俯瞰全球中高層大氣的“眼睛”
主講嘉賓:武漢大學(xué)校長 中國科學(xué)院院士 竇賢康
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從激光雷達(dá)到量子激光雷達(dá)的跨越
【導(dǎo)視】
探測(cè)中高層大氣面臨一個(gè)非常難的課題,它難在哪呢?衛(wèi)星下不來。
從普通雷達(dá)到激光雷達(dá)
發(fā)展出來一套系統(tǒng),叫量子激光雷達(dá)。
從激光雷達(dá)到量子激光雷達(dá)
把激光雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行全球風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量。
我們每10納秒就進(jìn)行了一次完美的探測(cè)。
竇賢康:同學(xué)們,大家好!歡迎大家來到《大學(xué)》。
這兩束光可能大家看到過一束,因?yàn)榇蠹叶际俏浯蟮膶W(xué)生??吹阶笙陆堑哪且皇す?,綠色激光就從珞珈山的后山射向太空。
右下角的那一束激光是在中國科大實(shí)驗(yàn)室的邊上,同樣地也射向太空。
這兩束光是干什么的呢?這兩束光是用來探測(cè)中高層大氣的。擺在光學(xué)平臺(tái)上的設(shè)備就是激光器,這樣發(fā)出去的激光出去以后,就是大家剛才看到的那兩束靚麗的直插云霄的綠光。
什么是中高層大氣?
中高層大氣是什么?我們?cè)诘乇砻婵吹胶芏嗪Q?,波濤洶涌。我們也看到?duì)流層大氣里有云、雨、風(fēng),五彩繽紛,冬天有雪,到熱帶地區(qū)有很多暴雨。在對(duì)流層10公里以上,還是有很多的大氣,這就是我們經(jīng)常講的中高層大氣。這個(gè)大氣不是一個(gè)靜態(tài)的,也有溫度、密度和風(fēng)場(chǎng)的變化,所以它被形象地比喻為神秘的、高空的海洋。
人類活動(dòng)的空間,按照溫度區(qū)分為幾個(gè)層,對(duì)流層就是10公里以下的空間,這里面主要的現(xiàn)象有云、雨、雪,直接和水相關(guān)。所謂的對(duì)流層就是它在垂直方向上有劇烈的運(yùn)動(dòng),叫對(duì)流。在10公里以上,或者20-50公里,這一層叫平流層,這一區(qū)域大氣的流動(dòng)基本上以水平流動(dòng)為主。在平流層以上50-90公里的地方稱之為中間層,這兩個(gè)區(qū)域就構(gòu)成了所謂的中高層大氣的主要區(qū)域。這個(gè)區(qū)域的大氣是變化的,跟地表對(duì)流層大氣的變化一樣。中高層大氣的頂端,從90公里開始,上面就稱之為電離層,90公里以下大氣都是中性成份為主;90公里以上出現(xiàn)部分電離,一千多公里到幾千公里完全電離,叫磁層。隨著能量的不斷注入,電離層的帶電粒子往下沉降,也會(huì)改變中高層大氣的狀況。這個(gè)大氣層我們看不見,或者我們不大習(xí)慣在這個(gè)區(qū)域里面生活和發(fā)展。但是這個(gè)區(qū)域大氣離我們?nèi)绱酥?,而且這個(gè)大氣里面的變化也是如此的五彩繽紛。
臨近空間在過去為什么研究得少?
