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王孟源:中國要崛起,基礎(chǔ)科研需要“講實(shí)話”
最后更新: 2021-01-20 15:05:11你說他們這是在代表基礎(chǔ)科研,還是在危害基礎(chǔ)科研?我認(rèn)為是在危害基礎(chǔ)科研。因?yàn)槟憬疱X投入進(jìn)去,就有100萬個(gè)其他的基礎(chǔ)科研沒辦法拿到錢,你人力投進(jìn)去,就有1000個(gè)其他的基礎(chǔ)科研沒有博士沒有人才來做研發(fā)。
所以我認(rèn)為假大空里面這個(gè)“大”,最大的一個(gè)問題就是它讓國家做出錯(cuò)誤的投資決定。這種夸大其詞,解決的方案就是必須要誠實(shí)地檢討個(gè)別科研計(jì)劃對國家需求的重要性和時(shí)限性。也就是國家需求的體現(xiàn),第一個(gè)關(guān)卡是50年,50年之內(nèi)能不能做出實(shí)際貢獻(xiàn)?對撞機(jī)是1千年、1萬年都沒有用的,這個(gè)我剛剛解釋過了。
下一個(gè),我也在我的博客上寫了三四篇文章討論過的,是可控核聚變。我不曉得你有沒有興趣,核聚變這件事情比對撞機(jī)好一點(diǎn):它同樣是一整個(gè)行業(yè)、也就是做等離子體那行的人都想要拿這個(gè)錢;不過它的物理理論至少是真的、實(shí)在的,這一點(diǎn)比大對撞機(jī)要強(qiáng)很多。
但是它的應(yīng)用前途跟對撞機(jī)一樣:永遠(yuǎn)都不會有用。我這樣講出來很多很多,不是物理專業(yè)的讀者不相信,可是事實(shí)上道理很簡單,推廣這些可控核聚變的人所說的好處,講來講去就是三件事:無限、清潔、廉價(jià)的能源。
每一個(gè)都是謊言。很簡單,你只要追根究底問他們到底哪里是無限、到底哪里是清潔、到底哪里是廉價(jià),每一句都很簡單就可以決定是謊言。
核裂變所用的燃料是鈾,它是有點(diǎn)化學(xué)毒性的,也有一點(diǎn)放射性的。它的年產(chǎn)量是6萬噸,所以算是有限的。但是核聚變的燃料是什么?它是一半Deuterium一半Tritium。 Deuterium就是氘,氫的同位素。 Tritium也是氫的同位素,應(yīng)該叫做氚,我想。 氘的確是無限的,海水中不知道有多少億噸,然后分離也不是特別的貴。分離出來大概跟鈾礦的價(jià)錢差不多,所以的確是無限的,然后說廉價(jià)也勉勉強(qiáng)強(qiáng)。
但氚是一個(gè)半衰期很短的放射性同位素。它的半衰期很短,代表它很快就衰變,衰變的時(shí)候會放出β輻射,所以它的放射毒性非常的高,氚是一個(gè)很嚴(yán)重的放射性污染源。還好因?yàn)樗陌胨テ诤芏蹋缘厍蛐纬傻臅r(shí)候所包含的氚早就衰退衰變光了。
全世界估計(jì)整個(gè)地球的氚含量大概不到100公斤,主要來自宇宙線撞擊大氣層外緣的氫原子。這不是已經(jīng)提純的礦產(chǎn),而是所有的地球大氣層中這樣散布的氚一共也不到100公斤。放在倉庫里面的,已經(jīng)被人為地收集起來的,即使它早已是極為重要的軍事戰(zhàn)略物資,也不到20公斤,這樣子的東西怎么能夠叫做無限?世界上大概只有兩三種其他的同位素是比氚還要稀缺的,你怎么能夠叫做無限?
生產(chǎn)氚不但非常的昂貴,而且非常的危險(xiǎn)。人類在三里島之前,最嚴(yán)重的核事故發(fā)生在1957年的英國一個(gè)叫溫斯凱爾(Windscale)的發(fā)電站。其實(shí)它不是真正的發(fā)電站,是專門用來生產(chǎn)氚的反應(yīng)爐。原因是當(dāng)時(shí)的英國急著要部署氫彈,做氫彈也需要氚,所以他們就專門做了一個(gè)反應(yīng)爐來生產(chǎn)氚,然后泄漏了,起火燃燒泄漏了。
泄漏以后有多糟糕?是國際原子能協(xié)會規(guī)定的第5級。第5級就是跟三里島并列。人類史上只有福島是第6級,然后切爾諾貝利是更高一點(diǎn),這是第一名,第二名福島, 溫斯凱爾和三里島并列第三名。像這樣子的東西,你怎么能說它是清潔?你怎么能說它是廉價(jià)?
