2024年3月15日发(作者：yy直播助手)

2010年国内十大科技新闻

1. 我国迄今最大的国家重大科学工程“上海光源”通过验收

炽烈的阳光下纤毫毕现。上海光源就好比人造的太阳。1月初我国迄今最大的科学工程——上海光源

通过国家验收。借助于它，许多原本看不见的结构呈现在科学家的眼前。

上海光源的全称是上海同步辐射光源。1947年，美国人在高能加速器实验时偶然发现：高速运动的电

子在改变方向时，会释放出一种“同步辐射光”，其中包含的X光亮度极高。如果说19世纪末伦琴制造的

X光是一支蜡烛，同步辐射光就好比太阳，能把微观世界照个透亮。

第一代同步辐射光源是高能加速器的副产品。第二代光源，是人们为了获得同步辐射光，专门设计的

一种加速器。而第三代光源使加速器跑道上的电子不断改变方向并释放同步辐射光。一次次释放叠加起来，

得到亮度上万倍的光。上海光源就属于目前世界上第三代光源中的佼佼者。

在许多科研领域，同步辐射光源都不可缺少。同步辐射光照到蛋白质分子上得到衍射光谱图，对其运

算分析可以得出蛋白质分子的三维结构——以往需要几天的工作，现在只需几个小时甚至几十分钟就能完

成；利用同步光源可以拍出极其清晰的X光片，对早期心脏病进行安全和快速的诊断；它还可以分析灰尘

的成分，进而找出城市中的污染源；材料科研里，它也能帮上大忙。

建在巨大的球弧状屋顶下的“上海光源”，可容纳60条以上光束线和上百个实验站，每天帮助几百名

科研人员工作。自从投入运行以来，上海光源的日程表排得满满的，工时供不应求。截至目前，上海光源

用户发表论文数已有80篇左右，包括一些发表在《自然》、《科学》和《细胞》等著名科学期刊上的成果。

2. 科技让世博更精彩

走进上海世博园的大门，游客们感受到的是技术创新带来的便利和新奇。

门票一刷就放行，内置的“智慧标签”可以防伪。进入地下通道“世博轴”，玻璃纤维把阳光引入，

宛如地上一样明亮。走上地面，标志性建筑“中国馆”映入眼帘。它采用可以遮阳的桁架结构，每一根钢

架的拼搭都是计算过的。

走进中国馆，有叹为观止的“清明上河图”动画。绚丽的空间成像技术，在各国家展馆和主题馆里大

放异彩。

来到“世博主题馆”前，东西两侧是巨大的排满了植物的生态墙。巍峨的建筑顶上，除了一块块用来

发电的太阳能板，还有雨水收集系统用于园艺灌溉。小河和池塘里，漂浮着净化水质的植物岛。

园里喝的是最新工艺消毒的直接饮用水，吃的是先进技术检测合格的食品，吹的是用黄浦江水降温的

丝丝冷气，坐的是各种类型的大小新能源汽车。

夜幕降临，史上最壮观的LED灯光秀场展现在眼前。“一轴四馆”低碳的光影变幻令游人驻足。

精确气象预报、安保机器人，垃圾气力运输„„各领域的新技术保障世博运作有序。

“城市，让生活更美好”；科技让世博更美好。“安全、便捷、健康、环保”，是上海世博会科技行

动的理念。世博会上展示的科技，映照出各种美好的可能性。科技帮助人们实现一种尊重自然的生活方式

和一个趣味盎然的未来世界。

尤其重要的是，世博科技行动通过创新成果的规模化应用，带动了新兴产业的发展。前沿的技术成果

全面助力上海世博会，展现出中国科技界创新的实力。

3. 我科学家首次实现远距离自由空间量子态隐形传输

今年6月1日出版的《自然·光子学》，封面论文发表了一个里程碑似的成果——来自中科大和清华

的联合研究团队，在河北怀来和北京八达岭之间分发了一对纠缠光子。16公里！这是目前国际上实验室外

实现的最远距离，也是目前国际上量子密钥分发的最大距离。

什么是量子密钥呢？无论是军队用的电报密码本，还是银行用的口令本，总有被人截获的危险。然而，

靠着量子纠缠的同步性，科学家就可以给出一个无法窃取的一次性的密钥——你知我知，天不知地不知。

只要制造一对量子纠缠的粒子A和B，分别给信息的传送人和接收人，这对粒子就好像古代战争用的

虎符一样，总是严格吻合。传送人一测量A粒子，它就呈现出一个随机数值；而接收人手上的B粒子，“心

灵感应”般地呈现出与A对应的值。由此，发信人和收信人可以确保拿到同一个数值——这就是密钥。有

了密钥，就可以把信息加密发出去了。

量子密钥不可能被半路侦测，因为量子态脆弱到极限，一测量就崩溃。偷窥者拿不到密钥（解密算法），

对任何加密的信息都束手无策。

量子密钥的创意无懈可击，但目前还不能实用，原因是很难让一对纠缠粒子在长距离上保持稳定。不

过近年来，中国科学家一直在努力刷新量子传输的距离纪录。