【外景】
竇賢康:現(xiàn)在我們到35公里,信號(hào)還是比較強(qiáng)。
工作人員:這個(gè)顯示的是5到35公里。
竇賢康:5到35公里。
現(xiàn)在能不能把它的分辨率搞得更低呢,現(xiàn)在新的口徑是80厘米。
工作人員:可以,這個(gè)我們記錄的時(shí)候都按7.5米記的。
竇賢康:按7.5米記。
工作人員:累計(jì)一下,分辨率可以調(diào)。
竇賢康:可以調(diào),對(duì)。
工作人員:而且這個(gè)臨風(fēng)層也比較清楚。
竇賢康:臨近空間為什么在過去研究得比較少?過去這個(gè)區(qū)域內(nèi)人類活動(dòng)比較少??臻g物理研究比較奇怪,兩頭搞得比較清楚,中間不明白??臻g物理研究是從對(duì)流層開始一直研究到太陽表面。在幾百公里、幾千公里搞得比較清楚,因?yàn)橛写罅康男l(wèi)星運(yùn)行,通過探測(cè)可以把這個(gè)地區(qū)的狀況搞清楚。太陽表面可以通過觀測(cè)設(shè)備搞清楚,地面10公里以下有各種各樣的雷達(dá)可以搞得很清楚,唯一不太清楚的就是從地表面開始20-100公里的區(qū)域。因?yàn)榇髿夥浅O”『透蓛?,沒有反射物,很難探測(cè),導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域的研究相對(duì)滯后于其他領(lǐng)域。
為什么要加強(qiáng)對(duì)中高層大氣的研究?
中高層大氣里既然大氣這么稀薄,怎么樣去探測(cè)這樣一個(gè)大氣海洋,這是擺在空間物理學(xué)家面前一個(gè)非常難的課題。難在哪?衛(wèi)星下不來,衛(wèi)星的軌道高度是不能太低的。在低軌道上,很難維持衛(wèi)星長期有效的運(yùn)轉(zhuǎn),通過衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng),判斷大氣的狀況變得不可能了。因?yàn)楦叨群芨?,地面的設(shè)備,探空氣球又很難飛到幾十公里以上的高度。正因?yàn)檫@些原因,導(dǎo)致我們?cè)谶@些區(qū)域里面探測(cè)存在一些困難。探空火箭非常好,可以把穿越軌道上的大氣要素搞清楚,它的優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間精確度很高,缺點(diǎn)是它造價(jià)很高,打一次探空火箭需要幾百萬人民幣,所以不能反復(fù)地打火箭,導(dǎo)致人類對(duì)這個(gè)區(qū)域的探測(cè)處于相對(duì)空白的狀態(tài)。
從普通雷達(dá)到激光雷達(dá)
在講探測(cè)大氣之前,給大家做一個(gè)科普性的介紹。大家知道我們探測(cè)所有的東西,進(jìn)行遙感探測(cè),進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)常用的是雷達(dá)。二戰(zhàn)時(shí)期,德國和英國作戰(zhàn),德國的空軍力量比較強(qiáng)大,但是英國發(fā)明了雷達(dá),它發(fā)出一個(gè)電磁波,碰到一個(gè)物體的時(shí)候會(huì)反射回來,你利用發(fā)射波和接收波之間的時(shí)間差,乘上光速再除以2,大概知道反射物在什么位置。根據(jù)發(fā)出的電磁波,它反射回來波的能量的大小不同,大家可以想象一下,一個(gè)小球和一個(gè)大球,在同樣距離上,發(fā)一個(gè)電磁波,獲得的能量是不一樣的。通過雷達(dá)波返回的時(shí)間差和返回能量的高低,可以大體上反映飛機(jī)的位置,這樣能夠準(zhǔn)確地知道德機(jī)來襲的數(shù)量以及它現(xiàn)在飛機(jī)所處的位置,這樣再去防衛(wèi)和攻擊變得比較有效。
雷達(dá)基本原理用下來,人類的無線電波,大體上有米波、厘米波、毫米波等各種各樣不同波段的波。一個(gè)波打到一個(gè)物體上,當(dāng)波長比物體大很多的時(shí)候,返回的能量是比較小的。物體本身有比較強(qiáng)的回波,發(fā)射出來一個(gè)波,大體上和探測(cè)物體的尺寸相當(dāng)?,F(xiàn)在探測(cè)一個(gè)飛機(jī)比較容易,因?yàn)轱w機(jī)很大。但是如果我們?nèi)ヌ綔y(cè)高空大氣,在10公里以上,20、30公里之間,還有一些火山各種因素導(dǎo)致的氣溶膠,只要有氣溶膠,波打上去回波就很強(qiáng)。
再往上,30公里以上,只有純凈的大氣,這里邊所有顆粒的尺寸多大呢?10的負(fù)9次方到10的負(fù)10次方米,這個(gè)地方只有空氣的分子。在低空探測(cè)可以探測(cè)雨滴和云滴,但是雨滴再小比空氣分子的尺寸要大很多,所以可以用厘米波雷達(dá)探測(cè)它,有雨滴的時(shí)候,可以用厘米波,甚至用更長的波段探測(cè),但是在30公里以上,就沒有別的更好的辦法了。這個(gè)時(shí)候大家可以想象得出來,這個(gè)層面上唯一能做的是用激光探測(cè)它,因?yàn)榧す獾牟ㄩL大致上和分子的尺度相當(dāng)。
【外景】
工作人員:可以看到它這里面有點(diǎn)重力波的信息,有點(diǎn)波動(dòng)。
竇賢康:對(duì),有點(diǎn)。它有點(diǎn)上下波動(dòng)。
工作人員:要認(rèn)真分析一下。
竇賢康:這次在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,跟他們(探空)氣球比對(duì)了嗎?
