本
文
摘
要
打赢科技战，看中国十大影响世界的大科学装置，这就是底气！
美国同中国之间的贸易较量，近日来刷爆各大媒体头条。但明眼人都可以看透的事实就是：贸易战背后，是科技实力的角逐！因此，中华民族的伟大复兴，离不开科技的腾飞！
科技发展是厚积薄发的过程，笔者认为中国可以借机团结科研力量，在科技领域进一步发力。长久的科技发展离不开基础学科的深入研究，其背后就是以大科学装置为依托的科研平台。在大国科技较量中，我们能否胜出，关键即在于此！
今天，笔者带着大家一起，对中国的主要大科学装置进行盘点。希望从中我们可以获得民族科技崛起的自信与力量！
1. 上海同步辐射光源
基本概况
中国重大科学工程，投资逾12亿人民币，这是中国至2010年1月20日前规模最大的科学装置。
世界地位
上海光源能量居世界第四（仅次于日本SPring-8、美国APS、欧洲ESRF），性能超过同样能量区间现有的第三代同步辐射光源，是世界上正在建造或设计中的性能最好的中能光源之一。
科学价值
同步辐射为许多前沿学科领域的研究提供了一种最先进又不可替代的工具，上海光源已经成为生命科学、材料科学、环境科学、地球科学等众多学科研究中不可替代的先进手段。借助上海光源，中科院大连化学物理研究所包信和院士团队探索出天然气直接转化利用的有效方法，入选2014年“中国科学十大进展”；清华大学医学院颜宁教授，成为世界上第一个解析出人源葡萄糖转运蛋白的三维晶体结构的科学家，该成果被美国科学院院士罗纳德赞誉为“50年以来的一项重大成就”；中科院物理研究所丁洪研究员成功发现了隐藏了80余年的“幽灵粒子”——外尔费米子，荣登欧洲2015年《物理世界》“十大突破”！
2. 大亚湾核反应堆中微子实验
基本概况
大亚湾核反应堆中微子实验是一个建于中国的多国粒子物理研究项目，参加该项目的研究员来自中国、美国、捷克等6个国家或地区。项目的两个中微子探测器设在大亚湾核电站，用于探测到来自核电站反应堆群的中微子。
世界地位
中微子有一个特殊的性质，即它可以在飞行中从一种类型转变成另一种类型，称为中微子振荡。原则上三种中微子之间相互振荡，两两组合，应该有三种模式。其中两种模式自60年代起即有迹象，陆续被证实。但第三种振荡则一直未被发现，甚至有理论预言其根本不存在。2012年3月，大亚湾中微子实验发现了第三种中微子振荡模式，并测量到其振荡几率。2016年，由王贻芳领导的大亚湾反应堆中微子实验获国际基础物理学突破奖；2017年，获中国国家自然科学奖一等奖。
科学价值
很多人都困惑为何要研究中微子。中微子是在宇宙大爆炸时期产生的最多的粒子之一，在目前已知的构成物质世界的12种基本粒子中，占了四分之一，在微观的粒子物理和宏观的宇宙起源及演化中同时扮演着极为重要的角色。该领域四度获得诺贝尔物理学奖，1995年的诺贝尔物理学奖授予了发现电子中微子的美国科学家莱因斯；1988年的诺贝尔物理学奖授予了发现第二种中微子——μ中微子的美国科学家莱德曼、施瓦茨和斯坦伯格；2002年诺贝尔物理学奖授予了发现太阳中微子和超新星中微子的美国科学家雷蒙德·戴维斯和日本科学家小柴昌俊。2015年，日本科学家梶田隆章和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳荣获诺贝尔物理学奖，表彰他们发现了中微子振荡现象。
3. 中国散裂中子源
基本概况
位于广东省东莞市，项目总投资为23亿元人民币。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。
世界地位
发展中国家拥有的第一台散裂中子源，和正在运行的美国、日本与英国散裂中子源一起，构成世界四大脉冲散裂中子源。
科学价值
中子可以像X射线一样用来探测物质的微观结构。但是，与X射线相比，中子具有以下明显的特点。●中子不带电荷，因此它的穿透能力较强。而且易于加载高温、高压和强场等样品环境设备，开展极端条件下物质结构和动态的研究。●中子有磁矩，磁性物质对它能产生磁散射，其散射强度与核散射强度相当。这样中子就可以直接探测物质微观磁结构。为永磁材料的研究提供更高效的手段。
