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科學(xué)WE大會：讓科學(xué)之火燎原，讓求知者和探索者相遇

zhangli 　2022年11月10日 09:08

　　《軍武次位面》作者：XY156

　　美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家泰勒所著的《大停滯》一書中描述了一個非常有意思的現(xiàn)象：他的祖母出生在上世紀(jì)初，她一生見證了抗生素、疫苗、汽車、飛機(jī)、電視等許多超出想象的東西進(jìn)入千家萬戶，但出生在1962年的泰勒卻發(fā)現(xiàn)，他的人生中并沒有太多革命性變化。他認(rèn)為這一切的原因是科技停滯了。

　　這個觀點(diǎn)引發(fā)了很多討論，也有很多擁躉。軍武菌之前也思考過這個問題，直到昨天，我觀看完一場大會直播，對這個問題終于有了答案。

　　這是騰訊辦的2022年科學(xué)WE大會，今年有兩位諾獎嘉賓過來，還有研究古脊椎動物與古人類的中國科學(xué)院院士朱敏，但最吸引軍武菌的，是四位中國嘉賓：中國工程院院士師楊宏、“東方超環(huán)”等離子物理學(xué)家李建剛、中國天眼總工程師姜鵬和“奮斗者”號總設(shè)計(jì)師葉聰。

　　這個陣容非常少見，軍武菌全程跟完了三個半小時直播，就是這不斷被沖擊的三個半小時，我開始思考泰勒之問：科技真的停滯了么？

　　當(dāng)?shù)痛沟墓麑?shí)被摘完

　　科技的發(fā)展從來不是線性的，而是爆炸式的，正如人類上百萬年歷史中，近100年的科技進(jìn)步比過去任何時代加起來都大。

　　現(xiàn)代文明的兩次基礎(chǔ)科學(xué)爆炸，第一次是17世紀(jì)以“牛頓力學(xué)”為代表的經(jīng)典物理學(xué)突破，第二次則是20世紀(jì)以“相對論”為代表的現(xiàn)代物理突破。

　　每一次基礎(chǔ)理論的突破，都會帶來非常長的實(shí)用技術(shù)轉(zhuǎn)化期，如果用一個比喻，就是種桃樹。

　　當(dāng)經(jīng)典物理學(xué)爆炸時，牛頓種下的經(jīng)典物理學(xué)之樹，結(jié)出很多桃子。低垂的桃子容易采摘，越往上的桃子越難摘，但是味道會更甜。人們先摘走了下面的桃子（蒸汽機(jī)），兩個世紀(jì)后，那批最高最甜的桃子（汽車、飛機(jī)等）才被摘到。

　　當(dāng)?shù)谝淮巍罢易踊顒印边M(jìn)入尾聲時，一個叫做愛因斯坦的科學(xué)家種下了第二顆叫做相對論的種子，如今它已經(jīng)長成了一棵參天巨樹。所謂“科技停滯”，真相則是，低垂的桃子所剩無幾，最香甜的果實(shí)仍未被摘取。

　　第五次科技轉(zhuǎn)移

　　誰能夠摘到科技果實(shí)，決定了誰是未來的王者。這已經(jīng)成為了歷史的規(guī)律。

　　英國在16-17世紀(jì)涌現(xiàn)出了牛頓、胡克、哈雷等各領(lǐng)域的大師，開辟了力學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)等多個學(xué)科，英國一舉成為世界科學(xué)中心，彼時英國也是世界上最強(qiáng)大的國家。

　　隨后科技中心向法國轉(zhuǎn)移，1789年到1800年，58項(xiàng)世界重大科研成果法國占據(jù)40%，在這一時期法國也成為傳統(tǒng)歐陸強(qiáng)國。

　　到了20世紀(jì)初，德國進(jìn)行廣泛的產(chǎn)業(yè)革命，迅速變成世界科技中心和世界最強(qiáng)國之一。20世紀(jì)30年代后，美國政府將基礎(chǔ)研究視為國家崛起的根本要素，為美國強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)力奠定了基礎(chǔ)。

