BBC專題：中國的大科學革命
近年來，中國的科學裝備與科研成果紛紛在世界範圍內嶄露頭角，中國的科研投資和學術論文產出也僅次於美國，排名全球第二。中國在科研領域的進步已經引起了全球的關注，英國廣播公司（BBC）最近就做了一期專題，名為「中國的科學革命」（China"s Science Revolution），介紹了中國在五大領域的最新進展，包括天文、生命科學、中微子探測、深海科考和航天，以此為代表，分析了中國在將來成為全球科研領跑者的可能性。
中國正在把科學「超大化」。
從世界有史以來規模最大的實驗，到大範圍內推廣最新醫學進展；從幽深的海洋到遙遠的太空，一步步推進探索的極限，中國科學研究正在展示出萬丈雄心。
回望幾十年前，在全球科學排名榜上，中國幾乎是榜上無名。現在，根據科研投資和發表的學術論文總數來評估，中國僅次於美國。
儘管突飛猛進，中國依然面臨挑戰。
下面這五大重要的科研項目，既彰顯中國的實力，也揭示中國的弱點。或許有助於理解這樣一個問題：中國是否能夠成為全球科研領域的領跑人。
天眼看星空
巨大的天然深坑內，中國「天眼」即將問世。
四周群巒疊嶂直刺雲霄，中間碩大的圓盤在陽光下熠熠生輝。在這樣拔地倚天的大背景映襯下，為項目收尾的建築工人顯得如此渺小。這就是史上最大、500米口徑的射電望遠鏡（FAST）。
彭勃教授
中國科學院國家天文台射電天文技術實驗室主任、FAST項目副經理彭勃說：「在天文學領域，我們遠遠落後於世界。
「過去我們只能出國，使用外國的望遠鏡。我覺得到時候了，我們要在中國建造自己的東西。」
FAST位於中國西南部的貴州省，建成後規模將超過所有其他射電望遠鏡。
先前的記錄保持者位於波多黎各的阿雷西博天文台，口徑305米。
英格蘭北部卓瑞爾河岸（JodrellBank）的洛弗爾望遠鏡（Lovelltelescope）口徑只有76米。
這並不僅僅是中國要在口徑上勝人一籌，研究射電天文學，越大真的是越好。
有些望遠鏡——比如哈勃太空望遠鏡——是用光來「遠望」可見宇宙，但是射電望遠鏡更像是個「耳朵」，「收聽」太空深處物體發出的無線電波。
和光一樣，無線電波也是一種電磁輻射，但是波長非常長，從大約一毫米到一百多公里。這些宇宙信號在太空中穿行遙遠的距離，因此也非常、非常弱。
就是為什麼射電望遠鏡必須要大的原因——口徑越大、可接收的信號就越多。
中國的這個新望遠鏡口徑如此之大，研究人員希望它能收到來自宇宙深處的無線電波。
射電望遠鏡將搜索氫的遙遠信號——氫是宇宙起源的「積木」之一，可以幫助科學家理解宇宙變遷。
它也將尋找新星，特別是快速旋轉、密度極高的脈衝星；此外，FAST也將加入尋找外星生命的行動。
彭勃說：「尋找外星生命是所有望遠鏡的熱點關注之一，公眾也很感興趣。我認為FAST能夠做貢獻。」
科學家花費了10年的時間審視中國農村地區的衛星圖像，才找到了能夠容納FAST望遠鏡的天然深坑。
但是，工程工期卻是創紀錄的短，也就五年多一點，現在進入收尾階段。
望遠鏡的大「鍋」由4450塊三角形面板拼裝組成，每一塊都要小心謹慎地安放入位。
望遠鏡太大、整體無法移動，但是每一塊面板位置都可以調整。這就意味著，科學家可以根據自己選擇的太空觀測領域，調整望遠鏡的表面角度。
500米口徑球面射電望遠鏡工程總設計師、中科院的南仁東教授說，FAST望遠鏡是他職業生涯中的最大挑戰。
