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王孟源:中國要崛起,基礎(chǔ)科研需要“講實話”
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?我認為是在危害基礎(chǔ)科研。因為你金錢投入進去,就有100萬個其他的基礎(chǔ)科研沒辦法拿到錢,你人力投進去,就有1000個其他的基礎(chǔ)科研沒有博士沒有人才來做研發(fā)。
所以我認為假大空里面這個“大”,最大的一個問題就是它讓國家做出錯誤的投資決定。這種夸大其詞,解決的方案就是必須要誠實地檢討個別科研計劃對國家需求的重要性和時限性。也就是國家需求的體現(xiàn),第一個關(guān)卡是50年,50年之內(nèi)能不能做出實際貢獻?對撞機是1千年、1萬年都沒有用的,這個我剛剛解釋過了。
下一個,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好一點:它同樣是一整個行業(yè)、也就是做等離子體那行的人都想要拿這個錢;不過它的物理理論至少是真的、實在的,這一點比大對撞機要強很多。
但是它的應(yīng)用前途跟對撞機一樣:永遠都不會有用。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、廉價的能源。
每一個都是謊言。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,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,它是有點化學毒性的,也有一點放射性的。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錢差不多,所以的確是無限的,然后說廉價也勉勉強強。
但氚是一個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,衰變的時候會放出β輻射,所以它的放射毒性非常的高,氚是一個很嚴重的放射性污染源。還好因為它的半衰期很短,所以地球形成的時候所包含的氚早就衰退衰變光了。
全世界估計整個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。人類在三里島之前,最嚴重的核事故發(fā)生在1957年的英國一個叫溫斯凱爾(Windscale)的發(fā)電站。其實它不是真正的發(fā)電站,是專門用來生產(chǎn)氚的反應(yīng)爐。原因是當時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,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?
而且氚因為是氫的同位素,而氫原子直徑很小,反應(yīng)爐的熱機又必定是高溫,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。英國科學家在去年剛剛做出一個實驗,發(fā)現(xiàn)即使在實驗室條件之下,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,其中一個投資方向是所謂的熔鹽堆,這個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,這些美國團隊的進度報告說他們設(shè)計的一個重點,就是要盡量減低氚的產(chǎn)量,就是不小心產(chǎn)生了一點點氚,他們都認為是很大的問題。為什么?因為氚會混到冷卻劑里面,然后從冷卻劑在第一個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,這個東西是要去推動蒸汽輪機的,從蒸汽輪機那邊用過之后,就要排熱排到大氣,或者是當廢水排除到河水里面,氚都會跑到那邊去。
一個高放射性元素,用鋼管什么都擋不住的,這東西危險得不得了,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、清潔的能源。
其實剛好相反,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,放射性極強,價格極為昂貴,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??熘凶訒鹚^的嬗變(Nuclear Transmutation):你這些快中子打到了任何一個我們常用的原子核,不管是鋁、還是合金鋼,它們打進去以后,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,就是當快中子打到鋰(Lithium)的時候,會產(chǎn)生氚。人類的機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,不能夠因為你的政治能量大,整個行業(yè)幾千個人聯(lián)合起來,就插隊搶到別人前面去了。
很多數(shù)學、或者生物、或者化學,或者其他的物理項目,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?所以我認為這是相關(guān)科學夸大其詞很不好的影響。
下一個例子,稍好一點,量子計算跟AI。我把量子計算跟AI放在一起,因為剛好谷歌兩個都做,而且都在去年跟今年做了很多夸大的宣傳。
量子計算這個東西,我去年寫了一篇論文詳細地解釋了,它其實有一個很明確的應(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)濟很重要的一個基本結(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個位的量子計算器,事實上距離能夠破解這些目前常用的互聯(lián)網(wǎng)密碼,還有8個數(shù)量級。 8個數(shù)量級是什么意思?你記得摩爾定律,他是每兩年密度加倍?;旧鲜敲恳粋€世代,性能提升1.5倍。
8個數(shù)量級的話,是大概三四十個世代。在可以實用之前的三四十個世代之前,有沒有必要搶占第一名?其實是沒有必要的,因為從一個世代到一個世代都是超趕的機會。即使是像芯片這樣子,每一個世代都有很大的經(jīng)濟效益。它們的應(yīng)用不是像量子計算到了8個數(shù)量級之后才有經(jīng)濟效益,而是從1970年代開始做芯片,馬上就有經(jīng)濟效益,而且經(jīng)濟效益越來越大,再用商業(yè)回饋來反過來投資下一個世代的技術(shù),就是這樣子還花了四十幾年。
量子計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個數(shù)量級的進步呢?這是一個很大的問題。所以這個時候基本上應(yīng)該也當做一個沒有太大應(yīng)用價值的基礎(chǔ)科研,但是比核聚變好一點,因為它在50年內(nèi)的應(yīng)用可能性還是存在一點點的,而且它有戰(zhàn)略價值,所以可以歸類為“10年以上”,可以留在第一梯隊的尾巴,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,它能夠準確的診斷乳癌。到了11月,宣布能夠準確的預(yù)測蛋白質(zhì)折疊。蛋白質(zhì)折疊是目前生物學界基礎(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:因為生物跟物理不一樣,生物基礎(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能夠準確的預(yù)測蛋白質(zhì)折迭,這就是我剛才提過,一個基礎(chǔ)科研的項目中的一個應(yīng)用模塊,而且這個應(yīng)用模塊本身可以被獨立的檢討,看看他是不是說了實話,所以他的夸大其詞我覺得完全不是問題:因為你一年之內(nèi)就會被檢驗出是不是真的有效,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)果你看美國學術(shù)界對谷歌的量子計算論文沒有任何批判,反而是對谷歌AI上個月的宣布,學術(shù)界就聯(lián)名寫到學術(shù)期刊上面去批評、說它不夠嚴謹,實際原因是什么呢?
原因是這些行內(nèi)人在乎的只是他們自己的經(jīng)費。
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本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯: 一鳴 
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