形眼镜。

病人在移植手术后接受检查。

CRMI公司为此项目总计投入10亿人民币,但是邵正康承认,目前这种治疗手段仍然处于早期。

CRMI公司介绍,移植手术的成功率在90%以上,几乎与人类角膜移植成功率持平。动物器官移植也是中国涉及争议的领域之一。有人认为,中国在该领域的动作太快,在推行时并没有评估风险和道德。

无论这五个研究项目最终能否带领中国重新走向科研强国之列,有一点可以肯定,中国正处在科技发展的转折点上。

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