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向极宏观拓展,打开认识宇宙新视野(新知·把握科学研究新趋势)

位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域的冷湖天文观测基地。新华社记者 张 龙摄在中国科学院高能物理研究所粒子天体中心,中国“极目”空间望远镜首席科学家熊少林检查望远镜运行状态。新华社记者 金立旺摄习近平总书记在全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上指出:“当前,新一轮科技革命和产业变革深入发展。科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力,不断突破人类认知边界。”历史经验表明,每一次科技革命都会带动生产力产生质的飞跃,对人类生产生活方式、经济社会发展产生重大影响。把握新一轮科技革命和产业变革重大机遇,了解和掌握科学研究的趋势和特征至关重要。“科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力”,这“四极”的具体内涵是什么?将对科研工作带来哪些影响?本版今起推出“把握科学研究新趋势”系列报道,介绍相关领域的研究进展和发展方向。——编  者 近日,中国科学院云南天文台研究团队通过高分辨率的磁流体动力学模拟,成功揭示了太阳低层大气中一种前所未有的快速磁重联现象。磁重联在宇宙中极为普遍,对于解释宇宙中的各种磁能释放现象至关重要。此次新发现不仅揭示了太阳低层大气中快速磁重联的物理机制,获得与观测结果相近的极大磁重联速率,还为理解其他非完全电离环境中的磁能释放过程提供了新的视角。对宇宙磁重联现象的研究是人类探索认识宏观宇宙奥秘的视角之一。近年来,随着科学技术不断发展,科学研究呈现出向极宏观拓展的趋势和特征。“科学研究向极宏观拓展”的内涵是什么?有何重要意义?又会给科研工作带来哪些改变?记者采访了相关专家。向更大的宇宙空间尺度和宇宙时间尺度迈进爱因斯坦曾预言,未来科学的发展,无非是继续向宏观世界和微观世界进军。如今,宏观世界大至天体运行、星系演化、宇宙起源,微观世界小至基因编辑、粒子结构、量子调控,都是当今世界科技发展的最前沿。什么是向极宏观拓展?“向极宏观拓展,实际上是研究对象的拓展,从地球延展到天体和宇宙。”中国科学技术发展战略研究院科技与经济社会发展研究所所长陈志说。中国科学院科技战略咨询研究院院长潘教峰认为,宏观和微观是相对的,都是站在人类的视角去进行观察。极宏观更多可以从尺度概念上去理解,即向更大的宇宙空间尺度和宇宙时间尺度迈进。自古以来,人类就对宇宙充满了好奇和向往。早在2000多年前,诗人屈原就在《天问》中对宇宙发出疑问:“天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?”天文望远镜发明后,人类逐步打开了科学认识、深入研究宇宙的大门。潘教峰说:“射电望远镜的出现,让人类观测宇宙的尺度拓展到150亿光年左右的时空区域。如今,随着观测手段日益丰富、技术不断提高,对宇宙的研究也从定性描述发展到了精确时代,可以对宇宙物质组分的演化分布进行更精确的计算和分析。”正如科学家所解释的,对宇宙的研究正向极宏观拓展。当前,宏观宇宙学的研究焦点主要是“两暗一黑三起源”。“‘两暗’是指暗物质、暗能量,‘一黑’是指黑洞,‘三起源’是指宇宙起源、天体起源和生命起源。”