南仁東教授
南教授說：「貴州是一個發展中省份，我們的工程項目地點非常偏遠，在貧困的農村地區。「所有的沉重部件都需要從幾千公里之外、途經崎嶇的山路從工業區運過來。」
他說，有時候難度太大、幾乎無法戰勝，他本人都曾想過放棄，「不過最後，我們總算找到了辦法。」
回首久遠的歷史，中國曾經是世界科學的領先者，最著名的貢獻有四大發明：指南針、造紙術、印刷術和火藥。但是，歲月流逝，之後歷代王朝更加關注文藝，科學舉步不前。
1960年代文化大革命動蕩期間更加糟糕。許多知識分子、科學家被下放，大多數科研工作陷入停滯。
但是，射電望遠鏡這類項目是中國科學復興的強有力象徵。2013年，中國的研發投入超過歐洲，預計2020年將超過美國。
《自然》雜誌最近一份評估報告顯示，就發表的學術論文數量而言，中國現在位居世界第二，僅次於美國。
劉珺
科技領域出版巨頭「施普林格·自然集團」大中華總裁劉珺（Charlotte Liu）說：「中國好像有一種緊迫感。過去100年我們沒有搞研究，失去了許多機會。
「就資金投入、對科研能夠起到作用和社會的認知而言，現在（中國）是黃金機會。」
但是，對於生活在周邊地區的人來說，射電望遠鏡也帶來一些不受歡迎的後果。
望遠鏡周邊五公里的村莊被設定為無線電靜默區，一些報告顯示，數千人將受到影響。
所有可能對望遠鏡構成干擾的設施——比如行動電話、無線網路都被禁止。雖然政府承諾給自願搬遷的人發放補償，但是其中一些人並不滿意。
一位婦女告訴我，在這裡繼續生活下去太困難了，所以她會搬走。
另外一名男子則說，他支持望遠鏡項目，但是他對補償金額不滿，認為這點錢不夠搬到城裡去，所以他決定目前還是留下來。
科學家表示，他們知道有人要做出犧牲，但是他們希望望遠鏡將幫助促進該地區的發展。
南仁東說，「望遠鏡會吸引來大批科學家和遊客，也是教育、培養下一代和中國工業的好榜樣。」
望遠鏡項目按預期計劃進展順利，預計九月完工。
啟動後，我們將有機會看到，中國的「天眼」是否能夠幫助中國摘取科學桂冠。
豬眼看世界
燈火通明的大棚內，一群群的豬在圈內擁來擠去。豬肉在中國是大宗生意，廣東的這個豬場總共有2000頭肉豬。
不過現在，豬身上的部位最終可不都是要上餐桌的。
肉豬和角膜用豬
屠宰後，其中一部分豬的角膜——也就是眼睛前端透明的膜性組織——將被摘除保存，用於移植人眼。
幾小時車程以外，是中國歷史最悠久、規模最大的眼科醫院「中山眼科醫院」。中國盲人佔世界盲人總數的五分之一，14億人中盲人總計有八百萬。
繁忙的病房中，角膜病專科主任袁進醫生正在查房。他說，角膜疾病致盲病例的總數在350萬到500萬之間。
袁進醫生
角膜受傷或者感染之後，如果不妥善治療，最終可能會導致視力喪失。對許多病人來說，唯一的希望是移植。但是，等待的時間相當長。
在中國，移植器官的主要來源曾經是死刑犯人。但是去年，政府禁止了此類爭議性做法，鼓勵國人登記、死後捐獻器官。
不過，選擇這樣做的人很少。袁進醫生說：「中國人觀點比較傳統，他們不願意捐獻角膜。這也是我們一年只能做5000例角膜移植手術的主要原因。」
不過今天，袁進醫生正在檢查的是接受豬角膜移植的病人。
中國政府去年批准開始此項實驗，迄今移植手術已經做過大約200例。
58歲的吳平貴（音譯）最近剛做了手術。
