大科學(xué)時(shí)代的大科學(xué)裝置如何建？

楊智杰

2021年4月28日，安徽合肥市，全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）內(nèi)的升級(jí)改造。圖/視覺(jué)中國(guó)

4月12日，“人造太陽(yáng)”迎來(lái)新進(jìn)展。當(dāng)晚，在合肥運(yùn)行的大科學(xué)裝置、世界首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），實(shí)現(xiàn)了403秒高約束模等離子體運(yùn)行，刷新了世界紀(jì)錄。

EAST是中國(guó)自主研發(fā)的磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。可控核聚變被視為“人類終極能源”，想要在未來(lái)為人類發(fā)電，須滿足兩個(gè)條件：達(dá)到上億度的點(diǎn)火溫度和穩(wěn)定長(zhǎng)時(shí)間約束控制。此次EAST的突破，對(duì)提升核聚變能源的經(jīng)濟(jì)性和可行性起到推動(dòng)作用。

如今，科學(xué)前沿的革命性突破，正越來(lái)越依賴重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，即大科學(xué)裝置。大科學(xué)裝置可創(chuàng)造更高能量、更大密度，或更高強(qiáng)度的極限研究條件，探索無(wú)盡宇宙和物質(zhì)世界的微觀奧秘。中科院院士、中科院原院長(zhǎng)白春禮曾形容，“如果未來(lái)科技是一個(gè)充滿無(wú)限可能的魔盒，那大科學(xué)裝置是開(kāi)啟它的鑰匙”。

今年2月，中共中央政治局就加強(qiáng)基礎(chǔ)研究進(jìn)行第三次集體學(xué)習(xí)，中共中央總書(shū)記習(xí)近平提到，“世界已進(jìn)入大科學(xué)時(shí)代，基礎(chǔ)研究組織化程度越來(lái)越高”“要科學(xué)規(guī)劃布局前瞻引領(lǐng)型、戰(zhàn)略導(dǎo)向型、應(yīng)用支撐型重大科技基礎(chǔ)設(shè)施”。

面向前沿的大科學(xué)裝置“絕不能丟下”

快速射電暴（FBR），是一種來(lái)自銀河系外的神秘射電天文現(xiàn)象，能在千分之一秒內(nèi)，釋放相當(dāng)于一整年的太陽(yáng)能，但其物理起源至今無(wú)人知曉。2019年，中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員李菂團(tuán)隊(duì)在處理“中國(guó)天眼”射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）的觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其探測(cè)到一例持續(xù)活躍的射電暴，并將其命名為FRB 20190520B。

之后，合作團(tuán)隊(duì)通過(guò)組織多臺(tái)國(guó)際設(shè)備協(xié)同觀測(cè)，進(jìn)一步揭示了這個(gè)快速射電暴周邊的復(fù)雜環(huán)境特征。2022年6月，研究成果刊發(fā)在《自然》雜志上。全球首位發(fā)現(xiàn)FBR的美國(guó)天體物理學(xué)家鄧肯·洛里默評(píng)價(jià)，依據(jù)該發(fā)現(xiàn)，能推測(cè)快速射電暴有多種類型，并預(yù)測(cè)“未來(lái)幾年內(nèi)，人類能夠撥開(kāi)快速射電暴神秘的面紗”。今年3月，這一成果入選科技部“2022年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”。

FAST首席科學(xué)家李菂向《中國(guó)新聞周刊》表示，F(xiàn)AST出成果的速度超出自己的預(yù)期。FAST看上去是一個(gè)相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)面積的“大鍋”，坐落于貴州省平塘縣，2016年落成，2020年通過(guò)驗(yàn)收后正式開(kāi)放?？焖偕潆姳╊I(lǐng)域是一個(gè)“年輕”的研究領(lǐng)域。李菂曾介紹，F(xiàn)AST建成前，《自然》和《科學(xué)》雜志上，中國(guó)發(fā)表的射電天文學(xué)論文數(shù)量為0，到了2022年，利用FAST，中國(guó)科學(xué)家在兩刊發(fā)表快速射電暴相關(guān)論文占到當(dāng)年總量的60％。毫無(wú)疑問(wèn)，大科學(xué)裝置為開(kāi)展前沿性基礎(chǔ)研究提供了重要支撐。

