我国基础科学研究步入新原创时代

　　当前创新驱动已成国策，面向科学前沿开展原始创新，力争在更多领域引领世界科研方向，已经成为我国科学家义不容辞的。 近年来，我国科学家在一个又一个基础科学前沿披荆斩棘、屡获佳绩：量子通信、铁基超导、中微子、量子反常霍尔效应、外尔费米子、干细胞、纳米……一个个原始创新成果，为中国科研步入新原创时代揭开大幕。 勇气：搏杀在世界科技前沿 科学发现只有第一，没有第二。每一个竞争激烈的世界科技前沿，都是硝烟弥漫的战场，科学家们要像兵士一样勇敢搏杀，争取唯一的桂冠。 中微子第三种振荡模式θ1 的发现，就是这样一个狭路相逢勇者胜的故事。 中微子是一类神秘的基本粒子，它会变身术，一种中微子在飞行进程中变为另一种中微子，然后再变回来，这叫作中微子振荡。3种中微子两两之间可发生3种振荡模式，各有其对应混合角，分别为θ12、θ2 、θ1 ，前两种振荡角的测定者都取得了诺贝尔奖，第三种振荡混合角θ1 却迟迟未能找到。 寻觅θ1 的科研比赛在世界各地展开，日、美、法、韩、中均参与其中。日本、法国、美国的实验室在2011年相继发表了关于θ1 的数据，虽然其结果均因精度不够而置信度较低，却是这一领域竞争白热化的迹象。而中国的大亚湾中微子实验室直到2011年年中才完成探测器建造与安装。 因此，在中国科学家只用55天取数、用十几天完成物理分析和论文写作，于2012年 月7日投稿并率先公布了精确的θ1 实验结果后，国际物理学界深感震惊。欧洲核子研究中心菲利斯塔·泡斯教授说：“我被深深震撼了，2010年10月我去大亚湾时探测器还没有建造呢。” 在这场世界级科研战中，勤奋勇敢的中国大亚湾实验团队率先赢得桂冠。这一成果被美国《科学》杂志评入当年世界10大科技进展，今年年初又获得国家自然科学一等奖。 不只是中微子，近年来，勇夺第一的原创成果在多个前沿领域不断出现，我国科学家们在世界科技前沿竞争中越战越强。 以干细胞研究为例。 “我国对干细胞的成规模研究，也就10多年的历史，但是进步非常大。”中科院院士裴钢说，从2004年到201 年，我国干细胞研究人员增长近16倍，年发表论文数增长近17倍，论文总数仅次于美国位居世界第二。 中科院动物研究所研究员周琪也深有同感。他200 年从法国留学归来，“刚回国时法国实验室水平高高在上，现在我们的条件让法国人感到羡慕。这类转换发生得非常迅速”。 转变体现在接连不断的原创成果中。率先实现小分子化合物诱导体细胞重编程和转分化，首次证实非胚胎来源的诱导多能性干细胞具有发育全能性，首次构建出小鼠—大鼠异源杂合二倍体胚胎干细胞……一个个世界第一证明了我国在干细胞领域的强大实力。 执着：十年不鸣，一鸣惊人 在科研领域，原创是一件十分艰苦的事，它需要科学家们长期呕心沥血的投入和付出，很难看到快速的回报。 在今年1月的国家科学技术奖励大会上， 总理曾表示，要“建立长期稳定的支持机制，鼓励从事基础研究和原始创新的科研人员潜心研究，可以十年不鸣，争取一鸣惊人”。 事实上，十年不鸣，一鸣惊人，正是近年来不少重大原创成果的常态。 首创“纳米限域催化”新概念以实现甲烷一步高效生产高值化学品，就是一个这样的案例。 2014年5月，中国科学院大连化学物理研究所包信和院士团队在《科学》杂志上发布重要成果：他们运用“纳米限域催化”的新概念，创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂，突破了原有技术瓶颈，成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。这项原创技术摒弃了高耗能的传统合成气制备进程，被国外专家认为是一项“行将改变世界”的新技术。 