“不再猶豫”，是誰為中國第一臺大科學裝置一錘定音？
?從外形上看，BEPC就像一個巨大的羽毛球拍。圖片來源視覺中國。
來源 | 央視網(wǎng)
撰文 | 李慧 張莉
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2015年秋天，中國地質(zhì)大學（北京）的邢立達博士在一個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>
這棵其貌不揚的“掃帚菜”于2016年12月8日登上了著名生物學期刊《當代生物學》，引發(fā)了國際古生物學術(shù)界的震動。
它的出現(xiàn)，生逢其時；它的認定，離不開中國的大科學裝置。
細數(shù)近年來的重大科學發(fā)現(xiàn)，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大科學裝置。
“重大突破科研儀器先行”，我們的大科學時代踏浪而來。
從1到48% 打開大科學“魔匣”
好奇心是科學之母。
邢立達仔細觀察“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)，辨識出這是一塊動物化石。然而，他并不能確定它來自于什么動物？
“由于化石包裹在琥珀內(nèi)部，無法完整地剝離開來，需要采取無損的方法進行分析研究?！?/span>
?這是人類首次在琥珀中發(fā)現(xiàn)恐龍。圖片來源視覺中國。
如何進行無損分析呢？北京同步輻射裝置（BSRF）、上海同步輻射裝置等大科學裝置派上了用場。通過對CT數(shù)據(jù)的重建、分割和融合，科學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，這棵“掃帚菜”是來自非鳥恐龍的一段尾巴，并且屬于一只全長只有18.5厘米的小恐龍。這是有史以來人類發(fā)現(xiàn)的第一件琥珀中的恐龍標本，也是人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的最鮮活的恐龍形態(tài)。
“100多年來諾貝爾物理學獎的成果，大概1950年以前，只有1項來自大科學裝置。到1970年以后，就有超過40%來自大科學裝置，比如天文望遠鏡或者科學衛(wèi)星、加速器等等。到了1990年以后，這一比例高達48%。”對于大科學裝置催生世界一流科研成果的重要性，中國科學院國家空間科學中心原主任吳季曾有過這樣一番調(diào)研。
而中國更需要建造自己的大科學裝置——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。
它們，為我們打開好奇心的“魔匣”，迎來一個科技創(chuàng)新爆發(fā)的新時代。
“我贊成加以批準，不再猶豫”
2016年9月4日，中國科學院院士、諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧發(fā)文表態(tài)：中國今天不宜建造超大對撞機。而中國科學院院士、高能物理研究所所長王貽芳當即發(fā)文反駁——“中國今天應該建造大型對撞機！”
兩位中國頂級科學家的對峙讓科學界關(guān)于建造大型對撞機的爭論出圈成為公共話題。
質(zhì)疑，鋪就了科學的進階之路，也設置了科學進階的門檻。
1988年10月24日，中國第一臺高能加速器、第一臺大科學裝置——北京正負電子對撞機（BEPC）建成。當日，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)過程。
1958年，在蘇聯(lián)專家的指導下，中國已設計出了20億電子伏電子同步加速器，但當時這一設計因“保守落后”被否。
1960年，中國科學家完成了螺旋線回旋加速器的初步設計方案，又因經(jīng)濟困難被取消。
1965年，中國科學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，中國科學家提出建造強流直線加速器用于探索、研究、生產(chǎn)核燃料的計劃，可計劃在與另兩個方案的爭論中無疾而終。
1972年，在18位中國科學家聯(lián)名上書中央后，國務院批準了“七五三”工程，計劃10年內(nèi)建造一臺400億電子伏質(zhì)子同步加速器，然而計劃卻再度擱淺。
1977年，“八七工程”誕生，計劃投資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，國民經(jīng)濟調(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，不再猶豫?！苯ㄔ霣EPC終于提上日程，并于1988年建成。
