本片是2026年春节前,袁岚峰访问老朋友观视频工作室时录制的对话节目,从自然指数中国超过美国讲起,讨论了许多宏观问题以及介绍了许多领域的科技进展,如人工智能、核聚变、精准智能化学、聚集诱导发光、钍基熔盐堆、太空太阳能发电。全片分为三部分:如何客观认识2025年的中美科技实力?2026年,可控核聚变还要多少年?中国该如何吸引科研人才?
【翟冠华】
观视频的朋友们,大家好!欢迎来到新一期的《强国面面观》。我是大家的新朋友,小翟。那么今天,我也是非常荣幸地为大家邀请回来我们的老朋友——袁岚峰老师。袁老师好!
【袁岚峰】
小翟同学好!
【翟冠华】
袁老师好!2025年发生了这么多科技新闻,您也一直在做科普。那据您的观察,2025年有没有哪一项科学的突破或者研究项目,它其实意义非常重大,但是在我们的视野里,它获得的关注远远没有它应得的程度高呢?
【袁岚峰】
是的。就是我自己这些年做科普,我关注的其实有两个层面。一个是各个领域具体的科学进展,比方说量子、核聚变、AI这种;还有一个就是我经常做的宏观层面,就是中国科技在世界上的地位。
在这方面,我觉得有一个非常大的趋势,但是在媒体上关注非常少。实际上那个新闻早就出来了,就是“自然指数”中国超过了美国。但是这个新闻在国内传播的时候,状况非常奇怪。到底是什么人在传播?一般都是各个研究院、机构或者各个学校在那传。而他们传的时候,一般都只关注自己机构的排名——我们在世界上的排名又上了多少位——很少有人关心整个国家的宏观状况。
但是实际上,真正令人震惊的消息是:在自然指数的整体上,中国超过了美国。
那我们需要首先介绍一下,什么是自然指数?自然指数是个什么东西呢?Nature Index,它是《自然》杂志这个国际顶尖的科学期刊,从2014年开始制定的一个用来衡量基础研究产出的标准,这样一个指标。
这个指标到底是怎么定义的呢?其实它的定义出奇的简单。就是它去向各个领域的科学家去做采访,说:“你们来提名一下,你认为你们这个领域里边的‘一流期刊’有哪些?”然后大家经过商量之后定出来。一开始是定出来那82家,四个领域的。哪四个领域呢?分别是化学、物理、生命科学和地球科学,就这么四大门类的82家一流期刊。
然后这个Nature杂志就去关心这四个领域的82家期刊上的一年发表的文章。然后把这些文章再拆分:如果你有N个作者的话,每个作者分N分之一;然后就看这些作者属于哪个单位,这个单位属于哪个国家。这样来把一篇文章分给这些国家,或者分给各个研究机构。所以它是一个相对而言比较客观的指标。它里面唯一的主观成分就一个,就是说哪些期刊算是一流期刊。那这个定了之后,后面就比较固定了。
所以相对而言,我觉得这是一个比较简单,而且尤其是比较可靠的指标。它这个可靠是相对而言的,意思就是说,我们会见到有很多各种各样的所谓的排行榜,它里面有大量的主观评价,比方说“学术声誉”。什么叫学术声誉?这东西实际上是非常主观的。它甚至还会有一些离谱的指标,什么留学生的比例之类的,这种就更加扯不清了。留学生比例高到底是好事还是坏事?不同的人都会有非常不同的看法。
但是这个自然指数,它的定义非常简单,它都没什么好说的。因为这些期刊也都是各个领域大家都非常熟悉的那些著名期刊嘛。你如果在这些期刊发表文章,那当然普遍而言,一般都还是很不错的。
当然我们需要说明一下,它名叫自然指数,并不是只统计《自然》这个杂志。《自然》杂志当然是鼎鼎大名的国际最著名的期刊,但它不是只统计这个,它是统计了很多家。然后在这其中,《自然》《科学》还有《细胞》这些顶级期刊当然都在里边。但是它有一个统计上的问题,当然也有人会说它指标的一个问题,就是它把所有的一流期刊等权重看待,它没有说《自然》《科学》就比其他高一级,它没有考虑影响因子之类的。当然你要这么考究起来,有无穷无尽可以讨论的地方。但是它的意思就是说,我们就观其大略,反正就来统计这些一流期刊上面发的文章。
然后呢这几年,发生了一个非常惊人的情况,就是中国超过了美国。实际上2014年这个自然指数刚发布的时候,我就在关注这个事情。因为我最先做的科普有两件事:第一件事,在2015年初的时候写了篇文章来介绍量子信息,那时候有个重大成果叫做量子隐形传态,实现了一个突破,叫多自由度的量子隐形传态;然后第二件事,就是那年下半年,我写了一篇非常长的宏观文章,就是讲中国科技在世界上的地位,那里面一个非常重要的指标就是这个自然指数。那年是自然指数刚发布嘛。
那时候状况是什么呢?美国排第一,这是理所当然的;中国排第二,哎呦这个是令人吃惊的;德国排第三。当时美国是中国的3倍多,中国比德国高出一点点,高了百分之几十。但是这个已经是出乎很多人意料了。那时候会有很多人认为中国的科技水平不如德国、英国、法国、日本。所以根据那个,你可以得到一个基本结论:就是中国跟美国相差很远,但是跟英国、法国、德国、日本至少是同一量级的。而且还有一点非常明显,因为它自然指数也会统计增长率,中国增长率毫无疑问是世界最高的,经常是两位数的增长,其他好多国家是在下降的。当然你也不能说是自然指数下降,就说明你的科技实力在下降,其实也不是。因为自然指数是个零和博弈,在这个杂志上一年就发这么多文章,有的国家多,当然有的国家就少了。但是很明显中国是在快速增长。
然后这快速增长了10多年,居然超过美国了。那下一个问题来了,中国到底是哪一年超过美国的?哎,这变成一个很好玩的问题,因为它取决于规则。就按照它最初那个定义,这82家一流期刊,中国是在2022年超过了美国。但是,同时那年发生的事情,就是说这个Nature杂志又出来说:“其实我们觉得还有一个领域也很重要,这个领域叫做健康科学(Health Science)。”这下可好,它又增加了65家健康科学领域的一流期刊。那四个门类加起来总共82家,健康一下子有65家。健康领域美国比中国强得多,结果加上这个之后,美国又超过中国了。我说这也行啊,你通过修改定义然后美国又领先了。好啊,这个算你狠,是吧?
