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四周群峦叠嶂直刺云霄,中间硕大的圆盘在阳光下熠熠生辉。
在这样拔地倚天的大背景映衬下,为项目收尾的建筑工人显得如此渺小。
这就是史上最大、500米口径的射电望远镜(FAST)。
彭勃教授
中国科学院国家天文台射电天文技术实验室主任、FAST项目副经理彭勃说:
“在天文学领域,我们远远落后于世界。
过去我们只能出国,使用外国的望远镜。
我觉得到时候了,我们要在中国建造自己的东西。
”FAST位于中国西南部的贵州省,建成后规模将超过所有其他射电望远镜。
先前的记录保持者位于波多黎各的阿雷西博天文台,口径305米。
英格兰北部卓瑞尔河岸(JodrellBank)的洛弗尔望远镜(Lovelltelescope)口径只有76米。
这并不仅仅是中国要在口径上胜人一筹,研究射电天文学,越大真的是越好。
有些望远镜——比如哈勃太空望远镜——是用光来“远望”可见宇宙,但是射电望远镜更像是个“耳朵”,“收听”太空深处物体发出的无线电波。
和光一样,无线电波也是一种电磁辐射,但是波长非常长,从大约一毫米到一百多公里。
这些宇宙信号在太空中穿行遥远的距离,因此也非常、非常弱。
这就是为什么射电望远镜必须要大的原因——口径越大、可接收的信号就越多。
中国的这个新望远镜口径如此之大,研究人员希望它能收到来自宇宙深处的无线电波。
射电望远镜将搜索氢的遥远信号——氢是宇宙起源的“积木”之一,可以帮助科学家理解宇宙变迁。
它也将寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星;
此外,FAST也将加入寻找外星生命的行动。
彭勃说:
“寻找外星生命是所有望远镜的热点关注之一,公众也很感兴趣。
我认为FAST能够做贡献。
”
科学家花费了10年的时间审视中国农村地区的卫星图像,才找到了能够容纳FAST望远镜的天然深坑。
但是,工程工期却是创纪录的短,也就五年多一点,现在进入收尾阶段。
望远镜的大“锅”由4450块三角形面板拼装组成,每一块都要小心谨慎地安放入位。
望远镜太大、整体无法移动,但是每一块面板位置都可以调整。
这就意味着,科学家可以根据自己选择的太空观测领域,调整望远镜的表面角度。
500米口径球面射电望远镜工程总设计师、中科院的南仁东教授说,FAST望远镜是他职业生涯中的最大挑战。
南仁东教授
南教授说:
“贵州是一个发展中省份,我们的工程项目地点非常偏远,在贫困的农村地区。
“所有的沉重部件都需要从几千公里之外、途经崎岖的山路从工业区运过来。
”他说,有时候难度太大、几乎无法战胜,他本人都曾想过放弃,“不过最后,我们总算找到了办法。
回首久远的历史,中国曾经是世界科学的领先者,最著名的贡献有四大发明:
指南针、造纸术、印刷术和火药。
但是,岁月流逝,之后历代王朝更加关注文艺,科学举步不前。
但是,射电望远镜这类项目是中国科学复兴的强有力象征。
2013年,中国的研发投入超过欧洲,预计2020年将超过美国。
据知社以往报道,就发表的学术论文数量而言,中国现在位居世界第二,仅次于美国。
但是,对于生活在周边地区的人来说,射电望远镜也带来一些不受欢迎的后果。
望远镜周边五公里的村庄被设定为无线电静默区,一些报告显示,数千人将受到影响。
所有可能对望远镜构成干扰的设施——比如移动电话、无线网络都被禁止。
虽然政府承诺给自愿搬迁的人发放补偿,但是其中一些人并不满意。
一位妇女告诉我,在这里继续生活下去太困难了,所以她会搬走。
另外一名男子则说,他支持望远镜项目,但是他对补偿金额不满,认为这点钱不够搬到城里去,所以他决定目前还是留下来。
