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从羸弱到崛起中国科技前进步伐未曾停歇香港挂
更新时间:2019-10-06

  70年来,中国由弱到强,一个个首创成果举国振奋,一项项超级工程问鼎世界,一次次科学突破造福人类。峰回路转,百舸争流,呈现出中国屹立于世界民族之林的气魄。从深埋山底的中微子探测仪,到九天之上的量子通信机,每一次闪烁,每一声嘀嗒,都是为中国前进的步伐计数。我们相信:不断积累,飞跃必来,突破随之。

  1964年10月16日15时,巨大的蘑菇云在新疆罗布泊的戈壁上腾空而起,中国第一颗在试验官兵的欢呼声中宣告爆炸成功,中国成为世界第五个拥有的国家。这一刻,也成了中国科技的高光时刻。1967年6月17日中国第一颗氢弹爆炸成功,让我国成为各大国中最快从发展到氢弹的国家。废柴男主热血逆袭的玄幻小说《吞天记》上榜第!1970年4月24日中国第一颗人造卫星发射成功,使我国成为世界第五个发射人造卫星的国家。1980年,中国又成功发射了洲际导弹。

  作为中国近代在科技、军事等领域独立自主、团结协作的成果,“两弹一星”的研制成功(核弹、导弹和人造卫星)也成为彰显新中国最初几十年科技实力的标志性事件。而“两弹一星”精神也象征着中国在科技领域自力更生、艰苦攻关的决心。

  回顾抗美援朝结束后的第一个五年计划,中国实现了一大批关键装备的国产化,建成了包括兵器工业、航空工业、船舶工业、电子工业等一大批骨干企业,初步形成了国防工业体系,并启动了导弹、、人造卫星等的研制。充满信心的中国年轻的科技队伍,决心建立苏、美之外的独立的核威慑力量,上世纪50年代中期,国家制定了自主研发“两弹一星”的战略。大批科学家和工程师,包括许多放弃国外优厚待遇归国的学者,怀着对中国国防事业的满腔热情,响应国家召唤,义无反顾、隐姓埋名来到西北荒原。他们和军队官兵、工人一起奋斗,在当时国家经济、技术基础薄弱、生活条件艰苦的情况下,发奋图强,筚路蓝缕。

  20世纪60年代初,苏联停止对我国进行援助,撤走了大批专家,然而我国技术队伍仅用较少的投入和较短的时间,就突破了核弹、导弹和人造卫星等尖端技术,取得了举世瞩目的辉煌成就。的爆炸,集中代表了中国科技当时能达到的最高水平,有力削弱了超级大国核垄断对世界和平的威胁,提高了中国的国际地位。

  在1988年曾说:“如果60年代以来中国没有、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力,也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。”1999年,国家举办表彰“两弹一星”元勋大会,“两弹一星”提法正式面世。“两弹一星”铸就了国家盾牌,奠定了中国国防基石,也塑造了大国形象;“两弹一星”的精神也鼓舞着中华民族继续奋斗,实现飞跃。

  1958年12月,刚成立的中科院上海生物化学研究所(以下简称上海生化所)提出了人工合成蛋白质的大胆设想。当时,蛋白质对人类来说是一种全天然的复杂物质,没人有把握能用较小的分子拼装出相对庞大的蛋白质分子。如果能合成胰岛素就意味着人工合成蛋白质不再是不可踏足的禁区。

  1959年初,上海生化所联合了中科院上海有机化学所,以及北京大学化学系,组成协作组,开始探索用化学方法合成胰岛素。

  1959年,中国小组成功地把天然胰岛素拆成两条链,再合成为胰岛素,保持了其生物活性和晶体形状。随后,中国小组用人工合成的B链同天然的A链相连接,在1964年成功实现了胰岛素半合成。1965年9月,中国科学家终于完成了结晶牛胰岛素的全合成。合成胰岛素的结构、生物活性、物理化学性质、结晶形状都和天然牛胰岛素完全一样。这是世界上第一个人工合成的蛋白质,人类在掌握生命奥秘的征程上迈出了坚实的一步。

