创新是发展的力量所在

作者:记者 张梦然等

时间:2011年09月29日   来源:科技日报  

　编者按 金秋九月的北京隆重迎来了“2011诺贝尔奖获得者北京论坛”。11位诺贝尔物理学奖、化学奖、生理学或医学奖、经济学奖获得者与中国同行共聚北京，纵论当代最给力的话题“创新与发展”。科技日报记者在各个分会场见缝插针、独家采访了与会的科学大师，记录了他们的精辟见解，目睹了他们的大师风范。

　　韦尔特曼：基础科学的力量

　　在备受重视的科幻作品《三体》中，“智子”意图以对撞机不再提供正确数据的方式，使理论物理无法验证，锁死地球上物理学的发展，从而将人类限制在基础科学底层，与真正的发展隔绝。这个让人汗毛直竖的想象，从另一个角度描绘了基础科学的力量。

　　马丁努思·韦尔特曼，正是基础物理学界的个中翘楚。这位因上世纪70年代阐明了电弱相互作用的量子结构而荣登1999年诺贝尔物理学奖宝座的老先生，已是“诺贝尔奖获得者北京论坛”上的熟客了（2008年的论坛活动，他亦曾作为演讲嘉宾受邀来访）。

　　在上个世纪粒子物理学最激动人心的时代，韦尔特曼作为一个领袖般的人物，培养出了一批物理精英，也因其特立独行的生活个性，成为物理学界的风云学者。而他之面容，俨然如数年前一般，满面白发白须，表情却有孩童般的好奇。

　　基本粒子研究，这个堪称最枯燥难解的领域之一，却被韦尔特曼描述得乐趣横生（尽管不保证听众也能获得这种乐趣）。他在高深的原理解释中，夹杂着诸如“奇妙”“巧合”“惊人”这类难掩情绪的词汇。而且尽管对某些等待验证的结果不置信，但他却对大型强子对撞机充满了希望。或许真的在粒子物理学家眼中，那个仪器之所在，就是圣地。

　　对于目前物理学界最热的话题“中微子超过了光速”这一新闻，很多人们期盼韦尔特曼能给出个确切的态度——因为中微子是他所熟稔的粒子，1963年的中微子实验就曾让韦尔特曼受益匪浅，确立了他要为之奋斗的领域；另一点则是因为，这位敢宣称“不相信希格斯力”的先生一向快人快语，不拘于传统做派，而本次实验的研究机构之一欧洲核子研究中心（CERN），正是他的老东家。

　　不过，在提到该实验结果对理论的影响时，韦尔特曼还是恪守了目前最流行的严谨保守的论调：“要比光速还要快，那么现在爱因斯坦的相对论就无法解释这一现象。”而一旦“我们证明了这个结论，就会推翻其他物理学的结论，也许在世界其他地区，通过其他的实验也可以得到证实。”

　　但在谈到他对此实验所持的个人观点时，韦尔特曼话语一转：“我自己啊，可是和相对论打交道太多了，很难放弃。”韦尔特曼认为，已有太多的实验成为对相对论的很好证明，“（相对论）在所有物理学实验当中都存在，像加速器、光束、粒子束，还有能量守恒中，相对论是理论物理学领域取得的最重大的成就之一”，所以，“对CERN公布的超光速的中微子，我们应该持点怀疑的态度认真地审视这个问题”。

　　对于人们茫然的表情，老先生似乎有笑藏在那部大胡子里：“我们粒子物理学的世界中，经常问的一个问题，也是唯一难以给出确定答案的一个问题，就是‘现在呢？’”现在，我们只能够等待机器的运转，对人类抛出的问题作出解答。

　　卢比亚：未来城市发展靠清洁能源

　　卡罗·卢比亚1934年出生于意大利，1984年获得诺贝尔物理学奖，1999年至2005年担任意大利新技术能源环境机构主席期间，开发了可在高温下聚集太阳能发电的技术。他对清洁能源的研究有独到见解。