原來，小蟲子飛進一隻眼睛導致吳平貴角膜感染。他告訴我，「沒有好好護理傷口，越來越嚴重。眼睛紅、腫、很疼。」
後來吳平貴的傷眼失明，他也丟掉了自己的保安工作。現在吳平貴剛做移植手術24小時，視力已經開始恢復。
我問他，移植動物角膜感到吃驚嗎？他回答，「不太吃驚，我信任醫生的決定。」
35年前，深圳還是一個漁村，現在已經發展為創新樞紐。開發豬角膜移植技術的「中國再生醫學國際有限公司」（CRMI）實驗室就位於深圳。
邵正康博士
公司首席執行官邵正康介紹說，研發歷時10年。他說：「我們試過許多動物，山羊，狗，豬，牛。最後發現豬角膜和人類角膜非常相似。」
實驗室內擺放著許多裝滿豬角膜的瓶子。豬角膜呈乳白色、黏膩狀，移植前需要接受去細胞處理。
也就是說，去掉角膜上的豬細胞，去掉基因、蛋白質和血脂。
豬細胞的角膜組織
所有一切可能引起病人免疫排斥的都要被去除；所有的病毒、細菌也都要殺死，避免任何疾病從動物傳給人類。
無豬細胞的角膜組織
保留下來的，只有豬角膜的基本形狀和膠原蛋白結構。
在移植後與人體細胞融合重生。
邵正康給我展示了最終成品，處理後的豬角膜看上去很像隱形眼鏡。
CRMI公司為此項目總計投入10億人民幣（1.5億美元），但是邵正康承認，目前這種治療手段仍然處於早期。
豬角膜
「它和傳統治療手段區別很大，全部都是新的，需要時間介紹給醫院、病人和社會。」
CRMI公司介紹，移植手術的成功率在90%以上，幾乎與人類角膜移植成功率持平。但是也有部分人認為，中國動作太快，沒有足夠評估風險和道德。
動物器官移植給人類只是中國涉及爭議領域之一。幹細胞研究、克隆、胚胎基因改造也在國際科學界掀起波瀾。
CRMI實驗室
「施普林格·自然集團」大中華總裁劉珺說：「我認為，有些人的觀點是，中國處在科學前沿，因此，對開發最新技術有很大的雄心和胃口。
這樣看來，啟動之前並沒有付出足夠的時間和努力去辯論、探討和全面理解後果。」
但是劉珺說，世界各地其他研究人員越來越多的關注好像確實也在改變著現狀。
「在中國，科學仍然相對很年輕。搞科研的文化和道德需要時間來開發和培養。」
手術後檢查
中山眼科醫院內，吳平貴的檢查效果不錯。他的眼睛還有一些紅，但是已經開始癒合。
他說，這將給他的生活帶來很大的變化，他希望好了以後可以找到一份新工作。
尋找奇怪的粒子
我乘坐電動車深入地下。高速穿過岩石中開鑿出的通道，來到大山之下的最深處。
中科院高能物理研究所研究員曹俊教授解釋說：「岩石是花崗岩，相當硬。我們頭頂上有300米厚的花崗岩，屏蔽宇宙射線。」
曹俊教授
在中國南部大亞灣地下，科學家正在研究的是宇宙中最為奇怪的粒子：中微子。
中微子產生於核反應，包括星空中的聚變到地球上核電站的核反應過程。中微子是宇宙中數量最多的粒子。
每一秒鐘都有數以萬億計的中微子從我們身邊飄過，但是我們感覺不到、也看不到，中微子既不帶電荷、質量也非常小。有人形容它是最接近於不存在的東西。
更為奇怪的是，中微子也在不停地變。穿行在宇宙中，中微子在三種形式中互換，即學家所說的「味道」。
就好像朝空中扔出一隻香蕉，眼看著香蕉變成橘子、蘋果，然後再變回香蕉。就目前所知，其他粒子沒有這樣的行為。
進入大亞灣研究中心
大亞灣這樣的實驗在全世界只有屈指可數的幾個地方展開，也許會幫助科學家理解中微子的這種怪異性。在大亞灣，科學家觀測的是源源不斷地來自附近一家核電站的中微子。
