北京人探访“科学殿堂”(组图)

http://www.sina.com.cn 2004年05月17日09:57 北京日报

　　我国自行研制的月球探测器模型。孙戉摄

两位小观众体验太空舱内的生活︒ 本报记者孙戉摄

　　科学家们是怎么工作的？中国探月工程进展如何？高性能计算机“长”得什么样？纳米技术有何神奇之处……

　　前昨两天，中国科学院举办了“北京公众科学日”大型公益科普活动，23个在京研究机构的27个工作点向社会开放。昔日无比神秘、高深莫测的科研活动和科研设施，完全展示在人们面前，任由直观和触摸。

　　双休日。雨中。本报记者和热情的北京市民一起，走进国家自然科学最高学术研究机构——

　　在刚刚过去的双休日里，爱好科学的人们通过“北京公众科学日”活动，实实在在享受到了一顿丰盛的科学大餐——中国科学院向社会开放了23个研究机构的27个工作点，昔日无比神秘、高深莫测的科研活动和科研设施，完全展示在人们面前，任由直观和触摸。

　　早在“公众科学日”活动开始前的几天，中科院计算机网络中心负责组织活动的小陈，就已经感受到了人们的热情。他说，预约电话都快被打爆了，因为想参观的人实在太多，只好把举行讲座的场地从一个50人的小教室，改到了能容纳160人的报告厅。

　　活动正式开始后，参观各个研究机构的人们络绎不绝。原本以为雨天会挡住人们探求知识的脚步，可是高能物理所开放还不到一小时就来了300多位参观者。聆听李金研究员《当代大科学——高能粒子物理》报告的年轻人，坐满了会议厅。

　　飞上蓝天、进入太空，是很多男孩不灭的一个梦想。作为“公众科学日”的第一批客人，45名景山学校的学生在15日走进了中国科学院空间科学与应用研究中心。在双星运行控制中心，大家看到了目前我国运行轨道最高的“双星计划”探测一号卫星的运行情况，计数器显示它已成功运行137天多。在空间环境预报中心，通过科学家的介绍，同学们明白了为什么标志太阳活动剧烈程度的黑子反而是温度比较低的地方，并亲眼看到了太阳耀斑、日珥爆发的壮丽情景。

　　在计算技术研究所，普通的参观者和与计算技术紧密相关领域的专业人士，一起围在专家周围听取现场介绍。参观者还看到了中国人自己研发的计算机心脏——龙芯ＣＰＵ（中央处理器），正是它的问世，结束了我国信息产业“无芯”的历史。在现场，以“龙芯2号”为心脏的计算机展示着它的强大功能，无论是流媒体的软解压、还是ＯｐｅｎＯｆｆｉｃｅ办公软件，在该种计算机上都能流畅地运行。

　　昨天一场不大不小的雨，让国家天文台原计划中的“实地太阳观测”活动泡了汤。不过，中国探月工程首席科学家欧阳自远先生委托他的同事，国家天文台研究员李春来所做的“探月报告”，还是吸引了很多青年学生的极大兴趣。

　　在参观实物和听取专家讲座之后，很多参观者发出“我感受到了最高科技”的心声。

　　高能物理所电子对撞让观者着迷

　　虽然高能物理所的研究内容与普通人的生活关系不大，但是许多参观者却都知道这里有一个超大型的科学设备——北京正负电子对撞机。这台对撞机占地5万平方米，正负电子的运动通道足有400多米长。

　　周日到高能物理所参观对撞机国家实验室的人很幸运，因为北京正负电子对撞机刚刚在十几天前停机，这使得人们有机会一睹它的庐山真面目。走入长长的地下隧道，在科技人员的讲解下，参观者渐渐进入了一个知之甚少，但却神奇无比的微观世界。

