對(duì)于中國(guó)科技界來(lái)說(shuō)，今年6月在上海張江高科技園區(qū)西南部開(kāi)始施工的一項(xiàng)工程引人注目：這就是我國(guó)迄今為止規(guī)模最大的多學(xué)科共用平臺(tái)型大科學(xué)裝置??上海同步輻射光源的主體建筑工程。四年之后這里將有一座神奇的“鸚鵡螺”拔地而起。同步輻射光源在我國(guó)并不是第一次建造，但上海光源與以往不同，它是我國(guó)第一個(gè)第三代同步輻射光源，其主要性能指標(biāo)居國(guó)際前列，同時(shí)也是目前我國(guó)最大的科學(xué)工程???計(jì)劃投資12億元人民幣。 12億元不是小數(shù)。在當(dāng)今我國(guó)經(jīng)濟(jì)還不十分寬裕的情況下，為什么要斥巨資建造大科學(xué)裝置？ 中國(guó)科學(xué)家聽(tīng)到一個(gè)“小道兒”消息 上世紀(jì)90年代初，中國(guó)科學(xué)家聽(tīng)到了一個(gè)“小道兒”消息：俄羅斯的一臺(tái)超導(dǎo)托卡馬克裝置正在尋找新的東家。中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所的科學(xué)家隨后與俄方聯(lián)系、洽談，最后采取以物易物的方式將這臺(tái)世界上第一臺(tái)超導(dǎo)托卡馬克裝置運(yùn)到了合肥。等離子所為其命名HT?7。 HT?7有什么用？讓我們先從能源問(wèn)題談起。 我們?nèi)祟惖纳嬖絹?lái)越受到能源的制約。自然界所蘊(yùn)藏的石油、天然氣和煤十分有限，而人類對(duì)能源的消耗則呈指數(shù)型增長(zhǎng)?，F(xiàn)在科學(xué)家們比較一致地認(rèn)為，解決能源緊缺問(wèn)題的根本出路之一在于利用核聚變能。核聚變的主要原料是浩淼海水中所蘊(yùn)藏的用之不竭的氘，因此，核聚變既無(wú)原料短缺問(wèn)題亦無(wú)核廢料或核泄漏等污染問(wèn)題。氫彈的爆炸即是人類迄今成功利用核聚變能的一個(gè)例子。問(wèn)題是這種核聚變必須是受控核聚變，就是要人為控制核聚變的規(guī)模和速度，不是要瞬間爆炸，而是要持續(xù)大量地釋放能量。人類一旦能夠擁有受控核聚變堆這種潔凈而安全的能源，那將永遠(yuǎn)地解決了能源問(wèn)題。 而托卡馬克就是研究受控核聚變這一戰(zhàn)略技術(shù)的必不可少的平臺(tái)。它能創(chuàng)造氘、氚實(shí)現(xiàn)聚變的環(huán)境和超高溫。中科院等離子體物理研究所所長(zhǎng)李建剛對(duì)記者說(shuō)，我們使用經(jīng)過(guò)改造后的HT?7，取得了世界上第二個(gè)好成績(jī)：HT?7制造了1000萬(wàn)攝氏度的高溫，并使這一高溫持續(xù)了4分鐘。 盡管這一紀(jì)錄是世界上第二個(gè)好成績(jī)，但它也是一種創(chuàng)新。它使我們中國(guó)科學(xué)家在自己的實(shí)驗(yàn)裝置上也能進(jìn)行受控核聚變的研究。 據(jù)李建剛透露，目前在合肥建造的國(guó)家“九五”大科學(xué)工程建設(shè)項(xiàng)目“全超導(dǎo)托卡馬克裝置（EAST）”，將于今年年底完工，屆時(shí)，這套裝置將能產(chǎn)生一億攝氏度的高溫并能持續(xù)1000秒，將為受控核聚變等多種研究提供更好的條件。 類似托卡馬克這樣的裝置，在科學(xué)界被稱為“大科學(xué)裝置”。它不僅投資巨大，需要幾千萬(wàn)、幾億甚至十幾億元，而且需要較大規(guī)模的工程建設(shè)。它建成后的主要用途，就是通過(guò)長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行和持續(xù)的科學(xué)技術(shù)活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)重要的科學(xué)技術(shù)目標(biāo)，成為人類挑戰(zhàn)極限，了解宇宙起源和深化、物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、生命的起源與演化、智力的本質(zhì)等重大科學(xué)問(wèn)題的基本手段，同時(shí)也是發(fā)展高新技術(shù)的重要平臺(tái)。 鄧小平堅(jiān)定地說(shuō)：“我相信，這件事不會(huì)錯(cuò)。” 歷史回溯到1979年1月。鄧小平踏上美利堅(jiān)的國(guó)土，實(shí)現(xiàn)了新中國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人的首次訪美。在國(guó)內(nèi)百?gòu)U待興、國(guó)際多方尋求合作的歷史關(guān)頭，這位偉人卻首先促成了中美兩國(guó)在高能物理領(lǐng)域合作協(xié)議的簽訂。當(dāng)國(guó)務(wù)院副總理兼國(guó)家科委主任方毅和美國(guó)能源部長(zhǎng)詹姆斯?施萊辛格分別在中美兩國(guó)“高能物理領(lǐng)域進(jìn)行合作的執(zhí)行協(xié)議”上簽字后，中美兩國(guó)間“科學(xué)技術(shù)合作協(xié)定”的第一個(gè)執(zhí)行協(xié)議便正式產(chǎn)生了。 進(jìn)行高能物理研究，離不開(kāi)電子對(duì)撞機(jī)。從1970年代起，中國(guó)的高能物理科學(xué)家們便建議中國(guó)建造正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。在鄧小平的決策下，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)于1984年10月動(dòng)工興建。