但是过了一年之后呢,就到了2023年,中国又增长了。因为中国反正增长得快嘛,这个叫做“傻小子睡凉炕,全凭火力壮”。因为只要你增长够快,无论怎样改规则,你总能追上来。然后到了2023年,中国在这个修改过的自然指数规则当中,居然又超过了美国。
然后现在这个数据呢,实际上你现在去自然指数那个网站,你会看到它按照年份记的是25年,25年实际上统计24年的数据。2024年中国进一步地拉开了跟美国的差距。2023年中国按照那个新规则超过美国的时候,超过它23%;然后到了2024年是超过它46%。然后这次来之前,就是来你们这之前呢,我又看了一下它那个最新的数据。现在它还没有达到年度统计嘛,但是统计的是2024年底到2025年底这段时间,中国比美国高出70%左右了。所以就是说,中国一旦超过美国之后,它就会迅速指数级地把这个差距放大。
但是呢,我们需要打个预防针。很多人可能会说,我感觉好像还是不符,对吧?你说这个中国的科技实力已经远远超过美国,好像不是这个样子吧?这我们需要说明白,自然指数统计的首先是个增量,不是存量。它统计对象非常简单,就是一年之内发表的文章,就是一年之内在一流期刊上发表文章比美国多了,当然是个好事。但是人家之前发了那么多年呢,是吧?而且要看存量的话,有一个最最典型的指标就是诺贝尔奖。诺贝尔奖可以称得上是所有这些存量指标当中最重要的一个,或者是知名度最高的一个,对吧?诺贝尔奖那个对比差距是非常远的。你说中国有多少中国科学家得过诺贝尔奖?这取决于你用什么样的标准了,对吧?假如你用一个比较宽泛的标准说,中国人或者是华人,不管在哪儿做的工作,得诺贝尔奖的加起来可能有10个左右。那美国有多少?美国有200多?不,美国可能有200多。但是总而言之,就是说诺贝尔奖它发这个自然科学奖,就是物理、化学和生物的,总共发了600多个人,其中美国肯定是有几百个,美国肯定是得奖最多的嘛。所以美国至少比我们是要高一个量级的。但是呢,假如你要问在中国做科学研究得到诺贝尔奖的,不好意思,只有一个人,就是屠呦呦。杨振宁、李政道、丁肇中等等这些人,都是在外国做工作得的诺贝尔奖。这样一来,那差距就变成了两个量级的差距了。所以呢,在存量方面,我们跟美国差距当然还是非常巨大的。
还有一个就是,每当有人怀疑这个自然指数,说这是不是把中国抬太高了。我说这只是一部分嘛。自然指数它衡量的,第一它是增量,不是存量;第二,它是总量,不是人均。这个非常非常容易理解,因为它也不知道你这个研究机构有多少人,对吧?它反正就是说研究机构越大的,它排名就越高,这个很可以理解嘛。
所以自然指数除了国家排名之外,它还有个研究机构排名。它排名第一的永远都是中国科学院。这个在我们看来这很正常啊,因为中国科学院有100多个研究所,它堪称世界最大的研究机构,所以它排名第一,这不是很正常吗?然后排名第二的一直是哈佛大学。对,这个也很正常,哈佛大学这么著名的学校。真正奇怪的是第三位,从2014年开始连续很多年,第三位都是德国的马克斯·普朗克学会,实际上就相当于德国的科学院嘛。所以大家都是科学院这个量级的。然后中国比德国高,这个很正常,德国排在第三位。所以一开始自然指数的前三位国家的代表,是中国、美国、德国;然后研究机构呢,也是中国、美国、德国。你会觉得很正常,三个代表嘛,来回就是它们。
这几年开始发生变化了。这些年的变化是,中国的大学开始大幅度的上升,然后极大地超越了这个马普所。马普所好长时间是第三,然后2025年我一看,它变成第九了。然后最近再一看,它被挤到第11位去了,它连第十都进不去了。那前面那些学校是什么呢?你会非常吃惊地发现,全是中国的大学。
以前有好长时间,哈佛大学之下还是有好几个国外的著名大学,比方说斯坦福、MIT、日本的东京大学、英国的剑桥大学,当然都是大家非常耳熟能详的。现在去看,那第三位是谁?第三位是中国科学技术大学,就是我所在的这个学校。然后我第一次看到的时候,我也大吃一惊,我说我们学校什么时候变得这么厉害了?而且现在它是在飞快地上升。最近我前两天刚刚看了一下这个数据是,中国科学技术大学它的自然指数是1000左右,哈佛大学多少?1100。就是说它离哈佛大学只差一点点,很有可能再过一年,它就会超过哈佛大学。所以这个对于我们当前的观念,就是我们以前这几十年存下的这个传统智慧,是一个巨大的冲击。可能在几年之内,这个世界的科研机构的大家对它们印象,会发生一个很大的变化。
但是这个也还不是全部了。就是说大家还是会觉得哈佛大学或者MIT,或者剑桥大学那个学术声誉,就那个传统积累的声誉,还是比我们中国的这些机构要高得多。为什么?一方面人家存量高;一方面还有一点,就是自然指数它统计的是一流而不是顶尖。这话什么意思呢?因为它统计的就是一流期刊嘛。那什么叫一流期刊?一流期刊其实相对而言,那个标准还没那么高,因为我自己都发过好多篇的,是吧?一流期刊它有几十个,甚至现在有上百个期刊了,那在上面发文章的人其实挺多的。
然后有一个指标刚好跟这个自然指数形成互补的,叫做“高引用研究者”(Highly Cited Researchers)。这是个什么指标呢?是说有一个科学的情报机构叫做科睿唯安,它是一个做科技情报的公司,它实际上就是靠卖这个服务来赚钱的,就是那个著名的SCI就是这个科睿唯安做的。然后科睿唯安每年都会统计一个指标,叫高引用研究者。这个东西定义是什么呢?它是说他把所有的科学研究领域分成20多个大类,然后在每个大类里边看引用量排在前1%的。然后这个还没完,他还要考虑这个大类的冷热程度。比如说有的大类可能人非常多,排前1%的都有1万个人;有的大类就可能很冷,排前1%的只有100个人。那怎么办呢?再除以那个人数的平方根,然后这样来做一个校正,使得各大类相对拉平一点,是吧?总而言之,经过一套比较复杂的算法,它又统计出各个大类当中引用最高的那些科学家,把他们定义为高引用研究者。这就有点像那个一流科学家的概念了。但它不是统计前一年的,它是统计的前10年的引用状况。
所以我觉得它是介于诺贝尔奖和自然指数之间的这么一个指标。诺贝尔奖它这个滞后性是非常强的,因为诺贝尔奖一般奖的都是几十年前的成果,因为它需要很长的时间来确认这个成果。因为历史上也不时地有发错的,诺贝尔奖为了保证它的声誉,为了保证它的可靠性,它一定要等到这个成果被充分验证之后,所以它的滞后性还是相当强,它会拖很久。这个自然指数呢,只看一年是吧?而这个高引用研究者它看10年,所以它是相对而言比较有参考价值的,处于一个中间状态。然后它是关注人,而不是关注期刊,不是关注论文。所以你可以认为那些高引用研究者,是当今科学界影响力最大的那些科学家。
然后在那当中,那个指标的分布怎么样呢?你会发现美国一直排第一,自从这个指标出来之后,美国一直排第一。然后美国的这个份额是在不断地下降,下降到现在还是30%多,接近40%。然后中国是在一路上升,中国一开始还是排第三的,还在英国后面,后来是迅速超过了英国,然后在不断地追近美国。追到什么程度呢?现在刚刚超过美国的一半了,现在是17%左右。所以就是说,这还是中国在几年之内迅速翻了一番都不止的情况下,中国超过了美国的一半。
我们可以用高情商的说法,就是说这实际上是个信息差。如果是一个嗅觉比较灵敏的人,或者说动作非常快的人,他是可以从这个信息差当中得到好处的。比方说现在有很多投资机构,就是外国的投资机构非常看好中国,他会到中国来投资,或者是把生产研发机构搬到中国,这实际上是非常有眼光的做法,对吧?