工作人員:比了,非常好。效果很好。
竇賢康:效果很好,是吧?
工作人員:這回是背靠背的。
竇賢康:好的,這樣我覺得可能到將來我們?cè)贋樗兄埔恍竭@個(gè)雷達(dá)后邊的光學(xué),看看信噪比能不能再提高一點(diǎn),提高可以把雷達(dá)做得更小。
竇賢康:激光還有兩個(gè)非常重要的特性。首先有非常強(qiáng)的方向性。另外,激光有非常好的頻率的單色性。如果激光的單色性不好,會(huì)有大量的太陽相關(guān)波段附近的能量隨著激光同時(shí)回來。激光雷達(dá)的基本原理,發(fā)射一個(gè)激光,向空間穿越的過程里,會(huì)在路徑上受到大氣的散射。在不同高度的大氣,不同時(shí)間散射回來的,后面利用簡(jiǎn)單的接收光路可以把激光穿越大氣的狀態(tài)準(zhǔn)確地搞清楚。
對(duì)于探測(cè)中高層大氣而言有幾種辦法:一種是激光雷達(dá),一種是微波雷達(dá),一種是探測(cè)火箭。只有激光雷達(dá)能夠覆蓋從近地面到100公里,現(xiàn)在正在做國際上最好的激光雷達(dá)。
這一部分工作是過去二三十年間,進(jìn)行激光雷達(dá)探測(cè)的主要進(jìn)展。根據(jù)回波的能量,可以把大氣溫度、密度測(cè)出來,武漢大學(xué)山頂上的光可以打到80-100公里,根據(jù)重金屬原子的共振、熒光的吸收,可以看出中高層頂?shù)拇髿鉅顩r。
中高層大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)難在哪?
竇賢康:中高層大氣的風(fēng)場(chǎng)探測(cè)難度在哪呢?中高層大氣它在運(yùn)動(dòng)的過程里面,學(xué)過熱學(xué)大家知道,在我們現(xiàn)在的房間里,在室溫的條件下,這里氣體分子在雜亂無章地運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的平均速度是500米每秒。放到高空之后,大氣里面的分子各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都有。有一個(gè)宏觀的整體運(yùn)動(dòng),就是我們能夠感覺到的風(fēng),在雜亂無章運(yùn)動(dòng)過程里,我們激光打過去,是每一個(gè)大氣分子散射的總和,這樣大家可以看到黃色的一部分。激光打上去之后,即使是完全單色的光,回來之后,由于氣體分子在視線方向上,有的遠(yuǎn)離你去,有的向你撲過來,而且速度很快,比它宏觀運(yùn)動(dòng)要大得多。
這個(gè)情況下接收到的激光本身,就是圖上的黃色部分,是有幾個(gè)赫茲的展寬。假設(shè)大氣不動(dòng)就會(huì)得到一個(gè)穩(wěn)定的譜,但是這個(gè)譜是一個(gè)理想的譜。由于我們電子器件的原因,要得到的圖是抖動(dòng)的圖,邊是不光滑的,是帶有毛刺的,假設(shè)大氣不動(dòng)的話得到這樣的譜(理想的譜)。如果大氣運(yùn)動(dòng),這個(gè)譜就會(huì)左移或者右移。如果移動(dòng)帶來每秒10米的風(fēng)速,移動(dòng)會(huì)非常小。因?yàn)樽V本身是由于熱運(yùn)動(dòng)速度導(dǎo)致的,是幾百米每秒量級(jí)帶來的展寬。當(dāng)風(fēng)速很小,要將風(fēng)速測(cè)量精度提得很高的時(shí)候,黃色的移動(dòng)部分很小,而且黃色本身又是不光滑。抖動(dòng)是由于移動(dòng)導(dǎo)致的,還是由于信號(hào)本身晃動(dòng)導(dǎo)致的,就很難判定。這是大氣里面,測(cè)風(fēng)速最難辦的問題。
【外景】
竇賢康:現(xiàn)在白天觀測(cè)做完以后,我覺得基本上除了正午以外應(yīng)該都沒什么問題了。
工作人員:對(duì)。一宿基本都是連續(xù)下來的,然后到了早上七點(diǎn)鐘的時(shí)候天就亮了,有點(diǎn)暗了。
竇賢康:現(xiàn)在按照這個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的話,如果白天觀測(cè)部分做完的話,那個(gè)信噪比能提高多少呢,就是能把這個(gè)噪聲的指標(biāo)壓低多少?
