兩會特別關(guān)注：科學儀器是第一生產(chǎn)力

兩會特別關(guān)注

科學儀器是第一生產(chǎn)力

——聚焦科研儀器研制(下)

　　“國家投幾億、十幾億元給你們，對國民經(jīng)濟有什么用?”常有人這么問葉培建委員。

　　作為“嫦娥”等衛(wèi)星項目的技術(shù)負責人，葉培建十分看重科學儀器研制。在他和許多科學家看來，科學儀器不光可以滿足人類好奇心，也是決定民族前途的“國之重器”。

　　誰說科學儀器賺不了錢?

　　葉培建在兩會上講了一個故事。“以前的客運火車，工作人員在停車的時候，拿扳手或鋼棍敲敲車輪。你知道他為什么要敲?聽聲音。”

　　過去車輪軸承質(zhì)量不好，長期負荷催生裂紋，敲輪是為了排查異響。貨運火車更容易出問題，卻無法停下來“敲”，因此軸承經(jīng)常斷裂。

　　這個難題，居然被我國的一個航天項目解決了。衛(wèi)星上應(yīng)用的一種紅外探測儀，可以敏銳地捕捉到熱量的變化。把許多紅外儀布置在鐵路沿線，就能第一時間察覺到軸承的熱量異常，進而發(fā)出警報。

　　葉培建告訴我們，衛(wèi)星上的儀器，還有很多可以直接或稍加改造后用來“賺錢”。比如衛(wèi)星上的高精密相機鏡頭，其設(shè)計思想可用于很多設(shè)備，比如光刻機上——沒有它就別想造出CPU等大型集成電路。而衛(wèi)星上使用的計算機，功率小，重量輕，耐極端條件，是未來計算機參考的模板。

　　科學儀器的世俗價值，不像它的“神圣”價值那樣經(jīng)常被提及。費米實驗室的創(chuàng)建者威爾森，向國會要兩億美元做加速器。被問到“項目是否有助于國防”時答道：“它不能保衛(wèi)美國，但它讓美國值得保衛(wèi)。”

　　實際上，加速器也為人類做出了貢獻——歐洲的粒子加速器實驗室里，誕生了互聯(lián)網(wǎng)。而加速器催生出的新技術(shù)，也刺激了電子業(yè)的進步。

　　科學儀器也可以直接用在產(chǎn)業(yè)中，著名科學家王大珩曾舉出許多例子：電子顯微鏡、質(zhì)譜儀、CT斷層掃描儀、X光物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析儀、光學相襯顯微鏡和掃描隧道顯微鏡——既為發(fā)明人贏得了諾貝爾獎，又開辟了滾滾財源。

　　生物產(chǎn)業(yè)被寄予厚望，而最受歡迎的生物實用設(shè)備，比如基因芯片或極微運動探針，都是實驗室里的儀器。

　　而隨著人們對環(huán)境和食品安全的重視，原本用于實驗室的各種檢測儀器，也開始為日常生活提供信息。

　　一切高級機器的原型

　　“關(guān)鍵零部件和儀器儀表支持不夠，是中國裝備制造業(yè)的難題。”水下機器人專家封錫盛委員在兩會上談到，中國出資支持重大裝備時，往往忽視先進裝備的基礎(chǔ)工作。

　　這個基礎(chǔ)說到底，是精密儀器——而科學儀器是其中最精密的，其他機器都發(fā)源于此。

　　蒸汽機可能是歷史上最重要的機器。第一臺蒸汽機，是氣壓學家帕潘出于興趣研制的儀器，它利用蒸汽制造真空。一百年后，格拉斯哥大學的一個科學儀器工匠，對蒸汽機做出重要改進，他就是瓦特。

　　18世紀開始，購買科學儀器成為歐洲時尚，很快大批實用機械問世，這不是偶然的。機械發(fā)明家往往是科學儀器匠或鐘表匠(鐘表起初也是科學儀器)。英國是當時科學儀器的世界中心，與它成為工業(yè)革命策源地大有關(guān)系。