【翟冠华】
好的,感谢袁老师的分享。其实确实就像您说的,现在很多时候,尤其是在国外媒体,他们比较高强度地去关注科技前沿进步的,都是一些商业投资媒体。比如说2025年,关于AI的这个科技产业的新闻,确实是爆炸式地增长,然后大家的注意力好像都集中到上面去了。甚至可控核聚变也是,有很多真真假假的消息在那边摩擦。
所以在您看来,2025年有没有哪一些科技新闻,它虽然得到了非常非常多的关注,但是实际上它的重要性是被大家严重高估了的?
【袁岚峰】
哎呦,这个我们不好说啊。但是呢,就是说比如说AI,对。有很多人会认为AI现在已经处于泡沫的状态了,或者说你可以说AI是个革命,那当然大家也会同意。但是它这个革命跟它上一次革命,就跟那个计算机的革命或者说IT的革命好像有点区别。这个IT的革命,是很多IT公司都飞快地做大了,因为它那个商业模式可以闭环的嘛。这个AI的革命,问题在于AI公司好像自己活得还都挺难受,还没有人依靠AI本身能够赚到钱的。所以这是现在一个很微妙的状况。
就是AI呢,确实是已经极大地提高了我们的生产效率、生活效率,对人类的这个生活是有方方面面的渗透。可是很少有人能依靠AI本身赚到钱。所以这个很多人都在担心,因为AI历史上已经有过很多次的起起落落。所以但凡AI的从业者,如果是他真正为这个行业的发展负责,他会提醒大家要降温,要冷静,是吧?就不能把它炒作成泡沫。就是类似这样的说法,那些搞量子计算的人也会这么说的,大家希望不要去炒作量子计算,我们要冷静,要知道量子计算还是一个长期的过程。就是如果你现在把这个期望抬得太高,那将来你可能会失望,反而又让它经历一个寒冬之类的。所以我相信各个领域它其实都有这样的状况。
比方说老有人说:“你们这个搞核聚变的,或者是搞这个量子计算的人,你们都在吹牛,你们都在忽悠。”那些真正做的人,他们会觉得很冤枉。他会说:“我们每次出来都会告诉大家,这是个远景,不是说立刻就能实现。如果有人告诉他立刻就实现,甚至已经实现,那肯定是在忽悠。”对吧?但是因为很多人他分不清这些,对吧?他会一竿子打翻一船人。所以我们需要一个相当高的分辨率,才能搞明白哪些人是在正儿八经说事,哪些人是在炒作。
【翟冠华】
感谢袁老师的分享。我觉得确实就像您说的,这个AI产业距离真正影响每个普通人的生活,带来巨大的生产力和生产关系的变化,可能稍微还有一段时间的距离。但是我们想请问一下,因为您平时对这个科研界的动态,您可能是嗅觉最灵敏的人了。然后您对于这个科普的环境,也有个客观的认知。您看来,AI有没有在科研领域、在研究领域,正在给全人类的科研进程产生一些巨大的变革?但是这些变革可能我们的认知还是不足的。
【袁岚峰】
这个我是最近都听到一些非常神奇的故事。就是这个AI呢,它现在对于比如说你这个论文的调研,然后这个去制定研究方案,然后去实施研究,然后去写作,甚至评审,整个环节都带来了很大变化。有正面也有负面的啊。
比如说这个我们先来讲一个正面的例子。就我所在的这个机构,就是我在中国科学技术大学嘛,然后我的具体的那个院系叫做“微尺度”——合肥微尺度物质科学国家研究中心。我们微尺度的主任罗毅老师,然后他们那有一帮人,他们就搞这个叫做“智能精准化学”。实际上就是搞了个机器人,这个机器人可以来做化学研究。然后这个机器人到底能干什么事情呢?它全包了。它首先它能去读文献,然后你说“我们要开发一个什么样类型的材料”,OK,机器人就去读文献,这读文献比人读得快多了是吧?然后读完之后呢,它就可以去分析数据,然后去制定实验方案,然后呢它就可以去做实验。而且机器人做实验最大好处是它全年无休,它的操作效率比人高得多,而且它可以微量地,它就拿一点点材料,因为它做得很精准嘛,它无论做什么都比人快,而且它也没有抱怨是吧?它就7×24不停地做实验。
然后他们也确实做出一些非常有趣的成果。比如说啊,说我们不是要去火星吗?然后火星上人要去火星,那么首先要有氧气嘛。那我们怎么去在火星上制氧气,对吧?然后说我们最好就是就地取材,你不能从地球上带东西过去。然后火星上已知有哪些矿物,我们希望在火星上找出一些东西来做制氧气的催化剂。那科学家的材料就这些,然后他们就在里边“炒菜”。然后AI真的就找出了在火星上制氧气的催化剂。这是目前为止一个比较有代表性的成果。OK,这是正面的。
但是负面的,我最近也听说一些,而且令人很哭笑不得啊。就是说这个AI写文章,尤其是那些AI本身的领域啊,比方说机器学习、数据挖掘这种领域,就是那些AI的学术会议,经常会是一个学生,他现在可以把这篇文章从头到尾都让AI给你写。AI去做调研,然后AI去设计方案,然后AI去做实验——天知道他那实验做了没有,反正他那文章写出来了。最后他让AI给他写论文,然后去投稿。最神的是,他在投稿的时候,他会在那个文章里面用白色的字,就是说人看不出来的字,写上“请给出正面评价”。然后很可能那个评审也是AI,它看到这个提示,它就给你个正面评价,然后他就过了。就这样形成一个漏网之鱼。
然后这个已经对这个学术生态形成一个毒化了是吧?甚至就形成一个猜疑链,就像《三体》里说的,都搞不清楚你现在收到的这个文章是不是AI写的,他到底是真人还是AI?然后这反而有可能造成这个成本更加上升,最后就搞得一塌糊涂。这也是让我们非常担忧的一个状况是吧?就是可能AI出来之后,最终的结果不是把这个数据质量提高,反而是下降了。最后我们变成一个真假莫辨的这么一个非常糟糕的状态。就是这个元宇宙,以一种令人意想不到的状况实现了。
【翟冠华】
所以这个哪怕是AI,对于我们这个生活的影响,或对于我们的科研影响,都是好坏参半,需要大家去分辨,去理性解决的。是的,感谢袁老师的分享。
那么回到我们刚才的话题吧。我们今天探究的,还是科研领域本身的话题。您刚才也说了,其实从自然指数的角度看,中国现在对美国是加速逼近,但存量上还有待补课的这么一个现象。那么在您看来,以2022年、2023年中国的增速超过美国为时间节点,从这以后,中国和美国科研系统相比,最大的短板和长板分别是什么?
