改寫未來的2014年中國十大科技成果

2014年，中國科學界的第一件大事，是國家自然科學一等獎的頒獎。因為有「國際首創」的硬指標，2000年以來的14年中，該獎項僅僅頒出5次，可謂是中國含金量最高的科技大獎。這次獲獎的「鐵基超導」，也不可避免地被人們用放大鏡審視，贊賞者說有諾獎資格，批評者則指出，日本科學家早就提出了思路，中國人並無開創之功。

「世界領先」，是中國科學家幾十年來一貫的追求，也是旁觀者始終解不開的心結。

2014年，中國的確在一個領域成為了「世界領先」。IMF說，按購買力平價，中國GDP今年已經超過美國，2015年將成為中國世紀的元年。由此引發的爭論，當然更加激烈，只能交由時間去檢驗。不過，假如我們相信中國真的成了GDP第一，這又意味著什麼？

歷史總能給我們講述一些有趣的故事。1872年，美國GDP總量超越英國。不知道是不是巧合，1870年代的科學界，也發生過一場美國人和英國人之間，有關「首創」的爭論。

1859年，12歲的愛迪生找到了一份在火車上售報的工作，十年後的1869年，他已經在紐約成立了自己的科技公司，發明了「愛迪生普通印刷機」。1879年，愛迪生設計出白熾燈，讓自己青史留名。

愛迪生的故事如今人盡皆知，英國人約瑟夫·斯萬卻沒有這樣的運氣。比愛迪生年長不少的斯萬，早在1860年就發明了白熾燈的原型，1875年，他改進了當年的技術，先於愛迪生造出實用的白熾燈，並於1878年拿到專利。斯萬和愛迪生的專利之爭一度被人上綱上線到國家層面，但今天，兩位科技先驅同樣受人尊重。

維多利亞時代的英國人是否曾想到，一百多年後的人們回想起那個年代，總是先想到小學課本裡的愛迪生，而不是偉大的「日不落帝國」？

今天的我們，又該如何認識自己的時代？對於80後來說，小學課本裡的現代科技是日本新干線、美國銥星。如果2014年的我們要給下一代人編寫課本 ，又會寫些什麼？是中國高鐵開始在全球布局，還是第一顆量子通信衛星已經完成攻關？

對未來的想像總是充滿魅力。當愛迪生在美國建立起龐大的電網系統時，他一定已經料到，100余年後的今天，電力已經成為人類的基本需求。但他恐怕想不到，100余年後的今天，美國老舊的電網在每一次颶風面前變得脆弱不堪，而飽受環保主義者批評的中國特高壓建設正在艱難前行。

那麼再過100年，中國人將會如何改變世界？轉基因技術能夠在全球消滅飢餓嗎？意念控制將治愈癱瘓嗎？核電將提供用之不竭的清潔能源嗎？

回顧2014，觀察者網挑選出中國科技工作者的十大進展，標准不是「世界領先」，不是行業重要性，只希望與讀者們一起展望一種未來。

改寫未來的2014年中國十大科技成果

1. 鐵基超導摘得中國國家大獎

2014年初的中國國家科學技術獎勵大會上，趙忠賢院士等人的「40K以上鐵基高溫超導體」研究獲頒2013年度國家自然科學一等獎。

超導被認為是21世紀材料領域最重要的課題，在這個領域已有10人獲得5次諾貝爾獎。基於超導原理的磁懸浮鐵路已經為中國人所熟悉，醫院使用的磁共振成像儀器（MRI）中的磁體也基本上都是由超導材料制成的。超導現像一般要在接近絕對零度時才會出現，找到轉變溫度在40K以上的材料已經十分難得。《科學》雜志對此評論稱，「中國如洪流般不斷湧現的研究結果標志著在凝聚態物理領域，中國已經成為一個強國。」

沒想到的是，這一獎項隨後在科學界引發質疑。有科學家稱，日本科學家Hosono在2008年就在高壓狀態獲得43K的臨界溫度，中國科學家常壓下的稀土元素替換做法和加高壓起到的是類似效果，因此算不得原創。

2014年底，這一爭論已經逐漸平息，而獲獎成員之一的陳仙輝教授又發現了一種新的鐵基超導材料OHFeSe。

2. 量子通信

有了量子通信，CIA再也別想監聽你啦。光量子電話網的「一次一密」提供了絕對安全：兩人通話期間，密碼機每分每秒都在產生密碼，一旦通話結束，這串密碼就會立即失效，下一次通話絕對不會重復使用。中國已經建成了試驗性的量子通信城域網，可用於金融機構的隱匿通信等工程，也可用於對電網、煤氣管網、自來水網等重要能源供給和民生網絡基礎設施的監視和通信保障。

