現(xiàn)代科學(xué)誕生以來(lái)，已經(jīng)發(fā)生了五次科技革命。其中兩次是科學(xué)革命、三次是技術(shù)革命。科學(xué)革命是技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命的先導(dǎo)和源泉，而每次科學(xué)革命都是以基礎(chǔ)科學(xué)的重大突破為起點(diǎn)，不但催生出大量新理論、新技術(shù)，也重構(gòu)著全球的發(fā)展格局和經(jīng)濟(jì)版圖。

時(shí)至21世紀(jì)第三個(gè)十年開啟之際，人類再一次來(lái)到了新科技革命的前夜。這為中國(guó)科技發(fā)展提供了千載難逢的大機(jī)遇，也帶來(lái)了前所未有的大挑戰(zhàn)。下一輪新科技革命究竟會(huì)在哪些領(lǐng)域發(fā)生？基礎(chǔ)科學(xué)的重大突破還有多遠(yuǎn)？應(yīng)該在哪些領(lǐng)域進(jìn)行前瞻性部署？對(duì)于這些問(wèn)題，雖然今天還沒(méi)有統(tǒng)一的答案，但全世界科學(xué)家在一個(gè)問(wèn)題上已經(jīng)具有高度的共識(shí)，那就是：這一切都離不開功能強(qiáng)大的大科學(xué)裝置。如果說(shuō)未來(lái)科技是一個(gè)充滿無(wú)限可能的魔盒，那么大科學(xué)裝置無(wú)疑就是一把用來(lái)開啟它的鑰匙。創(chuàng)造更高能量、更大密度、更短時(shí)間、更高強(qiáng)度等極限研究條件，能夠幫助我們不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍。

突破從探索未知開始

古人云：“工欲善其事，必先利其器。”科學(xué)研究作為高度復(fù)雜的專業(yè)性工作，它需要借助于比較先進(jìn)的科學(xué)儀器設(shè)備，這就是大科學(xué)裝置，也叫作國(guó)之重器。打一個(gè)簡(jiǎn)單的比方，可以說(shuō)大科學(xué)裝置，就相當(dāng)于是對(duì)人類眼睛、耳朵、手觀測(cè)能力的延伸。通過(guò)建造大科學(xué)裝置，大幅提升人類探索自然奧秘的能力，有力推動(dòng)基礎(chǔ)前沿研究和綜合交叉探索，可以為我國(guó)高新技術(shù)研發(fā)和關(guān)鍵核心技術(shù)的突破提供重要的平臺(tái)和關(guān)鍵的手段。也因此，大科學(xué)裝置儼然成為我國(guó)搶占未來(lái)科技競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)的國(guó)之重器。

大科學(xué)裝置是為科技創(chuàng)新，尤其是為我們探索自然的奧秘、發(fā)現(xiàn)新的自然規(guī)律、促進(jìn)技術(shù)的變革，提供極限研究手段的大型的復(fù)雜的科學(xué)研究系統(tǒng)。從歷史上來(lái)看，在1950年之前，用大科學(xué)裝置獲得諾貝爾獎(jiǎng)的只有1項(xiàng)；到了20世紀(jì)70年代，有40%的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主是利用大科學(xué)裝置獲得諾貝爾獎(jiǎng)；到了1990年以后，48%的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)主要是應(yīng)用大科學(xué)裝置來(lái)取得的。尤其是20世紀(jì)以來(lái)，有20多項(xiàng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)都來(lái)自于重大科技基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的工作。現(xiàn)在應(yīng)該說(shuō)，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)成為作出重大原創(chuàng)成果、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)突破、搶占科技競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)的利器，也是全面體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力和科技創(chuàng)新能力的一個(gè)重要標(biāo)志。