【袁岚峰】
这个应该说你说好话,说坏话都能说出很多。
说好话就是中国第一,首先我们观念上重视,中国人普遍认为科技是好事。现在很少有人出来说,正儿八经说科技是坏的。虽然有一些哲学家这么认为,但一般被视为疯狂分子或民科,大部分还是认为科技是好的。而美国那个传统文化,或者说美国流行文化,可能会把搞科技的人看成Nerd,加上个负面标签,这对科技发展是不利的。还有就是美国教育分层太严重,一方面是精英教育,另一方面是放羊教育,放羊教育就等于没有教育了,这对美国当然不利。
还有一个我们常说的,中国的好处在于场景多。尤其是对于AI这种应用型,中国的算力没有美国那么强,人才可能也没有那么多,但中国的AI应用场景多,可以落地的场景多。既然有场景,你就会针对场景做研发。所以你会发现很多领域,中国的AI反而出成果还挺快,因为它有明确的需求。美国的AI往往号称一开始Title提得很大,说要解决通用问题,动不动就是通用人工智能,最后通用来通用去,你反正不知道它能解决什么问题。所以这当然是中国的优势。
但如果说中国的短板,也很多。这就变成我们常说的一个传统问题,就是中国的文化,或者说中国的思维模式,或者说中国的体制,太倾向于从1到10的提升,很少能做0到1的创新。你会发现很多领域都是这样:外国科学家提出一个概念,中国人一旦学会,就突飞猛进,飞快地做出巨大进步,然后发现这里边的文章几乎全是中国人写的,但最初概念不是你提出的。所以如果你真正在各个领域,找一个完全由中国科学家提出的原创的概念,是非常少的。
刚好我还知道一些。这些年我做科普节目,尤其是去年跟上海广播电视台合作《锚点》节目,见识了很多领域的一流科学家,发现还真有一些很有趣的领域,它的初始概念是由中国科学家提出的。比方说有一个非常典型的,叫做“聚集诱导发光”。
聚集诱导发光什么意思呢?是说有很多发光材料,在单个分子或稀溶液的时候不发光,当你把它聚成浓溶液或晶体时,它居然发光了。这个现象之所以重要,是因为它与传统现象相反。在此之前很多年,其实人们早就知道一个相反的现象,叫做“聚集诱导淬灭”。就是有很多东西,单分子或稀溶液时可以发光,浓度提高或变成固体时就不发光了。大家已经很习惯这种现象了,甚至给它出了种种理论解释,说多了之后大家互相阻碍(分子)就不发光了,听起来很合理是吧。
到了2001年,有一位中国科学家叫唐本忠。唐本忠老师从国外回来,在香港开始组建自己的团队,然后开始做实验。有一天,他的一个博士后跑来说:“唐老师,我们这个实验是不是有问题?为什么您让我做的一个材料,做出来之后,稀溶液居然是不发光的?我以为它应该发光的。”唐本忠听了很惊讶:“这个东西是我读博时合成的,我印象很清楚,它是发光的呀!”赶快跑到实验室去,两个人现场检查,发现其实两个人说的都对:这个东西的晶体就是发光的,它的稀溶液就是不发光的。他们非常敏锐地意识到,这是一个新现象。他立刻写了篇文章,叫《这种体系中的聚集诱导发光》。他发明了“聚集诱导发光”这个词。
然后聚集诱导发光就变得非常火热。从此以后,一旦开了这个窍,大家就疯狂地四处去找,发现到处都有这个东西。甚至淀粉、纤维素,我们日常生活中见的几乎所有东西,都会有聚集诱导发光。甚至在400多年前培根时代的记载里,都能找到这东西,只不过那时候没有科学解释。这东西一开始出来时,大家也觉得很奇怪,因为它与传统理论正好相反。他也找了很多理论家帮他解释,其中包括我刚才说的我们实验室主任罗毅老师。罗毅老师是做理论的,这些人都帮了他很多忙。最后大家找到了一个理论解释,现在居然也能解释了,而且发现这个现象极其普遍。现在聚集诱导发光的论文数以万计,唐本忠本人的引用率是20多万次,这已经是天文数字了。
我见面跟他拍摄时我问他:“2016年《自然》发过一篇报道,说‘正在来临的纳米光学材料的革命’,您的聚集诱导发光是其中之一。那另外三个是什么?”他告诉我另外三个是量子点、上转换点和高分子点。我说:“量子点啊,这个都得了诺贝尔奖了,是吧?这个东西我很熟悉啊,2023年诺贝尔化学奖发的不就是量子点吗?跟您并列的已经得诺贝尔奖了,那您哪天得诺贝尔奖也是很有可能的喽?”
【翟冠华】
感谢袁老师的分享。我觉得您刚才说的,确实让我大开眼界。因为传统的我们刻板印象中,感觉中国人更擅长做应用落地这样一个环节的研究,但可能0到1,很多人说我们缺乏创造力。但现在我们确实有这个开宗立派的能力。不过可能我又要回到刻板印象了,像这样的领域,既然潜力这么大,有可能得诺贝尔奖,这样的一个开创性的研究成果,那么具体到一个研究的应用环节,它有可能有哪些场景?未来能广泛改变我们普通人的日常生活呢?
【袁岚峰】
我跟唐老师聊的时候问他:“我看您的演讲,您最近这些年来主要研究聚集诱导发光的应用,我发现这东西简直到处都能用。那您觉得最重要的是什么应用?”他第一句非常政治正确,说:“每个都很重要。”然后第二句说:“我自己现在最感兴趣的,是在生物学方面的应用。”因为它可以用来做诊断,也可以用来做治疗。比方说,这东西可以指示哪儿是癌细胞,然后把药物引过去,专门去摧毁癌细胞。他说他本来没有学过生物学,他是化学家,为了研究聚集诱导发光在生物中的应用,他现在恶补生物学,学得不亦乐乎,整天跟生物学家在那聊。我觉得他这个精神状态非常的嗨。
所以他这个东西有巨大应用前景,但目前为止还是前景,他的产业化还没有做的完全成功。所以他们现在也正在四处寻求产业合作。所以我觉得,这是一个非常有趣的状况。如果有投资机构或想要产业化的机构,想要去联系的话,这应该是个最好的时机。
【翟冠华】
感谢袁老师的分享。因为我本人是文科生,对真正的科学领域没有那么多的研究,但我学的专业背景是传播学,所以我会关注东西方科普媒体和科学传播的历史。我发现有一个脉络,冷战时期关于科学高地的争夺,美国和苏联之间有非常多剧烈的一个较量。当时美国非常喜欢攻击苏联的一个角度是:虽然你们的飞机能飞3马赫,虽然你们能第一个把人送上太空,但你们的老百姓并不能真正享受到这些科研成果,他们用的洗衣机、面包机还是傻大黑粗,根本不好用。不像我们美国,虽然我们在太空竞赛上阶段性地落后了,但我们老百姓能享受到科学的应用。
那您觉得,到了2026年,我们在讨论科学时,很多人却反倒喜欢说中国:虽然你的科研规模很大,但都是应用研究,不是前沿研究。这是不是一种认知战的回潮呢?这件事上您怎么看?
