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【中国科学报】中国科技发展的“火车头”
  文章来源:中国科学报 赵广立 发布时间:2014-10-31 【字号: 小  中  大   

 

  ●“科技为民,创新报国”,从大洋钻探到“蛟龙”入海,从“两弹一星”到“嫦娥”落月,65年来,中国科学院攀登、拼搏、求真、奉献,硕果累累,人才荟萃;

  ●“科学发展,发展科学”,从“科学的春天”到“创新型国家”,65载春秋,中国科学院肩负科学重任,服务中华崛起;

  ●“从大到强,从强到尖”,展望世界,中华民族科技强国的新征程才刚刚开始;继往开来,中国科学院将再攀科技高峰。

  中国第一颗原子弹爆炸成功

  1964年10月16日15时,东方一声巨响,震惊整个世界。

  在中国西北的核试验场地,中国自行研究、设计、制造的第一颗原子弹装置爆炸试验成功,自此,中国有了自己的原子弹,中国拥有了自己的核技术。

  中国科学院做了大量关键性工作。当中国决定制造自己的原子弹以后,中科院全力支持。原子能所等七个研究单位整建制地划归二机部;一些优秀的科学家被选到二机部、核武器研究所和核燃料生产部门的领导岗位;各研究所还抽调千余名科技人员输送给二机部。此外,科学院还调动了20多个研究所投入到研制原子弹有关的工作,承担了铀矿评价、采选、铀化学化工、铀分离、反应堆、钚化学化工、核燃料冶金、核爆炸试验技术及测试仪器、卫生防护等12个方面的科研协作任务,均作出了重要研究成果。

  有关各所的参试项目皆获得成功。长春光机所、西安光机所改装、研制的三种高速摄影机分别拍摄了原子弹爆炸早期的火球在不同时刻的照片。其他所成功地进行了光热幅射测量和各种力学参数测量,并用测量数据估算了这颗原子弹的爆炸当量。

  119型和J501型计算机交付使用

  119型计算机,是计算所在吴几康领导下,自行设计并于1964年研制成功的中国第一台大型通用数字电子计算机(此前的104机是仿制的)。它的运算速度是104机的5倍,主存容量大8倍。一些在104机上不能解算的问题,可以用119机解决。

  这台计算机,从总体设计到整机系统的研制,都是中国科学家独立完成的,这对中国计算机事业的发展具有奠基性的意义。

  119机的成绩斐然。该机曾承担了研制中国第一颗氢弹的有关计算任务和全国首次大油田实际资料动态预报的计算任务。1964年10月,华东计算技术研究所将119型计算机复制一台,定名为J501计算机。

  J501机对国民经济和国防发展也作出了贡献。1965年9月,二机部核武器研究所于敏带领科研人员,前往上海,利用J501机,为探索氢弹原理进行了大量计算。

  世界上首次人工合成牛胰岛素

  1965年,中国科学院上海生物化学研究所、上海有机化学研究所与北京大学化学系合作,在世界上第一次用人工方法合成了具有生物活性的结晶蛋白质——牛胰岛素。

  蛋白质结构及功能的研究,是1956年制定的十二年科学技术发展规划中几个基本理论问题之一。蛋白质和核酸一起,构成生命现象最重要的物质基础,若能在生物体外以化学方法人工合成蛋白质,就有可能为揭露生命奥秘打开一条新的道路。

  中国的人工合成胰岛素研究工作,始于1958年12月。当时中国在多肽合成方面尚没有研究基础,合成所需的原料也很缺乏。但科研人员抓住了胰岛素拆分与重组合试验这一关键工作,经过600多次失败后,终于成功地拆分了天然胰岛素的A链和B链。经过几年艰苦工作,终于在1965年9月获得成功。

  这一成果加速了与胰岛素有关的激素研究和应用,促进了胰岛素的作用原理和胰岛素晶体结构的研究,带动了生化试验与生化药物的发展,是中国基础研究中一项非常重要的研究成果,表明中国在多肽和蛋白质合成方面的研究工作进入世界先进行列。

  中国第一颗氢弹试验成功

  1967年6月17日,中国迎来了第一颗氢弹试验的成功,这距离第一颗原子弹的巨响仅仅两年零八个月,中国一举成为世界上第四个掌握了氢弹制造技术的国家。而从第一颗原子弹试验到第一颗氢弹试验,美国用了七年零四个月,苏联用了四年,英国用了四年零七个月。