80高齡的鄧小平來(lái)到工地，揮鍬鏟土，親自為對(duì)撞機(jī)工程奠基。他堅(jiān)定地說(shuō)：“我相信，這件事不會(huì)錯(cuò)?！?988年10月16日，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)首次實(shí)現(xiàn)正負(fù)電子成功對(duì)撞。24日，鄧小平到對(duì)撞機(jī)工地視察。他說(shuō)：“我先講個(gè)故事。有一位歐洲朋友，是位科學(xué)家，向我提了一個(gè)問(wèn)題：你們目前經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)，為什么要搞這個(gè)東西？我就回答他，這是從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的利益著眼，不能只看到眼前?！苯又?，鄧小平談道：“過(guò)去也好，今天也好，將來(lái)也好，中國(guó)必須發(fā)展自己的高科技，在世界高科技領(lǐng)域占有一席之地。 如果60年代以來(lái)中國(guó)沒(méi)有原子彈、氫彈，沒(méi)有發(fā)射衛(wèi)星，中國(guó)就不能叫有重大影響的大國(guó)，就沒(méi)有現(xiàn)在這樣的國(guó)際地位。這些東西反映一個(gè)民族的能力，也是一個(gè)民族、一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的標(biāo)志?！编囆∑剑砸粋€(gè)偉大政治家的高瞻遠(yuǎn)矚和洞察能力從國(guó)際政治的角度回答了“我們?yōu)槭裁匆ù罂茖W(xué)裝置”的問(wèn)題。 江澤民對(duì)大科學(xué)裝置的建造也有重要闡述。2000年5月17日，他在接受美國(guó)《科學(xué)》雜志主編埃利斯?魯賓斯坦專訪時(shí)說(shuō)：“我們把重大科學(xué)設(shè)施的建設(shè)作為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重大部署之一。這些年來(lái)，我們已建立了一批有影響的重大科學(xué)工程，如北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、蘭州重離子加速器、合肥托卡馬克裝置、清華低溫核反應(yīng)堆等。這些設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行，增強(qiáng)了中國(guó)的科研能力，拓展了探索未知世界的能力?！边@段話反映了我國(guó)政府對(duì)大科學(xué)裝置重要性的深刻認(rèn)識(shí)和對(duì)大科學(xué)裝置建設(shè)的重視，尤其是談到的“探索未知世界的能力”的問(wèn)題，從人類科學(xué)文明發(fā)展的高度闡述了大科學(xué)裝置的重要性，也表明了我們中國(guó)要為這一探索做貢獻(xiàn)。 世間科技重大突破幾乎都與它有關(guān) 金鐸曾任中科院基礎(chǔ)局局長(zhǎng)，2002年10月他參加了中科院大科學(xué)裝置發(fā)展戰(zhàn)略課題研究組。在談到大科學(xué)裝置的作用時(shí)，他對(duì)記者說(shuō)，大科學(xué)裝置已成為現(xiàn)代科技諸多領(lǐng)域取得突破的必要條件?，F(xiàn)代科學(xué)研究必須依靠先進(jìn)的科學(xué)儀器，科學(xué)研究的水平越來(lái)越依賴于科學(xué)儀器的性能。比如，在探索物質(zhì)世界結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，一直到原子層次，人們還可以用比較簡(jiǎn)單的科學(xué)儀器獲得新的知識(shí)。如果沒(méi)有能夠把粒子加速到逼近光速的高能加速器，人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)大概只能到此止步。20世紀(jì)中葉以來(lái)，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重大突破幾乎都與大科學(xué)裝置有關(guān)。自1939年建成第一臺(tái)回旋加速器以來(lái)，已經(jīng)有16項(xiàng)建立在加速器發(fā)展基礎(chǔ)上的重大科學(xué)突破獲得諾貝爾獎(jiǎng)。 金鐸說(shuō)，大科學(xué)裝置發(fā)展戰(zhàn)略課題組在對(duì)材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、化學(xué)、凝聚態(tài)物理、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、地球科學(xué)等學(xué)科認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上認(rèn)為，大型公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)這些學(xué)科的研究起了巨大推動(dòng)作用，有的甚至對(duì)一些突破性的進(jìn)展起了決定性的作用。比如，隨著人類基因組計(jì)劃的順利完成，生命科學(xué)的前沿從基因組學(xué)推進(jìn)到結(jié)構(gòu)基因組學(xué)。這項(xiàng)研究不但要深刻影響生命科學(xué)本身的發(fā)展，不但要對(duì)全人類的健康產(chǎn)生巨大影響，而且還涉及到醫(yī)藥和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的巨大利益，因此，受到各國(guó)的高度重視。