大科学装置群

解释“大科学装置群”的概念，首先要从“大科学”（Big，Mega or Large Science）说起。1962年，美国学者普赖斯在布鲁克海文实验室发表了4次演讲，汇编成《小科学 大科学》一书。他认为，在现代社会，当一个科学家行将结束学者职业而回首往事时，会发现在他之前所产生的科学成果只占他自己知识的10%～20%，这一事实充分说明了科学活动的时代性和新颖性。现代科学显得如此宏伟，它完全可以与埃及的金字塔和中世纪欧洲的大教堂媲美。而更重要的是，国家在科学方面花费的人力和财力，很快使科学成为国民经济发展的决定性力量。崭新的、辉煌的和无比强大的现代科学，其大规模性质是如此引人注目，以致产生并使用“大科学”这一专门术语来描述之。大科学新颖而庞大，与过去小规模的、小成本的、零散的小科学研究形成了鲜明的对比。

在伽利略时代、列文虎克时代，只需要一台望远镜或者显微镜就可以展开研究取得成果。而二战以后，我们迎来了大科学时代，“大”体现在（1）具有“文理工”三栖意义，（2）多个学科在大规模实验设施支持下进行，（3）众多科学家联合体协同攻关，（4）研究悬而未决的历史难题或者是时代挑战性的重大问题，（5）是领先又具有未来收益等的专项和复杂科研活动及其累积成果的总和。美国研制原子弹的“曼哈顿工程”是“大科学”出现的标志，美国载人登月工程“阿波罗”计划也是“大科学”的典型范例。

大科学装置群（The Conglomeration of Mega-Science Laboratories， CMSL）是完成上述过程总和所需要的综合性、复杂性和极限性实验设施组合，它是技术发明、产品创新、新技术增长点以及对应产业链整合升级的始发性动力源泉;是衡量一个国家及地区创新能力最具显示度的硬性观察指标。

目前世界上有哪些大科学装置群？普赖斯发表演讲的地点——布鲁克海文实验室就是其中之一，它成立于1948年，实验室拥有3台反应堆和同步辐射光源、回旋加速器等一大批大型仪器设备，培养过7位诺贝尔奖获得者。此外美国还有劳伦斯伯克利国家实验室（创建于1931年，建立起了第一批电子直线加速器，发现了一系列超重元素，开辟了放射性同位素、重离子科学等研究方向，共培养了9位诺贝尔奖得主）、加州大学洛斯阿拉莫斯国家实验室（以研制出世界上第一颗原子弹而闻名。其研究工作主要分为武器研究和相关科技领域的实验理论研究）、橡树岭国家实验室（早期主要从事核能、物理及生命科学研究。现在主要从事中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全等领域研究）。其他国家，英国、法国、德国、日本、瑞士、欧盟各有一个，俄罗斯有一个。研究方向主要包括新材料、新能源、高能物理、生命科学等等。

在我国，大科学装置群主要集中在北京、上海、合肥，此前获批的3个综合性国家科学中心就在这3个地方。北京是基础科学，此外关注物质、空间、地球、生命、环境、信息与智能等领域;上海是生命科学、新材料、新能源、环境和物质等科学领域;合肥主要依托中国科学院和中国科学技术大学，在高能物理和量子技术方面有优势，聚焦能源、信息、生命、环境四大领域。此次深圳获批，将建设脑解析与脑模拟设施、合成生物研究设施、精准医学影像大设施、材料基因组大科学装置平台、空间引力波探测地面模拟装置、空间环境与物质作用研究设施。

就大科学装置群的意义来说，它关系着一个国家在接下来3～7年的科技爆发中能否抓住发展的最好机会。现在热门的5G只是第一步。1G到4G解决的是通信问题，5G解决的是社会行为问题，人们很多行为会被数字技术支持下的智能传感单元和智慧场所（建筑、道路、广场等）所替代，从而改变经济的业态、人们的行为和社会的面貌。

各大國的大科学装置群都在工作，谁能抓住“元技术”创新、形成理论突破，谁就可能抓住21世纪的战略产业和战略产品。到那时，可能出现“先进产业催生世界城市、世界城市托举世纪大国”的现象，大国命运将由此确立。

◎ 来源|长江日报（有删减）