2014年,中国科学界的第一件大事,是国家自然科学一等奖的颁奖。因为有“国际首创”的硬指标,2000年以来的14年中,该奖项仅仅颁出5次,可谓是中国含金量最高的科技大奖。这次获奖的“铁基超导”,也不可避免地被人们用放大镜审视,赞赏者说有诺奖资格,批评者则指出,日本科学家早就提出了思路,中国人并无开创之功。

量子通信首席科学家,中国科学技术大学潘建伟教授
“世界领先”,是中国科学家几十年来一贯的追求,也是旁观者始终解不开的心结。
2014年,中国的确在一个领域成为了“世界领先”。IMF说,按购买力平价,中国GDP今年已经超过美国,2015年将成为中国世纪的元年。由此引发的争论,当然更加激烈,只能交由时间去检验。不过,假如我们相信中国真的成了GDP第一,这又意味着什么?
历史总能给我们讲述一些有趣的故事。1872年,美国GDP总量超越英国。不知道是不是巧合,1870年代的科学界,也发生过一场美国人和英国人之间,有关“首创”的争论。
1859年,12岁的爱迪生找到了一份在火车上售报的工作,十年后的1869年,他已经在纽约成立了自己的科技公司,发明了“爱迪生普通印刷机”。1879年,爱迪生设计出白炽灯,让自己青史留名。爱迪生的故事如今人尽皆知,英国人约瑟夫・斯万却没有这样的运气。比爱迪生年长不少的斯万,早在1860年就发明了白炽灯的原型,1875年,他改进了当年的技术,先于爱迪生造出实用的白炽灯,并于1878年拿到专利。斯万和爱迪生的专利之争一度被人上纲上线到国家层面,但今天,两位科技先驱同样受人尊重。
维多利亚时代的英国人是否曾想到,一百多年后的人们回想起那个年代,总是先想到小学课本里的爱迪生,而不是伟大的“日不落帝国”?
今天的我们,又该如何认识自己的时代?对于80后来说,小学课本里的现代科技是日本新干线、美国铱星。如果2014年的我们要给下一代人编写课本 ,又会写些什么?是中国高铁开始在全球布局,还是第一颗量子通信卫星已经完成攻关?
对未来的想象总是充满魅力。当爱迪生在美国建立起庞大的电网系统时,他一定已经料到,100余年后的今天,电力已经成为人类的基本需求。但他恐怕想不到,100余年后的今天,美国老旧的电网在每一次飓风面前变得脆弱不堪,而饱受环保主义者批评的中国特高压建设正在艰难前行。
那么再过100年,中国人将会如何改变世界?转基因技术能够在全球消灭饥饿吗?意念控制将治愈瘫痪吗?核电将提供用之不竭的清洁能源吗?
回顾2014,观察者网挑选出中国科技工作者的十大进展,标准不是“世界领先”,不是行业重要性,只希望与读者们一起展望一种未来。
铁基超导摘得国家大奖
2014年初的国家科学技术奖励大会上,赵忠贤院士等人的“40K以上铁基高温超导体”研究获颁2013年度国家自然科学一等奖。
超导被认为是21世纪材料领域最重要的课题,在这个领域已有10人获得5次诺贝尔奖。基于超导原理的磁悬浮铁路已经为中国人所熟悉,医院使用的磁共振成像仪器(MRI)中的磁体也基本上都是由超导材料制成的。超导现象一般要在接近绝对零度时才会出现,找到转变温度在40K以上的材料已经十分难得。《科学》杂志对此评论称,“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。”没想到的是,这一奖项随后在科学界引发质疑。有科学家称,日本科学家Hosono在2008年就在高压状态获得43K的临界温度,中国科学家常压下的稀土元素替换做法和加高压起到的是类似效果,因此算不得原创。
2014年底,这一争论已经逐渐平息,而获奖成员之一的陈仙辉教授又发现了一种新的铁基超导材料OHFeSe。
首颗“量子卫星”关键部件研制完成
有了量子通信,CIA再也别想监听你啦。光量子电话网的“一次一密”提供了绝对安全:两人通话期间,密码机每分每秒都在产生密码,一旦通话结束,这串密码就会立即失效,下一次通话绝对不会重复使用。中国已经建成了试验性的量子通信城域网,可用于金融机构的隐匿通信等工程,也可用于对电网、煤气管网、自来水网等重要能源供给和民生网络基础设施的监视和通信保障。
今年末,由中国科学家完全自主研发的世界首颗“量子科学实验卫星”完成关键部件的研制与交付,卫星有望先于欧美在2016年左右发射,在轨设计寿命为2年。到2030年,中国有望建立首个全球量子通信网络。国际权威学术期刊《自然》曾评论:“在量子通信领域,中国用了不到十年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅。”
意念控制瘫痪肢体
因中风导致偏瘫的董阿姨只通过“想”,就能“指挥”自己原本无法动作的肢体“听话”地完成相应动作,以后甚至能站起来行走、拿东西,直至慢慢康复。身随意动、思行合一,这不是科幻电影中的场景,而是借助了天津大学研制的人工神经康复机器人系统。“我们给机器人系统起名为‘神工一号’,取义‘鬼斧神工’”,6月14日,这项让不少中风、瘫痪人士燃起独立生活希望的成果公布,标志着我国在康复医学上的重大突破。
一名瘫痪少年在脑控机械外骨骼的帮助下,为今年的巴西世界杯开球。与在世界杯上亮相的脑控机械外骨骼相比,“神工一号”更能够体现出“纯意念”。体验者把装有电极的脑电探测器戴在头部,并在患病肢体的肌肉上安装电极,借助“神工一号”的连接,就可以用“意念”来“控制”自己本来无法行动的肢体。将来的“神工二号”、“神工三号”体积会更小,便携可穿戴。它可以辅助病人完成更多复合精细的肢体动作,推广至包括嵴髓损伤在内的更多患者,甚至实现重症瘫痪的意念交流。它对大脑状态的探测与分析、肌骨运动健康的维持和训练等一系列技术新思路将应用于一些特殊人群,比如长期在轨的航天员,在我国载人航天计划中大有用武之地。
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