科学家表示,他们知道有人要做出牺牲,但是他们希望望远镜将帮助促进该地区的发展。
南仁东说,“望远镜会吸引来大批科学家和游客,也是教育、培养下一代和中国工业的好榜样。
望远镜项目按预期计划进展顺利,预计九月完工。
启动后,我们将有机会看到,中国的“天眼”是否能够帮助中国摘取科学桂冠。
二猪眼看世界
灯火通明的大棚内,一群群的猪在圈内拥来挤去。
猪肉在中国是大宗生意,广东的这个猪场总共有2000头肉猪。
不过现在,猪身上的部位最终可不都是要上餐桌的。
肉猪和角膜用猪
屠宰后,其中一部分猪的角膜——也就是眼睛前端透明的膜性组织——将被摘除保存,用于移植人眼。
几小时车程以外,是中国历史最悠久、规模最大的眼科医院“中山眼科医院”。
中国盲人占世界盲人总数的五分之一,14亿人中盲人总计有八百万。
繁忙的病房中,角膜病专科主任袁进医生正在查房。
他说,角膜疾病致盲病例的总数在350万到500万之间。
袁进医生
角膜受伤或者感染之后,如果不妥善治疗,最终可能会导致视力丧失。
对许多病人来说,唯一的希望是移植。
但是,等待的时间相当长。
在中国,移植器官的主要来源曾经是死刑犯人。
但是去年,政府禁止了此类争议性做法,鼓励国人登记、死后捐献器官。
不过,选择这样做的人很少。
袁进医生说:
“中国人观点比较传统,他们不愿意捐献角膜。
这也是我们一年只能做5000例角膜移植手术的主要原因。
”不过今天,袁进医生正在检查的是接受猪角膜移植的病人。
中国政府去年批准开始此项实验,迄今移植手术已经做过大约200例。
58岁的吴平贵(音译)最近刚做了手术。
原来,小虫子飞进一只眼睛导致吴平贵角膜感染。
他告诉我,“没有好好护理伤口,越来越严重。
眼睛红、肿、很疼。
后来吴平贵的伤眼失明,他也丢掉了自己的保安工作。
现在吴平贵刚做移植手术24小时,视力已经开始恢复。
我问他,移植动物角膜感到吃惊吗?
他回答,“不太吃惊,我信任医生的决定。
”35年前,深圳还是一个渔村,现在已经发展为创新枢纽。
开发猪角膜移植技术的“中国再生医学国际有限公司”(CRMI)实验室就位于深圳。
邵正康博士
公司首席执行官邵正康介绍说,研发历时10年。
他说:
“我们试过许多动物,山羊,狗,猪,牛。
最后发现猪角膜和人类角膜非常相似。
实验室内摆放着许多装满猪角膜的瓶子。
猪角膜呈乳白色、黏腻状,移植前需要接受去细胞处理。
也就是说,去掉角膜上的猪细胞,去掉基因、蛋白质和血脂。
猪细胞的角膜组织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、细菌也都要杀死,避免任何疾病从动物传给人类。
无猪细胞的角膜组织
保留下来的,只有猪角膜的基本形状和胶原蛋白结构。
在移植后与人体细胞融合重生。
邵正康给我展示了最终成品,处理后的猪角膜看上去很像隐形眼镜。
CRMI公司为此项目总计投入10亿人民币(1.5亿美元),但是邵正康承认,目前这种治疗手段仍然处于早期。
猪角膜
“它和传统治疗手段区别很大,全部都是新的,需要时间介绍给医院、病人和社会。
CRMI公司介绍,移植手术的成功率在90%以上,几乎与人类角膜移植成功率持平。
但是也有部分人认为,中国动作太快,没有足够评估风险和道德。
动物器官移植给人类只是中国涉及争议领域之一。
干细胞研究、克隆、胚胎基因改造也在国际科学界掀起波澜。
CRMI实验室手术后检查
中山眼科医院内,吴平贵的检查效果不错。
他的眼睛还有一些红,但是已经开始愈合。
他说,这将给他的生活带来很大的变化,他希望好了以后可以找到一份新工作。
三寻找神秘粒子
我乘坐电动车深入地下。
高速穿过岩石中开凿出的通道,来到大山之下的最深处。