工作人員:現(xiàn)在我感覺應(yīng)該能壓到跟晚上是一樣的。
竇賢康:接近一樣。
竇賢康:我們攻克了這些技術(shù)以后,開始研制出成體系的測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)。這是國際上并行做的測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)工作的幾家單位,左上角的雷達(dá)放在法國的普羅旺斯地區(qū),也是我當(dāng)時(shí)在法國留學(xué)的實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)設(shè)備的意義很大,是人類歷史上第一次可以檢測(cè)到60公里以上大氣的風(fēng)場(chǎng)。中間是美國做的測(cè)中高層大氣風(fēng)場(chǎng)設(shè)備,右上角的衛(wèi)星是進(jìn)行全球大氣風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量。
到目前為止,我們還沒有辦法去測(cè)量全球的風(fēng)場(chǎng)。如果要進(jìn)行全球風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量,全球要布多少雷達(dá)才能測(cè)得出來?所以進(jìn)行全球風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量必須用衛(wèi)星。這是很早一段時(shí)間,計(jì)劃中世界上首臺(tái)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)。放一臺(tái)到衛(wèi)星上去,通過衛(wèi)星軌道的變化,對(duì)全球中高層大氣,包括平流層、對(duì)流層的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行全球測(cè)量。
從激光雷達(dá)到量子激光雷達(dá)
【外景】
工作人員:這邊是一個(gè)新機(jī)理的實(shí)驗(yàn)。大起來它要復(fù)雜得多,我們用到了聲波、電光、調(diào)制,然后這樣我們要比對(duì)手又要降五十倍的功率,我們要實(shí)現(xiàn)一樣的高信噪比的探測(cè)。
竇賢康:歐洲在上個(gè)世紀(jì)末,提出了著名的“風(fēng)神計(jì)劃”,把激光雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行全球風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量。要進(jìn)行全球風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量,就必須要通過衛(wèi)星來做,歐洲這個(gè)計(jì)劃成形的時(shí)間已經(jīng)非常長。大概是90年代末提出來的這樣一套系統(tǒng),提出到今天,這個(gè)計(jì)劃已經(jīng)被推遲發(fā)射好幾次,它的原因在哪?因?yàn)榧热粡母呖胀紫聛磉M(jìn)行探測(cè),就需要比較強(qiáng)的激光,激光能量越來越大的時(shí)候,往往會(huì)把光路里面的某一個(gè)鏡片燒壞。在這樣的過程里,激光雷達(dá)在地面很容易做,燒壞了擰下來換一個(gè)就可以重新開始工作了。但是衛(wèi)星上不行,因?yàn)樯厦鏇]有人,沒有辦法更換器件。
如何在大功率條件下,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地、長期地觀測(cè),就變成是一個(gè)難題。這樣前提下我們有另一個(gè)辦法,發(fā)展出來一套系統(tǒng),叫量子激光雷達(dá),這也是我個(gè)人做到今天的科研工作里最得意的一件事情。
【外景】
學(xué)生:校長,您好,我有一個(gè)問題,就是量子激光雷達(dá)跟傳統(tǒng)雷達(dá)原理上有什么不同,它有什么比較顯著的優(yōu)點(diǎn)嗎?