1962年，美國(guó)耶魯大學(xué)科學(xué)史教授普萊斯提出著名的“小科學(xué)，大科學(xué)”論斷。他認(rèn)為，二戰(zhàn)之前的科學(xué)都是小科學(xué)，以美國(guó)“曼哈頓計(jì)劃”的實(shí)施為標(biāo)志，世界進(jìn)入大科學(xué)時(shí)代?？茖W(xué)研究越來(lái)越復(fù)雜，需要更極致的實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及更大的團(tuán)隊(duì)。因此科學(xué)的進(jìn)步，開(kāi)始仰仗國(guó)家政府支持的、昂貴且復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置或計(jì)劃，比如阿波羅計(jì)劃、哈勃望遠(yuǎn)鏡、大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)等。在此之后，美國(guó)、蘇聯(lián)、歐洲、日本等開(kāi)始將大科學(xué)裝置視為科技發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力。中科院近代物理研究所研究員楊建成曾統(tǒng)計(jì)，上世紀(jì)70年代以后，約40％諾貝爾物理獎(jiǎng)都用到了大科學(xué)裝置。

2023年4月12日，實(shí)驗(yàn)成功后的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）控制大廳。圖/新華

中國(guó)“人造太陽(yáng)”EAST裝置。圖/中新

大科學(xué)裝置大致分為兩類，一種是專用大科學(xué)裝置，專門(mén)用于粒子物理、核物理、聚變物理、天文學(xué)等領(lǐng)域，用以開(kāi)展好奇心驅(qū)動(dòng)的前沿探索性研究，實(shí)現(xiàn)“從0到1”的重大突破。國(guó)內(nèi)此類裝置包括北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、FAST、EAST等，這一類大科學(xué)裝置的建設(shè)者往往就是使用者。另一種是平臺(tái)型大科學(xué)裝置，以需求和應(yīng)用為主要導(dǎo)向，同時(shí)可用于純粹的基礎(chǔ)研究，服務(wù)于多學(xué)科。比如上海同步輻射光源裝置（即上海光源），為生物醫(yī)藥、能源、材料等領(lǐng)域提供研發(fā)平臺(tái)。

2022年9月，國(guó)家發(fā)改委高技術(shù)司副司長(zhǎng)張志華介紹，中國(guó)目前布局建設(shè)了77個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，其中32個(gè)在運(yùn)行。

2022年11月，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員陳和生曾表示，國(guó)內(nèi)能支撐國(guó)際前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究、特別是高水平自立自強(qiáng)的大科學(xué)裝置，與國(guó)際相比仍有一定差距。李菂也提到，在天文領(lǐng)域，需要更多像“中國(guó)天眼”這樣的大科學(xué)裝置，“我們才能進(jìn)入到國(guó)際一流的俱樂(lè)部中和高手一起玩”。

但多位受訪的學(xué)者向《中國(guó)新聞周刊》指出，“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中提出建設(shè)的20多個(gè)大科學(xué)裝置中，除了高海拔宇宙線觀測(cè)站等幾個(gè)項(xiàng)目是專用大科學(xué)裝置外，多數(shù)是以應(yīng)用和需求為導(dǎo)向的平臺(tái)型裝置。

大科學(xué)裝置投資動(dòng)輒數(shù)億乃至數(shù)十億元。國(guó)家發(fā)改委牽頭科技部等多部門(mén)，每五年調(diào)整和發(fā)布一次重大科技基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃。中國(guó)科學(xué)院條件保障與財(cái)務(wù)局原局長(zhǎng)鄭曉年曾負(fù)責(zé)中科院大科學(xué)裝置的管理。他告訴《中國(guó)新聞周刊》，選擇建設(shè)大科學(xué)裝置，最核心的評(píng)估要素是能否有重大的科學(xué)產(chǎn)出，但也要考慮目前中國(guó)的國(guó)力能否負(fù)擔(dān)得起。此外，不同類型裝置都要兼顧，“但無(wú)論哪種類型設(shè)施，都要‘有用，能解決國(guó)家實(shí)際問(wèn)題，或解決重大科學(xué)問(wèn)題”。

深圳綜合粒子設(shè)施研究院院長(zhǎng)、深圳產(chǎn)業(yè)光源總負(fù)責(zé)人孫冬柏，是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃總體專家組副組長(zhǎng)。他認(rèn)為，當(dāng)下，中國(guó)的確要更多投入平臺(tái)型大科學(xué)裝置，這不是否認(rèn)面向前沿基礎(chǔ)研究的專用大科學(xué)裝置的重要性，而是面對(duì)復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)，需要通過(guò)平臺(tái)型大科學(xué)裝置，解決經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中的實(shí)際問(wèn)題，比如芯片等領(lǐng)域的“卡脖子”難題。