地下通道的盡頭，我們來到實驗的心腹之地。
這裡安裝有一系列巨大的粒子探測器，可以監測到非常罕見的中微子與其他常規粒子的對撞。
探測器設在不同地點，有的間隔幾公里，通過觀察中微子碰撞在不同探測器之間的差異，科學家可以勾畫出粒子移動過程中的變化。
曹俊教授說：「每天我們都可以探測到數以千計的中微子，這是黃金時代，研究中微子物理學振奮人心。」
更加值得注意的是，大亞灣研究團隊可以比以往任何時候更精確地計算出中微子從一種形式轉變為另一種形式的可能性。他們的研究結果甚至還暗示，中微子可能存在第四種神秘的「味道」，不過這一點目前還沒有得到證實。
大亞灣的研究工作非常成功，去年獲頒國際知名的「突破獎」。考慮到中國僅僅從1980年代才開始向這一個領域投資，如此進步令人刮目相看。
大亞灣項目負責人、中科院高能物理研究所所長王貽芳教授說，「現在我們開始見到成果了。」
和中國許多科學家一樣，王教授也曾在國外（義大利和美國）工作。以前，離開中國的科學家很少回國，但是現在，人才外流之勢出現逆轉。
王教授說：「我認為，隨著政府投資越來越多、機會越來越多，將來回來的人還會更多。」
海歸科學家也在推動與其他國家建立聯繫。王教授說，中國科研要進步，需要爭取更多合作。
「我認為，在所有領域，國際合作總是非常重要的。我也認為，如果對國際社會不夠透明，成為領導者的機會就更少。」
「施普林格·自然集團」的劉珺也談到了科研透明度的益處。該集團旗下《自然》雜誌的一項調查顯示，一些中國科學家不情願與更廣泛的研究社區分享他們的成果，但是劉珺認為這種做法適得其反。
劉珺說：「我們提倡科研和數據分享的公開性。實際上，講求透明，研究出方法、治療手段、新產品的效率也會提高很多。」
《自然》雜誌調查還發現，中國科學家面臨發表大批學術論文的壓力，做不到可能會影響撥款。王貽芳教授也認為存在過分強調數量、關注質量不夠的現象。
「其中很多論文質量實際並不太高，至少算不上頂級質量。數量最多並不意味著就是最好的。因此我認為，還是任重道遠。」
粒子探測器
地下中微子實驗室內，研究人員也在籌划下一步行動。曹俊教授告訴我，他們已經著手展開龐大的跟進實驗。
「那項實驗規模更大。這裡每一台探測器內，我們有20噸材料，用來探測中微子。新實驗中，我們將用20,000噸！」
即將建成世界第一的射電望遠鏡之際，中國科學家也在考慮打破另一項記錄：這一次是在粒子物理學領域，在中國本土打造更大版本的「大型強子對撞機」。
曹俊說：「在中國，目前真是科學家的好時光。」
探險幽深的海洋
上海以南幾小時車程的地方，船廠樂聲高昂，雄獅起舞，天空中巨大的氣球隨風搖擺。
碼頭人頭攢動，聚在一起觀看中國嶄新的科考船下水儀式。該砸的香檳砸完了，該剪的繩索剪斷了，100米長的新船緩緩滑入水中。
這艘科考船配有實驗室和先進的科研工具，它將探索世界的大海大洋，也將幫助中國深入海底：科考船將成為深海潛水器的「發射台」。
上海海洋大學的崔維成教授說：「人類對深海的了解還不如對月球和火星表面的了解多。這就是我為什麼要為海洋科學家潛入深海創造條件的原因。」
崔維成教授
崔維成還開辦了一家私營公司——「彩虹魚海洋科技股份有限公司」，他們不僅打造出新下水的那艘科考船，也在緊鑼密鼓地研發潛水器。
「彩虹魚」的一艘無人潛水器在最近一次試驗中曾經成功下潛到4000米。