【袁岚峰】
我觉得任何事情都有两重,一方面是它本身什么样,另一方面是舆论宣传什么样。我们科学界的人,只能说我们本来认为它是什么样。至于别人把它宣传成什么样,那我们也管不了那么多,因为每人有自己自由的解读嘛。
但就科学界本身而言,当我们说“中国科研应用的太多,基础的不足”时,我们认为这件事本身是重要的。因为我们希望把这个国家搞好,我们希望有更多的基础研究。因为从原理上,你得有基础研究,然后应用研究才有源头。中国古代一个很大的问题,不就是大家全是搞应用的,没人去做基础研究,甚至中国古人没有意识到世界上存在一个东西叫做科学。
这方面我经常引用一个演讲,叫“为纯科学呼吁”(A Plea for Pure Science)。那是美国物理学会第一任会长罗兰在19世纪末做的一个演讲。他当时演讲的主题是为美国物理学的发展呼吁,他认为美国物理学太弱了,弱到什么程度呢?整个美国都写不出一本超越高中教材水平的物理书。那时候科学的正宗在欧洲。但他说,我们的前景还是非常乐观的,因为我们美国人做事很认真,一旦开始做,就能取得很大成功。
那里面他提到了中国。虽然只有极少数几句,他说:“我们一定要去研究事物的本源,要去研究原理。如果我们不这么做,我们就会像中国人一样。你看中国人当初发现了火药,但没有去研究它的原理,没有去研究化学。结果呢,中国这个世界上最古老的民族,现在被我们看作野蛮人。”很多人把这段话拿出来,有些人看到觉得很不舒服,觉得很难受,说这是种族歧视。人家说的难道不是事实吗?这实际上是对我们自己的一个鞭策。
我们说这些事情,并不是要去阴阳谁。我们只是认为基础研究确实很重要。如果你不抵制这种思潮的话,它会形成万能的话术。有很多人思维方式叫“一俊遮百丑”,或者叫“一丑遮百俊”。你无论跟他说什么,他都说:“你看我有这个优点,所以其他都不是事。如果你非要我把那个改掉,那我就没有这个优点了。”或者说你如果说其他国家好,他就说:“你看你那么好,那你为什么还照顾不了你的穷人?”你要这么说,把所有事情都搅和到一块,就没法对任何一个具体事情取得共同意见了。
但实际上科学界,科学家之间,不同国家的科学家之间,他们是很容易对话的。因为科学本身有一个普遍标准。比如说你刚才说美国和苏联斗争很激烈,但美国和苏联的科学家之间,还是有很多对话合作的。
一个典型例子就是核聚变。核聚变的发展历程非常有意思。因为它的原理是很明显的。二战时期开发了原子弹,大家立刻想,原子弹下一步不就是氢弹吗?原子弹是裂变弹,下一步就是聚变弹。然后很快美国和苏联的氢弹都爆炸了。再下一步是什么?其实大家都想到,下一步就是核聚变的和平利用。因为核裂变的和平利用很快就实现了,就是现在的核电站。那下一步就是核聚变,大家都认为核聚变可以飞快地实现和平利用。这是在50年代。
那时候大家乐观到什么程度呢?有一次开国际会议,那个国际会议的主席居然是个印度科学家。印度那时候也刚独立,但这个印度科学家非常乐观地说:“我们认为在20年之内,就可以实现核聚变能的和平利用。”后来发现完全不可能,20年是大大超前了。但无论如何,一开始大家都以为这东西指日可待,所以各个国家互相之间都是保密的,美国、英国、苏联都在搞。然后很快,大家都碰壁了,都觉得:“哦,看来这个事情还有很长时间。”
那下一步是什么呢?大家很快就想到,下一步要开放。大家要坐到一块来,把自己取得的成果交流一下,互相看看,看看最有希望的是什么。然后大家又开了个国际会议。这时候,苏联有一拨人提出了一个新的设想,叫做“托卡马克”。之前最初那些核聚变装置一般是直线型的,什么箍缩装置、磁镜之类,这些东西都有巨大的等离子体约束的问题,它约束不住,等离子体一出来就跑掉了。苏联有一些科学家,比方说阿齐莫维奇、塔姆、萨哈罗夫这些人,他们提出一个新构想——托卡马克。意思就是做一个环形的装置,等离子体在里边,形成环形电流,然后加上磁场可以把它约束住。然后说这个东西的效果出奇的好,好到什么程度呢?按照他们自己的说法,说我们这个东西可以达到100万度。
在会议上报道这个状况之后,美国和英国的科学家第一反应是不信。他们觉得,你苏联人的技术水平哪能达到这个?而且苏联人的温度测量水平也不行,所以我估计你们测的不准吧。开完会之后决议是什么呢?让英国科学家带着自己先进的测量仪器去测一下。他们去测了,然后发现:你们真的测的不准,不是100万度,是200万度!比他们设想的还要厉害。这一下就轰动了。然后这个很快就变成美国和英国等等,全世界都来搞托卡马克。所以直到现在,托卡马克还是主流。
所以你看,即使在美国和苏联竞争最激烈、互相攻击最严重的时候,科学界内部的交流大家还是很友好的,还是非常愿意合作的。这是因为科学本身就是一个有巨大价值的事情。科学的价值并不是说它依托于其他任何事情,而是说它本身就是一个终极价值。
我对媒体对科学的宣传,经常有一个想提的建议。就是有很多人的宣传,都是把科学当成一个“术”,而不是“道”。他们总觉得他们自己那个东西是“道”,而科学呢是能给他们帮一下忙。实际上我特别想跟大家说的是:科学本身就是“道”。
【翟冠华】
好的,感谢袁老师的分享。我觉得我听下来最大的收获,就是觉得世界上最难的事就是实事求是。科学该怎么样,在真正做科学的人眼里看来,它就该是怎么样。它不应该被贴上各种各样的标签,画上各种各样的界限。
那么如果从一个真正的、纯粹的科学角度,抛开所有的媒体宣传和资本的吹嘘,您觉得2025年,真正对全人类最有影响力的科技突破,或者说科技应用应该是什么?