愛因斯坦說(shuō)過(guò)：未來(lái)科學(xué)的發(fā)展無(wú)非是繼續(xù)向宏觀世界和微觀世界進(jìn)軍。當(dāng)前，宏觀研究前沿，我們叫“兩暗一黑三起源”。“兩暗”就是暗物質(zhì)和暗能量，“一黑”就是黑洞，“三起源”就是指宇宙的起源、天體的起源和宇宙生命的起源。所謂暗物質(zhì)就是它本身不發(fā)光，也不與光和電磁波發(fā)生作用。暗物質(zhì)、暗能量要占宇宙物質(zhì)的95%以上。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、射電望遠(yuǎn)鏡都不能直接地觀察到暗物質(zhì)，但是它有一定的質(zhì)量，可以通過(guò)其他間接實(shí)驗(yàn)方法，證明有暗物質(zhì)存在，但是它到底是什么，并不是很清楚。所以這暗物質(zhì)、暗能量是當(dāng)代宇宙學(xué)、物理學(xué)最前沿的研究方向，是認(rèn)識(shí)宇宙起源和演化的最關(guān)鍵的一步。我們國(guó)家也在積極開展這個(gè)暗物質(zhì)、暗能量的研究，2015年，中國(guó)科學(xué)院牽頭，發(fā)射一個(gè)衛(wèi)星——悟空號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星。這個(gè)衛(wèi)星搭載了目前國(guó)際上分辨率最高的一個(gè)空間高能粒子望遠(yuǎn)鏡，在太空當(dāng)中已經(jīng)運(yùn)行了5年多，采集了很多數(shù)據(jù)，有一些新的發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)非常重要。目前還在不斷地積累數(shù)據(jù)，一旦得到證實(shí)的話，可能對(duì)于暗物質(zhì)的研究或者其他新粒子的研究，會(huì)有一個(gè)非常重要的影響。

人類在探索無(wú)盡宇宙的同時(shí)，也從未放棄對(duì)周邊物質(zhì)世界微觀層面的探究。自從17世紀(jì)制造出第一臺(tái)顯微鏡，人類就不再為肉眼的局限所困。此后的數(shù)百年，被無(wú)限放大的微觀世界，為人類打開了另一扇認(rèn)識(shí)自己和宇宙萬(wàn)物的窗戶。隨著觀測(cè)工具的不斷進(jìn)步，關(guān)于什么是構(gòu)成物質(zhì)的最小單位，人類一次次刷新著認(rèn)知極限，也由此刷新著對(duì)物質(zhì)和生命本質(zhì)的理解。對(duì)無(wú)窮小的微觀世界的探究，也許只是人類好奇的天性使然，卻在20世紀(jì)引發(fā)了一系列的科技革命。如果沒(méi)有DNA的發(fā)現(xiàn)，就沒(méi)有今天人們已經(jīng)習(xí)以為常的基因技術(shù)，更不會(huì)有20世紀(jì)下半葉興起的生物技術(shù)革命。

從宏觀層面宇宙探索到微觀層面基本粒子研究，大科學(xué)裝置幫助人類突破了認(rèn)知極限。如何促進(jìn)科技創(chuàng)新，從中觀層面來(lái)說(shuō)，重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施能幫助人類不斷地認(rèn)識(shí)和理解自身賴以生存的發(fā)展環(huán)境，而且重大科技基礎(chǔ)設(shè)施也是服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的國(guó)之重器。

服務(wù)社會(huì)發(fā)展，解決重大需求

未來(lái)要解決好科技創(chuàng)新“做什么”的問(wèn)題，答案就藏在“頂天立地”四個(gè)字之中。“頂天”就是要仰望星空，做好奇心驅(qū)動(dòng)的探索性研究，為技術(shù)創(chuàng)新提供源源不斷的理論基礎(chǔ)；“立地”就是要堅(jiān)持需求導(dǎo)向，解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、民生改善、國(guó)家安全等面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。今天，許多大科學(xué)裝置都實(shí)實(shí)在在地服務(wù)于國(guó)家重大需求和經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)。也正是借助大科學(xué)裝置，中國(guó)人不斷向深空、深海、深地進(jìn)發(fā)，抵達(dá)了不曾到過(guò)的遠(yuǎn)方和深處，進(jìn)行前人難以想象的試驗(yàn)和探索，讓國(guó)家的科技競(jìng)爭(zhēng)綜合實(shí)力躍上新的臺(tái)階。

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是支撐現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全必不可少的重要的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。現(xiàn)代社會(huì)的運(yùn)作高度依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)信息，所以國(guó)家對(duì)自然資源、人力資源和已建立的各種硬件資源的利用效率，在很大程度上依賴于各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)信息。重大科技基礎(chǔ)設(shè)施在數(shù)據(jù)和各種信息的收集和利用方面，能發(fā)揮非常獨(dú)特的重要作用。

