院士解讀：未來科技的無限可能（1）

前言

如今，世界格局正在迎來新一輪重塑，“百年未有之大變局”。我們有幸成為這個時代的親歷者、見證者和創造者。

五百年前的地理大發現，拉開了全球對話的歷史大幕，由此，科技創新開始了全球化競爭，改變了人類命運。五百年來，在現代化征程的舞臺上，一個個世界大國相繼領導創新。興衰更替，各具特色，但最重要的一點經驗是：國運國勢系于科技創新。

本期以“引力波”、“第五代核能系統”、“特種能場輔助制造”、“調節人體免疫功能的中醫藥機制”這五個對科學發展具有導向作用、對技術和產業創新具有關鍵作用的重大科學問題為藍本，通過院士的解讀，讓讀者朋友們更深入地了解前沿科技，一起跟上新時代的腳步！

院士解讀

引力波將如何揭示宇宙奧秘?

引力波將如何揭示宇宙奧秘?這是重大的科學問題。引力波的探測，開創了物理學和宇宙學研究的一個新紀元。我們過去觀察宇宙，使用的方法就是用射電望遠鏡探測電磁波，用光學望遠鏡看可見光，或者是探測紅外線、紫外線、X射線、伽馬射線，還有一種方法，就是用帶電粒子，但是這些方法所能探測的宇宙的范圍都是有限的。在2020重大科學問題的評選當中，各位專家一致推選“引力波將如何揭示宇宙奧秘”作為一個重大的科學問題，它將為我們打開一個全新的科學世界，去看宇宙大爆炸的過程、星系的形成和演化的過程。中科院和中山大學分別提出了兩個衛星試驗的設想，各有特點，同時我們又在利用其他的觀測手段來研究引力波相關的物理過程以及原初引力波大爆炸時產生的引力波現象，引力波的發現開創了人類探測宇宙的新紀元。

陳和生

中國科學院院士

中國科學院高能物理研究所研究員

地球物質是如何演化與循環的？

客觀世界是由物質組成的，物質是在不斷變化和演變的，而生物也是在物質演化過程中產生的，所以整個地球物質的演化和循環對于社會發展十分重要。 劉嘉麒

中國科學院院士

中國科學院地質與地球物理研究所研究員

第五代核能系統會是什么樣子？

第五代核能系統的想法很新穎，這個提法對于我們未來的技術發展具有一定的引領作用，提了這樣一個五代堆系統化的概念之后，我們以后怎么發展大堆?大堆以后是不是也要考慮在這個系統里面跟其他堆一起去發揮作用?

過去講核電的安全性、經濟性、環境友好性這幾條，在發展過程當中有好多堆型，每個堆型各有所長，比如有的堆可以提高發電效率，有的可以提高安全性。但是把每一堆的長處合到一起不一定達到最好。實際上現在的堆型還是在發揮各自的優勢。比如高溫堆的問題，將來氫能源的應用可能是很大的發展方向，因為用電池不會維持太久，氫能源對于交通設施的設備很重要。將來也可以把這些高溫堆做成小型化，這樣會提高效率，不斷供應各個方面。當然還有好多小型化的事情，比如說NuScale等這些安全性比較高的。NuScale已經做到這個程度了，自然循環了，根本不需要有轉動設備了。既然主要發電動能自然循環了，那安全性就不成問題了。

所以，利用各種各樣的堆的優勢，不是在一個堆上解決這么多問題，那很難。現在的思維模式是一代、二代、三代、四代，就是以堆型為主，到了第五代已經是系統了，需要好好提煉概念。包括比爾·蓋茨提出的行波堆，實際上取消了燃燒循環，把再生的問題都放進去了。第五代核能系統的概念更寬了，不是一種堆型，而是多種堆型聯系起來，所以這個概念要提煉得更好，使大眾能接受。

葉奇萘

中國工程院院士

特種能場輔助制造的科學原理是什么？

航空航天、交通運輸等領域對高強輕質、安全可靠的構件有持續需求，超高強度鋼、輕合金、復合材料和金屬間化合物等高強材料被越來越多地應用于復雜構件制造。高強材料通常成形難度高、成形缺陷難控制，而特種能場輔助成形技術在提高此類材料的成形效率和質量方面具有明顯優勢。

電場、電磁場、超聲場、激光等特種能場，在輔助制造方面具有巨大潛力。如在電場的脈沖電流作用下，材料通常會出現電致塑性效應；通過施加脈沖磁場，可提高難變形輕合金材料的成形極限；超聲振動場的高頻振動，可產生表面效應和體積效應，有效降低工件的成形力、提高產品表面質量；激光誘導熱成形無模具限制，可實現高精度無回彈成形和高硬度脆性材料的成形，且易于和激光切割、激光焊接等加工工序實現同工位復合化。

特種能場輔助制造已成為科研熱點，并積極應用于工業領域。深入揭示特種能場輔助制造的作用機理，合理利用該技術，可為我國航空航天、交通運輸等領域關鍵核心部件的制造提供新工藝。

黃慶學

中國工程院院士

太原理工大學校長

調節人體免疫功能的中醫藥機制是什么?

目前，病毒感染性疾病、人類衰老性疾病、腫瘤等已成為現代醫學研究的焦點和難點，疫情肆虐全球，嚴重影響了人民健康和生命安全。“未病先防”將成為醫學發展的大方向；而中醫藥扶正祛邪可以通過調動人體包括免疫功能在內的保護功能來維護健康；在治療機制上能夠多層次、多靶點、多途徑作用于機體，調節機體免疫功能，在養生保健、疾病預防和治療中有重要的應用價值。在此次抗擊疫情中，以中醫藥為主的中西醫結合治療已經成為中國方案的亮點。

雖然免疫學的基礎研究取得了令人矚目的成就，醫學也在突飛猛進地發展，但在許多疑難重癥的防治方面仍顯不足。系統性紅斑狼瘡、類風濕關節炎、強直性脊柱炎等自身免疫性疾病仍然困擾著患者；多器官功能衰竭、膿毒血癥、彌散性血管內凝血等危重病依然死亡率較高。這些重大、疑難疾病的發生、發展和轉歸均與免疫密切相關。面對諸多疑難重癥，中醫藥通過整體觀念指導下的辨證論治，往往會收到較好的治療效果。因此，通過中醫藥對機體免疫功能調節作用的研究，不僅可以加強對于中醫免疫作用的認識，使中醫藥在重大免疫性疾病防治上發揮作用，還可以豐富免疫學研究內容，深化中醫藥理論的研究進展，推動創新性中藥新藥的發現，也讓海內外更加了解中醫藥，促進中醫藥走向世界。

張伯禮

中國工程院院士

天津中醫藥大學校長

圖文內容來源于：

《面向未來的科技——2020重大科學問題和工程技術難題解讀》

結語

通過院士們的精彩解讀，我們了解到了：

引力波——深化宇宙理解，潛在超光速通信。

第五代核能系統——高效清潔能源，支持多領域應用。

特種能場輔助制造——提高制造效率，優化材料性能。

調節人體免疫功能的中醫藥機制——預防治療疾病，增強人體健康。

歸納而言，這些科學領域為人類帶來了通信、能源、制造和醫療等方面的顯著便利，展現了科技創新對于推動社會進步和改善人類生活質量的重要作用。了解這些前沿科技有助于我們增強科學素養、拓寬視野，進一步促進我們的社會進步。

下期還會有新的前沿科技的院士解讀內容，歡迎讀者朋友們與我們互動，下期很快到來！

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