  中国的首次氢弹爆炸成功赶在了法国前面,在世界上引起巨大反响,公认中国核技术已进入世界先进国家行列。

  早在1960年底,原子能所就承担二机部提出的氢弹理论的探索研究,由钱三强主持,黄祖洽、于敏等开始热核材料性能和热核反应机理的基础研究。1965年1月,为加快氢弹研制速度,黄祖洽、于敏等一批理论研究人员支援核武器研究所,从氢弹原理、结构、材料等多方面开展研究。开展轻核反应理论工作的同时,原子能所、兰州近代物理所还开展了轻核反应实验工作,对轻核反应截面数据进了调研、测量,为氢弹理论计算提供了必不可少的准确数据。此外,计算所自行设计制造的119计算机和华东计算所J501计算机,保证了第一颗氢弹设计计算的需要。

  中国第一颗人造地球卫星发射成功

  1970年4月24日,人造地球卫星发射的一切准备工作就绪。下午9时35分,火箭离开发射架,直冲云霄。9时48分,星箭分离,卫星入轨。9时50分,广播事业局收到卫星播送的《东方红》乐曲。次日下午,新华社向全世界宣布,中国成功地发射了第一颗人造地球卫星。

  中国第一颗人造地球卫星发射成功,是中国发展航天技术的良好开端,在中国航天史上具有划时代意义。

  早在50年代末,中科院就从研制探空火箭开始,开展高空探测活动,同时开展人造卫星有关单项技术研究以及测量和实验设备的研制,为发展中国的航天器技术和地面测控技术作准备。

  1965年,中科院党组向国家提出《关于发展我国人造卫星工作规划方案建议》的报告,同年8月获得批准。院立即组织卫星设计院、地面测控台站网、扩建卫星总装厂、召开第一颗卫星的方案论证会、卫星系列规划会,以及组织开展包括第一颗卫星和卫星系列有关的科研项目。据统计,中科院承担有关卫星研究试制项目的研究所、厂约60个,下达任务卡片数百张。

  陈景润证明“哥德巴赫猜想”

  1978年,因为作家徐迟的报告文学《哥德巴赫猜想》,陈景润的事迹传遍神州大地。当时,十年浩劫刚结束,历经磨难的中国百废待兴,党中央和国务院花很大力气拨乱反正、重新评价知识分子的地位和作用。陈景润和他的哥德巴赫猜想成为科学废墟上的一朵奇葩,激励了整整一代人。

  陈景润1933年5月22日生于福建福州,1950年9月至1953年8月就读于厦门大学数学系,1953年9月分配到北京四中任教,后被举荐回母校厦门大学数学系任助教。1957年受华罗庚教授的赏识,陈景润被调到中国科学院数学研究所。

  陈景润主要研究解析数论,1966年发表《表达偶数为一个素数及一个不超过两个素数的乘积之和》(简称“1+2”),成为哥德巴赫猜想研究上的里程碑。

  1973年他在《中国科学》发表了“1+2”的详细证明并改进了1966年宣布的数值结果,立即在国际数学界引起了轰动,被公认为是对哥德巴赫猜想研究的重大贡献,是筛法理论的光辉顶点。他的成果被国际数学界称为“陈氏定理”,写进美、英、法、苏、日等六国的许多数论书中。这项工作还使他与王元、潘承洞在1978年共同获得中国自然科学奖一等奖。他研究哥德巴赫猜想和其他数论问题的成就,至今仍然在世界上遥遥领先。

  黄淮海平原中低产田综合治理开发

  1987年起,中国科学院与河南、山东等省联合向中央提出以大幅度提高黄淮海地区粮棉油产量为目标,开展黄淮海平原农业综合开发的请战报告。从此拉开了以中低产田改造为中心,田、林、路、井、沟、渠综合治理、多种经营、全面发展的农业综合开发技术示范推广的序幕。

  跨越全国五省二市的黄淮海平原科技攻关,是新中国成立以后农业战线上的一场雄伟壮观的科技大会战。从“六五”到“九五”的20年间,黄淮海平原中低产地区综合治理,被列为国家第一号重点科技攻关项目。全国数万名农业、林业、水利、气象、生态等不同学科的科技人员会战这块44万平方公里的大平原。12个国家级不同类型试验区,成为黄淮海平原引路的典型示范,产生了巨大的经济社会和生态效益。“八五”期间,黄淮海平原综合治理荣获国家科技进步奖特等奖。

