編譯 陳軼翔

中國(guó)在生物技術(shù)、計(jì)算科學(xué)和空間科學(xué)方面都取得了重大進(jìn)展，那中國(guó)未來(lái)是否會(huì)超越西方國(guó)家呢？

1992年的夏天，在中國(guó)東北部城市長(zhǎng)春的吉林大學(xué)，我認(rèn)識(shí)了彭笑剛，他當(dāng)時(shí)是化學(xué)系的一名研究生。他告訴我，他的夢(mèng)想是有機(jī)會(huì)在美國(guó)頂尖實(shí)驗(yàn)室工作。笑剛顯然聰明又勤奮——據(jù)我所知，中國(guó)大多數(shù)理工科學(xué)生皆是如此。我祝他好運(yùn)，同時(shí)不由得想，他已準(zhǔn)備迎接一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

四年后，作為《自然》雜志的編輯，我編輯出版了一篇關(guān)于納米技術(shù)的論文——加州大學(xué)伯克利分校的世界領(lǐng)先化學(xué)家的相關(guān)研究，其中就有笑剛。這篇發(fā)表于1996年的論文如今已被收錄在長(zhǎng)達(dá)10卷的《自然》雜志史上最優(yōu)秀論文綱要中，其譯本已在中國(guó)出版。

隨后，我目睹了笑剛在美國(guó)的成功。他于2005年成為阿肯色大學(xué)的終身教授。但在最近，當(dāng)我有機(jī)會(huì)與笑剛再次接觸時(shí)，我發(fā)現(xiàn)他已經(jīng)搬回了中國(guó)，如今就職于浙江大學(xué)。

對(duì)笑剛來(lái)說(shuō)，美國(guó)似乎不再是唯一的“機(jī)會(huì)之邦”，因?yàn)楫?dāng)下，中國(guó)的科學(xué)家在中國(guó)國(guó)內(nèi)實(shí)施科學(xué)研究也一樣能夠產(chǎn)生全球影響力。

伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起，中國(guó)的科學(xué)實(shí)力也在不斷增強(qiáng)。2018年1月，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)報(bào)告稱(chēng)，2016年中國(guó)的科學(xué)出版物數(shù)量（42.6萬(wàn)）首次超過(guò)了美國(guó)（40.9萬(wàn)）。懷疑者可能會(huì)說(shuō)，科學(xué)出版物重在質(zhì)量，而非數(shù)量。但是，認(rèn)為中國(guó)和東亞其他國(guó)家一樣，只會(huì)模仿而不會(huì)創(chuàng)新的觀點(diǎn)肯定是錯(cuò)誤的，既傲慢又陳舊。在幾個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，中國(guó)正開(kāi)始引領(lǐng)世界潮流。1992年當(dāng)我參觀中國(guó)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，只有部分高校（例如，北京大學(xué)）的資源看起來(lái)才能夠與西方國(guó)家優(yōu)秀大學(xué)相提并論。而如今，中國(guó)的頂尖科學(xué)家能夠獲得的資源令許多西方同行羨慕。曾經(jīng)一度，中國(guó)最優(yōu)秀的科學(xué)家移居國(guó)外以謀求更好的發(fā)展；如今，中國(guó)的博士后研究人員則普遍在西方國(guó)家的一流實(shí)驗(yàn)室里獲得經(jīng)驗(yàn)后選擇回國(guó)發(fā)展——中國(guó)政府將幫助他們建立實(shí)驗(yàn)室，相比之下，西方能提供的實(shí)驗(yàn)室就黯然失色了。

中國(guó)的“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星

很多人都被“千人計(jì)劃”吸引而回到中國(guó)——年齡在55歲以下（無(wú)論中國(guó)公民與否），受聘于名牌大學(xué)和研究所的全職崗位，獲得的薪水和資源都高于正常水平。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所的高福，取得了牛津大學(xué)博士后學(xué)位，繼而又獲得了哈佛大學(xué)博士后學(xué)位，他說(shuō)：“三四十年前，鄧小平將中國(guó)很多的學(xué)生和研究者送往發(fā)達(dá)國(guó)家去學(xué)習(xí)，現(xiàn)在是他們報(bào)效祖國(guó)的時(shí)候了?！?/p>

