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看似“配角” 实为“核心”

2007.5.23

看似“配角” 实为“核心”——王大珩院士谈仪器仪表的价值

中国仪器仪表问题系列报道(之一)

  王大珩院士,一位不会停止思索科技问题的科学家。如今,人们仍能惊奇地发现:92岁高龄的他,依然能够深刻洞悉科学发展的前沿,为中国科学事业的发展提出精辟见解。众所周知,他曾与王淦昌、陈芳允、杨嘉墀3位科学家一起向国家领导人倡议对中国科学事业影响深远的“863”计划。此外,他不时思考的主题还有科学仪器事业的发展,并数次会同许多科学家“上书”有关部门,中国应增强对科研仪器的研发力度,期待中国能够振兴仪器仪表工业。
 
他说,“仪器仪表对于科研和工业生产往往被看做‘配角’,而实际上早已成为中国科技发展和提升工业产品质量举足轻重的核心组成部分。许多事实证明,中国科技实力与经济发展的咽喉被卡在仪器仪表这一关口上”。
 
在堆满各种科技刊物的书房中,王老坐在老款式的沙发上,经常阅读中外关于科技的论著、现代科学仪器等多种学术期刊和报纸。当全国人大常委会副委员长、中科院院长路甬祥特别邀请他通过《科学时报》谈谈仪器仪表的发展问题时,他从几个重要方面给予了详尽的论述。
 
概念被混淆和误解
 
王老指出,发展仪器首先必须澄清一个概念,“仪器”不是“机器”。但人们经常认为仪器只是一种机械,是为机器配套的,仪器工业是机械工业的一个组成部分。这种概念,也许是因为国家把仪器工业归口机械部管理而形成的习惯印象;或者认为仪器仅仅是为科研服务的一种技术后勤。在学科上,仪器科技是机械学科的一个分支,或从属于有关工程学科,只是配套技术等等。由此,很长一段时间里,人们对仪器的认识产生了误区,对仪器所起的关键作用在本质上认识不够,甚至认为仪器不过是一种机器,从而导致这一领域的发展严重滞后。这是对概念认识不清造成的。
 
王老说,“事实上,仪器与机器有着很大差异。机器是改造世界的工具,以认识世界为基础;而仪器发展是建立在认识世界的基础之上的。正确的概念应当是:仪器是认识世界的工具,机器是改造世界的工具。仪器是对未知世界认识的科学工具,也是做为控制生产过程的工具”。
 
“从这个角度看,仪器属于信息技术科学。不是利用它作为改造世界的实物,而是做为优化生产的手段,从获得信息作为行动指导。仪器是认识世界的信息原始数据的源头。信息技术有以下几个层次:信息的获取依靠仪器传感器,信息的储存,信息状态转化,信息的传输,信息的显示,信息结果的分析。获取信息作为信息科技的源头,一切都从它开始,在信息科技中占有重要地位”。
 
王老认为,我们应当把仪器和机器放在同等的地位,把仪器工业与机械工业同等看待。仪器是机械学、电子学、光学、计算机技术、材料科学、物理学、化学、生物学等学科和先进技术综合的高技术产物。
 
科学研究的推进器
 
据王老助理介绍,上个世纪40年代初,王老曾供职于英国伯明翰昌司玻璃公司,任研究实验部物理师,研制出V-棱镜精密折射率测定仪器,成为工业上的有效工具。他把测量玻璃等光的性质精确度从4位数提高到5位数,并由此获得英国仪器协会第一届“青年仪器发展奖”。
 
王老说,“当代科学研究没有先进的仪器是难以取得创新成果的,科学仪器经过几十年的发展已从配套设备转变为核心部件”。
 
王老认为,从国内看,“两弹一星”成功研制,科研仪器是开门旗舰。所需的仪器装备在当时国际封锁条件下,不可能买到。这些技术装备,只有依靠自己的科研人员研发,保证全部实验稳妥可靠,万无一失有序进行。
 
中国科学院长春光机所资料记载,在“两弹一星”研制过程中,在我国第一次核爆试验之前,王老指导改装了用于火球发光动态观测仪器——高速摄影机。在我国研制返回式卫星时,在其装备需要有对地观测相机,且这种相机既要经得起发射的震颤,又要保证长期正常工作。王老亲自组织协调成立了一个专门从事空间相机研制的科研部门,攻克种种难关。经过一段时间的努力,他指导的团队研制出多种型号相机,最后陪伴着返回式卫星飞上天空,并在卫星返回后带回了“地球村”的重要图象。上世纪80年代,我国向南太平洋发射远程运载火箭,“远望号”航天测量船出色地完成了火箭再入段的跟踪测量任务。而“远望号”测控使用的先进“装备” 之一,即是王老率领的中国科学院长春光机所研制的光学设备。这套设备所解决的问题是世界远洋航天测量的稳定跟踪、定位、标校和抗干扰等技术前沿课题。
 
他说,“从国际上看,约有1/4诺贝尔物理学奖获得者的研究工作与仪器的研制有关。如,美国斯坦福大学物理系教授肖洛,在实用激光器诞生之后,带领其研究小组致力于激光光谱学研究,并与合作伙伴对复杂的化合物进行深入研究,创造出饱和吸收光谱与双光子光谱等多种方法,有效提高了仪器的分辨率。由此,他与合作者分享了1981年诺贝尔物理奖。高端科研仪器,如电子显微镜、质谱仪、CT 断层扫描仪、X 射线物质结构分析仪,光学相衬显微镜,扫描隧道显微镜等科学仪器,不仅仅用来探索自然规律,积累科学知识,而且在科学技术的重大成就和科学研究新领域的开辟方面发挥出重要作用。仪器的进展代表着科技的前沿,科学仪器的发展和创新应是国家科学发展的支柱。能不能创造高水平的新式科学仪器和设备,体现了一个国家的创新能力。人类基因结构的发现,就是应用现代先进的科学仪器获得的重要成果”。
 
他提醒人们注意,现代生物学的发展可谓伴随着仪器的进步而发展。如显微镜的发明,直接导致细胞的发现,因而引发了生物学的飞跃。质谱仪的发明与使用,为元素及其同位素的定性定量分析提供了精确数据,导致了核能的有效利用。
 
“科研仪器是认识世界的工具,凝聚着人类智慧,并成为科学研究的物质基础。这也说明仪器是发展科学事业的物质基础和原动力。因此,评价科研成果应当有现代科学仪器发展的功劳”。王老十分感慨。
 
王老同时强调,发展中国的科学仪器固然需要重视自主创新和自力更生,但不是说仪器一切都要自己制造,或者完全排外。购买国外先进仪器设备开展科研工作是无可厚非的,也是需要的,但必须避免由此衍生对进口仪器依赖的倾向性,或盲目崇拜。“工欲善必先利其器”,许多原始创新成果都缘于创新性仪器设备完成。在生物领域基因研究是创新,基因工程解密生物机密,产生许多规律性的发现。但最重要的是首先发展了研究基因工程的科学仪器和设备,没有这一创新条件,基因工程不可能取得进展。
 
仅占工业总值4% 影响度达66%
 
“仪器对于保证产品质量和规范化生产,都有重要意义。生产过程中某一环节出现问题不被察觉,会导致全厂的毁灭。如前苏联切尔诺贝利核电站事故。现代核能生产如果没有仪器仪表控制整个生产过程,安全就无法保证。总之,仪器对于产品质量和安全生产所起到保障作用有普遍性重要意义”。王老接着阐述了仪器在生产中的意义。
 
他以钢铁生产技术变化为例阐述自己观点。

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