  1966年,中国科学家将工作成果以集体名义发表在国内刊物上。之后,他们的论文和在欧洲参加学术会议时的演讲,在世界上引起巨大反响,许多科学家来信表示祝贺。当时的诺贝尔奖评审委员会化学组主席、诺奖得主蒂斯利尤斯评论说:“美国、瑞士在多肽合成方面有经验的科学家未能合成它,你们没有这方面专长和丰富的经验却成功了,这使我很惊讶。”他还感叹说:“人们可以从书本中学到制造,但是人们不能从书本中学到制造胰岛素。”

  如今,化学仍然是中国最具实力的学科领域之一。中国化学学科较高的科技水平通过成果转化,有力地支撑了国民经济快速发展。

  2015年12月7日,瑞典卡罗林斯卡医学院礼堂内,屠呦呦接过诺贝尔生理学或医学奖章,成为第一个在中国本土取得成就的诺贝尔科学奖得主。她主持研制的治疗疟疾的特效药——青蒿素,是中国医药人送给全世界尤其是发展中国家的一份礼物。

  1969年年初,38岁的她正在原卫生部中医研究院中药研究所工作,接到援外秘密科研工程“523”任务,改变了她的人生。

  “523”的目标是研发疟疾防控的新技术。上世纪60年代的越战战场上,因染上疟疾病倒的人数超过了武器杀伤的人数。

  疟疾是千百年来一直困扰人类的古老疾病。光是20世纪60年代到70年代的中国,疟疾患病人数就多达1000万到2000万。研发克制疟原虫的“新式武器”,不仅能支援越南,还能够帮助全世界数以亿计的备受疟蚊骚扰的黎民百姓。

  屠呦呦怀着强烈的使命感,开始翻阅古籍,寻找方药,拜访老中医,她注意到,在《肘后备急方》中,有“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”的记载,并猜测应避免高热破坏抗疟有效成分,于是选择用来泡青蒿提取有效成分。1971年10月4日,青蒿提取物在老鼠实验中的疟原虫抑制率达到100%;猴子实验很快也得到了抑制率100%的结果——一种新药诞生了。

  在青蒿素推广前,全世界每年约有4亿人次感染疟疾,超过100万人死亡。青蒿素的广泛使用,使疟疾人数逐年下降。青蒿素也成为抗疟的标准药物。

  屠呦呦因此获得2011年拉斯克奖临床医学奖和2015年诺贝尔生理学或医学奖。拉斯克奖的评委夏皮罗评论说:“在人类的药物史上,我们庆祝一项缓解数亿人疼痛和压力,并挽救上百个国家数百万人生命的发现的机会并不常有。”

  70年前,中国是一个缺医少药的国家。今天,中国早已是全球原料药生产第一大国和全球医药第二大市场,中国新药在研企业数量位居全球第三。中国的新药研发正在迎来前所未有的高潮。

  说起中国最受民众爱戴的科学家,一定少不了袁隆平,他是中国农业育种专家的杰出代表。

  20世纪世界上很多农学家都尝试杂交水稻,但水稻的远缘杂交很难实现。上世纪60年代,袁隆平潜心研究,在收集样本和实验基础上推论出“水稻确有杂交优势,可通过培育雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系的三系法大幅度提高产量”的结论。

  1973年,袁隆平等人完成了三系配套并成功培育杂交水稻“南优2号”,实现了历史性突破。随后40年,杂交水稻被推广到全国。

  21世纪以来,袁隆平团队不断突破大面积示范亩产纪录。2018年,大面积杂交水稻平均单产达到每公顷17吨,创造了有史以来最高世界纪录。近年来,杂交水稻年种植面积超过2.4亿亩,占水稻总种植面积的57%,产量占水稻总产的65%。杂交水稻年增产250万吨,相当于7000万人1年的基本口粮。

  杂交水稻走出国门,始于1979年。当时,原农业部向美国西方石油公司赠送了1.5公斤杂交水稻种子。这些种子在美国种植后,比当地良种增产33%以上。上世纪80年代以来,袁隆平团队通过杂交水稻国际培训班,为近80多个发展中国家培训了1万余名杂交水稻技术人才,中国杂交水稻也推广到越南、印度尼西亚、菲律宾和非洲各国,增产十分显著。