建造中國(guó)自己的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，需要多學(xué)科支撐，眾多高新技術(shù)集成。在很多重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)當(dāng)中，有很多特殊材料和工藝被封鎖禁運(yùn)，我們要努力突破關(guān)鍵核心技術(shù)，這樣也有助于提升我國(guó)工業(yè)和制造業(yè)的能力水平。這些新技術(shù)成果可以廣泛地應(yīng)用到其他的重大工程和產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，來(lái)反哺國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

大科學(xué)裝置在培養(yǎng)和凝聚人才、促進(jìn)國(guó)際科技合作方面也能發(fā)揮獨(dú)特作用。科學(xué)家們能不能在世界科技前沿取得重大的原創(chuàng)科研成果，在很大程度上取決于是否擁有最先進(jìn)的科學(xué)儀器設(shè)備和裝置。重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，能夠?yàn)榭萍脊ぷ髡咛峁┳詈玫目蒲衅脚_(tái)，也能成為凝聚人才、吸引人才的高地。在重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)、建造和后續(xù)運(yùn)行當(dāng)中，能培養(yǎng)一大批工程技術(shù)人才。所以我們“中國(guó)天眼”建成以后，向全世界科學(xué)家開放，征集觀測(cè)申請(qǐng)，吸引了全世界一流的天文學(xué)家前來(lái)合作，科學(xué)家報(bào)名非常踴躍。

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施也是開展國(guó)際合作的重要平臺(tái)。我國(guó)很多重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)運(yùn)行當(dāng)中，也引入了國(guó)際合作者，很多設(shè)施都面向國(guó)外開放，依托這些設(shè)施開展的聯(lián)合研究、人員交流、人才培養(yǎng)，對(duì)提升我國(guó)的國(guó)際科技合作水平，發(fā)揮了積極的作用。

中國(guó)“天眼”

突破“卡脖子”要先解決“卡腦子”

當(dāng)前，我國(guó)發(fā)展面臨的國(guó)際環(huán)境發(fā)生了很大變化，同時(shí)，與我們提出的第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)相比，我國(guó)科技發(fā)展有不少亟待補(bǔ)齊的短板，許多產(chǎn)業(yè)的技術(shù)瓶頸源于原始創(chuàng)新比較薄弱。基礎(chǔ)研究無(wú)疑是推動(dòng)原始創(chuàng)新、構(gòu)筑科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展“高樓大廈”的基石。種種現(xiàn)實(shí)讓人們更加警醒起來(lái)——我國(guó)已到了必須大力加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵時(shí)期。決不能錯(cuò)過(guò)這個(gè)時(shí)機(jī)，一定要趕上新科技革命浪潮。

加強(qiáng)基礎(chǔ)研究是科技自立自強(qiáng)的必然要求，是我們從未知到已知、從不確定性到確定性的必然選擇。作為科技創(chuàng)新之源，基礎(chǔ)研究關(guān)乎我國(guó)源頭創(chuàng)新能力和國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)力的提升，決定著建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的歷史進(jìn)程，對(duì)如期實(shí)現(xiàn)第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)具有至關(guān)重要的作用。我們的基礎(chǔ)研究不僅要勇于探索、突出原創(chuàng)，推進(jìn)對(duì)宇宙演化、意識(shí)本質(zhì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、生命起源等的探索和發(fā)現(xiàn)，拓展認(rèn)識(shí)自然的邊界，開辟新的認(rèn)知疆域，而且更要應(yīng)用牽引、突破瓶頸，從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全面臨的實(shí)際問(wèn)題中凝練科學(xué)問(wèn)題，弄通“卡脖子”技術(shù)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)原理。

實(shí)事求是地看，當(dāng)前我國(guó)面臨的一些“卡脖子”問(wèn)題，表面上主要表現(xiàn)為技術(shù)領(lǐng)域的困難，但實(shí)質(zhì)上，這些障礙往往與基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的缺憾緊緊連在一起。要解決“卡脖子”問(wèn)題，必須注重從基礎(chǔ)研究入手，加強(qiáng)原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅(jiān)決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)。

比如說(shuō)我們研究一個(gè)領(lǐng)域，這個(gè)領(lǐng)域我們想能夠更加聚焦前沿前瞻性的研究，應(yīng)該追求不僅知其然，還要知其所以然。今天我們認(rèn)為，很多技術(shù)上一些“卡脖子”的問(wèn)題，比如說(shuō)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)際上可能“卡脖子”還是卡在基礎(chǔ)研究方面。