竇賢康:傳統(tǒng)激光雷達(dá),要通過提高能量和提高接收望遠(yuǎn)鏡的面積來實(shí)現(xiàn),但量子激光好在哪?我通過單光子的操作,可以降低它的噪聲水平和提高它的工作效率。實(shí)現(xiàn)過去傳統(tǒng)上通過能量提高和望遠(yuǎn)鏡口徑提高,來實(shí)現(xiàn)性能上的提高。后面我們通過超導(dǎo)的辦法,能夠把它非常弱小的信號(hào)檢測(cè)出來,我們的提取和檢測(cè)都基本上做到極致,這就是基本上目前技術(shù)條件下,我們能想象出來的激光雷達(dá)極限。
【提問】
學(xué)生:您好,剛才您提到量子激光雷達(dá)是探測(cè)中高層大氣的利刃,您認(rèn)為我們國家大概什么時(shí)候能夠完成星載激光雷達(dá)?
竇賢康:量子技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn),有比較高的探測(cè)效率,這也是將來能夠上星非常重要的步驟,現(xiàn)在通過科學(xué)院的“鴻鵠計(jì)劃”,先把它放到球載技術(shù)上做。
【新聞報(bào)道】
中國科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“臨近空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”(簡(jiǎn)稱“鴻鵠專項(xiàng)”)日前啟動(dòng)。鴻鵠專項(xiàng)將突破一系列關(guān)鍵技術(shù),建成我國首個(gè)臨近空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
竇賢康:球載做完以后把它安全性、可靠性、穩(wěn)定性驗(yàn)證完之后,我有一個(gè)夢(mèng)想,這輩子能在科技上干成的最后一件事情,希望能把中國的星載測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)做出來。
下篇
中國核心技術(shù)上的突破靠什么?
【導(dǎo)視】
把我們的科技成果能夠轉(zhuǎn)換成推動(dòng)中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,解決中國實(shí)際問題的方法。
如果你的核心技術(shù)不掌握,那是非常危險(xiǎn)的。
要靠我們中國的青年學(xué)者、科技人員的努力,才能走在世界的前列。
竇賢康:大家好,歡迎來到《大學(xué)》。
量子激光雷達(dá)的創(chuàng)新
下面簡(jiǎn)單跟大家介紹一下量子激光雷達(dá)的原理。
這是一個(gè)著名的激光雷達(dá)的方程,原理要講清楚比較容易。你要實(shí)現(xiàn)一個(gè)高的時(shí)間和空間分辨率測(cè)量的時(shí)候,唯一的辦法是做兩件事,一是不斷地提高激光器的能量,二是不斷提高接收望遠(yuǎn)鏡的口徑。這個(gè)是很難做到的,地面可以,但是在衛(wèi)星上很難做到更大。而且能量過高,它的光路會(huì)經(jīng)常損壞,使得你星載的激光雷達(dá)很難運(yùn)行。這就是為什么國際上星載激光雷達(dá)遲遲上不了天的主要原因。