今年末，由中國科學家完全自主研發的世界首顆「量子科學實驗衛星」完成關鍵部件的研制與交付，衛星有望先於歐美在2016年左右發射，在軌設計壽命為2年。到2030年，中國有望建立首個全球量子通信網絡。國際權威學術期刊《自然》曾評論：「在量子通信領域，中國用了不到十年的時間，由一個不起眼的國家發展成為現在的世界勁旅。」

3. 意念控制癱瘓肢體

因中風導致偏癱的董阿姨只通過「想」，就能「指揮」自己原本無法動作的肢體「聽話」地完成相應動作，以後甚至能站起來行走、拿東西，直至慢慢康復。身隨意動、思行合一，這不是科幻電影中的場景，而是借助了天津大學研制的人工神經康復機器人系統。「我們給機器人系統起名為『神工一號』，取義『鬼斧神工』」，6月14日，這項讓不少中風、癱瘓人士燃起獨立生活希望的成果公布，標志著我國在康復醫學上的重大突破。

一名癱瘓少年在腦控機械外骨骼的幫助下，為今年的巴西世界杯開球。與在世界杯上亮相的腦控機械外骨骼相比，「神工一號」更能夠體現出「純意念」。體驗者把裝有電極的腦電探測器戴在頭部，並在患病肢體的肌肉上安裝電極，借助「神工一號」的連接，就可以用「意念」來「控制」自己本來無法行動的肢體。將來的「神工二號」、「神工三號」體積會更小，便攜可穿戴。它可以輔助病人完成更多復合精細的肢體動作，推廣至包括脊髓損傷在內的更多患者，甚至實現重症癱瘓的意念交流。它對大腦狀態的探測與分析、肌骨運動健康的維持和訓練等一系列技術新思路將應用於一些特殊人群，比如長期在軌的航天員，在我國載人航天計劃中大有用武之地。

4. 超級稻畝產過1噸

2014年9月，湖南雜交水稻研究中心的最新成果——「Y兩優900」湖南隆回百畝高產示範片，平均畝產達到1006.1公斤，首次實現了超級稻百畝片過千公斤的目標，標志著第四期超級稻研究的重大突破。袁隆平實現了畝產過1噸的承諾。

如今，水稻也不再僅僅是南方的專利。10月，新疆生產建設兵團的146畝「水稻機械精量旱穴播技術與機具」示範田畝產也達到1042.97公斤，打破了袁隆平的紀錄。新疆兵團采用的這一技術是靠水稻直播機在旱地直接整地、播種，不需要育秧、栽秧，可大大節省勞動力，適合在干旱地區推廣。

旱地能種水稻，海裡也行。2014年10月，廣東湛江種植專業合作社主任陳日勝堅持種植了28年的海水稻獲得農業部認可。中國的鹽堿地有6.3億畝之多，基本撂荒，如果都能長出水稻，以目前產量(畝產300斤)計，每年能多打1890億斤糧食，相當於現有全國糧產的五分之一。

溫飽是最大的人權，中國的科技工作者一直在踐行這一觀念。

5. 中國批准一種轉基因玉米進口

美國農業部部長湯姆·維爾薩克年底透露，中國農業部已經批准進口先正達集團所開發的、含有MIR162成分的抗蟲轉基因玉米。

MIR162轉基因玉米2014年屢屢成為關鍵詞，並且早已超出了科學範疇。僅僅2014年上半年，中國退運至少125萬噸MIR162玉米，造成美國公司和農民損失近29億美元，成為兩國經貿關系的重要議題。美國農民為什麼熱衷於種植轉基因作物？顯然是因為廉價高產。最近十年，來自巴西和美國的轉基因大豆已經嚴重衝擊了中國東北的農業，而在民間抗議聲不斷的背景下，中國的轉基因技術發展近乎停滯。有消息稱，中國轉基因水稻的合法牌照已經到期，但官方遲遲沒有續發。

說白了，轉基因在中國已經不是一個科學問題，而是民眾對政府的信任問題。轉基因自然有其風險，但也節省了大量化肥農藥，如何權衡利弊，顯然不能「隔壁王大媽說了算」。袁隆平說，他願意帶頭試吃轉基因。科學家的人格能夠換來理性的交流嗎？