有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，高技術(shù)的發(fā)展，很多專利實(shí)際上是在基礎(chǔ)研究階段就已經(jīng)申請(qǐng)到了，就已經(jīng)保護(hù)了，它不僅僅是在后邊產(chǎn)業(yè)化那部分保護(hù)著。

要想真正解決這些“卡脖子”的問(wèn)題，可能還需要我們?cè)诨A(chǔ)研究方面加大力度來(lái)做。但是基礎(chǔ)研究也不是泛泛的，我一直堅(jiān)持這樣一個(gè)觀點(diǎn)，就是同樣做基礎(chǔ)研究，別人畫一條曲線，那么你在這整個(gè)曲線上，再多加幾個(gè)新的點(diǎn)，使曲線更加平滑，這是別人沒(méi)做過(guò)的，是小的創(chuàng)新。如果你提出一條新的曲線，這個(gè)斜率、截距、曲線走勢(shì)都是你自己提的，這完全不一樣。所以要加強(qiáng)原始創(chuàng)新，就是這樣一個(gè)道理。

基礎(chǔ)研究實(shí)際上涵蓋面也很廣，有些積累性的研究，也屬于基礎(chǔ)研究。比如大量收集數(shù)據(jù)，這屬于一種積累式的創(chuàng)新。原始創(chuàng)新的能力不足，就是說(shuō)0到1這方面比較欠缺。0到1是原始創(chuàng)新，或者說(shuō)顛覆性的，就是無(wú)中生有，完全是打破原來(lái)的認(rèn)知，是一個(gè)全新的東西。那么從1到10往后走，從1到2相對(duì)來(lái)說(shuō)就容易點(diǎn)，所以1到2和2到3，這就屬于一種積累式創(chuàng)新了。原始創(chuàng)新和積累式創(chuàng)新兩方面都很可貴。關(guān)鍵是我們盡可能地要走一些前人沒(méi)有走過(guò)的路，走出一條新路來(lái)，不要僅僅是跟在別人后面。

暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”

珍惜千載難逢的科研機(jī)遇

科技創(chuàng)新是關(guān)乎國(guó)家命運(yùn)和核心競(jìng)爭(zhēng)力的決定性力量，誰(shuí)能成功把握科技革命的歷史機(jī)遇，就有可能實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新能力和綜合國(guó)力的快速躍升，這為后發(fā)國(guó)家趕超和跨越發(fā)展提供了歷史性的戰(zhàn)略機(jī)遇。

新時(shí)代大科學(xué)裝置建設(shè)和運(yùn)用的偉大實(shí)踐已經(jīng)證明，我國(guó)自主創(chuàng)新事業(yè)大有可為，科技工作者們正在以與時(shí)俱進(jìn)的精神、革故鼎新的勇氣、堅(jiān)忍不拔的定力，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，把握大勢(shì)、搶占先機(jī)，直面問(wèn)題、迎難而上，肩負(fù)起時(shí)代賦予的重任，奮力實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。

科研工作能夠做得好，需要一種奉獻(xiàn)精神，不能夠僅僅把它當(dāng)成一個(gè)謀生的手段。完成這種職業(yè)上的任務(wù)，沒(méi)有一種無(wú)私的奉獻(xiàn)精神，恐怕還是很難取得成果。科研人員，也包括承擔(dān)科研任務(wù)的學(xué)生，基本上是沒(méi)有8小時(shí)之外，絕大部分科研人員壓力還是很大的。但現(xiàn)在是一個(gè)非常好的時(shí)期，國(guó)家對(duì)科技高度重視，對(duì)科技投入很多。目前中國(guó)的研發(fā)投入，在過(guò)去這20年有了快速增長(zhǎng)，這一點(diǎn)在科技界我們體會(huì)特別深，我們能夠干很多以前想干而不能干的事情。每個(gè)人應(yīng)該說(shuō)有一個(gè)充分發(fā)揮自己聰明才智的很好的舞臺(tái)，跟30年前不可同日而語(yǔ)。