中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院研究員、中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新發(fā)展研究中心主任穆榮平曾參與起草國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“十二五”規(guī)劃，他告訴《中國(guó)新聞周刊》，“十四五”規(guī)劃中，應(yīng)用導(dǎo)向的大科學(xué)裝置數(shù)量更多，是由中國(guó)目前的國(guó)情決定，需要解決現(xiàn)實(shí)需求。

僅看科學(xué)價(jià)值、技術(shù)先進(jìn)性，不足以證明大科學(xué)裝置高額投資的合理性。中科院樊瀟瀟等人系統(tǒng)研究了德國(guó)、澳大利亞等國(guó)的大科學(xué)裝置規(guī)劃方案。相關(guān)論文提到，德國(guó)目前有80多個(gè)運(yùn)行、在建、規(guī)劃的設(shè)施，多個(gè)項(xiàng)目全球領(lǐng)先。德國(guó)政府制定科技基礎(chǔ)設(shè)施路線圖時(shí)，最重要的環(huán)節(jié)是科學(xué)維度評(píng)估，會(huì)組織國(guó)際專家組，從科學(xué)意義、應(yīng)用、可行性，及與德國(guó)科研地位的關(guān)系四個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行兩次評(píng)價(jià)。

評(píng)估時(shí)，每個(gè)項(xiàng)目都有3個(gè)該領(lǐng)域的國(guó)際評(píng)審專家，他們會(huì)考慮項(xiàng)目對(duì)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新領(lǐng)域或現(xiàn)有領(lǐng)域的重要科學(xué)意義，應(yīng)用時(shí)能服務(wù)多少用戶、如何共享、能產(chǎn)出多少論文等，可行性方面，會(huì)考量負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)的技術(shù)、人員和資質(zhì)水平。除此之外，項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)成本、對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的短期與長(zhǎng)期影響、是否解決國(guó)家重要需求以及培養(yǎng)下一代研究人員等也是綜合考慮因素。

平臺(tái)型大科學(xué)裝置服務(wù)的用戶更多，技術(shù)溢出效應(yīng)更強(qiáng)。上海光源是中國(guó)當(dāng)前用戶最多的大科學(xué)裝置。2010年以來(lái)，中科院院士高福團(tuán)隊(duì)曾利用上海光源線站分析，揭示了禽流感、埃博拉等流行病毒的感染機(jī)制。此外，基于上海光源的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，羅氏、輝瑞等知名藥企進(jìn)行了新藥研發(fā)。新冠疫情暴發(fā)后，科研人員依托同步輻射光源得到蛋白酶結(jié)構(gòu)的解析，為抗病毒藥物研制提供了必要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。相比之下，專用大科學(xué)裝置往往探索的是高而遠(yuǎn)的“無(wú)用”研究，出大成果也有很強(qiáng)的不確定性。

但中科院高能物理所研究員張新民對(duì)《中國(guó)新聞周刊》，當(dāng)下強(qiáng)調(diào)應(yīng)用導(dǎo)向和平臺(tái)型大科學(xué)裝置的同時(shí)，面向前沿探索的大科學(xué)裝置“絕不能丟下”。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，未來(lái)中國(guó)的平臺(tái)型大科學(xué)裝置想要發(fā)展更好，同時(shí)需要專用大科學(xué)裝置在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域有重大突破，才能在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑。

被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）。

“中國(guó)天眼”獲得的銀河星際氫原子氣體分布高清圖像。本版圖/新華

業(yè)內(nèi)的共識(shí)是，專用大科學(xué)裝置想要出大成果、好成果，在性能指標(biāo)上要有獨(dú)特性或世界領(lǐng)先。以FAST為例，李菂對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)，世界上專用大科學(xué)裝置很少出現(xiàn)剛開(kāi)放使用，就系統(tǒng)性產(chǎn)出大成果的情況，F(xiàn)AST開(kāi)放使用3年后，目前已進(jìn)入到系統(tǒng)性“出好成果、出大成果”的發(fā)展階段?！癋AST大科學(xué)裝置設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)很重要。設(shè)計(jì)者南仁東先生在提出這一方案時(shí)就立足于建設(shè)世界上單口直徑最大的射電望遠(yuǎn)鏡?！崩钋吔忉屨f(shuō)。