  黄淮海科技大会战,是几代科学工作者和科技管理工作者长期摸索创造的符合中国国情、农业农村科技发展规律的研究形式,对推动我国农业现代化产生了巨大影响。

  北京正负电子对撞机对撞成功

  1988年10月16日凌晨5点56分,中国第一座高能加速器——北京正负电子对撞机(BEPC),首次对撞成功。

  北京正负电子对撞机,从1981年开始筹建,在完成了物理设计和主要部件的预研之后,于1983年12月经国务院批准,列为国家重点科研建设工程。

  1984年10月正式开工,3年时间基本完成了上百种近千台件设备的加工制造、测试验收、安装准直、系统调试及约5万平方米的土建工程。1987年底整机联调成功。又经过10个月的改进、完善和调试实验,于1988年10月16日实现了正负电子对撞;10月22日,大型探测器也调试成功,首次得到了宇宙线径迹。至此,北京正负电子对撞机宣告建成。北京正负电子对撞机是迄今为止中国建造的规模最大的科研工程。

  参与神舟飞船应用系统研究

  自1992年起,中国科学院蓄积力量参与神舟飞船应用系统的相关研究。1993年,中国科学院成立了空间科学与应用总体部,负责载人航天工程应用系统任务的组织管理和工程实施。

  在载人航天第一期工程(神舟一号到神舟六号)中,中国科学院相关单位完成了29项空间科学与应用任务、200余件全新有效载荷的研制和在轨运行。

  在从神舟七号开始的我国载人航天第二期工程中,在全国范围组织了神舟七号飞船、天宫一号和后续空间实验室、载人飞船上的空间科学和应用任务论证。由中国科学院承担的神舟七号飞船主要应用项目——伴飞小卫星和固体润滑材料空间暴露试验取得圆满成功。

  “曙光一号”研制成功

  1992年,中科院计算所研究员李国杰带领着一支从没有设计经验的队伍,从零做起。但当时中国的计算机设备生产条件不足,研发常常在一个小零件的缺失上犯难。

  没办法,李国杰组织一支小分队“驻扎”到美国去,他称之为“洋插队”:“租住美国人的房子,利用美国的产业环境搞研发。”

  一年后,即1993年10月,“曙光一号”问世。

  这是中国超算历史上里程碑式的事件。“曙光一号”诞生后仅3天,西方国家便宣布解除10亿次计算机对中国的禁运。

  1994年,“曙光一号”被写入当年的政府工作报告。2008年,曙光5000A系统研制成功,成为当时世界上最大的通用高性能计算平台。

  牵头完成人类基因组计划“中国部分”

  2001年8月,中国科学院牵头完成国际人类基因组计划中国部分的“完成图”。

  人类基因组计划最初是由美国生物学家、诺贝尔奖获得者杜尔贝科于1986年在美国《科学》杂志上提出的,主要目标是测出人类基因组DNA长达3×109碱基对的序列,发现所有人类基因并阐明其在染色体上的位置,从而在整体上破译人类遗传信息。

  1999年7月,在中国科学家的积极申请之下,中国科学院遗传研究所人类基因组中心在国际人类基因组组织注册成功,负责测定全部序列的1%。中国成为该计划的第六个参与国、唯一的发展中国家。

  2000年4月,我国科学家提前完成了人第3号染色体短臂上3000万个碱基对的工作草图,从而在这一科学丰碑上刻下中国人的名字。通过参与这一计划,我国能够分享这一计划积累的全部成果、数据和技术,为我国今后的生物资源基因组研究及参与国际生物产业竞争奠定了基础。

  解决青藏铁路冻土难题

  2001年,中科院启动了知识创新工程重大项目:“青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应的研究”,在国际上首次创造性地提出了冷却路基、降低多年冻土温度的设计新思路,有效地解决了青藏铁路建设中的重大技术难题。