陈志说,这些方面一旦取得重大突破,将使人类对宇宙的认识实现新的重大飞跃,可能引发新的物理学革命。把人类对客观物质世界的认识提升到前所未有的新高度科学研究向极宏观拓展,一些基本科学问题正在孕育重大突破。随着观测技术手段的不断进步,人类对宇宙起源和演化、黑洞、暗物质与暗能量等的认知也越来越深入,把人类对客观物质世界的认识提升到前所未有的新高度。比如,人类对黑洞的不断探索打开了宇宙和天体起源的新视野。黑洞是宇宙空间内存在的一种超高密度天体,即使光也无法逃脱它的引力束缚,仪器和肉眼都无法直接观测到。1964年,人类发现了第一颗恒星级黑洞。之后,科学家又陆续发现了更多的黑洞。分布在全球8个不同地区的射电望远镜组成观测阵列网络,经过近2年观测和后期海量数据分析处理,于2019年4月发布了一个距离地球5500万光年、质量为太阳65亿倍的黑洞的照片,这是人类首次看到黑洞的“面貌”。对黑洞的形成、性质、结构及其演化规律进行研究,对于更深入认识宇宙的演化具有重要意义。国际上很多重要的天文设施,如美国激光干涉引力波天文台、意大利室女座引力波天文台等,都把探测研究黑洞作为一项重要任务。我国科学家也一直致力于黑洞研究,并取得了一批重大原创成果。2019年11月,中国科学院国家天文台研究团队依托我国自主研制的郭守敬望远镜,发现了一个大质量恒星级黑洞,并提供了一种寻找黑洞的新方法。“理论预计,银河系中有数千万个黑洞,目前,我们继续利用郭守敬望远镜去发现银河系中更多的黑洞。”中国科学院国家天文台台长刘继峰说。对引力波的探测研究开辟了探究宇宙起源的新途径,不亚于黑洞研究的意义。早在一个多世纪前,爱因斯坦就基于广义相对论预言了引力波的存在,但直到2015年,科学家才探测到引力波信号,标志着引力波天文时代的开启,为研究宇宙起源与演化开辟了新的途径,也在全球掀起了引力波探测热潮。据陈志介绍,我国近年来先后启动了多项探测引力波的项目,比如“太极计划”“天琴计划”,以及建设阿里原初引力波观测站等。其中,“中国天眼”——500米口径球面射电望远镜(FAST),在未知星体、未知宇宙现象、未知宇宙规律等领域,依托大科学装置和空间科学卫星进行系统部署,开辟了引力波研究新时代。引发科研范式的改变科学研究向极宏观拓展,正在引发科研范式的改变。潘教峰说:“重大理论发现和科学突破越来越依赖于先进的实验装备和重大科技基础设施等科研条件的支撑。例如,‘中国天眼’的建成和运行就极大拓展了人类观察宇宙的边界。”除了“中国天眼”外,一批性能更为先进的大科学装置正在加快建设。例如,由多国合作、正在建设中的平方公里阵列射电望远镜。该望远镜由位于澳大利亚西部的低频阵列和位于南非的中频阵列两部分组成,接收面积约1平方公里。这是人类有史以来建造的最大的天文装置,预计2030年前后投入使用。中国也是该平方公里阵列天文台的创始成员国之一,积极参与承担了中频天线结构、伺服控制系统、低频频率分发系统、科学数据处理等建设和研究工作。与此同时,宇宙观测带来海量数据,亟须人工智能等先进技术的帮助。基于海量数据计算,可以发现传统研究方式下很难发现的新现象。随着科学研究不断向极宏观拓展,科研任务的复杂度和系统性也不断增加,科学研究进入分工协作、整体推进的大科学新阶段。在这样的背景下,科学问题难度越来越大,科学研究的组织化程度越来越高,很多研究课题并非单一研究领域的团队或短时间内能够解决,而是需要大规模人员参与、分工合作才能完成。陈志说:“为此,极宏观科研活动需要顶层谋划、统筹部署、分工明确、协同推进,全方位、多层次、宽领域协同。比如,为获得这张5500万光年外的黑洞照片,就组织了全球30多个研究所的科研人员共同参与。”“人类探索宇宙永无止境,随着科学研究向极宏观不断拓展,我们对宇宙的认知也会不断被刷新。”潘教峰说。(记者 吴月辉)《人民日报》(2024年09月09日19版)