僅美國(guó)就計(jì)劃在未來(lái)十年里測(cè)定一萬(wàn)個(gè)新的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，日本也制訂了測(cè)定3000個(gè)結(jié)構(gòu)的計(jì)劃。同步輻射X光衍射技術(shù)是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能研究的主流技術(shù)。1981年世界上建成第一個(gè)同步輻射生物大分子實(shí)驗(yàn)站，1990年增加到18個(gè)，近年更是迅速增加，到2000年單是美國(guó)五個(gè)主要的同步輻射裝置上就建成了44個(gè)，一些主要用于結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的同步輻射裝置正在建設(shè)之中。據(jù)了解，目前世界上建成運(yùn)行的各類公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有近百臺(tái)，正在建造或計(jì)劃建造的更高性能的裝置有數(shù)十臺(tái)。 大科學(xué)裝置發(fā)展戰(zhàn)略研究課題組組長(zhǎng)閻永廉則從另一個(gè)角度做了詮釋。他說(shuō)，現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越依賴于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)信息，而作為科技基礎(chǔ)設(shè)施的大科學(xué)裝置在數(shù)據(jù)及各種信息的收集和利用上起著重要的作用。比如，空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，為農(nóng)、林、水、土、地質(zhì)、地礦、石油、環(huán)保、城市規(guī)劃、災(zāi)害等的調(diào)查、監(jiān)測(cè)、研究和相關(guān)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)，提供了一種革命性的手段。遙感衛(wèi)星地面站則是在整個(gè)對(duì)地觀測(cè)體系鏈中，集數(shù)據(jù)收集、存檔和分發(fā)功能于一體的不可缺少的承上啟下的中間樞紐環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)設(shè)施。以中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站為例。運(yùn)行16年來(lái)，它為國(guó)內(nèi)20多個(gè)部委和30個(gè)省市提供了大量地球觀測(cè)數(shù)據(jù)，為諸如南水北調(diào)工程、西氣東輸工程等重大工程的決策提供了科學(xué)依據(jù)。在1987年大興安嶺森林火災(zāi)和1998年長(zhǎng)江、嫩江特大洪水期間，遙感衛(wèi)星地面站為國(guó)家救災(zāi)總指揮部提供的準(zhǔn)確災(zāi)情數(shù)據(jù)，在救災(zāi)和災(zāi)后建設(shè)中發(fā)揮了重大作用。因此可以說(shuō)，大科學(xué)裝置是為社會(huì)發(fā)展提供保障的必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。 發(fā)生在中科院高能所的兩個(gè)故事 北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)坐落在中科院高能所內(nèi)。每天工作在這一大科學(xué)裝置旁的高能所所長(zhǎng)陳和生對(duì)其情有獨(dú)。他向記者講了兩個(gè)故事。一個(gè)是，高能物理研究需要分析海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要實(shí)現(xiàn)許多大科學(xué)裝置和實(shí)驗(yàn)室之間的海量數(shù)據(jù)傳輸和信息共享。為了適應(yīng)科研的需要，歐洲核子研究中心于1980年代末發(fā)展了WWW技術(shù)。中心的科學(xué)家很快意識(shí)到這一新型技術(shù)的巨大潛能，作為對(duì)社會(huì)給予高能物理研究和各國(guó)對(duì)中心的支持的回報(bào)，歐洲核子研究中心將其無(wú)償提供給全世界使用。這一技術(shù)進(jìn)入社會(huì)后產(chǎn)生的巨大影響是有目共睹的。中科院高能所的科研人員在建設(shè)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)和繼后開(kāi)展高能物理實(shí)驗(yàn)的國(guó)際合作中，也在我國(guó)率先實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)國(guó)際聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)入Internet，引進(jìn)了WWW網(wǎng)頁(yè)，并向全國(guó)推廣，對(duì)我國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。 另一個(gè)故事是，前不久，成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司為正在改造的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)加工一個(gè)大型的譜儀漂移室的主體設(shè)備。