我是1987年學(xué)成回國(guó)的，那時(shí)候中國(guó)還沒(méi)有一個(gè)支持青年人或者支持留學(xué)人員回來(lái)的專項(xiàng)基金。所以我回國(guó)之前，想申請(qǐng)歸國(guó)人員支持基金，沒(méi)有申請(qǐng)到，沒(méi)有錢。我不知道回來(lái)能不能拿到錢，能不能給我什么職稱，給我什么房子，我根本不知道。而且我也知道國(guó)內(nèi)好多東西買不到，所以當(dāng)時(shí)我自己花錢從國(guó)外買了一些工作的元器件帶回來(lái)了。中關(guān)村有電子一條街，那時(shí)候想買一個(gè)什么電阻電容，都得自己上街一個(gè)一個(gè)商店跑，問(wèn)有沒(méi)有這個(gè)，有沒(méi)有那個(gè)。現(xiàn)在你可以打電話請(qǐng)快遞給你送過(guò)來(lái)，那時(shí)候國(guó)內(nèi)哪有什么快遞，而且企業(yè)連產(chǎn)品目錄都沒(méi)有。所以不可同日而語(yǔ)。我當(dāng)時(shí)回來(lái)也沒(méi)有科研經(jīng)費(fèi)，跟現(xiàn)在是不一樣的。現(xiàn)在對(duì)留學(xué)人員，對(duì)青年人才的支持，要大得多了。目前中國(guó)有一個(gè)非常好的發(fā)展環(huán)境，年輕人應(yīng)該抓住這個(gè)機(jī)遇發(fā)揮好聰明才智，為世界科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)作出更大的貢獻(xiàn)。

當(dāng)然我們說(shuō)自主創(chuàng)新，自立自強(qiáng)，并不是說(shuō)不去做國(guó)際合作。大科學(xué)裝置本身，像歐南天文臺(tái)的大科學(xué)望遠(yuǎn)鏡，就不是一個(gè)國(guó)家做的，要好多國(guó)家一起來(lái)做。一個(gè)國(guó)家的能力，完不成一個(gè)這么大的科學(xué)裝置，需要多國(guó)一起來(lái)合作。所以國(guó)際合作是一個(gè)必然的趨勢(shì)。

當(dāng)前我們國(guó)家正處在加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)、建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵時(shí)期。今年兩院院士大會(huì)上，習(xí)近平總書記發(fā)表了重要講話，他指出科學(xué)研究范式正在發(fā)生深刻變革，學(xué)科交叉融合不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展加速滲透融合，從廣度顯著加大、深度顯著加深、速度顯著加快、精度顯著增強(qiáng)四個(gè)方面，深刻總結(jié)了新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的特點(diǎn)和規(guī)律。所以說(shuō)科學(xué)研究范式的轉(zhuǎn)變，科學(xué)創(chuàng)新的廣度、深度、速度、精度的拓展，離不開科研儀器設(shè)備，特別是重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的有力支持。世界各主要發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將建設(shè)重大的科技基礎(chǔ)設(shè)施，作為提升國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力的重要舉措，投入重金來(lái)支持設(shè)施建設(shè)。所以可以預(yù)見，未來(lái)圍繞重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的競(jìng)爭(zhēng)和博弈將更加激烈。習(xí)近平總書記還列舉了那么多科技成果，我看了以后、聽了以后，也確實(shí)覺(jué)得很振奮。這個(gè)時(shí)候國(guó)家提出了科技的自立自強(qiáng)，加強(qiáng)國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，都是一個(gè)新的要求、新的機(jī)遇。

面向未來(lái)，只有前瞻性謀劃和系統(tǒng)性布局一些重大的科技基礎(chǔ)設(shè)施，來(lái)不斷地夯實(shí)我們國(guó)家科技創(chuàng)新的技術(shù)基礎(chǔ)，并且依托這些重大的科技基礎(chǔ)設(shè)施，來(lái)推動(dòng)我國(guó)在基礎(chǔ)研究和原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)方面取得更多的更大的突破，來(lái)打好關(guān)鍵核心技術(shù)的攻堅(jiān)戰(zhàn)，才有可能把握新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略機(jī)遇期，實(shí)現(xiàn)我們從跟跑到并行甚至領(lǐng)跑的這樣一個(gè)跨越發(fā)展，為全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家，為到2050年建成世界科技強(qiáng)國(guó)，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。