中国高铁,复兴道路上的亮丽名片(奋进强国路 阔步新征程)

开栏的话岁月镌刻梦想,奋斗铸就华章。以进一步全面深化改革开辟中国式现代化广阔前景的时代号角已经吹响,我们迎来新中国成立75周年。时间是最真实的记录者,也是最伟大的书写者。新中国成立75年来,在中国共产党领导下,中国人民发愤图强、艰苦创业,成功开辟了中国特色社会主义道路,创造了“当惊世界殊”的发展成就,我们从一穷二白发展为世界第二大经济体,解决了千百年来困扰中华民族的绝对贫困问题,书写了人类发展史上的伟大传奇。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央团结带领全党全军全国各族人民接续奋斗、砥砺前行,开创了中国特色社会主义新时代,为中国式现代化提供了更为完善的制度保证、更为坚实的物质基础、更为主动的精神力量。从站起来、富起来到强起来,从落后时代、跟上时代再到引领时代,今天的中国已踏上以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业的新征程。本报今起开设“奋进强国路  阔步新征程”专栏,生动展现新中国成立75年来特别是党的十八大以来,我国各行各业、各个领域的巨大变化,激励广大干部群众更加紧密地团结在以习近平同志为核心的党中央周围,凝心聚力、奋发进取,在推进中国式现代化新征程上谱写更加绚丽的华章。新时代新征程,在中国广袤的大地上,高铁新线不断延伸。习近平总书记一次次深情点赞:“高铁是我国装备制造的一张亮丽的名片”“复兴号高速列车迈出从追赶到领跑的关键一步”“高铁技术树起国际标杆”。近日,中国国家铁路集团有限公司传来消息,中国铁路总里程将突破16万公里,高铁里程近4.6万公里,稳居世界第一。“建设16万公里铁路,这个100多年前提出的设想正在新时代走进现实。”中国铁道博物馆副馆长傅梅胜说。新中国成立75年来,在中国共产党领导下,中国铁路从落后时代、跟上时代再到引领时代,实现历史性跨越。今天,日夜奔驰的复兴号,充分彰显了新时代中国力量、中国精神、中国形象。从“两根钢轨”的故事,感受新时代中国力量在中国铁道科学研究院院史馆前,陈列着由不同轨枕拼接而成的百米铁轨。“从最初的木枕到后来的水泥枕、水泥宽枕,再到现在的整体道床,每种轨枕都是一个时代的缩影,更见证了中国铁路的跨越发展。”铁科院集团公司总经理李学峰说。在最近开通的多条高铁线上,铺设的是最先进的百米高速重轨。“要想列车跑得快、跑得稳,钢轨焊缝就得少,要有100米长的高速重轨。”国铁集团工电部主任曾宪海说,“从25米钢轨到100米重轨,靠的是新型举国体制的优势。”为了攻坚难题,铁科院历经海量试验,确定钢轨最佳技术参数;鞍钢、攀钢、包钢、武钢等国内钢企联合攻关、同时开展试制;产学研多方合作,突破100余项国内外专利技术……如今的中国高速重轨,每1米平直度误差不超过3张A4纸厚度,性能达到全球领先。正是中国力量,让今天的中国铁路网覆盖全国99%的20万人口以上城市,高铁网覆盖96%的50万人口以上城市,建成世界最现代化的铁路网和最发达的高铁网,成为现代化中国壮阔征程上的绚丽篇章。从自主研发的“高铁大脑”,感受新时代中国精神今年6月,“复兴号高速列车”荣获国家科学技术进步奖特等奖。