4. 北京正负电子对撞机
基本概况
北京正负电子对撞机是一台可以使正、负两个电子束在同一个环里沿着相反的方向加速，并在指定的地点发生对头碰撞的高能物理实验装置。1988年10月建成，包括正负电子对撞机、北京谱仪（大型粒子探测器）和北京同步辐射装置。
世界地位
北京正负电子对撞机是当时世界上唯一在τ轻子和粲粒子产生阈附近研究τ-粲物理的大型正负电子对撞实验装置，也是该能区迄今为止亮度最高的对撞机。
科学价值
北京正负电子对撞机使中国高能物理研究取得举世瞩目的成就，跻身于世界八大高能物理研究中心。在高能物理实验研究领域，取得了国际领先的研究成果：1992 年，τ轻子质量测量的精确结果纠正了过去τ轻子质量的实验偏差，并把精度提高了10倍，被国际上评价为当年最重要的高能物理实验成果之一；1999年，对2-5GeV能区的强子截面进行了测量，将过去世界平均值的精度从15-20% 提高到6.6%，将Higgs质量从61GeV改变到90GeV，解决了标准模型与实验结果的一个矛盾，得到了国际高能物理界的高度赞扬；2005年，发现的新型粒子X1835开辟了一个国际前沿研究热点领域，将在多夸克态寻找和研究等方面做出重要贡献。作为同步辐射装置的配套设施，支持了中国第一条生物大分子晶体学实验站建成，首次获得了具有重要生物学意义的SARS冠状病毒蛋白酶大分子结构。
5. *** 重离子加速器
基本概况
近代物理所于20世纪60年代初建成了1.5米经典回旋加速器，通过轻核反应实验研究，为中国氢弹研制作出了贡献。70年代初，在国际重离子物理迅猛发展的形势下，将1.5米回旋加速器改建成能加速较轻重离子的加速器，在中国率先开展了低能重离子物理基础研究。
世界地位
*** 重离子加速器的建成，大大提高了中国先进离子加速器物理及技术和核物理及相关学科的国际地位，使 *** 重离子加速器国家实验室成为国际上重要的重离子研究中心。依托该装置开展的重离子治疗肿瘤的基础研究和关键技术攻关，先后建成浅层和深层治疗肿瘤终端，临床试验治疗肿瘤研究取得了显著疗效，使中国成为继美国、德国、日本之后，世界上第四个实现重离子治疗肿瘤的国家。
科学价值
*** 重离子加速器国家实验室研究领域涉及：放射性束物理研究；远离稳定线新核素合成及衰变性质研究；低中能重离子碰撞及热核性质研究；高自旋核结构研究；原子核理论研究；重离子束在固体物理、材料科学、生命科学、天体物理等交叉学科的应用研究。
6. 全超导托卡马克核聚变实验装置
基本概况
由于核裂变的污染特性，可控核聚变是未来和平发展核能的终极方式。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上，苏联的T-3托卡马克上实现重大突破，在国际上掀起了一股托卡马克的热潮。2006年9月28日，中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体。
世界地位
EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。2016年1月28日凌晨零点26分，中国科学院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置EAST成功实现了电子温度超过5千万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电，这是国际托卡马克实验装置上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。该成果在未来聚变堆研究中具有里程碑意义，标志着我国在稳态磁约束聚变研究方面继续走在国际前列。
科学价值