李菂認(rèn)為，設(shè)備只是研究手段，想出好成果，一線科研人員還要思考，如何提出有創(chuàng)新性的科學(xué)問(wèn)題，同時(shí)，還需要依靠一些運(yùn)氣。李菂坦言，F(xiàn)AST建成后，正趕上快速射電暴學(xué)術(shù)領(lǐng)域的活躍發(fā)展期，同期，作為世界上靈敏度最高的射電望遠(yuǎn)鏡之一的美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的坍塌，使FAST失去了一個(gè)強(qiáng)勁的對(duì)手，進(jìn)一步推動(dòng)“中國(guó)天眼”站在了世界天文領(lǐng)域的舞臺(tái)。

“有光則靈”？

過(guò)去三四年，一些地方政府主動(dòng)找到中科院院士、中科院高能物理所所長(zhǎng)王貽芳，希望高能所在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)光源類大科學(xué)裝置?！耙恍┑胤接X(jué)得光源是個(gè)好東西，但他們沒(méi)有建設(shè)和運(yùn)行團(tuán)隊(duì)，以為跟蓋房子一樣。”王貽芳說(shuō)。最終他婉拒了這些請(qǐng)求。

光，是認(rèn)識(shí)物質(zhì)和生命最基本的工具。同步輻射光源、自由電子激光、散裂中子源等作為先進(jìn)光源，是科學(xué)家認(rèn)知微觀世界、探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的“高清照相機(jī)”，是科研的有力支撐平臺(tái)。以同步輻射光源為例，研究者通過(guò)相關(guān)技術(shù)，在高溫、高壓、腐蝕性等各類環(huán)境中，探測(cè)樣品的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，比常規(guī)X射線光更準(zhǔn)確和高效。

中國(guó)科技大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室里拍攝的合肥同步輻射光源設(shè)備。圖/視覺(jué)中國(guó)

上海同步輻射光源。圖/中新

2022年8月，北京懷柔科學(xué)城內(nèi)，建設(shè)中的高能同步輻射光源項(xiàng)目。圖/中新

2021年，大連海事大學(xué)公共管理與人文藝術(shù)學(xué)院副教授黃振羽等人在《地方政府為何青睞大科學(xué)裝置？》一文中提到，2018年以來(lái)，佛山、東莞、深圳、成都、西安、大連等多地都計(jì)劃建設(shè)大科學(xué)裝置，其中同步輻射光源最受追捧。地方政府還創(chuàng)造了一個(gè)極具時(shí)代背景的概念——“有光則靈”?！肮狻北闶枪庠创罂茖W(xué)裝置，“靈”則指的是政績(jī)。

《中國(guó)新聞周刊》梳理公開(kāi)資料發(fā)現(xiàn)，一些地方已著手開(kāi)建這類大科學(xué)裝置的前期工程。2021年6月，重慶開(kāi)工建設(shè)當(dāng)?shù)厥讉€(gè)大科學(xué)裝置，包括同步輻射光源和超瞬態(tài)電子顯微鏡集群。2022年7月，《湖北日?qǐng)?bào)》報(bào)道，大科學(xué)裝置配套項(xiàng)目武漢光源工程即將8月施工，一期工程擬建設(shè)1.5GeV低能區(qū)第四代同步輻射光源。

為何地方政府都熱衷于光源裝置？黃振羽等分析認(rèn)為，當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)質(zhì)量提升的重要突破口在于創(chuàng)新，這引發(fā)地方政府間開(kāi)啟一場(chǎng)創(chuàng)新錦標(biāo)賽，大科學(xué)裝置是具有強(qiáng)公共屬性、強(qiáng)外部性的創(chuàng)新性公共生產(chǎn)工具，面向基礎(chǔ)研究前沿，能迎合地方政府的偏好。

多個(gè)現(xiàn)運(yùn)行的光源項(xiàng)目都證明，這類平臺(tái)型大科學(xué)裝置有助于地方產(chǎn)業(yè)和人才集聚，以及助力城市轉(zhuǎn)型升級(jí)。比如，2018年，總投資23億元的中國(guó)首臺(tái)散裂中子源在東莞建成，因這一項(xiàng)目，中科院高能物理所成立東莞研究部，定向招聘了近300名研究者落戶本地。合肥同步輻射裝置，每年可以吸引全球幾十個(gè)國(guó)家和地區(qū)的科研人員來(lái)到當(dāng)?shù)?，從事物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。