當(dāng)時(shí)我們研究方程的時(shí)候在想,后面幾項(xiàng)沒有辦法變,就是大氣的衰減,怎么辦呢?提出量子激光雷達(dá)的初衷很簡(jiǎn)單。過去只是把能量和望遠(yuǎn)鏡面積提高,來提高雷達(dá)的性能?,F(xiàn)在還有兩個(gè)因子,一個(gè)是量子效率,還有一個(gè)光子的能量。當(dāng)時(shí)提出一個(gè)方案,把紅外的光打出去,波長長,回來以后光很難探測(cè),利用上轉(zhuǎn)換技術(shù),把它從紅外的波段,轉(zhuǎn)換到可見光的波段。轉(zhuǎn)換過程里,一方面相當(dāng)于把大氣太陽的背景抑制掉,同時(shí)把它的光換成量子效率很高的光來進(jìn)行探測(cè)。打一個(gè)比方,一個(gè)乒乓球很輕,外面包一個(gè)很重的鐵皮扔過去,它的可探測(cè)性就會(huì)變得非常之好。
原理是紅色部分發(fā)出一個(gè)光,經(jīng)過上轉(zhuǎn)換技術(shù),轉(zhuǎn)換到藍(lán)點(diǎn),轉(zhuǎn)換之后,它的暗噪聲和量子效益同步提高,可以比傳統(tǒng)的激光雷達(dá)信噪比提高1800倍,這是一個(gè)大幅度地提高。做同樣一個(gè)設(shè)備,用量子技術(shù),和原來的傳統(tǒng)雷達(dá)比,激光器能量可以變成原來的1/10,望遠(yuǎn)鏡口徑可以變成原來的1/10,進(jìn)行星載就變得格外地容易了。這是量子激光雷達(dá)的原理。
一個(gè)激光雷達(dá)好壞的差別,就看在同樣的距離下,誰發(fā)出的光子多、誰的信號(hào)強(qiáng)。我們這一套設(shè)備既有比較好的性能,同時(shí)又有比較低的噪聲。
【外景】
竇賢康:從一百公里到一千公里的地方,現(xiàn)在大氣的中性氣體探測(cè),國際上沒有手段,但是在這個(gè)地區(qū)電子的、電離成分的探測(cè)是有手段的。我覺得這個(gè)我們要花點(diǎn)時(shí)間把它搞清楚。
激光雷達(dá)的應(yīng)用
竇賢康:激光雷達(dá)民用的實(shí)施,當(dāng)時(shí)在合肥測(cè)企業(yè)的排放,利用原來的激光雷達(dá),過去可以測(cè)2公里多,現(xiàn)在可以測(cè)8公里,它的意義在哪?比如用傳統(tǒng)技術(shù)在武漢需要布100臺(tái),用我們的新技術(shù)只用布10臺(tái),任何一個(gè)探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,就可以帶來應(yīng)用的快速發(fā)展。
量子激光雷達(dá)前景
量子激光雷達(dá)以后前景非常大,比如它能夠進(jìn)行各種大氣要素的探測(cè)。在科學(xué)院“鴻鵠計(jì)劃”里,希望把我這一套設(shè)備放到臨近空間里面去,進(jìn)行環(huán)境測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試之后,下一步把它搞到衛(wèi)星上去,盡快把中國的星載測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)送上天。
【外景】
竇賢康:實(shí)際上就實(shí)現(xiàn)了每十個(gè)納秒就完成一次粒子或者是目標(biāo)的探測(cè)。
【提問】
學(xué)生:竇校長,你好!作為一個(gè)學(xué)科前沿的開拓者和一位投身于一線數(shù)十年的科技人員,您認(rèn)為一個(gè)科學(xué)家的重要的品質(zhì)是什么?