核能作为最具潜力的新能源，包括裂变能和聚变能两种主要形式。受控核裂变技术的发展已实现了商用化，但裂变需要的铀等重金属在地球上含量稀少，而且反应会产生放射性较强的废料。尽管人类已经实现了氘氚核聚变（氢弹），但能量瞬间释放并不可控，目前开展的受控核聚变研究正是致力于实现聚变能的和平利用。维系聚变的燃料是氢的同位素氘和氚，海水中氘的储量可使人类使用几十亿年。因此，世界各国不遗余力竞相研究开发聚变能源。托卡马克是苏联科学家于20世纪50年代发明的环形磁约束受控核聚变实验装置，托卡马克产生聚变能的可行性已被证实，但相关结果都是以短脉冲形式产生的。超导技术成功地应用于产生托卡马克强磁场的线圈上，是受控热核聚变能研究的一个重大突破。超导托卡马克使磁约束是公认的探索和解决未来聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。
7. 中国天眼FAST500米口径球面射电望远镜
基本概况
射电望远镜是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备，20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子，这四项发现都与射电望远镜有关。500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”，由我国天文学家南仁东于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。
世界地位
天文望远镜的观测口径决定了其分辨率，越大的口径就能够获得越多的可用数据，但单一口径无法做到无限大，当前中国贵州的500米口径FAST已经是世界之最。这台位于贵州省黔南州山区的射电望远镜由4450块三角形接收面板拼装而成，口径达到500米，总面接收积有30个足球场那么大。能接收137亿光年以外的电磁信号，误差不超过1毫米，是目前世界上单口径最大的射电望远镜。自2016年9月25日落成启用以来，500米口径球面射电望远镜——“中国天眼”共发现51颗脉冲星候选体，其中有11颗已被确认为新脉冲星。与被评为人类20世纪10大工程之首的美国300m望远镜相比，其综合性能提高约10倍。FAST将在未来20~30年保持世界领先地位。
科学价值
FAST的设计技术方案除了在观测中性氢线及其他厘米波段谱线，开展从宇宙起源到星际物质结构的探讨、对暗弱脉冲星及其他暗弱射电源的搜索、高效率开展对地外理性生命的搜索等6个方面实现科学和技术的重大突破外，还将作为一个多学科基础研究平台，有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘，观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体。
8. 中国西南野生生物种质资源库
基本概况
国家重大科学工程“中国西南野生生物种质资源库”由著名植物学家吴征镒院士1999年致信国务院总理 *** 建议立项，于2004年得到国家发改委的正式批复， 2005年开工建设，2007年建成并投入试运行。总共投资约1.48亿元。种质资源库不仅保存植物种子，也是我国抢救性收集和保存野生植物离体材料、DNA、动物细胞和微生物菌株等遗传材料的重要装置。目前，种质资源库开展工作已有十年，它已抢救性收集和保存了各类种质资源20305种。
世界地位
因为种质资源的独特价值，不少国家很早就开始建立种质资源保存系统。早在1946年，美国就建立了国家植物种质系统；1997年，英国投资8000万英镑启动了千年种子库项目；2008年，挪威修建了“世界末日种子库”。截至2010年，联合国粮农组织的统计资料显示，目前全世界有近1750座种质库，收集保存的农业和粮食植物种质资源已达740万份。中国西南野生生物种质资源库被称为中国植物的“诺亚方舟”，已经成为世界上除挪威诺亚方舟种子库和英国皇家植物园之外的第三个保存世界重要树种种质资源的机构，将在全球生物多样性的保护中不断发挥出重要作用。
科学价值