高能所要求在設(shè)備中打3萬(wàn)個(gè)25微米的小孔，這不僅比工廠原來(lái)的加工精度提高了10倍，而且居然要打3萬(wàn)個(gè)孔。這對(duì)工廠是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。高能所的科研人員親自到成都坐陣，與廠方共同研究提高加工工藝，最后圓滿解決了難題。工廠的總工程師查治中說(shuō)，通過(guò)這次為北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)加工設(shè)備，使工廠的加工能力上了一個(gè)新臺(tái)階，為今后承擔(dān)國(guó)家所需要的高精度零部件奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 由于大科學(xué)裝置是大量高技術(shù)的集成，因此它的建設(shè)能夠帶動(dòng)國(guó)家高新技術(shù)的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)其原創(chuàng)性的科學(xué)技術(shù)目標(biāo)，在裝置的建造和利用的過(guò)程中，往往需要發(fā)展新型技術(shù)或把已有技術(shù)提高到新的水平。因此，大科學(xué)裝置也就成為眾多高新技術(shù)的源泉和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的搖籃?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展就是一個(gè)最好的例子。 “搖籃”里搖出世界頂尖成果 現(xiàn)任中科院基礎(chǔ)科學(xué)局局長(zhǎng)張杰院士從一開(kāi)始就參加了大科學(xué)裝置發(fā)展戰(zhàn)略課題的研究工作，對(duì)中科院的大科學(xué)裝置如數(shù)家珍。他對(duì)記者說(shuō)，新中國(guó)成立以來(lái)，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)已建成一批大科學(xué)裝置，對(duì)促進(jìn)我國(guó)的科技事業(yè)和其他各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展起到了積極的作用，有的裝置，有的領(lǐng)域，在國(guó)際上也處于較為先進(jìn)以至領(lǐng)先的水平。 蘭州重離子加速器是我國(guó)能量最高的大型重離子研究裝置。它由中科院近代物理研究所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)建造，1988年建成出束。近代物理所利用這臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置，先后在5個(gè)不同的核區(qū)首次合成了24種遠(yuǎn)離穩(wěn)定線的新核素，特別是2002年以來(lái)合成了259Db和265Bh兩種超重新核素。該研究所十年來(lái)合成的新核素占世界百年合成總數(shù)的1%%。其中，在重質(zhì)量區(qū)合成了9種豐中子核，在稀土區(qū)合成了11種近質(zhì)子滴線核，均占國(guó)際同期同核區(qū)合成總數(shù)的2/3左右。實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果很快被國(guó)外編纂的核素圖采用，使我國(guó)躋身于這一國(guó)際前沿領(lǐng)域的先進(jìn)行列。 北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)自1990年代以來(lái)，獲取的J/ψ數(shù)據(jù)量比國(guó)際上其他實(shí)驗(yàn)高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，構(gòu)成了當(dāng)今世界上τ-粲能區(qū)的最大的數(shù)據(jù)樣本，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所獲得了τ輕子質(zhì)量精確測(cè)量、R值測(cè)量、發(fā)現(xiàn)新共振態(tài)等一批重大成果，躋身于世界八大高能物理研究中心之一。 北京同步輻射裝置是北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)裝置的一部分。借助這一裝置，我國(guó)科學(xué)家在生命科學(xué)、材料科學(xué)、地球科學(xué)等領(lǐng)域已經(jīng)做出了一系列的重大成果。比如在北京同步輻射裝置上，中科院生物物理研究所研究人員完成了“菠菜主要捕光復(fù)合物（LHC-II）2.72A分辨率的晶體結(jié)構(gòu)”的測(cè)定、清華大學(xué)研究者完成了有關(guān)SARS3CL蛋白晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定等在國(guó)際上具有重要影響的工作。 雖然我們?nèi)〉昧艘慌鷦?chuàng)新性的成果，但張杰坦言，就總體而言，我國(guó)大科學(xué)裝置的發(fā)展與世界發(fā)展的形勢(shì)以及與建立國(guó)家創(chuàng)新體系的需要還是有很大差距的，我們必須把加快大科學(xué)裝置的發(fā)展，充分發(fā)揮大科學(xué)裝置的作用，作為追趕世界科技先進(jìn)水平的一個(gè)重大舉措。