地方熱衷建光源背后，觸及的另一個(gè)核心問(wèn)題是，大科學(xué)裝置到底是要國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃，還是地方可以自主建設(shè)？

國(guó)家統(tǒng)一部署，是國(guó)際上通行的大科學(xué)裝置規(guī)劃方式。以美國(guó)為例，大科學(xué)裝置的主要管理部門(mén)是能源部（DOE）和美國(guó)的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF），DOE主要進(jìn)行20年的長(zhǎng)期規(guī)劃，依據(jù)項(xiàng)目?jī)?yōu)先順序進(jìn)行資源配置。NSF則每年審查評(píng)估項(xiàng)目，根據(jù)一些學(xué)科的重大進(jìn)展調(diào)整目標(biāo)。據(jù)相關(guān)管理文件介紹，NSF對(duì)重大的基礎(chǔ)研究新項(xiàng)目非常謹(jǐn)慎，要求預(yù)研時(shí)間至少為10年。

在國(guó)內(nèi)，“十一五”期間，國(guó)家發(fā)改委提出要建設(shè)12個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，開(kāi)啟大科學(xué)裝置建設(shè)有序規(guī)劃、加速發(fā)展的模式，之后每五年對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整和更新。2013年，國(guó)務(wù)院組織上百名專家研討后，發(fā)布《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃（2012—2030年）》，瞄準(zhǔn)能源、生命、地球系統(tǒng)與環(huán)境、材料、粒子物理和核物理、空間和天文、工程技術(shù)等7個(gè)重點(diǎn)科學(xué)領(lǐng)域部署。

2018年，國(guó)務(wù)院在《關(guān)于全面加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見(jiàn)》中提到，“鼓勵(lì)和引導(dǎo)地方、社會(huì)力量投資建設(shè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，加快緩解設(shè)施供給不足問(wèn)題”，這成為了地方規(guī)劃建設(shè)光源的一個(gè)契機(jī)。

但在同步輻射光源領(lǐng)域，鄭曉年向《中國(guó)新聞周刊》介紹，國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，已形成了一套相對(duì)完整的布局?，F(xiàn)有的北京同步輻射裝置是一代光源，合肥同步輻射光源是二代光源，上海光源是三代光源，北京在建的高能同步輻射光源與合肥即將建設(shè)的先進(jìn)光源，是第四代光源。根據(jù)光源加速器中電子能量的不同來(lái)劃分，上海光源處于中能區(qū)，北京在建的是高能區(qū)光源，合肥即將建設(shè)的是低能區(qū)光源。

“我們的想法是在中國(guó)先部署一個(gè)全能區(qū)覆蓋的同步輻射光源體系，分布在北京、上海、合肥三個(gè)綜合性國(guó)家科學(xué)中心，供科學(xué)家和企業(yè)用戶使用。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，我們還是要集中力量辦大事，而不是光源遍地開(kāi)花?！编崟阅暾f(shuō)。但他注意到，很多地方想要部署和建設(shè)的光源，都是中能光源，和現(xiàn)有上海光源的能區(qū)重復(fù)。

多位專家反對(duì)地方熱衷建大科學(xué)裝置。陳和生認(rèn)為，部分地方領(lǐng)導(dǎo)從政績(jī)出發(fā)，并未考慮當(dāng)?shù)厥欠裾嫘枰粋€(gè)同步輻射光源、有沒(méi)有用戶。他擔(dān)憂，這會(huì)破壞重大科技基礎(chǔ)設(shè)施由國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃的傳統(tǒng)。而且，國(guó)內(nèi)建設(shè)光源大科學(xué)裝置的人才有限，有些單位沒(méi)有建設(shè)隊(duì)伍和管理機(jī)制，缺乏關(guān)鍵技術(shù)能力，只能高薪挖人，沖擊已有國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)秩序，甚至可能會(huì)導(dǎo)致“爛尾”工程。