　　地球上的物质是由各种粒子组成的，从分子、原子和中子、质子、电子，再到目前人们已知的最小粒子夸克和轻子，人类对粒子世界的了解越来越细致。在高能量物理的研究中，有些“小”粒子只是瞬间存在，要想了解它们，首先要利用加速器让“大”一些的粒子高速运动，然后使正负电子在运动中相撞，这样才可能产生这些“小”粒子，从而进行研究。这一撞还可能产生一种结果，就是撞出人们还不知道的新粒子类型。这是当前研究物质微观世界最小构成单元及其相互作用的主要科学手段。

　　ｃ夸克和τ轻子是夸克、轻子家族中的两个成员。北京正负电子对撞机的用处就是给这些粒子加速，让它们产生碰撞。粒子的碰撞情况将被位于碰撞点的探测器——谱仪收集记录，通过记录分析就可以研究粒子对撞时产生的物理量，搜索碰撞中产生的新粒子，研究已知粒子的更深层情况。

　　科研人员告诉参观者，粒子束团在手指粗细的真空管道的运动速度几乎达到光速，从200米的直线加速器隧道进入到240米长的环形储存隧道后，正负粒子两个束团在1秒内可以碰撞125万次。当然，就像两个人互抛沙子，并不是每粒沙子都可以与对面来的沙粒撞到，但125万次的碰面机会让它们在每秒时段中的相撞可能非常大。

　　北京正负电子对撞机这次停机有着特殊意义，以往停机是为检修，而这次是为升级。据介绍，此次升级改造投资高达6．4亿元。以前正负电子是呈相对方向在同条隧道运动，此次改造，将给对撞机新增一条环形储存隧道。新隧道建成后，两条隧道将像两个指环相扣，正负电子各行其道，两者的对撞也将从正面相撞变为侧面相撞。届时，在隧道内运动的粒子束团将从现在的1个增加到93个，粒子相撞的可能性进一步增多。这种交叉对撞机的建成，将使北京正负电子对撞机继续保持在ｃ夸克和τ轻子领域的国际领先地位。

　　计算技术所一秒钟能算10万亿次

　　在中科院计算技术研究所的开放日中，上小学二年级的杨雯思在父母的带领下，和一群叔叔阿姨进入到这里的高性能计算机研究室。虽然妈妈努力给她讲解着什么是ＣＰＵ、集成电路板、主板，但小姑娘显然对大人们为何那样关心房子里的几个深蓝色“大铁柜”感到不解。

　　小姑娘哪里知道，那几个“大铁柜”可不寻常，它就是大名鼎鼎的曙光计算机，是国内高性能计算机的出色代表。曙光计算机系列屡获国家大奖，是我国拥有自主知识产权的科学成果，最早的曙光1号并行计算机曾作为代表性科学成就被写入当年的政府工作报告。要不是首次开放，它们可是养在深闺人未识的。

　　开放日中，“曙光家族”所有型号都摆在了公众面前。

　　专家讲，所谓高性能，就是指计算机处理事务的能力更强，运转速度更快。曙光1号全对称共享存储多处理机于1993年问世，它的峰值运算速度达到每秒25亿次浮点（小数点）运算。如今的“曙光”已经从大规模并行，进入到具有机群结构的新时代。在实验室中，最先进的曙光4000每秒浮点峰值运算速度已经上升10万亿次，相当22528台主频为2．0的奔4个人计算机在同时运算。

　　高性能计算机被广泛应用于石油、气象、水利水电、生物信息处理、网络信息服务和基础科学计算等行业领域……我国科学界所承担的人类基因组1％的测序任务，就是由曙光2000和曙光3000完成的。“曙光”还担负着气象数据的分析和计算工作，由于其超高性能，“曙光”可以把天气预测的范围缩小到几公里之内，提前到半小时内预报，这对于灾害预知、航天器发射意义重大。

　　遥感应用研究所“遥看”北京奥运村

　　在中科院天地科技园区，紧挨着国家天文台就是中国科学院遥感应用研究所。在这里，本报记者和北京二中科技兴趣小组的同学们，一起“走进”仍在规划中的2008年北京奥运会的核心场馆区。