一列时速350公里的高铁列车大概由4万个零部件组成,创新谈何容易!中国中车首席科学家王军介绍,网络控制系统,被称为“高铁大脑”。我们曾经依赖国外技术,制约了动车组的技术迭代升级。“把创新主动权、发展主动权牢牢掌握在自己手中。”国铁集团下定决心开展技术攻关:没有测试平台,就自己开发;买不到网络芯片,就自己研制。从技术文件到系统架构,从五花八门的硬件制式到零部件测试、代码调试,历时5年,最终成功突破了高速列车网络控制系统关键技术。如今,这个发达的自主化“大脑”,数据传输速度比既有产品提高60倍,传输容量提高100倍。正是靠着这种自立自强的中国精神,中国高铁从无到有,从引进、消化、吸收再创新到自主创新,不断刷新中国速度,挺起了中国“脊梁”。复兴号采用的254项重要标准中,中国标准占到84%。创新永无止境。眼下,在中国中车长春、青岛两个基地的生产线上,新一代复兴号动车组列车——CR450样车正紧锣密鼓生产,今年年底将正式下线,可填补世界高铁多项技术空白。从走出去的“中国高铁”,感受新时代中国形象雅万高铁,中国高铁全系统、全要素、全产业链走出去的“第一单”,是中国开放包容的生动范例。“乘坐雅万高铁,是我最美好的经历之一。”印度尼西亚万隆公务员哈拉卡尔说。“雅万高铁沿线处处都有印尼建设者,像我这样边干边学出来的技术人员很多。”参建德卡鲁尔车站的印尼籍工程师加朗·斯万达鲁说。雅万高铁建设期间,75%以上的服务和采购来自印尼当地,累计带动当地5.1万人次就业;运营期间,为印尼培养了第一批160余名高铁动车组司机等技术人员,有力带动沿线地区打造“雅万高铁经济带”,雅万高铁成为当地的致富路、幸福路、放心路。不只是雅万高铁。中欧班列“连点成线”“织线成网”,通达欧洲25个国家223个城市,连接11个亚洲国家超过100个城市;中老铁路开通以来,全线累计运输货物突破4300万吨……中国铁路大步走出去,为世界现代化贡献中国智慧、中国方案,生动诠释了一个负责任大国的胸怀:“世界好,中国才会好;中国好,世界会更好。”75年波澜壮阔,新时代激流猛进,中国高铁成为民族复兴道路上的亮丽名片。乘着复兴号看中国,处处感受到生机活力:“来一场说走就走的旅行!”京沪高铁,全长1318公里,最快4小时18分可达目的地;贵南高铁,串起“多彩贵州”与“秀美广西”,半日即可实现游小七孔、嗍螺蛳粉……时间的征途,正迈向民族复兴。“奋力拼搏,勇于攀登,再创自主创新的新佳绩。”一列列复兴号澎湃创新动力,重构时空距离,把辽阔的神州大地以前所未有的方式连接起来,织就一幅幅壮美的现代化新画卷。(记者 刘志强 李心萍)《人民日报》(2024年09月09日01版)

丝路青年说(二十三)|让“健康丝路”惠及更多基层百姓

在2024北京健康大会上,中国医学科学院阜外医院副院长潘湘斌正在向从各个国家远道而来的嘉宾们介绍这身后的移动介入治疗手术车。通过这台手术车,医生们可以深入缺少医疗条件的地区为患者开展心脏外科手术。 海外网 谢明/摄移动介入治疗手术车。 海外网 谢明/摄外国嘉宾正在听取潘湘斌的介绍。 海外网 杨皓铭/摄潘湘斌在为非洲儿童看诊。潘湘斌长期从事对外医疗合作工作,许多地区落后的医疗条件带给患者的痛苦和带给医生的无奈令他印象深刻。让先进的医疗技术走进基层,惠及更多民众也成为了潘湘斌的志愿。 中国医学科学院阜外医院供图潘湘斌在手术车上为患者进行治疗。 中国医学科学院阜外医院供图潘湘斌与非洲医护人员进行交流。 中国医学科学院阜外医院供图手术车内部的手术区域。 海外网 谢明/摄手术车上搭载的无放射线经皮介入技术目前被纳入了联合国全球可持续发展计划推广项目。 海外网 康杰/摄手术车搭载的手术机器人,可以实现远程心脏外科手术。 海外网 康杰/摄参会嘉宾参观手术车。 海外网 杨皓铭/摄