而且氚因?yàn)槭菤涞耐凰兀鴼湓又睆胶苄。磻?yīng)爐的熱機(jī)又必定是高溫,它很容易就滲透到任何容器跟管道材料的晶格里面,所以很容易泄漏。英國科學(xué)家在去年剛剛做出一個(gè)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)即使在實(shí)驗(yàn)室條件之下,不管你再怎么小心,用最貴的材料來做管道, 氚在被集中回收之前就會損失超過10%。這10%跑到哪里去了,跑到管道壁里面去了,然后從管道壁又可以泄露到外面,就是大氣。
一個(gè)高放射性的東西,用鉛用鋼都擋不住,這不是比鈾還要更糟糕很多?
2016年開始,美國的能源部開始投資第4代核電廠,其中一個(gè)投資方向是所謂的熔鹽堆,這個(gè)我也寫了博文來解釋過。
去年我去看了他們這些4年前拿到錢開始加速研究的熔鹽堆研究,這些美國團(tuán)隊(duì)的進(jìn)度報(bào)告說他們設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn),就是要盡量減低氚的產(chǎn)量,就是不小心產(chǎn)生了一點(diǎn)點(diǎn)氚,他們都認(rèn)為是很大的問題。為什么?因?yàn)殡皶斓嚼鋮s劑里面,然后從冷卻劑在第一個(gè)熱回路滲透到管道里面,然后從管道滲透到第二回路的的水里面,從第二管道的水再滲透到第三回路,這個(gè)東西是要去推動蒸汽輪機(jī)的,從蒸汽輪機(jī)那邊用過之后,就要排熱排到大氣,或者是當(dāng)廢水排除到河水里面,氚都會跑到那邊去。
一個(gè)高放射性元素,用鋼管什么都擋不住的,這東西危險(xiǎn)得不得了,結(jié)果他們這些搞核聚變的人,一句話都不提,居然還說他們做的是無限、廉價(jià)、清潔的能源。
其實(shí)剛好相反,核聚變所需的燃料是人類所知最稀缺的同位素之一,非常的危險(xiǎn),放射性極強(qiáng),價(jià)格極為昂貴,比黃金貴了幾億倍。而且這些是物理性質(zhì),是沒有工程上的解決方案的。
除了氚燃料的問題之外,還有快中子的問題。快中子會引起所謂的嬗變(Nuclear Transmutation):你這些快中子打到了任何一個(gè)我們常用的原子核,不管是鋁、還是合金鋼,它們打進(jìn)去以后,那些原子核會變成其他的原子核,變成有放射性的同位素;氚就是這樣產(chǎn)生的,就是當(dāng)快中子打到鋰(Lithium)的時(shí)候,會產(chǎn)生氚。人類的機(jī)器總還是要用原子來做的,這些快中子打到上面,而且聚變堆的快中子比裂變堆的快中子多幾百倍,每個(gè)中子的能量高7倍,等于是高1000倍以上的總能量,打到這些發(fā)電站的器材上面,事實(shí)上無法解決。
從宏觀來看,核聚變在50年之內(nèi)絕對不可能有應(yīng)用,應(yīng)該跟著其他所有純粹沒有應(yīng)用的基礎(chǔ)科研一起排隊(duì),不能夠因?yàn)槟愕恼文芰看螅麄€(gè)行業(yè)幾千個(gè)人聯(lián)合起來,就插隊(duì)搶到別人前面去了。
很多數(shù)學(xué)、或者生物、或者化學(xué),或者其他的物理項(xiàng)目,他們只需要十萬、百萬、千萬就可以做出很好的基礎(chǔ)研究;這些要花幾十億、幾百億、幾千億的,所產(chǎn)生的論文并沒有比人家好幾千倍、幾百倍,怎么能夠要求幾千倍、幾萬倍的資金呢?所以我認(rèn)為這是相關(guān)科學(xué)夸大其詞很不好的影響。
下一個(gè)例子,稍好一點(diǎn),量子計(jì)算跟AI。我把量子計(jì)算跟AI放在一起,因?yàn)閯偤霉雀鑳蓚€(gè)都做,而且都在去年跟今年做了很多夸大的宣傳。
量子計(jì)算這個(gè)東西,我去年寫了一篇論文詳細(xì)地解釋了,它其實(shí)有一個(gè)很明確的應(yīng)用,要破解目前常見的密碼。
我們現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng),是社會和經(jīng)濟(jì)很重要的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)要素,我們在互聯(lián)網(wǎng)上所做的任何通訊,靠的都是加密解密。量子計(jì)算原則上可以破解里面很多重要的加密方法,包括像比特幣這種東西,如果量子計(jì)算真的做出來了,那么一夕之間這些密碼就被推翻。