　　这种“游览”当然是虚拟的。在数字地球科学实验室，面对大屏幕，戴上三维立体眼镜，随着主讲人手中鼠标的移动，我们就“进入”了仍在规划中的奥运核心场馆区。一湾湾清水，一片片树木，一座座漂亮的场馆从我们的“身边”划过，再移动鼠标，我们甚至可以“进入”小亭中“憩息”片刻。

　　实验室的范湘涛副主任向记者介绍说，这其实是他们正在做的数字地球模型系统的一部分。1998年1月31日，当时的美国副总统戈尔在“数字地球”的讲演中曾描绘了这样一个场景：“当一个小孩戴上头盔时，他便可以看到与从太空中看到的一样的地球。然后，通过数据手套，他可以对所看到的影像进行放大，这样通过越来越高的分辨率，他便可以看到各大洲以及不同的地区、国家、城市等内容，甚至最后还可以看到具体的房屋、树木以及其它自然的或人造的对象。”他甚至还想像了这样的场景，一个小孩坐在电脑终端，可以去“游览”位于地球另一面的一座公园，他还可以和另一个国家的小孩，一起在这个公园里交流。

　　范湘涛博士介绍说，目前他们已对北京奥运村几十平方公里的范围，做出了精细的数字地球模型，这个范围内的每一座建筑物在这个系统中都有模型显示。“数字地球”整个工程的工作量是巨大的，要走的路还很长，但“窥一斑可见全豹”，未来的美好图景我们已经可以想像了。

　　国家纳米科学中心纳米技术在变魔术？

　　昨天听中国科学院国家纳米科学中心研究员介绍时，60多岁的邢大爷才第一次知道：原来“纳米”和“大米”一点关系也没有，它只是个长度单位（一纳米等于十亿分之一米长度），纳米技术是指物体被切成很小很小的颗粒后，魔术般出现的奇妙性能。

　　在北京展览馆5号馆，由中国科学院国家纳米科学中心等四大纳米产业基地承办的全国纳米产品展示会，让前来参观的数万市民尽享了一场纳米技术盛宴。

　　纳米都有什么用处？

　　中国科学院物理所的科学家向记者展示了一个和饮料瓶盖差不多大的金属筒。“可别小看了它。应用了纳米材料后，这个液晶显示器的成像清晰度要比计算机屏幕还要高几百倍。安装在战斗机上，飞行员可以用它清晰地跟踪飞出好几十公里的导弹。”

　　他又展示了一个纳米酒精检测仪的样品。一名中年人对着它哈一口气，一秒钟后结果出来了：83，大约喝了一瓶啤酒——中年人竖起大拇指，表示结果准确。这一检测速度比普通检测仪器快了60倍！

　　工作人员介绍说，因为纳米材料带来了敏感度和计算速度的几何增长，因此被广泛应用于各种传感仪器上。

　　纳米涂料则让观众见识了粉末状纳米材料“结实”的一面。在众人目光下，一块涂有氧化锌纳米光催化材料水漆的木板正接受标准摩擦力实验，电子计数器显示已经往复摩擦12000多次了，但依然光泽鲜亮。而根据国家有关标准，普通漆只要能经受住3000次摩擦就已经合格。

　　此外，“一擦就净”的纳米地板、不怕水不怕油的纳米领带、能杀菌的纳米衣服、更逼真的纳米金属基烤瓷牙……都让所有参观者心动不已。

　　中国月球车将在海南发射？

　　昨天一场不大不小的雨，让国家天文台原计划中的“实地太阳观测”活动泡了汤。不过，中国探月工程首席科学家欧阳自远先生委托他的同事，国家天文台研究员李春来所做的“探月报告”，还是引起了很多青年学生的极大兴趣。