【袁岚峰】
AI肯定是大家关心最多的话题,但我对AI了解没那么多,所以这个也不好意思多谈。但欢迎大家来看《锚点》节目,因为我们跟好多人工智能专家聊过,比如说科大的陈小平老师,比如说北京智源人工智能研究院的黄铁军老师,西湖大学的金耀初老师,等等很多人工智能专家。人工智能在《锚点》节目中,出现频率可能是最高的主题了。
但除此之外,还有很多领域都出了很大进展,比方说量子、核聚变。尤其是核聚变有一个非常明确的进展。因为核聚变这个特点,在于它建设的规模特别大。因为托卡马克嘛,或者说所有磁约束的路线,都有个共同特点,就是装置做得越大越容易约束。
现在2025年有个正在建设的东西爆出来了,叫“BEST”。大家平时以前听到,中国那个核聚变装置最多叫EAST,东方超环,对吧?中国科学院等离子体所,在合肥的科学岛上,那个东西叫EAST。EAST从来没有做过核聚变,它做的是核聚变的准备工作,是把氢气变成等离子体,等离子体是燃料,但它并没有燃烧过。而BEST呢,是说要燃烧。
现在正在建设,2025年是叫封顶了。去之前我也不知道封顶是啥意思,去了现场一看才发现,哦,它是一个巨大的装置,地底下还有几十米,地上也有几十米,它已经把那个顶板给浇筑了,所以高度固定了。然后正在紧锣密鼓地建设准备,预期是在2027年建好,然后开始做实验,争取2030年就做氘氚聚变实验。如果这个能做成的话,当然目标是要Q大于一,就是输出能量比输入的多。如果这个做成了,那是人类第一次实现核聚变的Q大于一,这当然是个里程碑的成果。所以我们现在对这个是非常充满期待的。当然那个验证要等到2030年,但是2025年,这应该我觉得是全世界最关注的、最值得关注的、未来几年对人类命运有一个重大的决定性的作用这么一项事业。
【翟冠华】
好的,感谢袁老师的分享。确实说到可控核聚变,大家对它的刻板印象可能就是,一旦实现了,我们就有无限的能源了。那如果真达成了这个里程碑的成就以后,我们各行各业会发生什么巨大的变革?大家都有很多畅想。但是在您看来,如果我们真的实现了Q大于一这样的成就,真正的可控核聚变,对人类所有的产业,或者说全人类的文明形式,带来的最大变化可能是什么?
【袁岚峰】
这里边有近景和远景之分。
首先那个近景,我们需要话说得非常谨慎。因为这个舆论状况就是这样,你一旦说得稍微乐观一点,就会有人跳出来反对,说你们在胡扯,对吧?说你们说得好像已经立刻就能实现,完全不是这个样子。我跟你说,我们也从来没有说立刻实现。即使非常乐观地估计,也要到20年以后吧,也是说2045年或者2050年,whatever。而且那个说的是Q大于一,还是远远不够的。因为你要有商业价值,至少也得Q大于10吧。Q大于一只是说能量有净增益,对吧?但你前面还是花了那么多成本的,你要建那个装置都已经花了几百亿了,你啥时候才能把这个成本以能量形式收回来,对吧?
然后你还要考虑到,你这个发出来的能量要去发电。怎么发电?现在最简单的办法,不好意思,那个方法还是烧开水。这个让很多人听起来可能很失望,说:“我以为多么高大上的,居然还是烧开水?”烧开水就还是最好用的啊,因为一旦要把它实用,你会发现最简单的做法,也是最高效的做法,就是烧开水。因为水是一个很好的工质嘛。这可能会让很多人觉得有点搞笑:你为什么无论多么高大上的东西,不管是核裂变还是核聚变,最后都变成烧开水?因为水真的挺好用。
有一个东西不用烧开水,就是钍基熔盐堆。这个也是去年取得了一定的突破,当然也离实用还有相当距离。钍基熔盐堆去年取得突破的是什么呢?中国科学院上海应用物理研究所在甘肃做了个实验。甘肃那儿当然就没水了嘛,它的特点就是专门要在一个无水的地方。因为它那个熔盐就是用钍做的,那个融化的盐,它既是反应物,也是工质,它不需要水。然后它实际做到了什么?它把钍加上中子转化成了铀,铀可以作为燃料。可是它还没有真正开始发电,所以只是万里长征走了第一步而已。当然也已经比以前任何一个实验走得都要远了。
所以可控核聚变,你要烧水,你要把这个热能转换成电能,这个效率又是三分之一,所以这下又损失三分之二。最后算下来,你要真正经济上有收益,Q可能要做到20、30甚至上百才行。所以后面还有N多的技术问题,远远不止是Q值的问题。
还有一个非常大的问题是,氚从哪儿来?因为我们现在所有这些可控核聚变的实验,有可能发生聚变的,都是用氘氚聚变。氘和氚是氢的两种同位素:氘是一个质子加一个中子,氚是一个质子加两个中子。哎,问题来了,氚从哪儿来?氘是很多的,因为氘是一种稳定同位素,大自然大概1000个氢原子核里面就有一个是氘,实际上非常广泛,就是你从海水或者任何有水的地方就可以提氘。氚就麻烦了,氚是个放射性同位素,氚的半衰期是12年多。所以氚这东西没法储存,你把它放那儿,过了12年就少一半。大家都在这想用氚,氚从哪来?
答案是现在氚几乎只有一个来源,就是核裂变的产物。核电站在运行期间会产生氚,而且有那么一类的核电站,产生氚特别多,叫做CANDU,加拿大的一种堆型。所以我去年《锚点》节目,访问过一个最有意思的人,或者说跟可控核聚变关系最密切的人,是罗德隆博士。他是国际热核聚变实验堆的副总干事。罗德隆老爷子有个非常神奇的经历,他是最早就开始参与核聚变谈判的。2003年,他还是科技部的一个处长的时候,就带中国代表团去参与中国加入ITER组织的谈判。所以他对于这个谈判整个过程非常了解。
他说,你看现在ITER是有七方合作,对吧?东道主是欧盟,然后加上中国、美国、俄罗斯、日本、印度和韩国。没有加拿大。哎,为什么呢?加拿大本来想加入,但是它不愿意出钱。现在加入的这七方都是要出钱的嘛。加拿大说:“我不出钱,我出氚。”因为它那个CANDU制的氚是最多的。它说:“我给你们提供氚,我就不要出钱了吧。”然后ITER不同意。所以加拿大没有加入。加拿大现在不是ITER的七方之一,它可能算个合作方吧。
所以现在ITER和BEST其实都是同样性质的,就是我们需要外界注入氚来做氘氚聚变。那好吧,如果你真的大获成功了,那下一个问题立刻就变成:那氚从哪儿来?氚就不够用了呀。现在全世界一年产十几公斤氚,都是来自核电站的废料,对吧?将来如果可控核聚变要大规模地用,那你至少不得用一吨吗?那氚从哪儿来?