  在其他粮食作物的杂交育种方面我国也成就斐然。上世纪50年代,中国小麦远缘杂交育种奠基人李振声在陕西杨凌用小麦与长穗偃麦草杂交,培育抗病性强的小麦品种,育成的“小偃6号”是我国小麦育种的重要骨干亲本,衍生出50多个品种,对中国小麦增产作出重大贡献;育种专家李登海培育出“掖单2号”紧凑型玉米杂交种,多次创造玉米亩产纪录……

  杂交作物的众多成果,不但让中国人将饭碗牢牢握在自己手里,还为保障世界粮食安全作出至关重要的贡献。

  铁基超导体是铁元素扮演主角的、有超导性的混合材料。铁基超导体是铜基超导体之后第二个备受关注的高温超导体系。对它的研究是超导物理的最热领域,中国在这一领域的开辟中发挥了关键作用,今天铁基超导研究领域被引用数排名靠前的论文,半数来自中国。

  超导现象,指的是降低到一定温度的导体,电阻会下降到零的现象。如果发现在室温下具备超导特性的材料,人类利用电流的各项技术就会有所飞跃。这是一顶诱人的科学皇冠。在传统的理论框架里,金属超导体的临界温度,有一个40K的理论上限,称作麦克米兰极限,而室温通常在300K,相差如此之大,似乎无法弥合;而后来化合物超导性的发现,使高温超导体成为可能。

  1987年2月,中、美团队几乎同时发表各自成果:在钇钡铜氧化物体系中发现了90K以上的临界温度,首次突破液氮温区,超导学家因此可以使用廉价的液氮来冷却超导材料。尽管铜基化合物一系列不理想的特性,限制了它在电气领域的应用,但铜基超导体的存在挑战了传统理论。中国小组这次抢先发表重大发现,也让国际超导学界看到了东方古国的竞争力。

  2008年中国人又有重大发现。中科院和中科大的研究者敏感地捕捉到了一则讯息——有科研人员在含铁化合物中发现了超导性;中国科学家很快使用稀土替代法制备出一系列铁基化合物。2008年3月28日,中国高温超导研究奠基人之一赵忠贤带领的小组报告称,氟掺杂镨氧铁砷化合物的高温超导临界温度可达52K,很快他们又发现了55K的铁基超导材料——又一个超越麦克米兰极限的高温超导家族被发现了。突破只在一瞬间,却震动了国际学界。

  之后的几年,中国科学家发现了大量的铁基材料支系,并估计其家族成员有3000多种,是迄今最庞大的一类超导材料。铁基高温超导体的发现,为多年徘徊不前的超导研究注入了一针强心剂。相比铜基超导体,铁基超导体有更加丰富的物理性质和更有潜力的应用价值,可能会让人们探明高温超导的机制。如同《科学》杂志报道所说:“中国如洪流般不断涌现的研究结果,标志着在凝聚态物理领域,中国已经成为一个强国。”

  如今,在超导应用领域,中国同样处于世界前列。如位于合肥的“人造小太阳”——超导托克马克装置EAST,2018年再次创造可控核聚变实验纪录,实现电子温度1亿摄氏度等离子体运行。此外,中国还拥有世界先进的超导磁悬浮列车技术。

  20世纪70年代到80年代,中国在人造卫星和火箭方面的一系列探索,为未来中国航天的发展打下基础。自主攻关载人航天事业的成功,让世界看到了21世纪中国的科学与工程实力。

  1992年,中国载人航天工程(921工程)得到批准,准备按照“发射载人飞船、航天员出舱和发射空间实验室、建造空间站”三步走战略发展。迄今,神舟号飞船已有11次发射,6次载人飞行。

