荐读 ▏斯雄《科学岛记》

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　　《人民日报海外版》(2017年11月11日第 11 版)

　 　科学岛记

　　作者 斯雄

　　建设创新型国家，瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破，是一个国家硬实力的重要体现。

　　科学岛剪影

　　话说合肥大蜀山脚下，有个“大水缸”，叫董铺水库。水库北边，有董铺岛，其实是个坐北朝东偏南伸出、三面环水的半岛，面积不到3平方公里。

　　岛上林木茂盛，环境清幽，行人稀少，静谧中略显神秘。中国科学院合肥物质科学研究院，就坐落在这座岛上。一条创新大道纵贯全岛，两边散落着数十幢庄重简朴的科研楼：安徽光学精密机械研究所、等离子体物理研究所、固体物理研究所、合肥智能机械研究所、强磁场科学技术中心、技术生物与农业工程研究所、先进制造技术研究所、医学物理与技术中心、核能安全技术研究所……这些掩映在万绿丛中的建筑，楼层不高，也不显眼，但这里科研的脉搏，与全球科研最前沿同频共振，许多成果都是国内顶尖、国际领先。

　　科学岛风景

　　很多人或许不知道，合肥地区有3个让中国人引以为傲的“大科学装置”，其中两个就在这个岛上。2017年1月，合肥获批综合性国家科学中心，与这里密不可分。密集的科研院所，频出的国际顶尖科技成果，让这个小岛不时引起轰动，吸引全球的目光。合肥当地人很早就不再叫它本名，而改称“科学岛”了。

　　科学岛风景

　　走进科学岛上的等离子体所，屋子中央有一个像锅炉的巨大环形装置，主机高11米，直径8米。装置上端，一面鲜艳的五星红旗高高挂起。它是中国自主设计、研制的世界上第一台非圆截面全超导托卡马克实验装置，简称“大科学装置”。科学岛因此成为我国核聚变研究中心。

　　托卡马克是一种磁约束受控核聚变环性实验装置，最初是由苏联在20世纪50年代发明的。它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。通电时，托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。

　　负责“大装置”的专家怕我们听不懂，尽量讲得通俗而直观：我们熟知的原子弹、核电站，其能量来源是核裂变。太阳发出的光和热则是靠核聚变；氢弹是人类实现的不受控制核聚变，氢弹的体积比原子弹小得多，但一颗氢弹的威力相当于几十颗原子弹。

　　“人类可以制造一个太阳来产生光和热吗？”这个曾经的科学幻想，正在成为科学的现实。

　　科学家正在研究的利用磁约束来实现可控核聚变，被形象地称之为研制“人造小太阳”——把人类的奇思妙想变成科学的现实，这是科学家和科学研究的奇妙之处。科学家给我们展示的愿景是：如果人类能实现可控核聚变，核聚变能将解决人类的能源问题。

　　等离子体所核聚变实验装置EAST

　　说到核能，人们难免步步惊心，比如核燃料，比如核辐射。

　　可喜的是，与核裂变以铀和钚为燃料不同，核聚变能利用的燃料是氘和氚，地球蕴藏量极其丰富。据测，每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油。一座100万千瓦的核聚变电站，每年耗氘量只需304千克。氘的发热量相当于同等煤的2000万倍，天然存在于海水中的氘有45亿吨，通过核聚变转化为能源，按目前世界能源消耗水平，可供人类用上亿年。氚可以由锂制造，地球上锂的储量有2000多亿吨，足够人类用1万年-2万年……

　　鉴于前些年的日本福岛核事故以及更早的苏联切尔诺贝利核事故，人们对核泄漏、核辐射始终心有余悸。即使不发生事故，核废料的处理至今没有完全保险的办法。核聚变能则因其安全性高、无高端核废料、可不对环境构成大的污染，成为许多国家大力发展的研究方向。

　　美、法等国在20世纪80年代中期发起耗资46亿欧元的国际热核实验反应堆(ITER)计划，包括美国、日本、欧盟等国际七方的科技合作，旨在建立全球第一个受控热核聚变实验反应堆。科学家们估计，到2025年以后，核聚变工程技术的核心问题有可能获得实际解决。2050年前后，受控核聚变发电将有可能造福人类。

