【中國科學(xué)報】面向世界最前沿?打造原始創(chuàng)新策源地
編者按
習(xí)近平總書記指出,科技是國家強盛之基,,創(chuàng)新是民族進步之魂,。75年來,中國科學(xué)院在黨中央,、國務(wù)院堅強領(lǐng)導(dǎo)下,,從探索星辰大海到聚焦國家重大需要、從助推經(jīng)濟社會進步到守護人民生命健康,,為高質(zhì)量發(fā)展提供強大科技支撐,,為我國成為世界上有影響力的大國奠定了重要基礎(chǔ)。
75年來,,中國科學(xué)院身為“國家隊”“國家人”,,心系“國家事”、肩扛“國家責(zé)”,,認(rèn)真履行國家戰(zhàn)略科技力量的使命與擔(dān)當(dāng),,在基礎(chǔ)前沿研究方面不斷取得新突破,,在戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域迎來新跨越。
值此中國科學(xué)院建院75周年之際,,本報推出“七十五載科技報國路”專題報道,,全面展現(xiàn)中國科學(xué)院堅持“四個面向”取得的一大批原創(chuàng)性、引領(lǐng)性重大科技成果,,激勵并鼓舞廣大科技工作者奮力搶占科技制高點,,為實現(xiàn)高水平科技自立自強和建設(shè)科技強國再譜華章。
翻開歷史,,不難發(fā)現(xiàn),,新中國成立后的75年是中國科技不斷向前的75年??萍剂α坎粌H成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要引擎,,也成為中國獲得國際地位和尊嚴(yán)的強大后盾。
75年,,在中國搶占科技制高點,、實現(xiàn)高水平科技自立自強的歷程中,始終有一個忠誠的身影——中國科學(xué)院,。
“拉索”鳥瞰圖,。中國科學(xué)院高能物理研究所供圖
用于“羲和”裝置的鈦寶石晶體。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所供圖
穩(wěn)態(tài)強磁場42.02 萬高斯水冷磁體,。中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院供圖
“天關(guān)”衛(wèi)星獲得的首個X 射線全天天圖(銀道坐標(biāo)系),。中國科學(xué)院國家天文臺供圖
江門中微子實驗探測器內(nèi)部。倪思潔/攝
1 國之重器的主陣地:
瞄準(zhǔn)前沿課題,,組織建制化科研
在大科學(xué)時代,,基礎(chǔ)研究中科學(xué)問題的復(fù)雜性、系統(tǒng)性越來越強,,科研活動的規(guī)?;⒔M織化程度也越來越高,。
面向世界科技前沿,,中國科學(xué)院以重大任務(wù)為牽引,以國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施等為依托,,集中優(yōu)勢力量開展協(xié)同攻關(guān),。
在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣,歷經(jīng)3代人,、30年努力而建成的“中國天眼”,,平靜地躺在“大窩凼”里。
從2017年8月完成功能性調(diào)試之后,“中國天眼”就開始源源不斷地出好成果,、出大成果,。納赫茲引力波存在關(guān)鍵證據(jù)的發(fā)現(xiàn)便是最具代表性的案例。
早在2016年6月,,中國科學(xué)院就對納赫茲引力波探測研究進行了前瞻,、戰(zhàn)略和系統(tǒng)布局,部署了“多波段引力波宇宙研究”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類),。中國科學(xué)院國家天文臺聯(lián)合國內(nèi)科研機構(gòu),、大學(xué)組建了中國脈沖星測時陣列(CPTA)團隊,利用“中國天眼”探測納赫茲引力波開展科學(xué)和技術(shù)預(yù)研,。
功夫不負(fù)有心人,。2023年6月,研究團隊依托“中國天眼”在全球首次發(fā)現(xiàn)了納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù),。這對于更深入了解超大質(zhì)量黑洞,、宇宙大尺度結(jié)構(gòu)等重大前沿科學(xué)問題具有重要意義,同時也表明我國納赫茲引力波研究已達到國際領(lǐng)先水平,。
研究團隊選擇這一成果發(fā)表在中國本土學(xué)術(shù)期刊《天文與天體物理》雜志上,。此后,該成果入選《科學(xué)》雜志2023年度十大科學(xué)突破,。研究團隊為之自豪:“我們利用中國自主設(shè)計和建造的大科學(xué)裝置開展原創(chuàng)性研究,,成果發(fā)表在中國本土的學(xué)術(shù)期刊上,這是我們在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)科技自立自強的重要標(biāo)志,?!?/p>
在海拔4410米的四川省稻城縣海子山,高海拔宇宙線觀測站“拉索”像一個1.36平方公里的巨大“圓盤”,,時刻等待著接收來自宇宙的信號,。