　　一個值得注意的信息，2016年全球科學(xué)論文的作者比例中國（18.6%）首次超過美國（17.8%）——第五次科技轉(zhuǎn)移正在進(jìn)行中，而這背后，是中國科學(xué)家的默默奮斗。

　　當(dāng)其他國家在討論“科技進(jìn)步放緩”之時，中國科學(xué)家們正在奮起直追，抓著寶貴的時間窗口，在過去的10年時間里，許多科學(xué)領(lǐng)域里中國已經(jīng)占據(jù)領(lǐng)先。

　　所以當(dāng)四位中國科學(xué)家和工程師站在舞臺上，講述他們建造世界領(lǐng)先的大國重器之時，軍武菌才會如此激動。他們的故事里面，是幾代中國人接續(xù)奮斗的縮影。

　　再造一個“太陽”

　　中國工程院院士、等離子物理學(xué)家李建剛在WE大會上，講了他和團(tuán)隊(duì)追逐太陽的故事。

　　人類有70億人口，現(xiàn)在仍不斷增長，地球的能源能支持我們用多久？

　　一兩百年，甚至更短。

　　除非我們找到新的能源，科學(xué)家們看向了太陽。太陽的能量來自于內(nèi)部的核聚變，這個以氫的同位素為原材料的聚變方式，被公認(rèn)為最理想的能源。

　　有沒有可能造一顆“人造太陽”，裝在一個籠子里為我們發(fā)光發(fā)熱呢？

▲中國工程院院士、等離子物理學(xué)家李建剛

　　早在1950年代，蘇聯(lián)科學(xué)家就提出了托卡馬克核聚變，簡單說就是要把鋼鐵俠的方舟反應(yīng)堆變成現(xiàn)實(shí)。這種能決定未來世界走向的技術(shù)，中國一定不能落下，中國核工業(yè)西南物理研究院也開始了托卡馬克研究。

　　超越之前，先要向別人學(xué)習(xí)。

　　在可控核聚變的研究上，蘇聯(lián)一直走在世界前列，當(dāng)時蘇聯(lián)恰巧要退役一個托卡馬克，聽到消息后中國科學(xué)家立刻聯(lián)系蘇聯(lián)方面，但蘇聯(lián)獅子大開口——要價400萬人民幣。

　　400萬在當(dāng)時可不是小數(shù)目，研究所到處借款，買到了蘇聯(lián)的T-7托卡馬克裝置。

　　得到T-7裝置后，李建剛他們?nèi)琊囁瓶势疵鰧?shí)驗(yàn)，一周7天，一天24小時從不間斷，一干就是半年。

　　可控核聚變有多難？就拿溫度這一點(diǎn)來說，核聚變材料聚變時，溫度能達(dá)到1億攝氏度，而半米外就是約束核聚變材料的超導(dǎo)線圈，溫度是零下269攝氏度，這么近的距離，一個超高溫一個極寒，能做到這點(diǎn)難如登天。

　　但中國科學(xué)家愣是讓中國的核聚變研究獨(dú)步全球。2021年，中國的東方超環(huán)創(chuàng)造了1.2億度維持101秒的世界紀(jì)錄，而國外同行只有2-3秒。

　　更牛的是，東方超環(huán)在7000萬攝氏度時能維持1056秒！國外科學(xué)家很不理解，中國人到底是怎么做到的？

　　其實(shí)他們不理解的事情還有很多。比如，中國天眼（FAST）總工程師姜鵬講的這個故事。

　　上九天攬?jiān)?/span>

　　1931年，一位美國工程師偶然在工作中偵測到一段來自太空，周期為24小時的脈沖信號。該信號讓科學(xué)界為之一震，宇宙里到底有什么？是什么發(fā)射的脈沖信號？大型射電望遠(yuǎn)鏡成了揭開這些秘密的必備工具。

　　于是世界各國對于大型射電望遠(yuǎn)鏡的競爭開始了。

　　1957年英國造出了一臺76米的望遠(yuǎn)鏡；1961年澳大利亞在南半球第一次造出了64米的望遠(yuǎn)鏡；1972年德國人把射電望遠(yuǎn)鏡工程的極限尺寸推到了100米。