香港科技大學(xué)的一名物理學(xué)家陳子亭說(shuō)：“與香港的大學(xué)相比，中國(guó)一流大學(xué)為科研人員提供的待遇可能高得多。他們能夠提供更多的實(shí)驗(yàn)室并幫助安排配偶的工作，致使香港這里的青年教員招聘工作越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性?！逼渌辉５臇|亞國(guó)家和地區(qū)，如新加坡和韓國(guó)，也感受到了同樣的壓力。

中國(guó)政府以堅(jiān)定的決心有條不紊地致力于追求科學(xué)的引領(lǐng)地位。中國(guó)的年度研發(fā)支出從1995年到2013年增長(zhǎng)了30多倍，到2016年達(dá)到2340億美元。來(lái)自中國(guó)的國(guó)際出版物數(shù)量與這一增長(zhǎng)保持同步。倫敦弗朗西斯·克里克研究所的干細(xì)胞生物學(xué)家羅賓·羅佛爾-巴杰（Robin Lovell-Badge）說(shuō)：“對(duì)于某些中國(guó)研究人員來(lái)說(shuō)，經(jīng)費(fèi)是充足的，可能比國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更多，這往往為中國(guó)研究人員帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?！?/p>

中國(guó)科學(xué)院上海神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)蒲慕明表示，最終目標(biāo)是形成一個(gè)本國(guó)的自主創(chuàng)新的研究環(huán)境。他說(shuō)：“中國(guó)政府開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，大規(guī)模投資和海外人才招聘是不夠的。我們需要建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，建立機(jī)制，以促進(jìn)中國(guó)國(guó)內(nèi)科研的創(chuàng)新。”這并非易事，而且不會(huì)在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。他補(bǔ)充道：“國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人表示，科研領(lǐng)域是允許冒險(xiǎn)行為的，但是對(duì)科學(xué)家和項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估的系統(tǒng)，以及大學(xué)課程中的指導(dǎo)思想和方法卻又不鼓勵(lì)冒險(xiǎn)?！?/p>

不過(guò)，中國(guó)的實(shí)力在某種程度上也可以歸因于絕對(duì)數(shù)量。陳子亭說(shuō)：“一個(gè)國(guó)家總是有一定比例富有才華而具創(chuàng)新精神的人。中國(guó)的人口眾多，正是其優(yōu)勢(shì)所在。”

中國(guó)科研機(jī)構(gòu)鼓勵(lì)研究人員發(fā)表高質(zhì)量論文的一個(gè)頗具爭(zhēng)議的方法是提供現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)。一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2016年，發(fā)表在《自然》或《科學(xué)》雜志上的一篇論文能讓作者獲得近4.4萬(wàn)美元的獎(jiǎng)金，甚至有時(shí)一篇論文的最高獎(jiǎng)勵(lì)多達(dá)16.5萬(wàn)美元（約100萬(wàn)人民幣）。

根據(jù)中國(guó)科技大學(xué)的量子物理學(xué)家潘建偉的說(shuō)法，作為全球科技舞臺(tái)上的一個(gè)相對(duì)遲來(lái)者，中國(guó)需要這樣的獎(jiǎng)勵(lì)措施來(lái)保持熱情。對(duì)此，陳子亭表示：“獎(jiǎng)勵(lì)制度是透明的，高層管理者的期望表達(dá)得很清楚。我在中國(guó)的大多數(shù)朋友都認(rèn)為這不是一個(gè)問(wèn)題——很多人都覺(jué)得，任何規(guī)則，哪怕是簡(jiǎn)單而幼稚的，總比沒(méi)有規(guī)則的好?！?/p>

但這是否會(huì)誘使研究人員作弊——偽造結(jié)果或擇優(yōu)而取，從而可以聲稱(chēng)有一個(gè)重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)呢？2016年對(duì)現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)的調(diào)查顯示，剽竊、代筆論文以及其他為發(fā)表論文所做的科研不端行為出現(xiàn)了上升趨勢(shì)。蒲慕明表示，無(wú)論如何，現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)的做法并不普遍。他說(shuō)：“只有少數(shù)幾個(gè)級(jí)別較低的研究機(jī)構(gòu)在這樣做，而不是中國(guó)科學(xué)院或頂尖大學(xué)?！彼J(rèn)為，在中國(guó)，學(xué)術(shù)不端行為和欺詐行為的問(wèn)題在更大程度上與質(zhì)量監(jiān)控不力或缺乏懲罰性措施有關(guān)。

然而，這種模式似乎很清晰，值得其他國(guó)家注意：中國(guó)在科研領(lǐng)域的這種方法似乎是為了確保頂尖研究人員得到充足的資金和資源，使他們能夠繼續(xù)很好地進(jìn)行科學(xué)研究。