但是，「彩虹魚」的最終目標是載人深潛，他們計劃將人送入海洋的最底處——太平洋中深度將近11000米的「馬里亞納海溝」！
崔維成教授帶我參觀潛水器的模擬模型，目前計劃是在2019年深入太平洋。潛水器為鮮紅色，流線型設計，可容納三人，由厚厚的金屬球體保護。
「目前還處於設計階段，我們在測試幾種超高強度的材料。」
潛水器必須承受海水重壓，如有任何脆弱之處就會爆碎。
親自見識過海底最深處的人屈指可數。
1960年，美國海軍中尉唐·沃爾什（DonWalsh）和瑞士工程師雅克·皮卡德（JacquesPiccard）首次下潛至馬里亞納海溝。他們乘坐的潛水器「的里亞斯特號」重壓之下一路嘎吱作響，下潛總計用時五小時。
另外僅有的一次載人探測是，2012年好萊塢導演卡梅隆（JamesCameron）乘坐亮綠色潛水器單人下潛至馬里亞納海溝。
「彩虹魚」希望自己的潛水器成為下一個嘗試者。與此同時，中國政府也在探索深海。中國的載人潛水器「蛟龍號」也是由崔維成在創建他的新公司之前設計的，「蛟龍號」已經下潛100多次，深度達到相當可觀的7062米。
現在中國政府也在計劃研發新型潛水器探索海底最深處。中國強調其目的完全是科學研究。但是目前海上局勢緊張。
中國在南海地區捲入主權糾紛，也正在該地區加大軍事部署。有人擔心，海洋科技或許會被中國用於加強對爭議水域的控制。
馬里亞納海溝海葵（NOAA-2016）
「彩虹魚」團隊堅持說，他們的研發與政治無關，他們正在尋求與美國、俄國和歐洲的科學家合作。但是，「彩虹魚」的項目也是商業活動。
「彩虹魚」董事總經理吳辛說，希望向使用科考船、潛水器的人收取費用，目標對準三類人群。
「第一，肯定是對深海感興趣的科學家，第二，是離岸和石油公司，最後一個是希望自己想下去看看海底到底什麼樣的旅遊者、探險家。」
這種創業方式也許是中國科研的新模式。崔維成說，擺脫國家投資可以給研究工作帶來更大的自由。他說，政府出資的項目可能更官僚、更慢。
「我認為，政府還沒有找到合適的方法管理大型科研項目、讓研究人員能夠集中精力搞研究。他們在考慮科技改革方向的時候應該也想到這一點。」
深海研究難度很高、風險很大，海洋一大部分仍然是未知數。但是，希望成為下潛馬里亞納海溝中國第一人的崔維成相信，中國能夠真正打開這條最後的前線。
飛向浩瀚的太空
北京的中國科技館內，一群孩子正在興高采烈地玩耍，他們在空間站模型內爬上爬下，鑽進迷你探測器試駕一番，甚至坐陀螺儀過過癮。
一個小男孩兒告訴我，「太空好玩兒，很酷。」我問他有什麼志向？他稍稍停頓一下說，對，長大了很想飛往太空，成為中國宇航員——太空人。
中國的太空探索項目毫無疑問抓住了人們的想像力，取得的成就也給中國人帶來一種國家榮譽感。
東方紅一號
隨後幾十年間，中國發射過更多的軌道器、探測器、並把宇航員送入太空，中國迅速建立起太空大國的地位。不過多年以來，中國的太空項目一直處於保密狀態。
許多其他國家的太空機構比如美國航空航天局、歐洲航天局、俄羅斯航天局都是民間組織，但中國的太空項目是軍隊領導的。不過有跡象表明，這已經開始走向開放。
在北京的辦公室內，中國工程院院士吳偉仁院士轉了轉一枚巨大的月球儀。他是中國探月工程的總設計師。2013年，中國將探測器送上月球，這是時隔40年後人類月球探索的第一次。
中國玉兔號月球車