　　他坦言，北京是一个探讨“清洁能源和城市未来”的适宜场所。城市人口消耗了全世界75%的能源，而排放了85%的温室气体。随着全球化发展，大城市越来越需要能够提高能效的技术，可持续发展现今已成了我们的主要问题。在可持续发展的背景下，成本不仅仅包含短期的经济成本，同时还包括环境和社会的代价。人类应关注大气、社区、发展、能源、交通和废弃物的处理，城市应该加大互联互通，做到越来越智能化，而清洁能源在这其中不可忽视。人们需要建立一个全新的能源模式，能够稳定地给人类提供足够的能源。

　　他谈道，目前我们的能源供应脆弱而紧张，能源成本不断上涨，技术突飞猛进，所有这些都促使我们采取创新的能源形式，提供稳定的能源供应。但新能源的开发可能不会带来短期的经济利益，因此需要大量的公众支持以维持清洁能源的研发。

　　卢比亚表示，完全摈弃化石燃料并不是一种现实的可行办法。商业的发展以及我们对能源的需求将会使得我们越来越多地利用砂岩以及一些碳氢化合物的气体，这些只会使二氧化碳排放越来越多。而氢是一个主要的能源，与氢相关的能源未来将扮演重要的角色。如果我们能好好利用氢，就可以像现在利用汽油一样安全有效地将其用于各种用途。因此，对氢的生产是非常重要的，这在我们探索清洁能源方面发挥着十分重要的作用，同时也可以减少二氧化碳的排放。

　　为了增加天然气等清洁能源的使用，我们需要大量开采原来在深海海床上沉积的碳氢化合物，这些材料在分子结构和分子的聚合方式上都跟以往的化石燃料不一样。在一定的压力作用下，碳和氢会稳定地结合在一起，因此我们可以从中提取可以用来作为燃料或者能源的成分。

　　另外一种可使用的能源是甲烷或者甲烷和氢的结合物，其在深层的沉积结构和海底都能发现，储量也非常可观。这些非常规的天然气成了新的清洁能源，可通过逐渐脱除化合物中的氢和碳令甲烷释放出来，操作环境约为60摄氏度即可。

　　卢比亚预测，2015年风电或者风能的规模将超过太阳能，核能的规模也会继续增加，因此发展中国家应该开发一些新的能源。他指出，中国在光伏发电方面已取得了巨大的进展，成为西班牙和欧洲主要的竞争者，令人倍感欣喜。

　　此外，在核裂变的材料上，中国的原材料非常丰富，研究表明，未来中国甚至可以直接使用这种技术满足全国的能源需求，因此科研人员可以进一步开发相关技术，以使全世界受益。

　　米歇尔：别依赖光合作用生产能源

　　哈特穆特·米歇尔1948年出生于德国，在为马克斯-普朗克生物化学院工作期间，他成功地从视紫红蛋白中获取了光合作用中反应中心晶体，并与他人合作通过X光线的衍射确定了晶体的结构。其也因此获得了1988年度诺贝尔化学奖。

　　米歇尔不按理出牌，他在此次论坛发言中谈及了生物燃料的生产、使用效率及其局限。以光的吸收效率为例，米歇尔表示只有400纳米到700纳米的光可以被用于光合作用，47%的太阳光可被用于光合作用中，所以光合作用的最大效率就是11.9%。此外，二氧化碳吸收的低效问题也会影响光合作用的效率，蛋白质每20分钟就会进行运动和改变，而二氧化碳被酶所固定，因为呼吸作用和新陈代谢等，二氧化碳还会再次流失，最后，仅有不到1%的太阳能会储存在生物质当中。