這個從外形上看就像一個巨大的羽毛球拍的BEPC，由注入器、儲存環(huán)、北京譜儀和同步輻射裝置四大部分組成，占地5萬平方米。資料顯示，總投資為2.4億元（1984年）。
2.4億元，這個當時的“天文數(shù)字”如今看來投入所得真是“物超所值”。
30年來，在BEPC的基礎上，中科院高能所開拓了中微子研究領(lǐng)域，利用大亞灣反應堆中微子實驗發(fā)現(xiàn)了中微子新的振蕩模式，并開始了江門中微子實驗的建設；中國在高海拔和空間宇宙線實驗、暗物質(zhì)探測、X射線天體物理研究等方面也取得長足的進步，“慧眼”衛(wèi)星得以遨游太空。
此外，在BEPC的技術(shù)帶動下，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相繼建成，包括用于無損分析“掃帚菜”的BSRF。
不僅如此，BEPC和BEPCⅡ還帶動了高穩(wěn)定電源、高性能磁鐵、精密機械、計算機自動控制等高新技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化對我國廣播通信、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域都作出了重要貢獻。
“它讓中國在國際高能物理領(lǐng)域占領(lǐng)一席之地，培養(yǎng)了一支具有國際水平的隊伍，也推動了國內(nèi)其他大科學裝置的建設?！?/span>
這就是王貽芳逐條反駁楊振寧，堅持研發(fā)建造新一代大型對撞機——環(huán)形正負電子對撞機（CEPC）的底氣和動力。他在文中寫道：“當年的困難比起今天的CEPC，只大不小。相信我們不會一代不如一代，有信心、能力和勇氣獨立完成CEPC?！?/span>
“做前人沒有做過的事情”
1998年9月25日，國家天文臺發(fā)現(xiàn)了一顆國際永久編號為“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鏡（FAST）正式落成啟用。
2018年9月25日，經(jīng)國際天文學聯(lián)合會小天體命名委員會批準，“79694”被正式命名為“南仁東星”。
?“中國天眼”。圖片來源視覺中國。
“天上多了顆‘南仁東星’”，而地上多了一只“中國天眼”。
1993年，南仁東在日本參加了一個國際無線電科學聯(lián)盟大會。大會提出，在全球電波環(huán)境繼續(xù)惡化之前，建造新一代射電望遠鏡。南仁東坐不住了，他對同事們說：“咱們也建一個吧?！?/span>
這個構(gòu)想，歷經(jīng)12年艱辛的勘址之路，跟隨南仁東一個個腳印，踏過80多個深山洼地后，最終在貴州平塘大窩凼化為現(xiàn)實。
當年近50的南仁東帶著團隊在深山老林里為FAST選址的時候，1996年26歲碩士畢業(yè)的潘建偉，經(jīng)導師推薦赴奧地利留學，師從量子實驗研究的前沿科學家塞林格，一頭扎進了量子信息學科的研究。
“你的目標是什么？”
“我想要在中國建一個和您實驗室一樣的世界領(lǐng)先的量子物理實驗室?！?/span>
他的夢想也實現(xiàn)了。27歲，潘建偉以第二作者參與的科研成果入選美國《科學》雜志“年度全球十大科技進展”；31歲，他回到中國科技大學建立量子物理和量子信息實驗室；46歲，他從習近平主席的手中接過2015年度國家自然科學獎一等獎的證書…
2016年8月16日——央視文化節(jié)目《朗讀者》把這個日子列為潘建偉的第一個紀念日。這一天的凌晨1點40分，全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射場成功發(fā)射。
一個多月后，2016年9月25日，已罹患肺癌的南仁東依然帶病工作，堅持從北京飛赴貴州，親眼見證自己耗費22年心血的大科學工程FAST落成。
大科學時代需要大科學裝置，大科學裝置更需要大科學家。王貽芳說：“我們對科學的訓練，對科學家的訓練，一個最基本的要求，是訓練他去做前人沒有做過的事情?！?/span>
加強核心技術(shù)攻關(guān)，是歷史的告誡，更是中國加速邁向制造強國的必然選擇。
截至目前，我國已建成運行29個大科學裝置。高海拔宇宙線觀測站、地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置等一批具有國際先進水平的重大科技基礎設施也陸續(xù)開建，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。