  2003年10月15日上午,神舟五号将航天员杨利伟送入太空。这次发射标志着中国成为继苏联、美国之后第三个有能力独立送航天员上天的国家。

  2008年,神舟七号搭载3名航天员升空,其中翟志刚实现中国首次太空漫步。

  2011年,天宫一号发射,成为中国空间站的接合点与雏形;不久后,神舟八号无人飞船升空,与天宫一号对接、分离、再对接、再分离并返回地球。

  2012年,神舟九号搭载包括女航天员刘洋在内的3名成员,与天宫一号对接。

  2013年,神舟十号与天宫一号对接;搭载的3名航天员驻留天宫一号12天后返回。

  2016年,天宫二号发射;随后神舟十一号载两人进入天宫二号并驻留30天。

  2017年,长征七号运载火箭搭载无人货运飞船天舟一号从海南文昌发射中心发射,与天宫二号3次交会对接。中国也成为继苏、美之后第三个掌握“太空加油”技术的国家。

  除了载人航天,2003年启动的中国探月工程——“嫦娥工程”也备受国民关注。2007年发射的嫦娥一号成为中国第一颗探月卫星,两年后实现月球硬着陆;2010年发射的嫦娥二号,在距离月球表面两千公里的高度绕月飞行,实现月球全探测后,向小行星4179(图塔蒂斯)飞去;2013年发射的嫦娥三号在月球着陆,并释放玉兔号在着陆区附近探测;2018年发射的嫦娥四号,实现人类首次月球南极背面着陆,并释放了目前仍在工作的玉兔二号。未来的“嫦娥”成员,还计划在月球采样返回。

  此外,中国还预计于2020年发射萤火二号,赴火星着陆并展开探测;未来还将尝试火星采样和返回地球。

  经过半个多世纪的发展,中国已跻身世界航天大国行列。从东方红卫星到北斗卫星导航系统,从“长征”系列火箭到民营小火箭,中国航天在各个领域都取得了举世瞩目的成就。

  2010年以前,超级计算机TOP500的榜首都是美国和日本交替坐庄。而2010年11月,来自中国的天河一号,首次代表中国登顶。近几年,在TOP500的榜单中,中国超算的身影越来越多。自2013年6月夺冠之后,天河二号连续3年蝉联榜首;2016年6月,神威·太湖之光登上宝座。

  改革开放之初,为满足石油勘测计算,原石油工业部斥巨资购买了一台IBM超级计算机。当时欧美对中国有高技术转移禁令,虽然计算机销售给中国,但附加以苛刻条件:计算机必须放置在透明的玻璃房中,房间钥匙由美方管理,中方在监视下操作,运算内容需要写入日志供美方审查。

  1978年,国防科技大学接到国家任务,开始研制超级计算机。在较为薄弱的电子工业基础上,他们于1983年成功研发出“银河”超级计算机,让中国成为世界上第三个独立研制超算的国家。1980年开始,在国家高度重视下,“天河”“曙光”“深腾”“神威”系列超级计算机陆续登场,从零起步的中国超算事业迅速腾飞。

  在超算领域,中国在短时间内就让美、日刮目相看。2010年,天河一号以每秒4700万亿次的峰值运行速度,击败了美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”,成为世界上最快的计算机。香港挂牌玄机。而且它独创的“CPU+GPU”,还引领了世界未来的超算架构潮流。

  与此同时,无锡江南计算技术研究所研制的“神威蓝光”也达到了千万亿次的峰值运算速度,而且使用的是中国自主研发的CPU。2003年,当自研超级计算机还处在万亿次阶段时,江南计算技术研究所就未雨绸缪,在涉及超算、国防、信息安全的芯片领域潜心研究,设计出自主的高性能CPU。

  未来,超级计算机领域的战场是E级(每秒一百亿亿次)超级计算机,中国为此准备的3个原型,全部使用国产CPU和加速器,“玻璃房”之痛将彻底成为历史。2019年,世界最快的500台超级计算机中,有300多台来自中国。

  2012年3月8日,中科院高能物理研究所(以下简称中科院高能所)的报告大厅里,所长王贻芳宣布,布局于大亚湾的中微子实验装置,成功地发现了中微子的第三种振荡模式,大厅里掌声雷动!随后,贺电与欢呼声从世界各地飞来。此次实验的成功,被称为新中国成立以来最重大的实验物理成就。

  中微子被称为“幽灵粒子”,是一种难以捉摸的粒子。它在飞行过程中,会从一种类型变身为另一种类型,共有3种变身方式。21世纪初,随着国际上开始看好中微子研究前景,俄、法、美、日、韩等国相继提出8个测量“中微子第三种振荡”的方案。