　　中法科学家见证EAST遥操作维护系统调试成功

　　中国耗时8年、耗资2亿元人民币，自主设计、自主建成EAST装置后，全球研究核聚变的眼睛都盯着中国，盯着合肥的这个“大装置”。

　　10年前，中国参与到国际热核实验反应堆计划。国际七方中，中国承诺承担10%的研发任务，中国任务中的73%由等离子体所承担。由于研发能力强，现在美国、俄罗斯、日本把他们承担的相当大一部分任务转包给等离子体所。有EAST和ITER项目的牵引，中国目前在七方中走在最前面。等离子体所研究建设的EAST装置稳定高约束放电能力达到创纪录的100秒，超过世界上所有正在建设的同类装置；在相关技术领域，比如超导，是全世界最大的超导技术研制、测试基地，远比美国、欧洲做得强大。

　　国际聚变能大会，相当于这个领域的奥林匹克大会，等离子体所连续10年都被大会特邀做主题报告。这一领域的国际顶级杂志，连续多年都以封面故事形式介绍等离子体所年度研究工作。这种待遇，别的单位都没有，其他国家也没有。

　　科学并不总是抽象和冰冷的。

　　等离子体所正在研制可用于放射治疗癌症的“超导质子刀”，就是万众期待的温暖福音。我就此询问等离子体所副所长宋云涛。他说，这是国际上较为先进的癌症放射治疗技术。相对于传统的放射治疗，质子治疗技术可对肿瘤组织进行精准打击，整个治疗过程好比是针对肿瘤的“立体定向爆破”，可降低对健康组织的损伤。中俄超导质子联合研究中心2015年12月已在合肥成立，俄罗斯联合核子研究所和中科院等离子体所的科学家联手研究“高能质子治疗技术”，合肥离子医学中心将在2017年底建成。这意味着，癌症患者很快将能够在合肥接受“高能质子”放射治疗。

　　“超导技术、电源技术等，都是聚变研究衍生出的一些相关技术。”宋云涛说。

　　强磁场中心自主研制的混合磁体装置

　　2017年9月27日，科学岛又爆出一则轰动性新闻：国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”通过国家验收。这是岛上另一个全球瞩目的“大装置”。中国由此成为继美国、法国、荷兰、日本之后第5个拥有稳态强磁场装置的国家。

　　这个装置从“一无所有”到世界第二，只用了短短8年时间。

　　国际上开展强磁场研究，在高温超导、量子材料、生命科学等领域屡有重大发现，被称为诺贝尔奖的摇篮。它是在极高磁场下观察研究物质的各种特性，不仅研究材料物理，还涉及化学、生命科学、药物学，应用范围非常广泛。此前美国的实验室规模最大、性能最好。

　　强磁场科学技术研究中心研制团队凭着挑战极限的精神，打破国际技术壁垒，自主研制成的装置，有3台水冷磁体场强创了世界纪录，有继美国之后世界第二台40T级混合磁体，有潜力向45T的世界纪录发起冲击。

　　在科学的海洋里，原创和发现才能产生惊涛骇浪。

　　合肥物质科学研究院院长匡光力说到这几个世界纪录，如数家珍：“有一台磁体，我们实现了38.5万高斯，解决了大量的关键技术，创了世界纪录。此前荷兰是37万高斯，美国是36万高斯。现在，从22万到40万高斯如此广大的磁场强度区域，别人无法获得扫描隧道显微信息，只有中国科学家可以做到。”

　　科研总少不了你追我赶。从“人无我有”“人有我优”，不断超越，再达至“人无我有”——这是攀登科学高峰的乐趣和动力所在，是科研必备的精神和境界。

　　目前世界上有3种显微镜可以实现原子尺度的观测，分别是扫描隧道显微镜、磁力显微镜、原子力显微镜。这3种显微镜，美国、欧洲都有。强磁场科学技术研究中心科研团队花心思做的实验技术，是把3个显微镜集中在一个针尖上，叫组合显微镜，同时对一个点进行观测，成功突破，世界独创。

　　“我们做出来的几件测量系统，都是原创成果，属于世界上的孤品。有了磁场条件和测量系统，我们看到的任何东西都是新的，别人难以企及。”匡光力不无自豪地说，“中国科学家完全有能力、有智慧为人类做出更大贡献……”

　　忽然有人用合肥话提议：“我们在‘大装置’前合个影，可照？”众人皆言：“照，照！”不知怎的，在相机的咔嚓声中，我有一种想唱国歌的冲动。

　　过去曾走过不少边海防，我最最深切的感受是，要培养人的爱国情怀，就到边海防去——站在边海防前线，一种庄严和神圣油然而生，你对祖国的感情，必定瞬间提升。

　　现在我想说：要增强中国人的民族自豪感，就到合肥科学岛上来——这里的科技创新高度和世界领先程度，足以让每一个中国人骄傲和自豪！

　　科学岛面积不大，但分量很重。