中国的很多生物物种面临灭绝的边缘，每年有300多种自然物种趋于濒危乃至消失。尤为严重的是，一种植物的消失，往往会导致另外10~30种生物的生存危机。因此，保护珍稀濒危植物，重视珍稀濒危植物在整个生物多样性和生态系统中的作用和地位尤为重要。云南省有高等植物16000多种，约占全国的50%；脊椎动物有1704种，约占全国的55%；昆虫种类有100500种，约占全国的67%。在云南建立野生生物种质资源库，是实施生物多样性保护和可持续发展战略的一项重大科学基础建设，是重要的国家利益所在，将对我国生物技术产业的发展、未来所面临的国际资源竞争，对确保国家种质资源的安全都是十分必要和具有重大科学意义！
9. 国家蛋白质科学上海中心
基本概况
相比较物理学等学科，生命科学中的大科学装置并不多见。国家蛋白质科学上海中心，利用各种大型科学仪器和先进技术集成系统，选择多种具有不同的空间分辨率和时间分辨率的研究技术装备，构成能够基本覆盖蛋白质结构与功能在空间尺度和时间尺度变化范围的研究技术系统。 为在分子水平、细胞水平和个体水平上研究蛋白质、蛋白质复合体、蛋白质机器的结构与功能提供全面和完整的技术与条件保障。
世界地位
大量的科研团队依托上海蛋白质中心取得一系列重要成果。比如，清华大学施一公研究组与上海设施黄超兰团队合作，首次解析了酵母剪接体分子机制，被公认为绿色了生命科学领域的一道难题；中国疾病预防控制中心高福团队阐释了一种新的埃博拉病毒膜融合激发机制，这与之前病毒学家熟知的四种机制大为不同，成为近年来国际病毒学领域的一大突破。未来，将助力国内生物医药产业，力争在5到10年逐步建设成为一个国际一流的蛋白质科学研究中心。
科学价值
通俗地说，没有蛋白质就没有生命。蛋白质研究的突破将促进揭示生命现象的本质，从根本上阐明人类重大疾病的机理，为临床诊治提供新的方法和途径。为此，我国将蛋白质研究列为基础研究四大科学研究计划之一。蛋白质科学研究的关键是实现大规模、高通量蛋白质的产生、结构分析和功能研究的一体化，建立大型蛋白质科学研究的基础设施是实现这一要求的必要手段。
10. 国家授时中心
基本概况
北京时间的发布者！
国家授时中心承担着我国的标准时间的产生、保持和发播任务，其授时系统是国家不可缺少的基础性工程和社会公益设施。自七十年代初正式承担我国标准时间、标准频率发播任务以来，为我国国民经济发展等诸多行业和部门提供了可靠的高精度的授时服务，基本满足了国家的需求。特别是为以国家的火箭、卫星发射为代表的航天技术领域作出了重要贡献。
世界地位
国家授时中心负责确定和保持的我国原子时系统TA(CSAO)和协调世界时UTC(CSAO)处于国际先进水平，并代表我国参加国际原子时合作。它是由一组高精度铯原子钟通过精密比对和计算实现，并通过GPS共视比对、卫星双向法（TWSTFT）比对等手段与国际原子时间标准相联系，对国际原子时的保持做出贡献，目前的稳定度为10-14，准确度为10-13。
科学价值
1958年7月31日，苏共中央第一书记赫鲁晓夫访问中国，在与 *** 等中国党和国家领导人的会谈中，提出在中国建立长波导航授时电台与联合舰队的建议，遭到 *** 婉言拒绝。中国最高决策层深知标准时间频率发播的深远意义，国家的授时自主掌握与否关乎国家的国防安全与 *** 。1955年全国科技发展12年远景规划中，将筹建“西北授时台”列为重点项目。1964年中国第一颗原子弹爆炸，使最高决策层更加意识到，高精度的时间在未来尖端科技领域具有的决定性的作用，建设中国独立自主的标准时间授时台迫在眉睫。建成四十多年来，中国科学院国家授时中心形成了相对齐备和完善的时间频率学科链，覆盖了“频率源——守时——授时——应用”整个时间频率学科领域，为国家诸多行业和部门提供了可靠的高精度授时服务。特别是为中国的火箭、卫星发射，常规及战术、战略武器试验，载人航天和“嫦娥”探月等重大任务的完成做出了重要贡献。自系统建成后，完成了多次重大火箭、卫星发射任务的时间保障，提供了准确可靠的时间频率信号，保证了百余次重大任务的顺利完成。
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我们这些世界领先的大科学设备足以影响世界顶尖科学进程。
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