但問題是谷歌去年出來吹噓了一陣子,他們有53個(gè)位的量子計(jì)算器,事實(shí)上距離能夠破解這些目前常用的互聯(lián)網(wǎng)密碼,還有8個(gè)數(shù)量級。 8個(gè)數(shù)量級是什么意思?你記得摩爾定律,他是每兩年密度加倍。基本上是每一個(gè)世代,性能提升1.5倍。
8個(gè)數(shù)量級的話,是大概三四十個(gè)世代。在可以實(shí)用之前的三四十個(gè)世代之前,有沒有必要搶占第一名?其實(shí)是沒有必要的,因?yàn)閺囊粋€(gè)世代到一個(gè)世代都是超趕的機(jī)會。即使是像芯片這樣子,每一個(gè)世代都有很大的經(jīng)濟(jì)效益。它們的應(yīng)用不是像量子計(jì)算到了8個(gè)數(shù)量級之后才有經(jīng)濟(jì)效益,而是從1970年代開始做芯片,馬上就有經(jīng)濟(jì)效益,而且經(jīng)濟(jì)效益越來越大,再用商業(yè)回饋來反過來投資下一個(gè)世代的技術(shù),就是這樣子還花了四十幾年。
量子計(jì)算能不能順利地沒有利潤、純靠投資搞四十幾年,然后做到8個(gè)數(shù)量級的進(jìn)步呢?這是一個(gè)很大的問題。所以這個(gè)時(shí)候基本上應(yīng)該也當(dāng)做一個(gè)沒有太大應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ)科研,但是比核聚變好一點(diǎn),因?yàn)樗?0年內(nèi)的應(yīng)用可能性還是存在一點(diǎn)點(diǎn)的,而且它有戰(zhàn)略價(jià)值,所以可以歸類為“10年以上”,可以留在第一梯隊(duì)的尾巴,但是絕對沒有理由說大幅投資要求超趕所有的競爭對手。
AI剛好相反,相反在什么地方?2020年1月,谷歌AI宣布,它能夠準(zhǔn)確的診斷乳癌。到了11月,宣布能夠準(zhǔn)確的預(yù)測蛋白質(zhì)折疊。蛋白質(zhì)折疊是目前生物學(xué)界基礎(chǔ)科研最大的、第一級的問題之一,一旦解決了,在制藥還有基因研究上面都立刻會有顛覆性的影響。
這就是為什么我常常在博客上好像偏袒生物的理由:因?yàn)樯锔锢聿灰粯樱锘A(chǔ)科研的應(yīng)用期限仍然是只有10年左右,即使是最基礎(chǔ)的科研,都是10年之內(nèi)都可能有應(yīng)用的。
20年前他們才剛剛對人類基因做全解碼,那是一個(gè)完全純粹的基礎(chǔ)科研,但是很快地在10年左右就有了一些應(yīng)用。 2012年我們有CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats——觀察者網(wǎng)注)、基因剪接的技術(shù),現(xiàn)在也是有越來越多的應(yīng)用出來。這些都是生物界的基礎(chǔ)研究,它的應(yīng)用周期其實(shí)就是10年左右,所以它是很值得投資的。同樣是基礎(chǔ)科研,生物跟物理就很不一樣。
谷歌AI能夠準(zhǔn)確的預(yù)測蛋白質(zhì)折迭,這就是我剛才提過,一個(gè)基礎(chǔ)科研的項(xiàng)目中的一個(gè)應(yīng)用模塊,而且這個(gè)應(yīng)用模塊本身可以被獨(dú)立的檢討,看看他是不是說了實(shí)話,所以他的夸大其詞我覺得完全不是問題:因?yàn)槟阋荒曛畠?nèi)就會被檢驗(yàn)出是不是真的有效,如果有效,10年之內(nèi)就有顛覆全世界人類社會的影響,所以是非常值得重視的。
結(jié)果你看美國學(xué)術(shù)界對谷歌的量子計(jì)算論文沒有任何批判,反而是對谷歌AI上個(gè)月的宣布,學(xué)術(shù)界就聯(lián)名寫到學(xué)術(shù)期刊上面去批評、說它不夠嚴(yán)謹(jǐn),實(shí)際原因是什么呢?
原因是這些行內(nèi)人在乎的只是他們自己的經(jīng)費(fèi)。
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本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯: 一鳴 
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