　　為什么說100米是射電望遠(yuǎn)鏡的工程極限呢？因?yàn)槠淇趶降?00米后，自重和承受的風(fēng)壓就很極限了，以至于再大就會把自己壓垮。

　　然而2020年，姜鵬他們直接把極限拉到了500米，世界最大的單口徑球面望遠(yuǎn)鏡“中國天眼”投入運(yùn)行！

　　500米的射電望遠(yuǎn)鏡是什么概念？光工程體量就是鳥巢的好幾倍，同時射電望遠(yuǎn)鏡對精度的要求極高，需要在公里級的尺度上實(shí)現(xiàn)毫米級的精度控制，建造“中國天眼”可以說是對中國科技水平和工程建設(shè)的超級考驗(yàn)。

　　為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，科學(xué)家們提出了一個全新的設(shè)計(jì)：用上萬根鋼索編織成一個500米口徑的巨大索網(wǎng)掛在環(huán)梁上，支撐著4450塊獨(dú)立反射板，還要控制反射板隨意改變方向。

　　單單中國天眼對鋼索的需求都是前所未有的。由于索網(wǎng)的面積非常大，鋼索需要長期承受500兆帕應(yīng)力的載荷，世界上同類拉索的最高強(qiáng)度也不過250兆帕。

　　于是中國科研人員開始了自新中國成立以來最大規(guī)模的鋼索強(qiáng)度研制工作，經(jīng)過1500個日夜，中國產(chǎn)鋼索終于撐起了中國天眼。

▲中國天眼（FAST）總工程師姜鵬

　　研制鋼索其實(shí)只是天眼施工萬千困難中的一個，在施工過程中幾乎所有施工技術(shù)都是為中國天眼專門設(shè)計(jì)的。

　　辛苦沒有白費(fèi)，從2020年1月11日中國天眼正式通過國家驗(yàn)收投入運(yùn)行以來，單是脈沖星已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了660顆，這是什么概念？

　　這相當(dāng)于同一時間，世界上所有同類型望遠(yuǎn)鏡所發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的5倍還多！

　　面對這一成就，中國科學(xué)家仍沒止步。姜鵬說，他們還在策劃800-1000米的巨型FAST，在他們的眼中沒有極限。

　　下五洋捉鱉

　　毛主席在《水調(diào)歌頭·重上井岡山》中寫：“可上九天攬?jiān)拢上挛逖笞谨M，談笑凱歌還，世上無難事，只要肯攀登?！?/span>

　　如果說天眼助力我們九天攬?jiān)?，那么五洋捉鱉者非深潛1萬米的奮斗者號不可。

　　地球71%的面積是海洋，稱之為“水球”可能更加貼切些。海洋對人類來說還是充滿未知。目前，有超過80%的海底地貌沒有得到準(zhǔn)確測繪，甚至去過太空的人類都比進(jìn)過深海的多。

　　千百萬年以來，地球的表面經(jīng)歷了很多輪滅絕，海底卻是相對穩(wěn)定的，同時海底也是距離地幔最近的地方，它保留了太多關(guān)于地球、生命的古老秘密。

▲“奮斗者”號總設(shè)計(jì)師葉聰

　　WE大會上，“奮斗者”號總設(shè)計(jì)師葉聰展示了中國載人深潛如何從600米，實(shí)現(xiàn)萬米深潛的奇跡。

　　新世紀(jì)后，中國載人深潛起步，最開始探測深度只有600米，2012年“蛟龍”號完成首次海上試驗(yàn)，下潛深度達(dá)7062米，中國成為繼美俄日法四個國家后，第五個掌握載人深潛技術(shù)的國家。

　　“蛟龍”號累計(jì)下潛超過220次，培養(yǎng)了中國第一批載人深潛管理、駕駛、運(yùn)行維護(hù)人員，中國人的深海探測再也不用依賴國外，我們有了自己的深潛器！