6. 揭示老年痴呆症致病蛋白結構

施一公第一次被普通人知道，恐怕還是因為2年前沸沸揚揚的院士風波。不過施一公本人並沒有把精力全部放在批評體制上。如今，他順利增選為院士，在科研上也有新的成果。

他領導的研究組在世界上首次揭示與阿爾茨海默症（即老年痴呆）發病直接相關的人源γ分泌酶復合物的精細三維結構，為理解γ分泌酶復合物的工作機制以及阿爾茨海默症的發病機理提供了重要線索，在人類對該病的研究歷史上邁出了關鍵一步，填補了空白。該成果以長文的形式由英國《自然》雜志於6月29日在線發表，並且罕見地同時收到《細胞》、《科學》等期刊的投稿邀請。施一公自己也表示：「這是我職業生涯上最重要的突破。」

7. 探月再入飛行器試驗成功

2014年，印度航天放了一顆「迷你衛星」，用美國拍一部科幻電影的錢發射了自己的第一個火星探測器。相比之下，中國的目光「短淺」得多，繼續專注於月球。

中國探月「三步走」終於走到了最後一步。2014年10月，我國自行研制的探月工程三期再入返回飛行試驗器，在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭發射升空，一周後完成繞月並成功返回地球。這次試驗的「打水漂」式著陸技術並不是什麼新創造，但從月球軌道以極高的速度返航，仍然充滿著風險。

每走一小步，都進行謹慎的試驗，這或許正是中國航天低事故率的原因。2014年，中國僅僅進行了16次衛星發射，少於2013年，且上半年只有1次發射。外界猜測，這段時間中國是在改進火箭的安全性。2014年，美國的新一代「天鵝座」飛船發射後爆炸，國際空間站不得不繼續依賴老舊的聯盟號維持給養。未來人類的空間站將只能依賴中國嗎？美國電影《地心引力》的預言並不是天馬行空。

8. 高鐵實現100%中國制造

李克強滿世界推銷中國高鐵的背後，是高鐵人終於有了取代西方的底氣。11月25日，裝載「中國創造」牽引電傳動系統和網絡控制系統的中國北車CRH5A型動車組進入「5000公裡正線試驗」的最後階段。牽引電傳動系統就是「高鐵之心」，猶如人的心臟，是列車的動力之源，決定高鐵列車能否高性能高舒適地運行；網絡控制系統則是「高鐵之腦」，決定和指揮著列車的一舉一動。歷時七年研發探索，100%自主化的中國高鐵已不再是夢。

2014年，中國有著世界最長的高鐵運營裡程，高鐵車次也首次超過鐵路客運的一半。在這個航空悲劇不斷的時代，我們可以設想一種更安全的交通方式。

9. 人造金剛石硬度首次超越天然鑽石

人類超越自然的努力從未停止。作為「世界工廠」的中國，在人造金剛石領域已經走在世界前列，2010年人造金剛石產量已占據世界總產量的70%以上。今年中國極硬材料合成再獲突破，6月12日出版的《自然》（Nature）雜志介紹，中國科學家團隊合成出硬度兩倍於天然金剛石的人造金剛石塊材。

金剛石在現代工業中用途廣泛，是機械與電子業切割打磨、礦山和地質鑽探、以及建築建材工業必不可少的工具和材料。由於天然金剛石罕見而價值不菲（高純度的金剛石就是鑽石），人造金剛石行業就成為制造業的最基本部門之一。1963年，中國科學家成功合成了我國第一顆人造金剛石，前後用了兩年多時間，圓了國內外多少人的百年夢想，走完了工業發達國家用了10多年才走完的路程。如今，中國材料科學家燕山大學田永君教授領導的研究團隊，與吉林大學馬琰銘教授和美國芝加哥大學王雁賓教授合作，在高溫高壓下成功地合成出硬度兩倍於天然金剛石的納米孿晶結構金剛石塊材。這樣的超硬新材料，更是圓了世界科學界和產業界的共同夢想。

10. 中國數學家宗傳明突破希爾伯特第十八問題

證明哥德巴赫猜想的陳景潤，並不缺少接班人。

古希腊哲學家亞裡士多德相信，如果把正四面體形狀的磚彼此無縫地相接起來，就能裝滿整個空間，即最大密度達100%，這在16世紀被證明是錯的。而北京大學數學科學學院教授宗傳明花了23年，終於給出了正四面體的磚堆起來精確的最大密度。

幾何體的最大堆積密度，是著名的希爾伯特第18問題，「令許多傑出數學家競折腰」。2006年，美國普林斯頓大學與密歇根大學的兩組科學家借助計算機對正四面體的堆積密度展開競賽式研究。而材料學家也開始認識到，基本單元為正四面體的納米材料可能具有十分特殊的物理性質，其有望在應用領域大展拳腳。宗傳明幾乎每天都在思考這一難題，並動手做了許多幾何模型幫助思考，尋求創新思路。經歷過無數次的失敗，他終於完成了這項被歐美同行盛贊為輝煌的工作。■