“我們有過(guò)先例，一個(gè)在建的國(guó)家（光源）工程項(xiàng)目的總工程師，被某大學(xué)高薪挖走，這是一個(gè)項(xiàng)目最重要的崗位。”鄭曉年告訴《中國(guó)新聞周刊》。此外，大科學(xué)裝置建成后將運(yùn)行二三十年，每年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用相當(dāng)于建設(shè)費(fèi)用的10％左右，這也是一筆不小的開(kāi)支。有專家擔(dān)心，如果沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和支持，未來(lái)地方政府換屆，很可能造成大科學(xué)裝置難以持續(xù)發(fā)展。

《中國(guó)新聞周刊》了解到，因多地提出建設(shè)光源類大科學(xué)裝置的計(jì)劃，2021年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布關(guān)于國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施窗口指導(dǎo)文件，要求各個(gè)地方政府規(guī)劃投資超過(guò)10億元以上的項(xiàng)目，如果未通過(guò)國(guó)家發(fā)改委的批復(fù)，不得擅自建設(shè)。但多位受訪專家提到，并不了解目前哪些項(xiàng)目通過(guò)了窗口指導(dǎo)。

也有專家認(rèn)為，一些產(chǎn)業(yè)集聚的城市的確有使用光源的需求。過(guò)去幾年，深圳產(chǎn)業(yè)光源總負(fù)責(zé)人孫冬柏調(diào)研眾多企業(yè)后發(fā)現(xiàn)，有車(chē)企受到中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)用同步輻射光源研究電池的啟發(fā)，也申請(qǐng)了光源裝置，但使用門(mén)檻很高。孫冬柏舉例，企業(yè)使用前要遞交申請(qǐng)，等到真正拿到使用權(quán)限，實(shí)驗(yàn)條件卻難以滿足企業(yè)需求。此外，做完實(shí)驗(yàn)后要分析數(shù)據(jù)，這也是企業(yè)的短板。

正因如此，孫冬柏認(rèn)為，有必要專門(mén)為企業(yè)打造產(chǎn)業(yè)光源，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境上模擬工業(yè)環(huán)境，同時(shí)能幫助企業(yè)解析數(shù)據(jù)。此外，他強(qiáng)調(diào)，地方政府建設(shè)大科學(xué)裝置，有助于緩解國(guó)家財(cái)政壓力，國(guó)家可以有序梳理項(xiàng)目，統(tǒng)一備案和評(píng)估，而不是完全限制地方的積極性。

穆榮平對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)，地方政府和企業(yè)對(duì)發(fā)展大科學(xué)裝置有積極性，符合相關(guān)政策要求。但他強(qiáng)調(diào)，中央統(tǒng)籌大科學(xué)裝置建設(shè)，并加強(qiáng)窗口指導(dǎo)是必要的，未來(lái)也可以在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的部分城市擴(kuò)大地方建設(shè)大科學(xué)裝置自主權(quán)的試點(diǎn)，設(shè)置一些準(zhǔn)入門(mén)檻，比如大裝置建設(shè)項(xiàng)目預(yù)算低于地方財(cái)政收入一定比例，可以由地方自主決策投建，防止將大裝置建設(shè)作為政績(jī)工程盲目發(fā)展。

多位專家提到，當(dāng)下更重要的是如何建好、用好現(xiàn)有光源。光源類大科學(xué)裝置在建成后，還有升級(jí)需求。比如加速器和部分光束線站建好后，要根據(jù)設(shè)計(jì)容量擴(kuò)充線站。線站越多，裝置發(fā)揮的效率越大，目前在建的北京高能同步輻射光源，線站不少于90條。2009年，上海光源建成，包括加速器和首批建成的7條光束線站。但多位受訪專家介紹，后續(xù)擴(kuò)充線站時(shí)，上海光源團(tuán)隊(duì)不得不重新申請(qǐng)國(guó)家“十二五”重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，審批通過(guò)后，直至2016年11月，上海光源二期項(xiàng)目才開(kāi)工建設(shè)，周期為6年。

“加速器在建好的前十年，是性能最好的時(shí)期，這等于在上海光源加速器的黃金階段，它沒(méi)有充分發(fā)揮作用?！编崟阅暾f(shuō)。國(guó)外通行做法是，按照大科學(xué)裝置發(fā)展規(guī)劃和需求，分步升級(jí)，不需要重新申請(qǐng)項(xiàng)目批示。鄭曉年認(rèn)為，目前在建的北京懷柔高能同步輻射光源和即將開(kāi)建的合肥先進(jìn)光源，未來(lái)也要建設(shè)二期，要盡量避免走上海光源升級(jí)的“彎路”。