所以下一个大问题叫“氚自持”。“自持”就是自我维持。这个词是什么意思呢?就是说其实大家对这个早就有研究了。将来如果要大规模地制氚,这个办法就是说,核聚变不是会放出中子吗?这个中子打到锂的一种同位素锂-6上,就是三个质子加三个中子,这个东西会发生核反应,会生成氚,再加上一个阿尔法粒子,阿尔法粒子就是氦了。然后你把这个氚再引回去,让它再去反应,这叫氚自持。所以最后你会发现,这个可控核聚变烧的燃料居然是锂。你会把锂给烧掉。
所以就有人会说,锂是一种战略性资源。它不但是作为锂电池的原料,它甚至也是可控核聚变的燃料。而且性质不同的是,那个锂电池你是可以回收的嘛,用完了之后可以把锂回收再用。这个核聚变啊,它是真的把锂给烧掉了。所以真正懂行的人会告诉你,可控核聚变经常有个宣传说:“我们这核聚变最大好处是,燃料是无穷无尽的。”你如果真的按照现在这个技术路线,氘氚聚变的话,它就不是那么的无穷无尽了。
具体而言什么样呢?就是说你如果光看氘的话,氘是够人类用几十亿年的,足够苟到这个太阳灭亡。太阳是50亿年之后,氢燃料烧完就开始烧氦,就会发生氦闪,就是《流浪地球》的背景,这个是真实存在的。但是,第一我没有氚,是吧?第二,你如果要通过烧锂6来制氚的话,锂的含量没那么多,只够人类用几十万年。哎,你看一下,从几十亿年变成几十万年了,它就不是那么的无穷无尽了。
当然这也不是说没有办法,也不是说判了核聚变死刑。因为氘氚聚变只是聚变路线当中的一种,它是最容易实现的那种。如果你能够把这个实现了,那下一步你可以做其他聚变,比方说氢硼聚变,你就可以不放出中子,就不需要去烧锂了嘛。当然那个我们第一步还没迈出去,后面只是说如果你第一步成功了,后面再去慢慢做吧。
【翟冠华】
感谢老师的分享。我觉得您刚才说了很多关于可控核聚变,大家可能之前认知上稍微有点偏差。然后中国这两年可控核聚变进展非常快,所以大家可能会关注很多。其中也引来了一位美国民众的关注——马斯克。他这个嘴巴很大了。然后他可能就嘲讽,你搞这个可能不太值当,我们头顶上现在悬着一个现成的核反应堆,你为什么不用呢?他就感觉,如果我们把更多的超算中心放到太空中去,直接用大量的光伏板,利用太阳的能量去进行发电,搞一个伪戴森球,可能是一个更切实际的方案。对于这样的一个想法,您作何评价呢?
【袁岚峰】
就第一呢,我想这个用太阳能,这个当然我们是非常重视的。甚至中国实际上现在就是太阳能用得最多的国家,对吧?尤其那个光伏板,中国是在供应全世界。所以太阳能这块我们肯定没有落下,而且实际上我们已经做得非常多了。
第二,但是我认为他对可控核聚变的攻击是完全不成立的。因为全世界有这么多科学家做了这么多年,关于可控核聚变那些技术路线,关于它的利弊,其实已经研究得非常清楚了。你有可能说,当然直到现在我们也不能说可控核聚变必然成功,但是也没有哪个理论说它必然不成功。所以这些东西就有点像那个常温超导一样的,我们没有个理论说它必然存在,但也没有一个理论说它必然不存在,只能说你需要去做吧。那不管怎么说,我觉得不能去反对人家去做这个实验,对吧?你不去做怎么能说它肯定不成呢?我觉得这个态度是完全不成立的。
然后第三,关于他的太空电站。我觉得在一些它的第一性原理——就是马斯克自己最喜欢说的那个词——第一性原理上,是根本不成立的。比方说,任何一个做过电站、数据中心的人都知道,它里面一个核心问题是散热。你觉得放到太空中去更容易散热,还是更不容易散热?
【翟冠华】
它没有介质。
【袁岚峰】
对啊。外行可能就会觉得,太空那么冷,应该容易散热。是吗?真正稍微了解点就会说,散热有三种途径嘛,辐射、对流和传导,对吧?辐射是只要你有温度差就会辐射,然后对流和传导都需要介质。太空没有介质,是真空啊,那不是传得更慢了吗?所以它这个散热应该是更困难,而不是更容易。
而且我们还要考虑维修的问题。无论什么样的人工装置,出错了,有什么东西坏了,那不是常有的事吗?在地球上,你要去修一个东西都这么困难了,你还要派个人?难道你为了修一块太阳能电池板,要派个宇航员上去?那不要了命了。所以我觉得他这个东西啊,在经济上应该是完全不成立的。除非他有什么其他的想法,比方什么军事用途之类的,也未可知。但是呢,他至少自己本身目前讲的这个故事,我觉得在科学原理上是完全不成立的。
但是我知道我们有人在研究这个,就是通过太空太阳能发电来供能的这个事情。这是用在月球上。因为中国不是有一个计划已经发布了吗?说2030年开始,要在月球建设月球国际科研站,然后2035年就要建成。那这个东西的能量从哪来,是吧?当然你可以有很多设想,比方在月球上建个核反应堆,那个难度可能更大,是吧?那比较可行的就是,在月球轨道上铺一些太阳能板,然后把能量通过微波的形式传下来。这个是已经有相对而言比较成熟的技术了,所以当然也正在攻关了。所以但凡提到这个在太空布设太阳能板,我首先想到的是在月球上用。在月球上没有什么其他可替代的,它会变得比较有竞争力。在地球上,我看不出有任何理由用这个。
【翟冠华】
感谢老师的分享。其实关于可控核聚变,您刚才也说了,自从美苏争霸的时代,这东西就已经开始广泛地研究了。当时可控核聚变应该实现哪些路径,各个国家也都有自己的计划。其实之前我小的时候看,美国那边是有非常多的进展的。如果没记错的话,他们国家的那个国家点火装置是一个比较重要的项目。但这些年咱们这边又是BEST又是EAST,好像那边的信息就比较少了。所以说想请您给我们八卦一下,美国那边现在是一个什么样的状况?