克隆、胚胎學(xué)和病毒學(xué)

上海的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室成功克隆出了兩只獼猴——最近這一消息成為全球的新聞?lì)^條，不僅僅是由于該科學(xué)成就令人震撼，還因?yàn)槠鋵?duì)人類(lèi)的影響。雖然從綿羊（1997年的克隆羊“多莉”）到豬、狗、牛等哺乳動(dòng)物都曾被成功克隆，但靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的體細(xì)胞克隆卻一直沒(méi)有解決。蒲慕明及同事們攻克了這個(gè)難題——他們把獼猴的卵細(xì)胞進(jìn)行了處理，將克隆個(gè)體的遺傳物質(zhì)放置于一組分子混合物中，這些分子喚醒了促進(jìn)胚胎發(fā)育所需的基因。到目前為止，中國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)用于克隆的細(xì)胞核是從其他獼猴胎兒身上提取的，而不是從成年獼猴身上提取的。但蒲慕明告訴我說(shuō)：“我認(rèn)為用成年獼猴體細(xì)胞進(jìn)行克隆也將很快實(shí)現(xiàn)，可能在一年內(nèi)完成。”

中國(guó)登月計(jì)劃的進(jìn)一步大膽嘗試

2018年1月，中國(guó)科學(xué)院克隆出了兩只小獼猴寶寶“中中”和“華華”

這種關(guān)于人類(lèi)近親的克隆實(shí)驗(yàn)很容易引發(fā)倫理爭(zhēng)議，而因?yàn)槠陂g有多次失敗——在79次嘗試中只有2只存活下來(lái)，更是引發(fā)了人們對(duì)倫理道德方面的憂慮。盡管如此，這項(xiàng)工作仍然使人類(lèi)克隆繁殖理論上看起來(lái)更加可行。雖然圍繞這類(lèi)研究存在倫理問(wèn)題（許多國(guó)家是禁止的，包括英國(guó)），但已經(jīng)開(kāi)展的工作和成效證實(shí)了一種觀點(diǎn)，即如果中國(guó)鎖定某個(gè)特定的科學(xué)研究或技術(shù)，那沒(méi)有實(shí)現(xiàn)不了的。

在干細(xì)胞科學(xué)和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，蒲慕明斷言中國(guó)已經(jīng)成為世界引領(lǐng)者，這是有充分理由的。中山大學(xué)的研究人員也創(chuàng)造了類(lèi)似的奇跡——2015年，他們宣布高精度基因編輯人類(lèi)胚胎——不是用于生殖醫(yī)學(xué)，而是檢查一種技術(shù)的可行性——利用無(wú)法進(jìn)一步發(fā)育的體外受精胚胎，編輯致病基因變異。盡管相關(guān)的工作已經(jīng)在英國(guó)獲得許可并得到實(shí)施，但由于倫理道德原因，頂級(jí)期刊《自然》和《科學(xué)》雜志拒絕發(fā)表相關(guān)研究。巴杰說(shuō)：“基因組生物學(xué)在中國(guó)的發(fā)展得到了政府的大力支持，政府在基因組測(cè)序項(xiàng)目上投入了大量資金?！?/p>

或許有人傾向于將中國(guó)在一些科技領(lǐng)域的主導(dǎo)地位歸因于寬松的監(jiān)管環(huán)境，但巴杰表示，情況可能并非如此。他說(shuō)：“在中國(guó)關(guān)于豬和獼猴的實(shí)驗(yàn)比在歐洲和美國(guó)要容易得多，而且成本也要低得多——這未必同動(dòng)物研究倫理有任何關(guān)系。最優(yōu)秀的科學(xué)家希望自己的工作能夠在西方得到認(rèn)可，所以很多都接受了西方科學(xué)研究的培訓(xùn)，他們的設(shè)備也是按照西方的指導(dǎo)而設(shè)計(jì)的。但是，不能說(shuō)在中國(guó)進(jìn)行科研沒(méi)有任何限制。可能沒(méi)有嚴(yán)格的法律或法規(guī)，但有嚴(yán)格的指導(dǎo)方針——如果不能遵守的話，對(duì)于參與研究的科學(xué)家來(lái)說(shuō)可能會(huì)有嚴(yán)重后果?！?/p>