強(qiáng)化大科學(xué)裝置的“科研屬性”

大科學(xué)裝置不同于一般基建工程，建設(shè)過(guò)程更像是科研攻關(guān)，會(huì)遇到各種技術(shù)難題，不確定性極大。以FAST為例，設(shè)計(jì)者最初想用鋼材質(zhì)建設(shè)望遠(yuǎn)鏡的主動(dòng)反射面，但鋼的重量大，又影響反射面精度。之后，設(shè)計(jì)者嘗試了碳纖維材質(zhì)等諸多材料，最終從國(guó)外同行的實(shí)踐中獲得靈感，選擇了鋁合金結(jié)構(gòu)，解決了精度、重量等問(wèn)題。

2016年，美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）發(fā)現(xiàn)引力波，引發(fā)全球天文物理學(xué)界的狂歡。次年，中國(guó)阿里原初引力波探測(cè)計(jì)劃在西藏阿里動(dòng)工，該項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)一臺(tái)國(guó)際一流的宇宙微波背景輻射偏振望遠(yuǎn)鏡，原計(jì)劃2020年建成，但受疫情等多因素影響，預(yù)計(jì)2023年年底前安裝、運(yùn)行。

原初引力波是宇宙大爆炸時(shí)產(chǎn)生的引力波。中科院高能物理研究所研究員、阿里項(xiàng)目首席科學(xué)家張新民描述，這是宇宙誕生時(shí)突然發(fā)生的一聲啼哭，一直在宇宙中回蕩，也是宇宙學(xué)和引力波基礎(chǔ)前沿的重大突破方向。高海拔、大氣干燥，是這類望遠(yuǎn)鏡選址的基本要求。因此，阿里項(xiàng)目選址在海拔5250米。除了工程方面的挑戰(zhàn)，建設(shè)過(guò)程中，臺(tái)址建設(shè)、望遠(yuǎn)鏡研制、控制和數(shù)據(jù)計(jì)算平臺(tái)等研發(fā)，都面臨難題。

建設(shè)中的阿里原初引力波望遠(yuǎn)鏡。圖/受訪者提供

多位專家向《中國(guó)新聞周刊》提到，大科學(xué)裝置在建設(shè)階段，存在工程屬性與科研屬性割裂的問(wèn)題。王貽芳領(lǐng)導(dǎo)的高能所建設(shè)了北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、散裂中子源等大科學(xué)裝置。他向《中國(guó)新聞周刊》介紹，國(guó)家發(fā)改委對(duì)大科學(xué)裝置建設(shè)參照的是基建管理辦法，投資費(fèi)用只涵蓋工程建設(shè)，而大科學(xué)裝置本質(zhì)是一個(gè)科研裝置，建設(shè)過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)出差、研究生人才培養(yǎng)，甚至發(fā)論文的版面費(fèi)都不包含在資助范圍內(nèi)。

大科學(xué)裝置建設(shè)過(guò)程中，如果一些設(shè)備研制失敗后，科學(xué)家還需要重新研發(fā)和調(diào)試。據(jù)王貽芳了解，其他一些國(guó)家，因意外產(chǎn)生的不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)大約是建設(shè)經(jīng)費(fèi)的30％。但國(guó)內(nèi)大科學(xué)裝置建設(shè)的不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)與普通基建相同，是建設(shè)經(jīng)費(fèi)的大約5％，“這跟大科學(xué)裝置的科研性質(zhì)不符”。

“申請(qǐng)投資概算里沒(méi)有科研經(jīng)費(fèi)支出或人員開(kāi)支這種科目，想列都列不進(jìn)去。”鄭曉年對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)。正因此，薪資和人才評(píng)價(jià)體系上，參與大科學(xué)裝置項(xiàng)目的科研和工程人員長(zhǎng)期處在尷尬的境地。鄭曉年解釋說(shuō)，比如中科院某個(gè)研究所大科學(xué)裝置科研人員，他們從所里領(lǐng)工資，研究員的工資包含基本工資和績(jī)效，大科學(xué)裝置建設(shè)周期很長(zhǎng)，期間科研人員發(fā)論文少，這意味著績(jī)效少，而建設(shè)經(jīng)費(fèi)又無(wú)法給人員一定的補(bǔ)貼。多位參與大科學(xué)裝置建設(shè)的科學(xué)家表示，他們不得不在建設(shè)同時(shí)申請(qǐng)新的項(xiàng)目爭(zhēng)取經(jīng)費(fèi)。