  青藏铁路是全球穿越永久性冻土地带最长的高原铁路。修建之初,西方专家就预言称“这是无法攻克的世界性难题”。

  上世纪50年代初期,中国政府提出修建青藏铁路时成立了冻土大队,赴高原研究冻土问题,这其实就是中国科学院寒旱所的前身。后来青藏铁路工程一波三折,但科研人员对青藏高原冻土的研究却没有停止过。

  为了解决青藏铁路沿线的冻土难题,科研人员变被动为主动,采取“冷却路基”的思路,给冻土地带装上“土空调”,收到很好的成效。此后,青藏铁路冻土破解经验给我国寒区的工程建设提供了许多重要的指导和借鉴价值。

  牵头提出实施月球探测计划

  2007年11月7日,我国自主研制的第一颗月球探测卫星准确入轨,进入距月球200公里的圆形轨道。这标志着嫦娥工程一期的工程目标取得成功。

  中科院是我国月球探测计划的主要提出单位,探月工程最早的发起部门之一,负责科学目标的论证、制定、地面应用系统、有效载荷和甚长基线测轨技术的综合论证。工程立项后,中科院承担了地面应用系统、卫星系统有效载荷分系统和测控系统VLBI测轨分系统的研制与建设任务。

  嫦娥一号卫星上共搭载了8种有效载荷,分别由中科院西安光学精密机械所、上海技术物理所、紫金山天文台、高能物理所和空间科学与应用研究中心研制。空间中心作为有效载荷的总体单位,还负责研制有效载荷数据管理设备和地面综合测试设备。

  2013年,中科院又完成了嫦娥三号月球车上7台有效载荷的全新研制。

  首次实现百公里量级自由空间量子隐形传态

  中国科学技术大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人,与中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成团队,于2011年10月在青海湖首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。实验证明,无论是从地面指向卫星的上行量子隐形传态,还是卫星指向两个地面站的下行双通道量子纠缠分发均可行,为基于卫星的广域量子通信和大尺度量子力学原理检验奠定了技术基础。

  量子信息因其传输高效和绝对安全等特点,被认为可能是下一代IT技术的支撑性研究,并成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。基于我国近10年来在量子纠缠态、纠错、存储等核心领域的系列前沿性突破,中科院于2011年启动了空间科学战略性先导科技专项,力争在2015年左右发射全球首颗“量子通讯卫星”。

  国际权威学术期刊《自然》杂志重点介绍了这一成果,代表其获得了国际学术界的普遍认可。《自然》杂志称其“有望成为远距离量子通信的里程碑”“通向全球化量子网络”。

  完成“蛟龙”号系统保障任务

  在国家海洋局组织安排下,中科院沈阳自动化所、声学所会同中船重工集团公司七O二所等约100家国内科研机构与企业联合攻关,经过6年努力,完成了载人深潜器本体和睡眠支持系统的研制与试验。

  “蛟龙”号载人深潜器最大下潜深度7000米,这意味着蛟龙号可以在占世界海洋面积99.8%的广阔海域使用。

  “蛟龙”号的“龙脑”流着纯正的“中国血统”——由中国科学院沈阳自动化所自主研制,它的创造者既有院士,也有工程师和工人。控制系统相当于“蛟龙”号的神经系统,每条神经末梢都连着其他的系统,“蛟龙”号在海底的每个动作都必须听从“大脑”的指令。

  航行控制系统是“龙脑”的“中枢”,具备自动定向、定深、定高以及悬停定位功能,使“蛟龙”号能够全自动运行。

  发现40K以上铁基高温超导体

  1月10日,中国科学院物理研究所(以下简称物理所)和中国科学技术大学的研究团队,因为“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”方面的突出贡献,荣获2013年度国家自然科学奖一等奖。

  新中国成立以来,国家自然科学奖一等奖这一象征科技界最高荣誉的奖项共颁发21次。2000年至今的13年中,该奖项9次空缺。直到今年花落铁基高温超导研究,该奖项已连续空缺3年。

  “铁基高温超导”是由中国人引领并推动完成的原创性成果。超导材料是物理学中的璀璨明珠,在通讯、医疗、能源等领域应用广泛。中科院的科学家突破麦克米兰极限,率先发现转变温度40K以上的铁基超导体,有效制备大量铁基超导材料,赢得国际认可,为世界在高温超导材料领域成就了一个新的家族,打开了一扇新的大门。

  (原载于《中国科学报》 2014-10-31 第2版 硕果)

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