自2021年建成投運以來,“拉索”便成為世界上海拔最高,、規(guī)模最大,、靈敏度最強的宇宙射線探測裝置。瞄準(zhǔn)宇宙線起源的重大前沿問題,,聯(lián)合國內(nèi)外多家科研機構(gòu),“拉索”團隊已獲得多項重大發(fā)現(xiàn),。
2021年5月,,“拉索”團隊公布了國際上首次發(fā)現(xiàn)的“拍電子伏加速器”,開啟了“超高能伽馬射線天文學(xué)”新方向,?!蹲匀弧冯s志專業(yè)副主編將該成果評價為“真正的突破”和“新時代的開始”。
2022年10月,“拉索”成為全球唯一 一個完整記錄迄今最亮伽馬暴的裝置,?!袄鳌眻F隊不僅揭示了此伽馬射線暴史上最亮的成因,還向傳統(tǒng)的伽馬暴余輝標(biāo)準(zhǔn)輻射模型發(fā)起挑戰(zhàn),。
2024年初,,“拉索”又在天鵝座恒星形成區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個巨型超高能伽馬射線泡狀結(jié)構(gòu),在歷史上首次找到能量高于1億億電子伏的宇宙線的起源天體,。
過去,,中國人很少能走上國際宇宙線研究的報告臺。而如今,,“拉索”團隊的報告總是被宇宙線國際會議的主辦方們排在最前面,。
“拉索”首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻院士感慨:“只要我們做出世界一流的科學(xué)成果,,我們就能為世界宇宙線知識體系作出來自中國的貢獻,,我們的思想就能自然而然地融入人類文明的歷史?!?/p>
在75年的發(fā)展歷程中,,中國科學(xué)院可謂國家大科學(xué)裝置的搖籃,這里不僅孕育了我國第一個大科學(xué)裝置——北京正負(fù)電子對撞機,,也孕育出我國第一個空間科學(xué)衛(wèi)星計劃——雙星計劃,。
時至今日,中國科學(xué)院已成為國家大科學(xué)裝置的主陣地,。從地下700米的江門中微子實驗,,到地面上的“中國天眼”“拉索”,到太空中的“悟空”“墨子”“慧眼”“ 天關(guān)”衛(wèi)星(愛因斯坦探針衛(wèi)星)等空間科學(xué)衛(wèi)星,,再到國家太空實驗室,,一代又一代科研人員的心血在這里凝結(jié),各個學(xué)科領(lǐng)域的科研力量在這里交叉,,驚艷世界的發(fā)現(xiàn)也在這里發(fā)芽,。
2 尖端儀器的新高地:
創(chuàng)新科研條件,推動重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)
世界科技前沿的競爭,,也是實驗技術(shù)能力的競爭,。高水平科研儀器猶如解鎖宇宙奧秘的鑰匙,每一次創(chuàng)新和突破都有可能推開一扇新世界的大門,。
20世紀(jì)50年代,,面對新中國光學(xué)研究的空白,著名應(yīng)用光學(xué)家王大珩先生帶領(lǐng)中國科學(xué)院光學(xué)精密機械儀器研究所(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所前身)的科研人員,,克服重重困難,,研制出萬能工具顯微鏡,、大型水晶攝譜儀、電子顯微鏡等8件光學(xué)精密儀器,,不僅填補了新中國光學(xué)研究的空白,,還使我國光學(xué)研究邁入國際先進行列。
“我們做起事來,,從來不會從個人生活角度考慮問題,,都是從國家考慮、從事業(yè)考慮,。無論怎樣艱苦的地方,,大家都是高高興興地打起鋪蓋卷兒說去就去?!蓖醮箸裆霸@樣說,。
今天,這樣的精神與魄力仍在延續(xù),,中國科學(xué)院也已成為尖端科研技術(shù)的新高地,。
2017年,在中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所,,“羲和”裝置首次在世界上實現(xiàn)了10拍瓦的超強超短激光放大輸出,,能在實驗室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度,、超快時間尺度等綜合性極端物理條件,。
在這一世界各國都在爭奪的科技制高點上,中國又一次走在了前面,?!白隹茖W(xué)一定要搶占世界第一,第一和第二的意義完全不同,?!敝袊茖W(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所研究員徐至展院士說。
2023年,,在中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所,,我國深紫外科研儀器設(shè)備歷經(jīng)15年、兩期項目的探索,,自主研制成功16種20臺深紫外固態(tài)激光源前沿科研儀器,,覆蓋材料、物理,、化學(xué),、生命、信息,、資環(huán)六大領(lǐng)域,。
“過去,中國所有大型科研儀器設(shè)備都得從國外進口,。如今在深紫外全固態(tài)激光源領(lǐng)域,,我們可以獨立自主研發(fā)大型科研儀器設(shè)備了,這極大增強了我國科研人員的信心,?!敝袊茖W(xué)院理化技術(shù)研究所研究員許祖彥院士感嘆。
