三个片段读懂基础科学的实力与底气

——中科院基础科学促进可持续发展纪实

  • 倪思洁 (党委宣传部/新闻中心)
  • 创建于 2022-06-27
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  505公里外的太空,由中国科学院院士郭华东(编者注,中国科学院大学博士生导师)担任首席科学家的可持续发展科学卫星1号,正在以每11天扫描地球一遍的能力,精细刻画着人类活动的痕迹。

  珠峰7000米高处,由中国科学院院士姚檀栋(编者注,中国科学院大学博士生导师)带领的第二次青藏科考团队正在发起一次次冲锋,向更高处寻求保护地球生态的良方。

  地下700米深处,中国科学院院士王贻芳(编者注,中国科学院大学博士生导师)领衔的江门中微子实验团队正在搭建一只巨大的地下水球,以便在将来带领国际科学家探明微观世界的奥秘。

  他们来自不同的学科,却有着同样的目标——以基础科学力量,促成人类的可持续发展。

  在中国科学院,类似的团队还有很多。他们的努力获得了国际社会的认可。在联合国教科文组织(UNESCO)计划于今年7月开启的“基础科学促进可持续发展国际年”上,中科院将以咨询委员会、指导委员会“双委员”的身份参与其中。与此同时,中科院还应邀成为此次国际年的“中国节点”。

  一场邀约

  “离开基础科学,可持续发展目标将难以实现”

  2017年7月,中科院空天信息创新研究院研究员郭华东院士接到了一封来自《自然》杂志编辑的约稿信。

  信中,编辑表达了他们对郭华东任主席的“数字丝路”国际科学计划的兴趣,邀请他写一篇文章,详细介绍计划的背景、内涵、规划与见解。

  “数字丝路”国际科学计划由郭华东联合全球科学家提出。目标是促进中国与“一带一路”沿线国家的空间科技与全方位应用合作,以“数字丝路”服务“一带一路”建设。

  早在2016年5月,郭华东就向全球提出了这一倡议。2017年底,《数字丝路科学规划书》正式向全球发布,文字不算多,却是来自十多个国家的300多位科学家字斟句酌后达成的共识。

  规划书一经发布,立即引起国际社会的关注。2018年2月初,郭华东“构建数字丝路”的评论文章在《自然》杂志正式发表。

  在文章的大标题下,编辑有意突出了郭华东的一句话:“在亚洲、中东和东非,共享卫星图像和其他地球观测的大数据,是可持续发展的关键。”

  作为联合国秘书长聘任的第二届“联合国可持续发展目标技术促进机制10人组”成员,郭华东对基础科学之于可持续发展的重要意义再清楚不过。

  “基础研究对于可持续发展具有驱动性、牵引性和支撑作用,离开基础科学,可持续发展目标将难以实现。”在郭华东看来,可持续发展本身就是一个与科学相关的命题,几千年来人与自然相互作用的过程中出现了问题,科学是解决这些问题的手段,而大数据则是破解科学难题的宝贵资源。

  数据是科学的生命。“以科学大数据促进可持续发展”是郭华东及其科研团队一直努力的方向。

  2021年9月,可持续发展大数据国际研究中心在国家支持下,依托中科院成立,成为全球首个以大数据服务联合国2030年可持续发展议程的国际科研机构。郭华东被任命为中心主任。

  2021年10月,国际科学理事会(ISC)将“可持续发展科学奖”授予郭华东,以表彰其利用跨学科方法对实现可持续发展目标作出的突出贡献。这是国际科联和国际社科联合并成为ISC后颁发的首届大奖。

  2021年11月,全球首颗可持续发展卫星——可持续发展科学卫星1号发射成功。望着腾空而起的红色火云,郭华东难掩激动:“我们终于能从自己设计的科学卫星中获取数据了。”

  如今,他们每年都召开一次可持续发展大数据国际论坛和一次“数字丝路”国际科学计划会议,以促进数字技术合作、数据驱动科学发现和可持续发展目标的实现。

  一份报告

  “从合作平台到人才储备都具有独特的优势”

  今年4月底,在联合国环境署的网站上,出现了一份名为《第三极环境科学评估报告》的文件。报告的摘要被翻译成中、英、法、俄、西班牙、阿拉伯6种语言。

  这不是一份普通的报告。它在中科院主导下,由近百名国内外专家,历时两年多,撰写、修改、再修改,直到通过国际专家的评审后才正式对外公布。

  近百名专家能齐心做一件事,得益于一个被UNESCO列为旗舰项目的国际科学计划——“第三极环境(TPE)”国际计划。

  中科院青藏高原研究所研究员姚檀栋院士是这项国际计划的发起人。

  2009年,在中科院支持下,TPE国际计划成立。“TPE国际计划为开展青藏高原基础科学合作提供了非常便利的交流平台。”姚檀栋介绍,目前,TPE国际计划已经成立中国北京中心、尼泊尔加德满都中心、美国哥伦布中心、瑞典哥德堡中心和德国法兰克福中心等国际合作网络。