　　科学家的报告总是十分严谨，面对热情的观众，李春来还是爆出了很多饶有趣味的“猛料”。

　　“嫦娥奔月”首先要有动力，实现探月当然离不开火箭。中国的火箭用来探月够用吗？这是公众十分关心的一个问题。

　　李春来研究员介绍说，我国“探月”工程分“绕”、“落”、“回”三个阶段。第一期绕月工程将发射探月卫星“嫦娥一号”，对月球表面环境、地形、地质构造与物理场进行探测，大约在2007年前完成。第二期目标是研制和发射航天器，使其降落在月球上进行探测和自动巡察，预计在2012年前完成。第三期目标是研制和发射小型采样返回舱、月表采样器、机器人操作臂等，采集关键性样品返回地球，这个工作大约在2017年前完成。

　　李春来介绍说，对于第一期绕月工程，我国现有的火箭只要做一些针对性的改进，是可以满足要求的。但是对于第二期以后实现月球车在月球着陆的任务，我们还要进一步研制新型的火箭。

　　现有的西昌卫星发射基地，可以满足第一期绕月工程的需要。但对以后的任务，因为新型火箭体积更大，要完成探月工程第二期以后的任务，有可能要在海南岛建设新的航天发射基地。当然，李春来研究员强调，这还只是一种设想，不是国家的正式决策。

　　微生物研究所酒怎么香，醋为何酸﹖

　　“1个针尖，用显微镜放大300倍，我们才能看清附着在上面的微生物。微生物是地球上所有生物的老祖宗，36亿年之前，微生物就出现了。”中科院研究员孙万儒老师提醒观众别小瞧了这些形态各异、千奇百怪的小生灵。

　　微生物个头小，胃口不小，1个大肠杆菌1小时可以“吃”掉其体重2000倍的糖；繁殖能力也强，如果能够得到无穷无尽的能量，那么1个细菌在几星期后繁衍的“子孙”总质量就能超过地球。除了喷发的火山口，微生物无处不在，上至空气稀薄的高空，下至永无光照的海沟，无论是在几千摄氏度的高温下，还是在零下196摄氏度的液氮中，微生物都能生存。

　　微生物亦友亦敌。酱油、醋、啤酒、青霉素、用于分解血栓的尿激酶……很多生活必需品和药品在生产环节上都缺不了微生物。也有少数微生物对人类和动植物害处不小，ＳＡＲＳ病毒、禽流感病毒……就让人类乐不起来。

　　21世纪是强调生物技术的时代。基因工程、酶工程、蛋白质工程等生物技术的“重头戏”离不开对微生物的研究。在“专家与公众对话”会议室里，记者见到一位专程从山东泰安赶来的张先生。他的造纸厂因为造成污染而面临停产，他焦急地询问有关无污染的生物造纸技术的研发情况。

　　专家对记者说，为什么醋就是山西清徐酿造的好呢？茅台酒为什么只能产自贵州茅台呢？要知其然还要知其所以然。目前人工培养的微生物只占其总量的1％，微生物研究所正着手建设起微生物资源利用的理论平台，为中国的可持续性发展探索新途径。

　　要在月球上建天文台？

　　国家天文台李春来研究员所做的“探月报告”讲座中，还提到这样一个有趣的问题——在我国的探月工程中，有一个计划是在月球上建立小天文台。

　　月球是地球的天然卫星，它的运转十分稳定。它有一个天然优势，就是没有大气层干扰、且地震远少于地球，对于天文望远镜这样的精密仪器来说非常安全。地球上进行天文观测受到地球大气层的困扰，很多时候还是“靠天吃饭”，比如在昨天那样一个阴雨天，安排好的公众“太阳观测”计划就只能告吹。计划中，我们可以在月球上安放一个直径40厘米的光学望远镜，它的分辨率可与地球上一个直径8米的光学望远镜相媲美。地球上直径8米的望远镜造价约需1亿多元人民币，目前我国最大的光学天文望远镜直径只有2．16米，世界上最大的光学天文望远镜也只是直径4米。因此，在月球上建天文台是一件非常划算的事情。

　　据了解，目前尚无其它国家在月球上设置天文设备。

　　本报记者王鸿良

　　

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