陳和生曾稱，大科學(xué)裝置對(duì)科研起到很大作用，但每年院士、杰青、優(yōu)青評(píng)選，真正從事大科學(xué)裝置建設(shè)的人很難評(píng)上，即便其在大裝置建設(shè)過(guò)程中有很多創(chuàng)新，克服很多困難?！拔业膸讉€(gè)副總工程師，參與阿里項(xiàng)目七八年了，一直在干活，論文不夠，不是杰青，到現(xiàn)在連個(gè)副研究員都沒(méi)有評(píng)上。”張新民說(shuō)。他擔(dān)心人才流失，曾找到所長(zhǎng)說(shuō)，“不要等到我們的項(xiàng)目要出成果的時(shí)候，沒(méi)有人來(lái)做了?！?/p>

多位受訪專家提到，現(xiàn)階段，從事大科學(xué)裝置建設(shè)和運(yùn)行的人才評(píng)估很難在國(guó)家層面得到解決。鄭曉年認(rèn)為，每個(gè)單位內(nèi)部可以嘗試改變。他介紹，F(xiàn)AST在建設(shè)期間，國(guó)家天文臺(tái)為參與項(xiàng)目的科研工程人員劃定了一個(gè)新的評(píng)價(jià)體系，“比如我們當(dāng)時(shí)一年要評(píng)出10位研究員（正高級(jí)職稱），會(huì)劃出兩個(gè)名額給工程人員，其中不僅包括參與FAST的人，還有參與‘探月工程的相關(guān)團(tuán)隊(duì)等，都按照工程系統(tǒng)的人才評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估。”

鄭曉年建議，未來(lái)可以在大科學(xué)裝置相關(guān)建設(shè)經(jīng)費(fèi)中，體現(xiàn)其科研屬性，增加一筆用于科研和人才的相關(guān)費(fèi)用。王貽芳建議，國(guó)家發(fā)改委針對(duì)大科學(xué)裝置建設(shè)，可以制定更有針對(duì)性的管理辦法。

對(duì)于大科學(xué)裝置建設(shè)由國(guó)家發(fā)改委負(fù)責(zé)的安排，穆榮平指出，國(guó)家發(fā)改委已形成相對(duì)成熟的工作機(jī)制，而且國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資規(guī)模大，需要國(guó)家發(fā)改委統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要決定。鄭曉年分析說(shuō)，國(guó)家發(fā)改委主管大科學(xué)裝置的規(guī)劃和建設(shè)，能保證其獲得足夠的重視和投入。

但一位不愿具名的大科學(xué)裝置研究者認(rèn)為，這背后更深層的癥結(jié)在于，國(guó)內(nèi)大科學(xué)裝置的建設(shè)、運(yùn)行、成果產(chǎn)出由不同部門(mén)管理。2014年，國(guó)家發(fā)改委等多部門(mén)出臺(tái)了《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施管理辦法》（以下簡(jiǎn)稱《辦法》）。依據(jù)《辦法》，國(guó)家發(fā)改委牽頭設(shè)施建設(shè)管理，建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)主要來(lái)自財(cái)政資金，科技部、自然科學(xué)基金委支持依托大科學(xué)裝置開(kāi)展重大科學(xué)研究，管理產(chǎn)出成果等。

前述大裝置研究者認(rèn)為，管理部門(mén)并不直接負(fù)責(zé)科研成果產(chǎn)出，這使得大科學(xué)裝置的科研屬性沒(méi)有得到足夠重視。以美國(guó)為例，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施從規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、運(yùn)行和產(chǎn)出，都主要由國(guó)家能源部統(tǒng)一負(fù)責(zé)，“如果建完裝置不出成果，責(zé)任非常清楚”。

今年3月，新一輪機(jī)構(gòu)改革組建了中央科技委員會(huì)。前述學(xué)者認(rèn)為，未來(lái)可以討論，是否將大科學(xué)裝置的管理劃歸在有更強(qiáng)統(tǒng)籌能力的中央科技委，進(jìn)一步理順管理機(jī)制。

2022年9月2日，廣東江門(mén)開(kāi)平市，位于地下700米的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器呈現(xiàn)出巨大的球形結(jié)構(gòu)。圖/新華