  中科院能在其中起主导作用,得益于第三极环境研究实力的积累。

  上世纪70年代,中科院开展了第一次青藏高原综合科学考察研究,参加综合科考的队员中产生了几十位中国科学院院士和中国工程院院士。更重要的是,这次科考取得了举世瞩目的研究成果,摸清了青藏高原的“家底”。

  2017年,第二次青藏科考启动,我国第三极研究迈上新征程。利用现代化高新技术装备,第二次青藏科考队首次获得了喀喇昆仑山脉境外的深冰芯和湖芯样本,初步估算了亚洲水塔的冰川储量、湖泊水量等,为第三极水资源保护战略提供了重要科学支撑,科考成果也是联合国发布的《团结于科学2020》的重要内容。

  鉴于我国第三极环境研究的领先地位,2019年,联合国环境署与中科院签署了关于撰写《第三极环境科学评估报告》的战略合作协议。

  正如半个多世纪以来第三极环境研究的发展一样,中科院从诞生至今,一直将加强基础研究作为中心任务之一。

  2021年底,中科院发布《中国科学院关于加强基础研究的若干意见》(“基础研究十条”), 调整基础研究定位、优化重点科研布局、加强国际科技合作等,提出了加强基础研究的一系列新思路、新政策、新措施。

  “在以基础科学促进可持续发展方面,作为国家战略科技力量,中科院从合作平台到人才储备都具有独特的优势。”姚檀栋说。

  一个节点

  “现在别人也能到我们这里来做实验”

  “基础科学促进可持续发展国际年”的开幕式将于2022年7月8日在UNESCO总部召开,而闭幕式则安排在2023年6月底于欧洲核子中心(CERN)举办。

  CERN是个具有象征意义的地方。在那里,科学家为了探索物质世界而聚集在一起,竞争、合作,组成了全球最大的粒子物理学实验室;那里还曾促成了互联网的诞生,让全世界的人们随时交流、互联互通。

  CERN里有中国科学家的身影。“我们参加了大型强子对撞机(LHC)的超环面仪器(ATLAS)、紧凑渺子线圈(CMS)、底夸克探测器(LHCb)等实验的探测器研制和数据分析。”中科院高能物理研究所研究员王贻芳院士说,中科院高能物理研究所的科研人员参加了国际上80%以上的高能物理计划。

  “高能物理研究的主要目的是让人们理解并掌握物质世界的规律,它无论是在科研组织形式还是科学成果产出上,都可以直接或间接地促进可持续发展。”王贻芳说。

  基础科学,如同一张凝聚世界的大网,而“中国节点”日渐成为这张网上最活跃的部分。

  王贻芳切身经历了“中国节点”从沉寂到活跃的历程。

  2001年,他从美国回国,进入中科院高能物理研究所工作。此后不久,他提出了在大亚湾开展反应堆中微子实验的设想和方案。

  当时,全世界共有8个反应堆中微子实验方案。大家心知肚明:全世界中微子研究人员人数有限,最后一定有方案“死掉”。

  一场擂台赛由此开启。每个方案努力尝试拉起一支国际合作组。凭借着复杂却灵敏度极高的设计方案,王贻芳吸引到了来自美国、俄罗斯、捷克、智利等国家和地区的合作者,大亚湾中微子实验成为3个最终获得成功的中微子实验方案之一。

  “过去我们只能到外面去做实验,现在别人也能到我们这里来做实验。”王贻芳说。

  中国高能物理是在国际合作中成长起来的。1977年8月,邓小平向美国麻省理工学院物理学教授丁肇中建议,派遣中国物理学家到丁肇中在德国汉堡的实验组参加粒子物理实验,培养高能物理实验研究人才。1978年1月,第一批中国物理学家顺利成行。

  大亚湾中微子实验,将我国中微子研究带到国际前沿。大亚湾中微子实验国际合作组成员中,有一半来自国外。这项实验发现了全球高能物理学家都渴望看到的第三种中微子振荡模式,刷新了国际同行对中国方案的认识。

  自此之后,我国高能物理研究真正融进了国际合作的大网,并源源不断地向世界输出来自“中国节点”的正能量。“知识交流、技术交流、人员经验交流都应该是双向的,让大家都能受益。我们不仅要学习,也要有所贡献。”王贻芳说。

  可持续发展大数据研究、青藏科考与第三极生态研究、高能物理研究,都只是中科院基础科学融入全球科技网络的片段和缩影。

  以基础研究为突破口,中科院及其科学家正在以建制化的基础研究方式,以更加积极的姿态发起国际大科学计划。正是这份努力,让“中国节点”闪光,让中国基础科学在促进可持续发展方面有了更雄厚的实力与十足的底气。

  (原载于《中国科学报》 2022-06-15 第1版 要闻)

责任编辑:李暄妍