中國(guó)在生命科學(xué)其他領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。中國(guó)自2013年出現(xiàn)首例致命性禽流感以來(lái)，每年都會(huì)受到類(lèi)似病毒的嚴(yán)重影響，這使得病毒學(xué)研究有了非常迫切的需求。高福表示，自2002—2003年間一種始于廣州的、特別致命的流感（導(dǎo)致SARS）爆發(fā)后，中國(guó)的研究人員已經(jīng)對(duì)病毒性傳染病有了多方面的了解。

高福重點(diǎn)研究像禽流感這樣的人畜共患病毒是怎樣從動(dòng)物跨物種傳播到人類(lèi)的。他研究了SARS、埃博拉、寨卡病毒和MERS（中東呼吸綜合征）病毒的結(jié)構(gòu)和分子機(jī)制，這些病毒都有可能對(duì)全球構(gòu)成健康威脅。高福表示，中國(guó)政府在這個(gè)領(lǐng)域投入了大量資金，但他并不幻想中國(guó)能很快達(dá)到世界領(lǐng)先水平。他說(shuō)：“在我看來(lái)，我們的科研總體上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó)。我們需要一個(gè)更好的機(jī)制來(lái)鼓勵(lì)企業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)研究?！?/p>

量子互聯(lián)網(wǎng)

2018年1月，中國(guó)研究人員宣布，他們已將數(shù)據(jù)安全加密，利用量子力學(xué)的原理，通過(guò)衛(wèi)星傳送到奧地利的維也納——這是“量子互聯(lián)網(wǎng)”的應(yīng)用前景展示，對(duì)此荷蘭代夫特科技大學(xué)的量子物理學(xué)家羅納德·漢森（Ronald Hanson）向我描述說(shuō)：“這是未來(lái)量子網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)里程碑事件?！?/p>

量子信息技術(shù)利用量子物理學(xué)的反直覺(jué)原理來(lái)處理信息——這種信息在當(dāng)今的電子設(shè)備中，用二進(jìn)制碼是無(wú)法處理的。在某些任務(wù)中，與普通計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度更快，計(jì)算信息更多；而量子通信網(wǎng)絡(luò)——量子互聯(lián)網(wǎng)——?jiǎng)t可以按照自然的基本量子定律，使用防篡改的數(shù)據(jù)加密方法。所謂的量子密碼學(xué)原理是在20世紀(jì)80年代研究出來(lái)的，但將它們應(yīng)用于長(zhǎng)距離傳輸中的光信號(hào)信息編碼是一項(xiàng)巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

在這方面中國(guó)的做法再次體現(xiàn)了其勇敢的冒險(xiǎn)精神。政府已經(jīng)開(kāi)始為從上海到北京的量子通信系統(tǒng)安裝光纖網(wǎng)絡(luò)。但對(duì)于較長(zhǎng)距離的光纖傳輸來(lái)說(shuō)，這并非萬(wàn)無(wú)一失，因?yàn)楣庑盘?hào)在光纖傳輸過(guò)程中會(huì)變得過(guò)于微弱。光信號(hào)必須通過(guò)大氣，利用激光器將軌道衛(wèi)星與地面站連接。2016年，中國(guó)發(fā)起了一項(xiàng)名為“空間尺度量子實(shí)驗(yàn)”（Quess）的國(guó)際項(xiàng)目，并發(fā)射了一顆用于量子數(shù)據(jù)處理的衛(wèi)星“墨子號(hào)”（以中國(guó)古代先賢哲學(xué)家墨子為名）。

長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭攜帶中國(guó)的神州十一號(hào)載人飛船于2016年10月在中國(guó)甘肅酒泉發(fā)射升空

這一人造衛(wèi)星的研究工作是由潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的，他曾在維也納取得博士學(xué)位，師從安東·塞林格（Anton Zeilinger）教授——量子信息科學(xué)領(lǐng)域最有影響力的科學(xué)家之一。有了這樣的背景，潘建偉可以在該領(lǐng)域挑選一份好工作，但他卻選擇于2001年回到中國(guó)。2009年，他負(fù)責(zé)為慶祝中華人民共和國(guó)成立60周年的閱兵儀式建立“量子通信熱線”；2012年，他獲得了著名的兩年頒發(fā)一次的“國(guó)際量子通信獎(jiǎng)”。