台胞在黔共度中秋:贵州温情满满 异乡亦故乡

中新网贵阳9月8日电 (王秋旭 邱轶轲)“这次提前在贵州过中秋,两岸同胞一起共享团圆的喜悦,让我感觉非常开心。”9月7日,在贵州省台联、贵州台胞之家联谊站举办的“明月同辉、两岸情浓——2024台胞中秋团圆会”活动上,台胞吴穹骅开心地说。图为在黔定居、常住的部分台胞在活动现场合影留念。王秋旭 摄“在台湾过中秋,除月饼和柚子外,烤肉是必不可少的。”受邀参加中秋活动的台胞吴穹骅开心不已。桌上摆放着猪血糕、花枝丸、乳玛琳烤玉米、沙茶酱等10余种台湾风味的烧烤食材。“贵州的山清水秀和大家的热情好客让我感到宾至如归。”“95后”台青徐嘉宏已是“贵州女婿”,这是夫妻俩第一次在贵州参加中秋活动。徐嘉宏觉得,“虽然‘每逢佳节倍思亲’,但在贵州可以感受同样的习俗,说着同样的语言,吃着差不多的烤肉,仿佛回到在台湾过中秋的场景,非常温馨。”“大陆不断加大对台胞生活的关怀力度,不管是福利政策的发布,还是增强两岸的情感凝聚,让我们备受感动。”2024年是方贤满来贵阳已14年,她与台胞邱智良在贵阳市创业至今,所营业的小餐馆目前已成为在贵阳打拼的台湾青年“食堂”。烤肉香气扑鼻,和台胞们围坐一起,欢声笑语。方贤满说:“中秋团聚,让在贵州的台胞们感受到了家的温馨,感受异乡亦故乡的深情厚谊。”随着两岸交流的不断深入,越来越多的台胞选择来大陆发展,她相信台胞在贵州的生活会越来越美好。贵州省台联专职副会长陈建强说,中秋是中华民族的传统佳节,组织在黔定居、常住的部分台胞以台湾中秋节喜好方式进行活动,也是增进两岸同胞的相互了解的良好时机。

香港故事|为贫困家庭教育“补天”的香港义工校长

新华社香港9月8日电 “要用钱才能换取学习机会,这将是社会可悲的倒退。”谈及15年前投身教育义工的初心,陈荭神情颇为激动。他自嘲对教育有种莫名的“洁癖”,虽年过半百,但身上还保留着几分年轻文人的纯粹气质。2009年,陈荭毅然辞去直资中学校长的百万年薪工作,白手起家筹办了香港首家一对一义务补习机构,服务困难阶层的学生和家长,也悄然托举起一个个贫困家庭的梦想。“给孩子一个机会”在位于九龙长沙湾大南西街的一幢写字楼里,有一处狭小而朴素的办公区,透过玻璃门可以看到“陈校长免费补习天地”的标语,几位年轻的干事正在埋头排课和汇编教材。这间被学生和家长们亲切地简称为“补天”的慈善义教机构总部,自2011年成立以来已成功配对近2.2万对师生,并设立两所才艺中心,每年帮扶近200名贫困学童升读大学,走出落后的社区,去向更广阔的天地。“比起名利,总还是要有一些精神追求和情怀的。”陈荭说,教育公平便是他的情怀和执念所在。看到教育起点落后的贫困家庭小孩越学越吃力,自信心被一点点蚕食,当时还任校长的陈荭心神长久不宁。“不能眼睁睁看着教育鸿沟变宽变深,贫困家庭的孩子自暴自弃。”陈荭说,“我想拉他们一把。”他开始借助香港青年协会义工平台,每周五深夜在社区体育馆附近摆摊,竖个牌子“自报家门”,跟打完球的“夜青”“边青”混到一起,从了解他们为什么辍学,到跟他们交朋友,渐渐过渡到亲自教他们说普通话。摆摊的日子铺就了陈荭通向孩子们叛逆和自卑内心的“心路”。“一对一的补习方式,让义工教师能够及时掌握孩子们的心理和情绪,帮助他们排解焦虑。这是学校大班课堂做不到,而我们能做的。”他说。