　　但7000米的深度顯然不能滿足中國科學(xué)家，2016年中國第一臺萬米載人潛水器開始研制。

　　10000米水深的水壓相當(dāng)于100Mpa壓力，也就是說，每平方厘米上要承受1000公斤的壓力，如果把面積放大到1平方米，那么這1平米將會承受10000噸壓力。

　　到底什么材料才能滿足奮斗者號技術(shù)要求？

　　一開始，總設(shè)計(jì)師葉聰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)調(diào)研了所有鈦合金標(biāo)號，發(fā)現(xiàn)沒有一種能夠抗住這樣的壓力，如果用已有材料，外殼將會厚到難以焊接。為此，他們甚至研發(fā)了一種特殊的鈦合金材料滿足需求，使中國鈦合金技術(shù)前進(jìn)了一大步。

　　再看通訊手段。

　　我們現(xiàn)在使用的電磁波信號根本穿透不了海水，有線通信也不可能，而深潛器又需要和海面時刻通信，你絕對不會想到我們的科學(xué)家是怎么解決的。

　　在海水中能遠(yuǎn)距離傳播的信號只有水聲。中國科學(xué)家把電信號轉(zhuǎn)化為水聲信號，接收端收到水聲信號后再轉(zhuǎn)換為電信號，然后再轉(zhuǎn)化為聲音、文字。

　　這可是在10000米下的深海，奮斗者號甚至已經(jīng)完成了世界首次萬米深海直播！

　　2021年奮斗者號正式投入運(yùn)用，萬米下潛對于中國科學(xué)家來說再也不是一種冒險，到現(xiàn)在奮斗者號已經(jīng)完成了21次萬米級下潛任務(wù)，中國已經(jīng)成為世界上萬米載人次數(shù)和人數(shù)最多的國家。

　　讓科學(xué)之火燎原

　　業(yè)內(nèi)有一個觀點(diǎn)，第一次科技爆炸是基于小科學(xué)院和個別科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，第二次科技爆炸是基于大公司、大學(xué)科研所等集團(tuán)，第三次科技爆炸，則應(yīng)該是基于國家乃至國家聯(lián)盟的超級科學(xué)項(xiàng)目。

　　也就是說，要做成世界科技高地，需要我們舉國之力，這些科學(xué)家背后，都是國家年復(fù)一年的巨大投入和支持；除此以外，還需要全民對于科學(xué)的理解，以及積極參與的企業(yè)力量。

　　這也是軍武菌看直播時思考的第二個問題，如何才能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國之夢？當(dāng)國家、學(xué)界、企業(yè)、人民等各方力量擰成一股繩，科學(xué)之火就會燎原。

　　以這次直播為例，科學(xué)WE大會，是一個由科技企業(yè)騰訊舉辦的科學(xué)大會，每年，WE大會都會請全球最頂尖的科學(xué)家，比如霍金、彭羅斯，還有中國的姚期智、潘建偉等登臺，給大眾講最前沿的科學(xué)。到今年，這個大會已經(jīng)做10年了，很少見的堅(jiān)持。

　　這個大會在科學(xué)家和大眾間建立了連接，讓大眾更理解科學(xué)家的工作，甚至有很多青少年可能因此成為科學(xué)家的后備人才，而企業(yè)，也發(fā)揮了它獨(dú)特的價值貢獻(xiàn)。

　　據(jù)軍武菌了解，騰訊做的不僅僅是科學(xué)WE大會，它對科學(xué)家的支持已經(jīng)非常深入。騰訊發(fā)起了“科學(xué)探索獎”，每年會給大約50位青年科學(xué)家頒獎，獎金高達(dá)300萬！而且全部由他們自己支配，隨便花！

　　騰訊還給那些從事非常基礎(chǔ)研究的科學(xué)家們，也就是可能一輩子都很難看到科研突破的拓荒者們，設(shè)立了“新基石計(jì)劃”，10年計(jì)劃投入100億元，讓他們能心無旁騖，自由探索。

　　只有更多像騰訊這樣的社會力量加入，讓求知者和探索者相遇，讓探索者和應(yīng)用者連接，中國的科學(xué)火種才能遍布華夏，燎原不息。

來源：軍武次位面

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