竇賢康:作為一個(gè)科學(xué)家最重要的品質(zhì),應(yīng)該是足夠敏銳,具備對(duì)于前沿科技問題的把握能力??赡苈犉饋肀容^枯燥,確實(shí)反映了科學(xué)家最重要的品質(zhì)。牛頓被蘋果砸到,后來搞出萬有引力定律,這就是科學(xué)家非常敏銳的方面。包括愛因斯坦提出相對(duì)論的時(shí)候,在諾倫茲變換里面發(fā)現(xiàn)有一些量不守恒了,他就敏銳發(fā)現(xiàn)時(shí)間和空間的統(tǒng)一。作為科學(xué)家而言,對(duì)前沿科學(xué)的洞悉力很關(guān)鍵。中國是經(jīng)歷了從落后到發(fā)展的國家,又是一個(gè)大國。有敏銳的科學(xué)精神,要有嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng),這都是科學(xué)家最本質(zhì)的屬性。
一個(gè)知識(shí)分子首先要把科研做好
竇賢康:我們這一代人是改革開放之后走出去的中國留學(xué)生。作為一個(gè)知識(shí)分子的責(zé)任,首先要把科研做好,作為科學(xué)家或者作為老師要把課上好。
有一張照片,伊藤博文和李鴻章談中日馬關(guān)條約,這個(gè)時(shí)候日本人很得意,能夠把這么大的國家打敗。他跟李鴻章講,中國很大,但是被我們打敗了。
【外景】
所以李鴻章也很無奈,說中國雖然地大物博、人口眾多,但是人才很少。我想在清朝那個(gè)時(shí)候,作為一個(gè)談判官員,我相信他心里也是很悲涼的,那時(shí)候他也體會(huì)到了人才對(duì)一個(gè)國家的極端重要性。
竇賢康:老一代的科學(xué)家,像郭永懷、錢學(xué)森、鄧稼先27個(gè)人回來搞出了“兩彈一星”,那個(gè)時(shí)候的待遇和現(xiàn)在差別千百倍。隨著“兩彈一星”事業(yè)的發(fā)展,為中華民族的不斷發(fā)展提供了保障。
【習(xí)近平總書記同期聲】
現(xiàn)在在這些核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)、國之重器,必須立足于自己。過去我們不得不自力更生,但是那個(gè)時(shí)候我們勒緊褲腰帶,咬緊牙關(guān)我們還創(chuàng)造了“兩彈一星”。
————2018年4月24日至28日,習(xí)近平在湖北考察
竇賢康:郭永懷是一個(gè)力學(xué)專家,和錢學(xué)森一同回國,27個(gè)人搞成了中國“兩彈一星”的事業(yè)。這是一個(gè)非常清瘦的人,但是卻是偉大的科學(xué)家。做了核實(shí)驗(yàn)之后,把數(shù)據(jù)送到北京,和他的警衛(wèi)員坐飛機(jī)返回北京,到北京機(jī)場(chǎng)附近的時(shí)候墜落了,英勇地犧牲了。大家發(fā)現(xiàn)他和警衛(wèi)員緊緊抱在一起,分開的時(shí)候他們胸前的數(shù)據(jù)公文包還沒有燒壞,數(shù)據(jù)本子還是好的,他是一個(gè)偉大的科學(xué)家。他的太太叫李佩,曾經(jīng)是中國科技大學(xué)的外語系老師,“兩彈一星”勛章頒發(fā)以后,李佩就把他的勛章轉(zhuǎn)交給中國科技大學(xué),現(xiàn)在還放在科大的校史館。
出國留學(xué)后毅然回國建設(shè)祖國
我們是80年代末出國的一代人。90年代初,我去北京的時(shí)候沒有高速,還要坐很舊的公共汽車跑到機(jī)場(chǎng)去。當(dāng)時(shí)北京機(jī)場(chǎng)沒幾架飛機(jī),而巴黎機(jī)場(chǎng)非常繁忙,反差非常大。當(dāng)時(shí)我們就在想怎么樣通過自己的學(xué)習(xí),幫助國家走向更加富強(qiáng)。我們是80年代末出國的一代人,在90年代中期回到國內(nèi)來,當(dāng)時(shí)有一個(gè)樸素的感覺,國家發(fā)展需要人才,希望自己回來以后,干一些事情?;仡欁哌^的近30年,我們這一代人,確實(shí)參與了國家進(jìn)程的各方面。在人生過程中會(huì)發(fā)現(xiàn),除了滿足個(gè)人的利益以外你會(huì)活得更有價(jià)值。
【外景】
竇賢康:中國經(jīng)濟(jì)要轉(zhuǎn)型,國家要變成一個(gè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國,必然要推動(dòng)創(chuàng)新。創(chuàng)新要靠人,中國一些青年人才被不斷地培養(yǎng)出來,還有不斷的海外人才回國工作,人才的文化土壤已經(jīng)有了,我想中國會(huì)在創(chuàng)新方面邁上更大的臺(tái)階。
