英国广播公司近日(BBC)关注中国的科学革命,他们进入这些顶端的中国实验室和科研场所,采访了大批中国一线科研人员,以大量的图文关注中国在五大领域的最新进展,包括天文观察(天眼看星空——FAST望远镜)、生命科学(猪眼看世界——猪角膜移植人体)、中微子探测(寻找奇怪的粒子——大亚湾中微子实验)、深海科考(探险幽深的海洋——彩虹鱼无人潜水器)和航天(飞向浩瀚的太空——载人航天和探月计划),堪称一部纪录片。
天眼看星空
世界最大射电望远镜
四周群峦叠嶂直刺云霄,中间硕大的圆盘在阳光下熠熠生辉。在这样拔地倚天的大背景映衬下,为项目收尾的建筑工人显得如此渺小。这就是史上最大、500米口径的射电望远镜 (FAST)。
中国科学院国家天文台射电天文技术实验室主任、FAST项目副经理彭勃说:“在天文学领域,我们远远落后于世界。过去我们只能出国,使用外国的望远镜。我觉得到时候了,我们要在中国建造自己的东西。”
FAST位于中国西南部的贵州省,建成后规模将超过所有其他射电望远镜。
先前的记录保持者位于波多黎各的阿雷西博天文台,口径305米。英格兰北部卓瑞尔河岸 (Jodrell Bank) 的洛弗尔望远镜 (Lovell telescope) 口径只有76米。这并不仅仅是中国要在口径上胜人一筹,研究射电天文学,越大真的是越好。有些望远镜 —— 比如哈勃太空望远镜 —— 是用光来“远望”可见宇宙,但是射电望远镜更像是个“耳朵”,“收听”太空深处物体发出的无线电波。
和光一样,无线电波也是一种电磁辐射,但是波长非常长,从大约一毫米到一百多公里。这些宇宙信号在太空中穿行遥远的距离,因此也非常、非常弱。
这就是为什么射电望远镜必须要大的原因 —— 口径越大、可接收的信号就越多。中国的这个新望远镜口径如此之大,研究人员希望它能收到来自宇宙深处的无线电波。
射电望远镜将搜索氢的遥远信号 —— 氢是宇宙起源的“积木”之一,可以帮助科学家理解宇宙变迁。它也将寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星;此外,FAST也将加入寻找外星生命的行动。
彭勃说:“寻找外星生命是所有望远镜的热点关注之一,公众也很感兴趣。我认为FAST能够做贡献。”
科学家花费了10年的时间审视中国农村地区的卫星图像,才找到了能够容纳FAST望远镜的天然深坑。但是,工程工期却是创纪录的短,也就五年多一点,现在进入收尾阶段。
望远镜的大“锅”由4450块三角形面板拼装组成,每一块都要小心谨慎地安放入位。
望远镜太大、整体无法移动,但是每一块面板位置都可以调整。这就意味着,科学家可以根据自己选择的太空观测领域,调整望远镜的表面角度。
500米口径球面射电望远镜工程总设计师、中科院的南仁东教授说,FAST望远镜是他职业生涯中的最大挑战。
南教授说:“贵州是一个发展中省份,我们的工程项目地点非常偏远,在贫困的农村地区。“所有的沉重部件都需要从几千公里之外、途经崎岖的山路从工业区运过来。”他说,有时候难度太大、几乎无法战胜,他本人都曾想过放弃,“不过最后,我们总算找到了办法。”
回首久远的历史,中国曾经是世界科学的领先者,最著名的贡献有四大发明:指南针、造纸术、印刷术和火药。但是,岁月流逝,之后历代王朝更加关注文艺,科学举步不前。
但是,射电望远镜这类项目是中国科学复兴的强有力象征。2013年,中国的研发投入超过欧洲,预计2020年将超过美国。据知社以往报道,就发表的学术论文数量而言,中国现在位居世界第二,仅次于美国。
但是,对于生活在周边地区的人来说,射电望远镜也带来一些不受欢迎的后果。望远镜周边五公里的村庄被设定为无线电静默区,一些报告显示,数千人将受到影响。