而这个技术的研发历经20年，早在1995年，包信和就带领团队开始甲烷“无氧活化”的攻坚。“曾有过一段艰苦的时期，我们的研究方向被认为是冷门，但大家并没有放弃。”包信和说。 在基础研究领域，不少科学家都具备这样冷热不论、宠辱不惊的执着。典型的例子是中国科学院院士赵忠贤。 国家自然科学一等奖是中国自然科学领域最受瞩目的奖项，2000年创建，17年来曾9度空缺。赵忠贤却两度获得该项大奖。 从1976年就开始研究高温超导的赵忠贤，在超导研究的岗位上坚守了半个世纪，并在相距24年的1989年和201 年里，与研究团队一起，两度荣获国家自然科学一等奖。 在两次获奖之间的上世纪90年代中后期，高温超导研究曾遇到瓶颈，超导研究由热转冷，很多研究者转移到其他研究领域。赵忠贤却矢志不渝：“我很正常，不痴迷也不呆傻。我认为超导还会有突破，所以坚持。” 在第二次取得国家自然科学一等奖后，赵忠贤说：“经过几十年的努力，我国在超导领域的研究属国际一流水平。有这么大进步和国家大环境有关。大环境稳定，有相对稳定的经费支持，这是超导研究获得重大成就的基础。”他认为，随着我国综合国力的增强和科研整体实力的提升，今后基础研究方面将会取得越来越多的成果。 他的说法被事实所验证，现在，我国科学家发现的铁基超导材料占世界一半以上，并且保持着国际最高超导转变温度的纪录。 希望：中国气力打造中国品牌 毋庸讳言，当今世界论原创实力还是美国居首，中国还相差甚远。说中国正步入新原创时代，是指中国的原创成果上升势头迅猛，大幕初启、局部领先，而不是说中国的原创成果已经很多。 中国原创成果在世界的整体地位和走势，从2016年全球创新指数即可见一斑。 去年8月，世界知识产权组织、美国康奈尔大学、英士国际商学院共同发布了2016全球创新指数，中国首次跻身世界最具创新力的经济体前25强。在评估高校水平、科学出版物和国际专利申请量的顶层指标“创新质量”中，中国名列第17位，成为中等收入经济体的领头羊。 在新原创时期，突破靠勇气，积累靠执着，而希望，就在年轻一代身上。中国科学界的年青一代正在一个个原创突破中茁壮成长，成为打造基础研究领域中国品牌的新中国气力。 在量子通讯领域独占鳌头的潘建伟团队就是典型的年轻团队。 2001年，潘建伟在中国科学技术大学建起了量子信息实验室。那时这支队伍非常年轻：领头羊潘建伟1970年出身、刚过而立。骨干成员中，杨涛、陈增兵、赵志刚都是博士毕业不久，而彭承志、陈宇翱、张强等都只有20岁出头。 就是这样1支年轻的团队，十几年来在量子信息领域屡获第一：屡次刷新并始终保持多光子纠缠世界纪录、在国际上首次实现安全通讯距离超过100公里的光纤量子密钥分发、实现国际上首个全通型量子通讯络、建成首个规模化量子通讯络、成功发射世界首颗量子卫星并美满完成实验任务…… 《自然》杂志在2012年12月报导潘建伟团队时曾写道：“在量子通信领域，中国用了不到10年的时间，由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅，将领先于欧洲和北美。” 在另外一些年龄跨度更大的团队中，年轻人也表现出不俗的潜力。 2012年底，中国科学家团队首次在实验中发现量子反常霍尔效应，获得基础物理领域重大突破。201 年 月，这1成果发表于美国《科学》杂志，令世界震惊。团队的主要领导者、清华大学副校长薛其坤表示，这样的科研竞赛对我国青年科技人才的培养非常有利。 “我这一辈人接受正规的系统科学训练已很晚，要比他人更加刻苦才能弥补差距。但现在的孩子们不一样，他们从小受到完整科学训练，我国这些年对科研的投入也远非从前可比，一流的实验室和科研团队会愈来愈多。”薛其坤说，跟国外站在同一起跑线上的新一代中国研究者，未来将作出更大贡献。