核心技術(shù)靠化緣是要不來的
竇賢康:這么多年隨著中國的技術(shù)進(jìn)步,中國的國力不斷增強(qiáng),中國的發(fā)展速度非??臁?/p>
Natuer Index挑出來幾十種期刊,都是各領(lǐng)域最好的期刊,這些領(lǐng)域發(fā)文的數(shù)量,至少反映這個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)研究問題的前沿程度和活躍度。全世界前50名的高校,中國已經(jīng)有8個(gè)。這從一個(gè)側(cè)面反映了中國科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
我們重視成績(jī)的時(shí)候,也必須看到差距。向世界第一邁進(jìn)的時(shí)候,核心技術(shù)非常關(guān)鍵,核心技術(shù)要靠中國的科技人員把它搞出來。怎么把它搞出來?需要在大學(xué)階段,把它學(xué)進(jìn)去,用到的地方,物理概念和電路問題搞得很清楚,不能光靠下決心,這個(gè)時(shí)候要承擔(dān)起來中國在核心技術(shù)上的突破,靠你們年輕這一代。
【提問】
學(xué)生:做一個(gè)課題需要很久時(shí)間,會(huì)遇到很多困難,有時(shí)候就會(huì)想到要放棄。是靠什么信念支撐自己,去完成自己的課題,進(jìn)一步提升自己的能力?
竇賢康:這個(gè)問題非常好,作為一個(gè)科學(xué)家而言,往往能夠沉得下氣坐冷板凳。人都會(huì)遇到困難,我做激光雷達(dá)的時(shí)候,曾經(jīng)有一段時(shí)間出不了信號(hào),也會(huì)有焦慮。作為一個(gè)青年科學(xué)家要知道,往往最難的事情應(yīng)該沉得住氣去長期堅(jiān)守。在研究過程中,不管遇到什么困難,冷靜思考一下,往往困難越多,你把困難解決掉,你取得的成就就越大。
竇賢康:三代中國人有三代中國人的責(zé)任,錢學(xué)森那一代人發(fā)明了“兩彈一星”,為中華民族的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基本保障。我們這一代人是從80年代改革開放以后成長起來的一代人,參與了中國改革開放事業(yè),使中國已經(jīng)走向了社會(huì)主義現(xiàn)代化的強(qiáng)國道路,我們富起來了。隨著你們的不斷努力,一定能把中國建得更加強(qiáng)大。
【外景】
竇賢康:武大是1893年建校,當(dāng)時(shí)叫自強(qiáng)學(xué)堂。在抗戰(zhàn)的時(shí)候,在西遷過程中,雖然那時(shí)候很艱苦,但是大家還是比較有民族責(zé)任感的。我覺得武大的精神就是“自強(qiáng)弘毅,求是拓新”。一百多年來,秉承一貫的價(jià)值追求和理念。
現(xiàn)在要扎根中國大地辦大學(xué),這個(gè)階段我們?cè)谧龊米匀豢茖W(xué)研究,做好基礎(chǔ)研究的同時(shí),就是我們?cè)诹λ芗暗姆秶鷥?nèi),能夠把我們的科技成果,轉(zhuǎn)換成能夠推動(dòng)中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,解決中國實(shí)際問題。
竇賢康:畢業(yè)典禮一定要突出兩個(gè)標(biāo)記,一是要突出它的學(xué)術(shù)性,二是要突出對(duì)學(xué)生的尊重。要求導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)為典禮上每一個(gè)學(xué)生扶正流蘇,希望能夠使武大的所有學(xué)生在武大學(xué)習(xí)期間取得的成就,最后在學(xué)位的授予時(shí)我們給他平等、公平地對(duì)待。通過這樣的儀式樹立學(xué)生的榮譽(yù)感,小的層面愛武大,大的層面愛國家。另外,讓武大的學(xué)生知道,學(xué)術(shù)這個(gè)領(lǐng)域里面,一定要按照學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范做事。我們作為科技工作者,要盡我們的責(zé)任,把我們?cè)摳傻氖虑楦珊谩?/p>
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