在該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)行方面，潘建偉的成功似乎是不可阻擋的。2017年，他在合肥的研究團(tuán)隊(duì)演示了從西藏阿里的天文觀測(cè)基地到1400公里以外的衛(wèi)星“墨子”之間的量子（光子或光粒子）首次遠(yuǎn)距傳輸，吸引了更多新聞媒體的關(guān)注。這一壯舉并不像聽(tīng)起來(lái)那么科幻——量子隱形傳態(tài)，與《星際迷航》中的版本不同，不涉及任何物質(zhì)傳播——但這可能是量子通信的一個(gè)重要手段。該研究團(tuán)隊(duì)還報(bào)告了在中國(guó)地面站和“墨子”之間實(shí)現(xiàn)量子加密的傳輸。

最新的進(jìn)展是把這些密鑰從北京一直傳輸?shù)骄S也納。也就是當(dāng)“墨子”在中國(guó)上空飛過(guò)時(shí)，從北京附近的興隆天文臺(tái)向“墨子”發(fā)送一個(gè)攜帶量子信息的激光信號(hào)，之后當(dāng)“墨子”穿過(guò)奧地利夜空時(shí)，再將該信息傳遞給格拉茨激光衛(wèi)星觀察站。興隆和北京之間的連接，以及格拉茨和維也納之間的連接，是通過(guò)當(dāng)?shù)氐墓饫w網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。以這種方式，位于北京的中國(guó)科學(xué)院和在維也納的奧地利科學(xué)院（塞林格擔(dān)任院長(zhǎng)）之間舉行的一場(chǎng)視頻會(huì)議，通過(guò)量子加密確保了極大的安全性——這是一個(gè)驚人的試驗(yàn)，預(yù)示著量子互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的無(wú)限可能性。

潘建偉表示，到目前為止，Quess取得巨大成功的關(guān)鍵是在中國(guó)廣大專(zhuān)業(yè)人士的協(xié)同與合作。他說(shuō)：“當(dāng)不同學(xué)科領(lǐng)域的研究者共同協(xié)作，進(jìn)行聯(lián)合研究時(shí)，他們就能實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新。”

潘建偉表示，到國(guó)外進(jìn)行技能學(xué)習(xí)對(duì)中國(guó)研究人員來(lái)說(shuō)仍然很重要，而且這種情況還將持續(xù)一段時(shí)間。但同時(shí)，也有越來(lái)越多的國(guó)外研究者到中國(guó)來(lái)學(xué)習(xí)。他說(shuō)：“在我的實(shí)驗(yàn)室里有相當(dāng)一部分來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家的外國(guó)學(xué)生，甚至其中一些還在學(xué)習(xí)漢語(yǔ)。”

空間技術(shù)

在中國(guó)，似乎沒(méi)有什么目標(biāo)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的——沒(méi)有任何東西可以阻攔。中國(guó)航天局計(jì)劃于2018年6月發(fā)起一項(xiàng)探月太空任務(wù)——發(fā)射一顆衛(wèi)星，將于2019年引導(dǎo)一枚搭載著一架機(jī)器人著陸器的火箭發(fā)射至月球背面。衛(wèi)星連接對(duì)于將數(shù)據(jù)從探測(cè)器傳回地球至關(guān)重要。這是準(zhǔn)備工作的一部分，目的是于21世紀(jì)30年代進(jìn)行載人登月任務(wù)。在搶占太空優(yōu)勢(shì)方面，中國(guó)已被視為美國(guó)、歐洲和俄羅斯的有力競(jìng)爭(zhēng)者，盡管目前，中國(guó)已表現(xiàn)出想要與歐洲合作的熱情。如果中國(guó)的天宮三號(hào)在21世紀(jì)20年代初能成功發(fā)射，它將搭載三名宇航員——可能包括來(lái)自其他聯(lián)合國(guó)成員國(guó)的宇航員。中國(guó)甚至還與歐洲航天局討論了建立月球基地的問(wèn)題。

盡管中國(guó)有著明顯的協(xié)作精神，但其在空間技術(shù)方面的雄心壯志使人不禁聯(lián)想到15世紀(jì)鄭和開(kāi)創(chuàng)性的航海之旅，如今有一些歷史學(xué)家認(rèn)為這是明朝皇帝表現(xiàn)“軟實(shí)力”和神圣統(tǒng)治的一種方式。在海上從來(lái)沒(méi)有看到過(guò)像鄭和寶船這樣壯觀的景象：它們使歐洲人——如瓦斯科·達(dá)伽馬（Vasco da Gama）探尋世界的船只相形見(jiàn)絀?，F(xiàn)在很多人都在思考，在科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域，上述中國(guó)全盛時(shí)代是否正在回歸。