　　最高的精度來源于光學儀器。比如“工業(yè)之母”數(shù)控機床，它使用一種叫“光柵”的尺子，其標刻的準確度，決定了機床精度的上限。

　　最好的光柵出自一家德國公司：它花2億歐元建了一個三級隔振的車間，振幅不超過1.5納米，且溫差只有百分之一度。這家公司擁有世界上最好的原子鐘，還有中國國家計量局不具備的長度傳遞標準。因此德國機床得以使用全球最準的尺子。

　　高端制造離不開精密儀器——往往就是科學儀器。著名的蔡司公司，既生產(chǎn)高質(zhì)量天文望遠鏡和顯微鏡，也生產(chǎn)照相機鏡頭和工業(yè)鏡頭，這并非跨界。光學儀器起初都用于科學。

　　飛馳的高速列車，軸承之所以不會折斷，要感謝光學儀器提供的高精度;摩擦最小的活塞引擎，壽命最長的噴氣發(fā)動機，也離不開光學儀器“指正”。

　　發(fā)達工業(yè)國不僅有雄厚的科學儀器制造基礎(chǔ)，而且政府也不敢輕視儀器創(chuàng)新。美國國家自然基金和國立健康研究院出專資，提出要確保美國科學儀器業(yè)的領(lǐng)先;歐盟前幾年斥資41億歐元用于輻射源和望遠鏡等新型儀器;日本政府從2004年開始斥巨資研制世界尖端的分析計量儀。

　　中國儀器產(chǎn)業(yè)弱勢

　　今年初，中國政府宣布撥款8億元資助科學儀器，這是歷來最大的投入。但中國仍缺乏科學儀器的制造經(jīng)驗，目前國內(nèi)業(yè)界大多數(shù)是小作坊生產(chǎn)，研發(fā)投入只占銷售額2%—3%。外國業(yè)界則為歷史悠久的巨型企業(yè)統(tǒng)治，研發(fā)投入平均占銷售額的十分之一。

　　在江蘇某市，已經(jīng)形成了一個儀器中心，有一百多個儀器企業(yè)，但很多都是以仿制起家，很難說形成了自己的核心競爭力。

　　中國突飛猛進的科研經(jīng)費中，大頭用于購置各種高端科學儀器，而這些儀器中國大多不能生產(chǎn)。2010年的科學儀器逆差，就接近100億美元。政協(xié)委員朱星參與的一項調(diào)研顯示，中國每年上萬億元的科研固定資產(chǎn)投資中，六成用于進口設(shè)備，部分領(lǐng)域完全依賴進口。

　　北京吉天儀器公司的老總告訴科技日報記者，40年前，某些關(guān)鍵零部件就只能依賴進口。比如光譜儀器必用的光電倍增管，直接影響儀器靈敏度和穩(wěn)定性。40年過去了該器件仍依賴進口，每年花掉該公司300多萬元。

　　制造精密的科學儀器，需要精密光學和特殊材料學的支撐，而這些領(lǐng)域強調(diào)的都是上百年的積累，無法一蹴而就。一個數(shù)據(jù)是：外國科學儀器公司的開發(fā)投入平均占銷售的10%，而我國僅占2%到3%，因此國產(chǎn)儀器只在中低檔市場徘徊。

　　全國政協(xié)委員、物理學家趙忠賢舉了一個例子：中科院六年前完成的真空紫外激光角分辨光電子能譜儀，在高溫超導體研究中取得了重要成果。“有些儀器的研發(fā)難度特別大，也不是短期就能做出來的。”趙忠賢認為，原創(chuàng)性的先進儀器是在國家的科研計劃，包括863計劃﹑973計劃以及科學院和基金委計劃的支持下，長期積累而成的，涉及材料、器件和設(shè)計能力及人才培養(yǎng)，是一個綜合的結(jié)果。

　　“一個國家如果不能制造一些高精尖儀器，即使這個國家真的很富有，它仍然算不上真正的發(fā)達國家。”趙忠賢說。