为更好了解这些学生的具体需求,陈荭还在观塘、大屿山等地开展了大量调研。提起这段经历时,他感触颇深:家庭经济条件框住的不仅仅是教育资源,更是家长们的认知。于是,除了免费提供英语、数学等中小学生基础课程补习之外,“补天”又在社会资助下开设了才艺中心,为孩子们的未来打开更多出路,践行“有教无类、因材施教”的教育观。“孩子们充满潜能,只要给他们一个机会,每人都可以发展出独特才能。”陈荭说。“鼓励他们勇敢追梦”家长们说,“补天”为孩子们撑起了一片天,填补了他们求学生涯中很多的空白。自小在香港生活的巴基斯坦籍学生林家励,还记得自己初三时由于中文跟不上,一度被学校劝退。2018年至2021年间,“补天”的义工教师安东尼教他汉语、经济科和为人处世的道理。林家励进步神速,获得“补天”年度进步奖学金及黄锦权医生少数族裔学生奖学金,之后顺利入读香港科技大学工商管理学士(金融学)课程。“学生们的天赋、反应力、专注力各不相同,有的艺术方面有造诣,有的体育方面很强。施教切记‘一刀切’或填鸭式。”陈荭说,看到才艺班学员的无限可能,他甚感欣慰,“孩子们有的从未摸过小提琴,现在却达到了演奏级;有的从未接触过跆拳道,后来却打入了香港队。”“我们做的有时候是弥补家长的角色,帮助开发孩子的无限可能,鼓励他们勇敢追梦。”陈荭说。目前在台北艺术大学进修电影的聪仔是陈荭的“得意门生”。陈荭初见他时,曾是优异生的聪仔因沉迷电脑游戏叛逆逃学,把父母愁得焦头烂额。在补习之外,陈荭引荐他接触一些课外知识和活动,如心理学、水上探险、戏剧电影等,摸索出了他的兴趣点和特长,引导培养他报考电影艺术类高中,重拾他的学习热情。高中毕业时,聪仔一举夺得一个影像比赛的青少年组金奖,随后经资助顺利进入台北艺术大学读电影专业。记者看到,在“补天”办公总部墙壁的小树展板上,贴满了树叶状的便签纸。学生们用稚嫩的字体在上面写满了对陈荭校长和义工教师们的深深感激,还有写给自己的未来期许。“不是一个人在战斗”创校之初,筚路蓝缕。刚开始的一两年,褪去直资学校校长光环的陈荭靠着一台电脑、一部手机、一双脚,单枪匹马走遍港九新界,发传单宣讲,一点点打消学生家长们的顾虑。幸得家人的理解与支持,一路发展到如今有上万名兼职义工教师加入。近几年来,社会各界热心人士和机构的善心捐款积沙成塔,汇成一股暖流注入“补天”大家庭。陈荭的教学运营团队也从最初零星几人兼职,发展到现在有多位干事专职带薪工作。据悉,目前尚有将近3000名学生在候补名单中等待配对。谈及办学过程中的困难,这位2024年香港救助儿童奖得主坦言:“我们一方面很欣慰这个机构的壮大,被更多学生和家庭所了解;另一方面又头疼义工师资不够,筹不够捐款增添设备和教材,助他们圆梦。”义工教师中有的已坚持十年,更有20%的义工教师是经“补天”辅导后成功升读大学的毕业生,包括陈荭亲自带过的和初期“结缘”的学生。他们在这里接受哺育,又反哺社会。颜绮敏便是其中一位。去年她以优秀的香港中学文凭试成绩入读香港大学的内外全科医学士课程。她曾一度把英文视作“洪水猛兽”,直到在义工教师的关怀和鼓励下,战胜了心魔,取得了理想的成绩。如今,她周六抽空做义工教师回馈社会。看到自己辅导的学生慢慢对数学建立自信,她表示很有成就感。“我不是一个人在战斗。”陈荭说,“我深知自己的力量是有限的,很感动有这么多各行各业素昧平生的香港人通过各种渠道了解到我们在做的事情,认同我们、自发加入。”(新华社记者王昕怡)

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