中科院高能物理研究所研究员曹俊教授解释说:
“岩石是花岗岩,相当硬。
我们头顶上有300米厚的花岗岩,屏蔽宇宙射线。
”曹俊教授
在中国南部大亚湾地下,科学家正在研究的是宇宙中最为神奇的一种粒子:
中微子。
中微子产生于核反应,包括星空中的聚变到地球上核电站的核反应过程。
这是宇宙中数量最多的粒子。
每一秒钟都有数以万亿计的中微子从我们身边飘过,但是我们感觉不到,也看不到。
中微子既不带电荷、质量也非常小。
有人形容它是最接近于不存在的东西。
更为奇妙的是,中微子也在不停地变化。
穿行在宇宙中,中微子在三种形式中转换,即学家所说的“味道”。
就好像朝空中扔出一只香蕉,眼看着香蕉变成橘子、苹果,然后再变回香蕉。
就目前所知,其他粒子没有这样的行为。
进入大亚湾研究中心
大亚湾这样的实验在全世界只有屈指可数的几个地方展开,也许会帮助科学家理解中微子的这种奇妙特性。
在大亚湾,科学家观测的是源源不断地来自附近一家核电站的中微子。
地下通道的尽头,正是实验的核心地带。
这里安装有一系列巨大的粒子探测器,可以监测到非常罕见的中微子与其他常规粒子的对撞。
探测器设在不同地点,有的间隔几公里,通过观察中微子碰撞在不同探测器之间的差异,科学家可以勾画出粒子移动过程中的变化。
曹俊教授说:
“每天我们都可以探测到数以千计的中微子,这是黄金时代,研究中微子物理学振奋人心。
更加值得注意的是,大亚湾研究团队可以比以往任何时候更精确地计算出中微子从一种形式转变为另一种形式的可能性。
根据他们的研究结果,中微子甚至可能存在第四种神秘的“味道”,不过这一点目前还没有得到证实。
大亚湾的研究工作非常成功,去年获颁国际知名的“突破奖”。
考虑到中国仅仅从1980年代才开始向这一个领域投资,如此进步令人刮目相看。
大亚湾项目负责人、中科院高能物理研究所所长王贻芳院士说,“现在我们开始见到成果了。
和中国许多科学家一样,王院士也曾在国外(意大利和美国)工作。
以前,离开中国的科学家很少回国,但是现在,人才外流之势出现逆转。
王院士说:
“我认为,随着政府投资越来越多、机会越来越多,将来回来的人还会更多。
海归科学家也在推动与其他国家建立联系。
王院士说,中国科研要进步,需要争取更多合作。
“我认为,在所有领域,国际合作总是非常重要的。
我也认为,如果对国际社会不够透明,成为领导者的机会就更少。
中国科学家面临压力发表大批学术论文,做不到可能会影响拨款。
王贻芳院士也认为存在过分强调数量、关注质量不够的现象。
“其中很多论文质量实际并不太高,至少算不上顶级质量。
数量最多并不意味着就是最好的。
因此我认为,还是任重道远。
”粒子探测器
地下中微子实验室内,研究人员也在筹划下一步行动。
曹俊教授告诉我,他们已经着手展开庞大的跟进实验。
“那项实验规模更大。
这里每一台探测器内,我们有20吨材料,用来探测中微子。
新实验中,我们将用20,000吨!
即将建成世界第一的射电望远镜之际,中国科学家也在考虑打破另一项记录:
这一次是在粒子物理学领域,在中国本土打造更大版本的“大型强子对撞机”。
曹俊说:
“在中国,目前真是科学家的好时代。
四探索幽深的海洋
上海以南几小时车程的地方,船厂乐声高昂,雄狮起舞,天空中巨大的气球随风摇摆。
码头人头攒动,聚在一起观看中国崭新的科考船下水仪式。
该砸的香槟砸完了,该剪的绳索剪断了,100米长的新船缓缓滑入水中。
这艘科考船配有实验室和先进的科研工具,它将探索世界的大海大洋,也将帮助中国深入海底:
科考船将成为深海潜水器的“发射台”。
上海海洋大学的崔维成教授说:
“人类对深
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