2024年,,在中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院,,強磁場科學(xué)中心自主研制的水冷磁體產(chǎn)生了42.02萬高斯的穩(wěn)態(tài)磁場,為科學(xué)家探索新現(xiàn)象,、揭示新規(guī)律提供了更強大的實驗條件,,也為我國建設(shè)更高場強的穩(wěn)態(tài)磁體奠定了一項關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。
“早在2015年,,我們就拿下了穩(wěn)態(tài)磁場水冷磁體的世界冠軍,。但美國在2017年又奪了過去,并保持了7年,。這次,,我們再次將這個‘世界冠軍’奪了回來?!睆姶艌隹茖W(xué)中心學(xué)術(shù)主任匡光力說,。
過去的75年里,中國科學(xué)院孕育出各類尖端實驗平臺,,不僅建成了中國第一臺專用同步輻射光源“合肥光源”,、高性能的中能第三代同步輻射光源“上海同步輻射光源”、我國第一臺脈沖式散裂中子源“中國散裂中子源”等先進科研實驗平臺,,還建立了平臺的國內(nèi)外開放共享機制,,通過國內(nèi)外合作與交流,共同應(yīng)對全球性科技挑戰(zhàn),。
3 原始創(chuàng)新的策源地:
瞄準(zhǔn)基礎(chǔ)問題,,領(lǐng)航國際科技前沿
在先進研究平臺和尖端研究技術(shù)的支持下,作為中國自然科學(xué)最高學(xué)術(shù)機構(gòu)的中國科學(xué)院成為國家原始創(chuàng)新的策源地,,一個個填補國際科學(xué)研究空白,、領(lǐng)航世界科技前沿的新進展不斷涌現(xiàn)。
2022年9月28日,,一個星期三的晚上,,中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究團隊的成果震驚了國際古生物學(xué)界。
《自然》雜志連續(xù)上線了他們的4篇論文,,每一篇都指向了一個困擾人類許久的問題——有頜類動物早期是如何演化的,。
4篇論文從各個角度填補了有頜類動物早期演化中綿延3000萬年的巨大空白,。國際古脊椎動物學(xué)會前主席、澳大利亞弗林德斯大學(xué)教授John Long撰文稱:“這些論文改寫了有頜脊椎動物早期演化歷史的幾乎所有方面,?!?/p>
2023年7月12日,一支由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心領(lǐng)銜的百余人團隊,,為全球腦科學(xué)研究領(lǐng)域準(zhǔn)備了一份大大的驚喜,。
他們合作發(fā)表了世界首個獼猴大腦皮層單細胞空間分布圖,揭示了靈長類動物腦區(qū)細胞類型的組成和腦區(qū)層級結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,。這是腦科學(xué)研究領(lǐng)域的基本問題,,也是困擾人類至今的、自然科學(xué)領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的前沿問題之一,。
就在兩年前,,狹小的切片室里,近10位研究人員擠在一起,,協(xié)同操作,;顯微掃描室里,4臺顯微鏡不停掃描,,一幅幅圖像緩緩展開,;實驗室樓道里,十幾個手拿芯片的人穿梭在各個實驗室,,開展不同階段的實驗,。大家瞄準(zhǔn)了同樣的問題——大腦由哪些細胞組成?這些細胞的空間分布有什么規(guī)律,?
兩年后,,當(dāng)看到這篇論文成果時,論文審稿人評價道:“這項工作與新建立的數(shù)據(jù)庫是寶貴的資源,,未來將激發(fā)令人期待的研究,。”
2024年7月10日,,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉院士團隊的一篇國際論文,,讓世界將目光投向中國。
他們成功構(gòu)建了超越經(jīng)典計算機的“天元”量子模擬器,,向世界展示了量子模擬器超越經(jīng)典計算機的能力,。
從2020年構(gòu)建“九章”系列光量子計算原型機,到2021年成功研制出中國超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之號”,,再到“天元”量子模擬器的誕生,,不斷產(chǎn)出的成果使我國牢牢地立于量子計算研究國際第一方陣。
今天,,中國科學(xué)院的基礎(chǔ)研究成果一次又一次出現(xiàn)在國際科技的最前沿,,為國際科學(xué)界注入新的創(chuàng)新活力,。歷經(jīng)歲月沉淀與不懈探索,以原始創(chuàng)新為己任的中國科學(xué)院,,已成為行駛在國際科技前沿的領(lǐng)航者,。
隨著科技發(fā)展的日新月異,世界科技前沿領(lǐng)域的每一刻都充滿機遇與挑戰(zhàn),。七十五載風(fēng)雨兼程,創(chuàng)新求索譜寫華章,。中國科學(xué)院仍將是中國科技發(fā)展道路上最堅韌的探索者,,肩扛時代使命,續(xù)寫中國高水平科技自立自強的新篇章,。
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