  中科院高能所科学家王贻芳、曹俊等人在2003年拿出自己的人才基金,开始筹备中国的中微子实验装置。中国团队在深圳大亚湾核电站边的花岗岩山体内挖掘山洞,在隔绝宇宙射线干扰的环境中,测量核反应生成中微子。与当时国际路线不同,他们要做几个小的、模块化的探测器,便于实验中远近点交换,而且仪器运进山洞不需宽大隧道,便于施工。

  同一实验厅放置2—4个全同探测器进行对比测量,这个方案曾被美国合作方质疑,但最后证明了中国人的想法大胆而正确。

  实验中关键的“闪烁液体”,是中科院高能所自己研发配制的。要让钆与烷基苯混合起来,长期透明,很难。在法国同类实验中,液闪100天就浑浊了,实验被迫终止。大亚湾的科学家经过几年摸索,才把液闪配方的稳定流程搞清楚。他们掺入0.1%的稀土元素,缩短了中子的俘获时间同时降低了噪声。

  实验开始后,每天数据多达250GB,同时传输到中科院高能所和世界各合作单位,而中方的分析是最快的,最终结果采用了中方的分析。曹俊说,这归功于中方预先开发分析软件,并模拟演练。2011年,日、美、法等国相继发布了中微子第三种震荡的“迹象”。为首先撞线,大亚湾中微子实验团队果断改变8个探测器的方案,使用6个探测器,论证4年,施工3年,安装实验设施1年,提取数据55天,分析只用半个月,大亚湾进度神速,领先全球。

  改革开放后,国家高度重视基础物理研究与国际交流。1988年,北京正负电子对撞机正式建成并成功实验;2009年它经过改造,可以进行同步辐射等实验;江门中微子实验等装置也在施工当中,探索粒子奥秘的路上,中国身影将越来越多。

  2019年9月20日,《科学》杂志在线发表了中国的一项最新实验成果:利用量子通信卫星检验一种引力场和量子退相干的理论。因为拥有了“墨子号”这一独一无二的实验平台,中国得以进行大尺度的量子力学实验。“墨子号”也被很多外国媒体称为中国最具超越性的科学工程。

  “墨子号”是中国研制的世界上无先例的量子科学实验卫星,于2016年8月16日发射升空,2017年1月开始实验。其星地单向、星地双向、地星单向量子信道,以及系统信道效率、时间同步精度、跟踪瞄准精度指标均令人满意。

  2017年6月,“墨子号”首先成功实现使被分发到1200公里之遥的两个量子纠缠光子,仍可保持量子纠缠,打破了量子隐形传输的纪录;9月,墨子卫星将光子传送到北京和维也纳,并生成量子加密密钥,使两地能够安全地视频聊天,标志着人类首次成功实现千公里级的星地双向量子通信。

  “墨子号”量子卫星由此提前、圆满地完成了预先设定的科学目标,标志着中国在量子通信领域的研究达到全面领先的优势地位。有学者表示,从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态,为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础。

  中国物理学家潘建伟因量子通信研究的卓越成果,入选《自然》2017年度十大科学人物。《自然》报道中写道:“中国已成为远距离量子通信技术的领导者。”

  2016年9月25日,全球最大单口径、最灵敏的球面射电望远镜FAST,在贵州一个山窝里落成启用,被誉为“中国天眼”的它,比起之前美国建造的300米口径的同类望远镜,500米口径的FAST性能提高了10倍。

  FAST主要用于观测脉冲星,它的外形像一个巨大的“卫星锅”,可以将遥远的电波反射汇聚到一点来侦听。它是如此灵敏,以至于在月球上打电话的信号,也能“听”清楚。截至今年9月初,“中国天眼”已发现132颗优质脉冲星候选体,确认了93颗,为研究宇宙起源和演化提供了线索。

  由于FAST可以实时调整“大锅”的反射面,所以宇宙深处的微弱无线电信号也可以被汇聚探测。除了脉冲星,FAST最近还观测到大量的快速射电暴等罕见现象。它今后还会监测宇宙中其他信号,如中性氢,甚至是地外文明迹象。

  除了FAST,中国近年来启动了一系列天文观测科学大工程,望向宇宙的眼,一只只在睁开。


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