　　“如果我们完全依赖光合作用来生产能源作物，那么地球上的森林很快就会消失，所以这不可能是未来的趋势所向。下一代的生物燃料更可能是从生物质转向液态，比如说可以通过光合作用生产生物柴油等，但这样的生产效率也不很高，还会生产出额外的氢。如果我们能够有效利用太阳能，那么德国50%的能源来源都可以使用太阳能；如果北非的沙漠建立起太阳能基地，就可以为全人类提供足够的能源。但是我们要如何把撒哈拉沙漠生产出来的电力运输到欧洲地区呢？这又是一个问题。”米歇尔说。

　　米歇尔最后强调，如果要通过种植能源作物来生产生物柴油，不仅土地利用率十分低下，而且还会剥夺人们用于种植粮食作物的土地。科研人员当然希望未来不再使用化石能源进行发电，但他自己更希望生产生物燃料的过程能够更加高效。对于要如何解决现今的环境问题，实现可持续发展，米歇尔指出，大批量生产生物燃料或许不是很好的解决方法，未来的出路应该是如何高效率地利用有机化合物，而借助生物质进行生产的途径可能是个不错的选择。

　　斯穆特：地球之外的技术革命

　　因为发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性，乔治·斯穆特与约翰·马瑟共同获得了2006年诺贝尔物理学奖。他们曾提议并促成美国国家航空航天局（NASA）发射专门用于探索宇宙微波背景辐射的卫星，并借助卫星完成对宇宙微波背景辐射的太空观测，使宇宙学的研究进入了更精确的时代。

　　这是乔治·斯穆特的一面，治学严谨的大人物。而他的另一面，尽管很多人会反对，但我仍然想称其为宇宙学“玩家”，因为更多的人一睹乔治·斯穆特的面容，是在愈演愈热的天才宅男剧《生活大爆炸》中，这位诺奖大师在剧中兴致勃勃地客串了他自己，饰演真实的天体物理学家乔治·斯穆特。而据人们口耳相传，该剧编辑曾为“讨好”于他，在主角客厅的画板上誊写了斯穆特的理论，令其甚悦。

　　不过，斯穆特也澄清，剧情需要夸张，即便天才如是，也不会怪异到让人捧腹，他自己就绝对没有任何怪癖。

　　“我花了很多的时间来研究早期的宇宙，以人类的年龄来算，大概就像刚生下来12个小时这样的年龄段，甚至更早在胚胎发育的时期。我们研究宇宙初期起源过程就像一个种子如何发芽，长成小苗再长成大树。”斯穆特这样比喻。

　　斯穆特想让人们看到人类所能达到的最远的距离，看到科学家正在探索的主要区域——我们居住的星系。他展示着一张张的图片：“现在，我们可以看到同我们相邻的星系，在所有我们能够绘图的地方都绘制了相应比较点，我们可以把自己所处的星系和临近的星系相比较，我们还可以看到从宇宙形成之初形成的光源和它产生的辐射，这说明从过去到现在有很多很多的星系，尽管我们没办法完全看到。而当我们又回到了自己所处的星系时，在人类自己的星系里，估计有四千亿个星球，是它们组成了我们每个夜晚所看到的浩淼星空，这些，大概就是宇宙的起源和文明的开始。而当你于此处俯瞰整个浩瀚宇宙的时候，伸出一个大拇指就可以遮住地球。”

　　在这场简单的关于宇宙的演说中，对“创新”和“发展”未着一词。但却被评为“渗透着第六次科技革命之光”——改造人类自己和适应宇宙环境、提高人类可持续性和生活质量的技术革命。这不同于历史前五次的科学革命和技术革命，它着力以人为本，以生命为先，兼融多学科文明，以推动人类未来的思想和行为范式。

　　我们看到努力讲解中的乔治·斯穆特，风度翩然，口音漂亮到悦耳，随手拈来数亿光年的星体历史，深入浅出、联系实际、引人入胜。似正是说明：本没有任何科学研究是曲高和寡的，遥远宇宙中每个人类探索而得的新成果，其实离你我并不遥远。