吳偉仁自豪地指了指月球儀上「玉兔」月球車登陸、標有中國國旗的地方。
他帶微笑地說，「中國人比較謙虛、內向。做成事之前我們不願談論，做成之後我們也不願意過多談論。」
但是這一次採訪——這是吳院士第一次接受外國記者的採訪，他的態度顯然不一樣。
吳院士說，他的工作壓力很大。他說：「我們的太空項目更加強調成功。不像其他普通的、基本的研究項目，可以容忍失敗。如果我們失敗了，影響很大。所有的總設計師、總指揮其實壓力都很大。這也是我們不願意過分宣揚的原因之一。」
吳偉仁院士向我介紹了中國探索太空的新項目，其中包括重返月球。
中國計劃發射飛行器前往月球，搜集岩石樣本帶回地球，同時還計劃在2018年探訪月球的背面。
吳偉仁說：「蘇聯和美國都曾經數次登月，但那都是在月球前面、也就是對著地球的一面，從來不曾在背面。在背面登陸是一個不小的挑戰。」
中國還把目光瞄準了火星。在不久前的一次新聞發布會上，中國宣布計劃於2020年發射火星探測器。
吳偉仁說：「進入軌道、環繞探測、部署探測器，我們將一氣呵成。」
但是對中國來說，載人探索也是一個重點。2003年，楊利偉成為中國第一位太空人。
楊利偉
他在太空中度過21小時，返回地球後成為民族英雄。
此後，中國又先後出現九名太空人，今年還計劃將另外一組宇航員送入太空。
但是目前中國宇航員不能去的一個地方是國際空間站。
美國表示，不和中國太空部門合作，因為那是由軍方管控的，美國擔心共享科技可能會破壞美國的國家安全。
吳偉仁表示，中國非常希望合作，並且已經與歐洲、俄羅斯在其他項目上合作，但美國仍然是一個癥結。
吳偉仁教授說：「我們多次呼籲美國取消限制，允許兩國科學家合作探索。」
中國目前的方法是打造自己的空間站。」中國將於今年發射空間站實驗室「天宮二號」，今後還將加大規模。
這表明，中國有決心不讓任何東西成為攔路虎。中國在太空探索領域的快速快步和中國在其他許多科學領域的突飛猛進交相呼應。
今年三月召開的人大會議上，中國政府宣布了下一個五年計劃，其中數十次提到「創新」一詞。
下一階段，中國希望經濟發展從以製造業為基礎轉向以知識產業為基礎。
中國經濟的高速增長已經出現放緩跡象，但是政府將研發投入放在未來計劃的中心地位。到2020年，中國政府希望科技投入佔到國民生產總值GDP的2.5%。
「施普林格·自然集團」的劉珺形容，這令人鼓舞。
「中國政府有決心繼續向科技投入，同時也要在今後10年內把科學放在非常顯著的地位。」
「這不僅僅是關於科學產出的數量、甚至質量，我認為，中國更加強調了科學的影響力。科學將如何帶動創新、帶動經濟增長，科學將如何解決今後20年內我們面臨的更嚴重的社會和環境問題。」
很明顯，中國處於一個轉折點。
錢投進去了，科學家也在「海歸」，大型實驗項目即將啟動。但是，在道德、合作、透明度、研究質量等方面，中國仍然面臨挑戰。
世界拭目以待，中國的科學革命下一步將走向何方；中國是否能夠完成向世界科學強國的轉型。
作者
Rebecca Morelle
中國製作人
余心妍
視頻
Richard Kenny
網路製作
Paul Kerley
文字編輯
Stephen Mulvey
中文翻譯
蘇平
中文製作
陳庄
照片/版權
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