【袁岚峰】
你刚才提到那个国家点火装置,很好。它是可控核聚变的另外一条技术路线,叫做“惯性约束”。前面我们说的其实都属于托卡马克,托卡马克是属于磁约束当中的最主流的。总体而言,可控核聚变有两条技术路线,一个叫做磁约束,一个叫做惯性约束。为什么都叫什么什么约束呢?因为可控核聚变一个核心的问题,都是要把这个等离子体约束住。如果约束不住,它就爆了,是吧?然后它就没法发生核聚变了。
约束的途径,基本思想就这么两点。第一是加磁场,让它形成一个环形的电流,让它自己动起来。所以我对此的比喻,就好比《倚天屠龙记》里边的太极剑。太极剑就是在那画圈嘛,一旦什么时候那个圈破裂了,你就败了,是吧?你就要保持那个磁力线永远不断,你就能够把这个等离子体给约束住。这个磁约束最常见的做法就是托卡马克,但除此之外也还有其他的,比如说仿星器、比如说磁镜、比如说场反箍缩。你会发现现在百花齐放,每个都有人做,而且大家都有一套说辞,而且都能融到资。我觉得这个状况也挺神奇的。
另外一条路线就是这个,大家平常可能习惯的说法叫“激光打靶聚变”,但学术界的名称叫惯性约束聚变。这可能会让人觉得很奇怪,激光跟惯性是什么关系?我第一次看到这个词的时候我也觉得很懵,激光为什么会拉扯到惯性呢?后来才发现它这逻辑链条是这样的。
它这个聚变的方式是这样:做一个弹丸,外面是一层塑料壳,里边是氘和氚的燃料。然后外面有很多束激光,可能有几百束,大家同时都定向地从各方一块打到这个弹丸上面。然后那外层吸收了这么多激光给它的能量,它不就爆炸了吗?会变得非常高温高压。它爆炸了,它外层向外炸,然后根据动量守恒,它内层会向内压缩,把里面那个燃料压得非常紧,然后就升到非常高温高压的状态,然后它就聚变了。所以惯性是来自这儿,动量守恒,导致它的内部由于惯性向里边挤。我说,哇,这个逻辑链条好长啊!就像燕国的督亢地图居然有这么长。
但是呢,关于这个惯性约束聚变,有一点值得向观众强调一下:中国科学家对这个是有原创贡献的。如果说这个磁约束,中国完全是个跟随者,你看它前面那些先驱,没有一个中国人的名字。惯性约束从一开始就有一个中国科学家提出来,就是王淦昌,王老先生。可以说这是中国科学界的一个传奇了。他有好几个成果跟诺贝尔奖可以说是擦肩而过,或者说至少是他提出某些设想,然后别人用这个设想做实验得了诺贝尔奖,他自己没法做这个实验,所以没得,挺可惜的。同时呢,他在中国开始核武器研究之后,他也非常敏锐地提出,我们可以用激光这种方式来实现核聚变。当然你可以想到,为什么大家会想到这个?因为这个跟核武器的关系也非常大,这实际上就是人工模拟一个氢弹的爆炸嘛。
所以美国那个国家点火装置到底是干什么的?媒体宣传当然都会说这是做核聚变的。但是你如果去看它那个经费的来源,它来自国防部,当然现在叫战争部了啊。然后它那个目的是什么?你看它自己写的非常清楚,它那个最基本的目的,是核武器的维护和研制、改进存储这些东西。因为世界各国签了《禁止核试验条约》,大家都不许做核试验了。那你怎么去改进核武器?你要做模拟,对吧?光做计算机模拟是不够的,最好能做一些实物的模拟。所以这个激光点火实际上是模拟核武器的,就是模拟氢弹爆炸,它可以去改进核武器。
前些年它确实实现了它那个定义的Q大于一的核聚变了。但他那个Q大于一是怎么定义的呢?他说燃料吸收的能量,然后它发生聚变,聚变放出的能量超过燃料吸收的能量。这里边实际上有很大隐含的意思,因为燃料吸收的能量只占那个激光发射总能量的1%不到。绝大部分的能量是打到那个弹丸外壳上,被弹丸外壳吸收了。所以你如果要论总的能量收益,还是亏的,而且亏得很严重。
而且它还有很多其他的问题。比如说,这个磁约束聚变好歹有个好处,它是连续的,对吧?然后这个激光打靶,它是脉冲式的,“啪”打一下爆了,“啪”再打一下爆了。中间打一次要消耗大量能量,然后它要去调那个设备,调设备一般要调一天,也就它一天只能打这么一下。这叫做“一曝十寒”。就《西游记》里不是有句话叫“十日滩头坐,一日行九滩”嘛。它在那儿滩头坐,他那个准备的时间要准备十天。所以这个东西,如果看它整个时间周期,假如它要发电的话,发电效率也是非常低的,因为大部分时间都在那准备设备。
所以你如果去问那些做磁约束的人,他们说,他们对激光打靶这条路线也是关注的,但是他们认为,如果要真正发电的话,还得靠磁约束。因为哪怕你看国家点火装置自身的宣传,它都说它也不是为了核聚变发电,人家就是为了核武器的维护和发展。
但是中国近些年也在搞激光打靶聚变。中国有自己的装置叫“神光装置”。当然跟那个NIF相比,我们的进度是大大落后的。神光装置到现在还没实现点火,点火就是实现它那个定义的Q大于一嘛。但是中国也有人在这说我们取得很大进展,这个人就是张杰院士。就是以前中国科学院的副院长,以前也作过上海交通大学校长,现在是上海交通大学李政道研究所的所长。张杰院士一直在做这个惯性约束核聚变,也得过这方面的国际最高奖,叫Edward Teller奖。Teller就是那个氢弹的发明者嘛,杨振宁的博士导师。张杰院士说他发明了一套,用他的理念提出了一套激光打靶聚变的点火方式,可以大大降低能量的消耗,可以更快地点火。最神的就是他这个预测,他的预期也是要在2045年左右实现可控核聚变的发电站。居然,我就想你这个也不叫弯道超车,但是弯道并轨啊,最后两条路线居然都要在2045年实现。那我们就拭目以待喽。那你看看,这个磁约束和这个惯性约束,到底谁能在2045年先实现。反正我觉得,这是现在一个非常有趣的百花齐放的状况。
【翟冠华】
好的,感谢袁老师的分享。我觉得您刚才说的这些奇闻轶事确实让我们大开眼界。但是说起这个核聚变,就像我们刚才说的,不管哪个路径,它都有自己的用处和发展前景。但是很多时候,我们大家关注这个东西的时候,有一些人,尤其是美国的观众,他可能就从一个比较阴谋论的角度说:“这东西修在我家门口,万一哪天炸了怎么办啊?”他们会有这样的一种担心。但是从您刚才说的,做学问的人本身就是就事论事、实事求是的角度,在您看来,有没有哪一项我们现在正在进行的科学研究,或者说应用场景的研究,是真的值得我们,或者说全世界范围内的所有普通人真的去担忧的?
【袁岚峰】
首先说一下,核聚变是不值得担忧的。因为核聚变它有一个本质的安全性,或者叫本征的,或者叫内禀的,whatever。总而言之就是它天生就安全。为什么呢?因为它不存在爆炸这一说。假如它爆炸了,结果最糟的情况是什么?就是说它那个气体泄漏了,然后温度立刻就低下来,它就不聚变了。所以它永远不会像核裂变电站那么糟糕。核裂变它会造成核燃料的泄漏,比方福岛或者切尔诺贝利,那是一个世界范围的灾难嘛。核聚变(装置)最多炸了就是它自己炸了而已,所以它不会造成核污染。这就是为什么张杰院士说,他要在上海建个核聚变电站,大家居然都不担心,是吧?哪怕在上海这种人口密集的地方,其实这也没有什么好担心的。
但是呢,有些东西我觉得是有巨大的滥用的潜力的。比方说这个AI,是吧?现在AI大家用了这么多,我前面不是已经讲了,它在写论文、审稿这方面形成一个作弊的闭环了嘛。所以将来万一有哪一天,人类如果一些非常重大的决策依靠这个AI,然后比方说它把核武器发射出去,怎么办?我觉得这种可能性是存在的。当然,这个可能性远远小于某些政治家发疯然后引发核战争的风险。所以我觉得这个情况不好说。
但是呢,确实