所有可能对望远镜构成干扰的设施——比如移动电话、无线网络都被禁止。虽然政府承诺给自愿搬迁的人发放补偿,但是其中一些人并不满意。
一位妇女告诉我,在这里继续生活下去太困难了,所以她会搬走。另外一名男子则说,他支持望远镜项目,但是他对补偿金额不满,认为这点钱不够搬到城里去,所以他决定目前还是留下来。
科学家表示,他们知道有人要做出牺牲,但是他们希望望远镜将帮助促进该地区的发展。南仁东说,“望远镜会吸引来大批科学家和游客,也是教育、培养下一代和中国工业的好榜样。”
猪眼看世界
猪角膜移植人眼
灯火通明的大棚内,一群群的猪在圈内拥来挤去。猪肉在中国是大宗生意,广东的这个猪场总共有2000头肉猪。不过现在,猪身上的部位最终可不都是要上餐桌的。
肉猪和角膜用猪
屠宰后,其中一部分猪的角膜 —— 也就是眼睛前端透明的膜性组织 ——将被摘除保存,用于移植人眼。
几小时车程以外,是中国历史最悠久、规模最大的眼科医院“中山眼科医院”。中国盲人占世界盲人总数的五分之一,14亿人中盲人总计有八百万。
繁忙的病房中,角膜病专科主任袁进医生正在查房。他说,角膜疾病致盲病例的总数在350万到500万之间。
角膜受伤或者感染之后,如果不妥善治疗,最终可能会导致视力丧失。对许多病人来说,唯一的希望是移植。但是,等待的时间相当长。
在中国,移植器官的主要来源曾经是死刑犯人。但是去年,政府禁止了此类争议性做法,鼓励国人登记、死后捐献器官。
不过,选择这样做的人很少。袁进医生说:“中国人观点比较传统,他们不愿意捐献角膜。这也是我们一年只能做5000例角膜移植手术的主要原因。”不过今天,袁进医生正在检查的是接受猪角膜移植的病人。
中国政府去年批准开始此项实验,迄今移植手术已经做过大约200例。
58岁的吴平贵 (音译) 最近刚做了手术。原来,小虫子飞进一只眼睛导致吴平贵角膜感染。他告诉我,“没有好好护理伤口,越来越严重。眼睛红、肿、很疼。”
后来吴平贵的伤眼失明,他也丢掉了自己的保安工作。现在吴平贵刚做移植手术24小时,视力已经开始恢复。
我问他,移植动物角膜感到吃惊吗?他回答,“不太吃惊,我信任医生的决定。”
35年前,深圳还是一个渔村,现在已经发展为创新枢纽。开发猪角膜移植技术的“中国再生医学国际有限公司” (CRMI) 实验室就位于深圳。
公司首席执行官邵正康介绍说,研发历时10年。他说:“我们试过许多动物,山羊,狗,猪,牛。最后发现猪角膜和人类角膜非常相似。”
实验室内摆放着许多装满猪角膜的瓶子。猪角膜呈乳白色、黏腻状,移植前需要接受去细胞处理。也就是说,去掉角膜上的猪细胞,去掉基因、蛋白质和血脂。
所有一切可能引起病人免疫排斥的都要被去除;所有的病毒、细菌也都要杀死,避免任何疾病从动物传给人类。
保留下来的,只有猪角膜的基本形状和胶原蛋白结构。在移植后与人体细胞融合重生。
邵正康给我展示了最终成品,处理后的猪角膜看上去很像隐形眼镜。
CRMI公司为此项目总计投入10亿人民币 (1.5亿美元),但是邵正康承认,目前这种治疗手段仍然处于早期。
“它和传统治疗手段区别很大,全部都是新的,需要时间介绍给医院、病人和社会。”
CRMI公司介绍,移植手术的成功率在90%以上,几乎与人类角膜移植成功率持平。但是也有部分人认为,中国动作太快,没有足够评估风险和道德。
动物器官移植给人类只是中国涉及争议领域之一。干细胞研究、克隆、胚胎基因改造也在国际科学界掀起波澜。
中山眼科医院内,吴平贵的检查效果不错。他的眼睛还有一些红,但是已经开始愈合。他说,这将给他的生活带来很大的变化,他希望好了以后可以找到一份新工作。