今年中科大和清华团队成功地在16公里长度实现量子传输，这证明了纠缠光子在穿透等效于整个大气

层厚度的地面大气后，其纠缠特性仍然能够保持。这样的话，用卫星传输纠缠光子就完全可能实现。这是

量子通信技术走向实用的重要一步。

4. 体细胞“变身”多能干细胞机制被揭示

干细胞是生物体中最原始的细胞，它可以分化为不同器官的细胞，就好像树干能够分出许多枝条。人

们希望利用人类干细胞的无限潜力来治疗疾病——用患者的干细胞发育出的新器官，替换生病的器官。

干细胞过去取自胚胎，这就使科学研究受到了伦理学上的限制。自2006年以来，iPS细胞成为干细胞

领域的研究热点——通过导入4个关键基因，科学家将正常体细胞逆转编程，变成“诱导式多能干细胞”。

iPS细胞可以同胚胎干细胞媲美，又没有伦理学障碍。

但普通细胞逆转成iPS细胞，是失败率很高的过程。科学家不清楚其中的机理，因此很大程度上要靠

运气。

今年我国科学家的一项研究，揭示了体细胞逆转为多能干细胞的启动机制，对诱导多能干细胞技术的

完善有指导意义。中科院广州生物医药与健康研究院裴端卿研究员等人的研究成果，发表在6月18日出版

的著名学术期刊《细胞·干细胞》上。

两三年以前，中国科学家们发现，小鼠的成纤维细胞变成类似表皮细胞的过程，与正常发育中常见的

表皮细胞转换到间充质细胞过程刚好相反。他们对之长期研究后发现：4个关键基因通过协作，一方面抑

制了间充质细胞的维持体系，另一方面激活了表皮细胞特征基因表达。这样就启动了表皮细胞的形成，从

而开启了iPS过程。

这项工作揭示了间充质—表皮细胞转换过程在诱导多能干细胞形成中的关键作用。由于搞清楚了4个

关键基因起作用的具体机理，人们就有可能操纵逆转过程，成功生产出大批iPS细胞。这对于iPS应用到

临床具有重要意义。

5. 我自主研制出世界首台脊柱微创手术机器人

提到机器人，我们早已经不陌生了，但是当你把自己的生命交给这家伙摆布的时候，你会不会胆战心

惊？实践证明，担心是多余的。手术刀在它手上可不会耽误工夫，还没等你缓过神，你的脊柱手术估计就

已经顺利结束了。

在研究人员的操控下，脊柱微创手术“机器人”用不上一分钟就能轻松完成对一块腰椎模型的两次定

位、瞄准、钻孔操作，而且在两次对同一部位的重复操作中，可以做到几乎毫发不差、十分精准。

与传统脊柱手术相比，脊柱微创手术具有创口小、术后恢复周期短等特点，患者术后效果更好、生活

质量更高，是目前脊柱外科领域的主要发展方向。但由于脊柱毗邻人体重要神经、血管，毫米的误差就可

能带来灾难性的后果。因此在小切口的微创手术操作中要求技术更精细、精确，动作更稳定，以防止对病

变周边健康组织的损伤。此外，由于脊柱微创手术需要反复通过术中X光或术中CT进行定位，医生容易受

放射线损伤，影响身体健康，这也妨碍了脊柱微创手术的推广运用。

人类的智慧是无限的，使用工具也是人类的最伟大之处。用机器完成高难度的动作是最安全可靠的选

择。7月11日，由第三军医大学重庆新桥医院与中科院沈阳自动化研究所联合研发的、具有完全自主知识

产权的脊柱微创手术机器人在新桥医院投入前期临床试验。

这是世界上首台专门用于脊柱微创手术的机器人系统，继上世纪90年代末机器人开始在腹部外科、泌

尿外科、妇产科、心脏外科等领域推广应用后，我国科学家成功将机器人引入到脊柱微创手术中，通过机

械的精准定位并替代医生在放射线下手术操作，不仅能提高手术的精准性，还能降低手术风险和减少术后

并发症发生，同时还能降低对医生的放射损害，对于脊柱微创技术在临床的进一步推广运用具有重要的意

义。

6. 我国第一座快中子反应堆首次临界

7月21日，由中国原子能科学研究院研发的我国第一座快中子反应堆首次临界，意味着我国第四代先

进核能系统技术实现突破，成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。

核电站一般使用的热中子反应堆，利用铀-235裂变产生的能量，把水变成蒸汽，推动轮机发电。铀-235

在自然界很稀少，只占铀储量的1%不到，其余的铀，是不能裂变的铀-238。铀-235好比煤；铀-238好比

煤矸石，一度是废料。

快堆技术的发明，让“煤矸石”也能燃烧。快中子堆用钚-239作核心，它裂变释放出的快中子，可以

把周围的铀-238变成钚-239，并且继续连锁裂变反应。

由于这种反应剧烈，必须用导热能力很强的液体把热量传导出去。液态钠担当了这个任务。第一层钠

把热量传给第二层钠，后者变成蒸汽，推动轮机发电。