2020，科技突破知多少
世界正在准备迎接科学问题和产业技术的新一轮密集突破。
未来5至10年，我们对于宇宙的演化、物质的结构、生命的起源与进化、意识的本质等基本科学问题，将可能获得全新的认知。
未来10年间，新能源、新材料，信息传输、粮食生产、人口健康等与我们日常生活息息相关的领域都将成为研发热点，而人类对于遥远空间和广阔海洋的探索也将继续深入。
面对这一正在全球发生的新科技革命的征兆，中国期待抓住机遇，把握关键领域和方向，谋取主动权。
今年，由中国科学院院长白春礼提议和领导、200余位专家参加研究的《科技发展新态势与面向2020年的战略选择》研究报告正式发布。报告聚焦未来10年世界科技走向和中国战略布局，得到普遍关注。科学前沿风景如何？技术发展蓝图怎样规划？本报记者赶赴北京专访研究报告总体研究组组长、中国科学院副秘书长潘教峰，对报告做进一步解读。
多少奥秘即将揭开
人类对于自然界的好奇心永未休止，在科学家孜孜不倦的探索中，我们正在眺望破解大自然种种奥秘的新的曙光。研究报告预测了未来10年间世界可能发生的22个重大科技事件，人们对于宇宙万物的认知由此又将发生革命性的改变。
潘教峰说，参与报告研究和撰写的众多专家认为，这些可能发生的科技事件，重要性与人类历史上极具突破意义的科技活动和成果相当。“比如电磁感应现象的发现与电磁理论的创建，带来了电力革命；黑体辐射现象的发现导致了量子力学诞生。当代中外科学家正致力于一些最前沿的研究，其价值可与这些历史上的伟大成果相比。”潘教峰说。
物质世界何以存在？经过科学家的不断追踪，世间万物质量产生的源泉——被称为“上帝粒子”的希格斯（Higgs）粒子是否存在将在最近几年内得到确认。潘教峰介绍，去年，科学家们已经通过大型强子对撞机发现了一个类似希格斯粒子的新粒子。如果进一步的数据确认这就是希格斯粒子，通过研究其性质，人们对微观世界的认识将提高到一个新的水平。
对暗物质粒子的探测和研究也有可能取得突破。宇宙中85%的物质都是暗物质，是超出粒子物理标准模型的全新粒子，人们对其一无所知。现在，利用地面大型探测装置及空间探测实验，科学家正在试图揭开这一与宇宙起源与演化直接相关的谜团。潘教峰说：“探测到暗物质粒子并揭开暗物质之谜，将是21世纪人类最伟大的科学发现之一。”
生命科学领域也展现出了诱人前景。2010年美国科学家培育出了由人造基因组控制的、可自我复制的细菌细胞，标志着人类实现首个“人造生命”。未来10年，人工设计并合成生物分子、细胞器甚至真核细胞染色体都有望取得重大突破。科学家还致力于解析脑功能连接组，有望在10年内绘制出人脑神经连接线路图，以解释人脑工作的机理，探索意识与思维活动的本质。
此外，人·机·物三元融合、太阳能光伏发电平价上网、石墨烯成为“后硅时代”的新潜力材料……这些都将是未来10年人们可能见证的重大科技事件。
科技突破与中国智慧
在朝着科技突破进军的科学家的行列中，不乏中国科技工作者的身影。潘教峰说，在世界可能发生的重大科技事件的一些领域和方向上，中国正在加快和加强布局。
为了探究宇宙起源问题，科学家们力图解释“反物质消失之谜”。目前的理论认为，宇宙大爆炸产生的正物质和反物质应该一样多，但在自然界并未观察到反物质，而中微子振荡实验最有希望解释这一谜题。大亚湾反应堆中微子实验首次确定了最后一个未知的中微子混合角，使我国成为该领域的“领头羊”。研究报告提出，将江门中微子实验工程作为国家重大科技基础设施加快部署。
量子信息技术同样将在未来5至10年取得重大突破，为构建下一代信息技术奠定基础。其中，量子计算可以实现超大规模计算能力的飞跃，量子仿真可以模拟复杂的物理系统，而量子通信则可以提供绝对安全的信息传输方式。我国在量子通信领域将可能于国际上率先取得重大突破，完成人类历史上首次星地量子实验。潘教峰说：“通过系统发展这一实验的关键技术，中国的信息安全、尤其是通信安全将得到一个全球覆盖的可靠‘盾牌’”。
我国的青藏高原是未来地球系统研究的宝贵材料。“未来地球”新计划改变传统思维模式，考虑气候变化达到极限状态和人口规模达到地球承载力饱和点时的资源环境问题。青藏高原这片年轻的土地与全球变化紧密相关，青藏高原未来地球系统研究将成为地球科学研究的突破点；在这方面，我国具有不可替代的区位优势和研究优势。
潘教峰介绍，我国科技研究已经从过去较多地跟踪国际热点逐步向同步行进转变，未来还将在更多领域取得引领地位。
创新赢取永续发展
研究报告同时预测了未来5至10年中国可能发生的19个重大科技突破。潘教峰介绍，判断的标准有若干方面：或是对世界科技发展有重要贡献的原始创新，解决公认的重大科技问题，足以载入世界科技史册；或是打破高技术壁垒，带动中国产业跨越式发展，对国计民生作出重大贡献；或是变革性的技术创新，开辟新的市场，形成新的产业。“如人工合成牛胰岛素、陈景润在证明哥德巴赫猜想中作出的重大贡献、超级杂交水稻的培育、汉字激光照排技术的发明……类似这样的重大成果。”潘教峰说。
这些即将到来的科技突破，许多都源于中国经济社会转型的迫切需求。比如，在先进材料领域，我国高性能钢铁等基础原材料均有望在未来数年内于质量方面达到世界先进水平，届时，高铁、核电、大飞机等国家重大工程的关键材料将不再依赖进口，实现自给。潘教峰说，铁基超导体和纳米孪晶强化金属等研究有望取得原创性重大突破，形成新理论，并可望获得实际应用。
又如，我国能源与资源短缺问题日益突出，已探明的油气资源与大宗矿产资源严重紧缺，在煤炭资源的清洁高效综合利用、地球深部勘探等领域，国家已做出部署，研究报告认为，在未来10年间将可能取得突破。煤炭变油气、煤气化工业技术等将取得重大进展，煤联产电力等将逐步形成规模产业，大幅降低煤耗、水耗和二氧化碳排放。而在“攻深找盲”的勘探领域，装备、软件、成矿规律研究和勘探实践紧密结合，我国“地下4000米透明计划”亦有望取得突破性进展。
潘教峰说，《科技发展新态势与面向2020年的战略选择》描画了未来10年世界科技的发展图景，有助于引发思考，形成共识，聚集创新资源解决重大问题。研究报告表明，中国只有走创新驱动、内生增长的道路，建立科技引领经济社会持续发展的机制，才能在新科技革命浪潮的国际竞争中赢得主动、占得先机。(曾福泉)
希格斯粒子
希格斯粒子是一种被物理学理论所预言的粒子，与之相关的理论可以回答物质为什么会具有质量。人类马上就将确认它是否真的存在。
希格斯粒子得名于物理学者彼得·希格斯，他提出一种机制，以解释为什么有的基本粒子会具有质量。这一理论认为，宇宙中遍布着希格斯场，粒子通过与希格斯场发生相互作用而获得质量，而希格斯粒子就是这一过程的副产品。显然，在现实中发现希格斯粒子能给予该理论极大支持。
更通俗地解释希格斯机制，可以将希格斯场想象成一个熙熙攘攘的会场。当一位明星想要穿过会场时，人们认出了他，围住他，和他交谈，一群人挤作一团，想要移动得施加更大的动力。有的基本粒子就像明星，在穿过会场时获得了质量。
暗物质
暗物质（DarkMatter）到底是什么？实际上，人类对它几乎一无所知。
我们怎么知道它存在？物理学理论模拟得到的宇宙质量远远大于现实观测得到的宇宙质量。科学家们由此认为，宇宙中存在大量的暗物质和暗能量。
暗物质不与电磁力发生作用，因此也不能用电磁波观测。现在，科学家在两方面开展探测暗物质的工作。一边在深藏地底上千米的实验室里探测粒子的碰撞，一边是用先进的望远镜在宇宙深处寻找蛛丝马迹。
人造生命
人造生命实验试图探究生命的起源，研究生命的一些性质，或者实现更远大的目标——从非生命物质中合成生命。总之，构建生命是为了了解生命。
人造生命研究能带来很多现实应用。通过研究基因对应的生物功能，科学家提供了从头合成基因的可能。在工业上合成生物也有多种应用，包括更快地生产病毒疫苗，以及将二氧化碳转变为石油等。
（本报记者曾福泉整理）
