【菜科解读】

在讨论原子核科学技术时，许多民众首先想到的是核武器 很厉害、核辐射 很恐怖，这可能是因为某些影视作品和文章负面宣传实在过于深入人心了。

这种负面印象在中国如此，海外也差不多。

因此，关于原子核科学相对全面客观的介绍说明，对于提升公众的知识结构是很有必要、也是很重要的。

本文主要讨论原子核科学与民生应用。

一个学科的生命力在于实践，特别是社会上相对大规模的实践和应用对于一个学科发展一定会产生源源不断的动力。

原子核科学的民生应用在社会舆论方面被极大地低估，甚至没有什么名气；

原子核科学对于社会的舆论影响甚至远赶不上那些影视明星的生活八卦。

本文希望表达的是：原子核科学于民生有大用，而且是科学领域在改善民生方面的佼佼者！

图 原子核科学不是交际花，而是穆桂英，上得厅堂、下得厨房 图源 | 百度百科

现在其实已经有许多文字和宣传材料解释原子核科学在民生方面的应用，这里先说说大家都知道的核能应用。

我们知道，充足的能源是人类现代社会可持续发展的必要条件。

因为个别国家利用石油货币周期性地从全世界其它国家身上薅羊毛，而且化石能源 煤炭、石油、天然气资源不可再生、环境保护压力（碳排放和环境污染）,利用核能就既必要又十分重要。

因为核能技术的发展，核能越来越成为能源的重要选择。

例如，美国核能比例约为总电力的20%，法国核电比例则高达75%。

经过快速发展，我国核电比例从2012年的不足2% 提高到2018年底的4.22%，这个比例仍然不高，所以还有很大提升空间。

核电的GDP非常大，这点是不言而喻的。

如今，核电已经发展到第三代、第四代，就象网络的4G和5G一样。

三代和四代核电的安全性、经济性远高于几十年前建造的核电, 而且核废物量少，其中第四代核电系统还可以有效防止核扩散，因此代表了先进核能系统的发展趋势和技术前沿。

国际社会提出在2030年前开发六种第四代核电站的新堆型，这是多么美好的前景。

2006年，欧盟和世界主要大国（中、美、俄、印、日、韩）共同签署了历时35年的国际热核聚变实验堆 ITER计划, 建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆, 即核聚变能源发电的实用化。

利用核聚变能源发电的诱人之处在于聚变能的资源无限，而且没有放射性核废料，这是未来能源的主导形式, 也是最终解决人类社会能源和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径。

ITER 计划是实现聚变能商业化的第一步。

下图是取自于美国Contemporary Physics Education Project CPEP对于核科学介绍的一个插图，说明原子核科学在各个方面的广泛应用。

我们挑几个简单内容讨论一下。

图 原子核科学的应用范畴。

图源 | Nuclear Science, Contemporary Physics Education Project CPEP

我先说一个非物理专业同胞们可能不知道的应用——核技术广泛应用于考古。

这是什么道理呢？原来， 在大气层顶部一直发生一种核反应：来自外太空的中子轰击到大气中的氮原子核，一个中子把一个质子敲出去，这个中子留在原子核内，从而把氮转变成碳。

这些碳转化为二氧化碳后被植物吸收，然后再被动物吃掉，从而参与生物圈的循环。

因为这个过程在过去很长时间内产额都很稳定，又因为碳会衰变，经过上亿年后，碳与通常的碳在地球上的比例就确定下来成为一个常量。

在地球环境中，每10^12 个碳原子中有一个是碳，这一点对于所有参与生物循环的生命都是一样的，不管是一棵小青菜、一棵大树，还是美国有权有势的前总统特朗普或者阿富汗边远村落一条吃不饱食物的狗狗，体内碳与碳的比例都是相同的。

可是一旦生物体死亡了，生物体内的碳就不能参与外面的碳交换了（即碳 就无法补充了）; 由于碳衰变，死亡生物体内的碳含量就比外面的要少，时间越长碳含量越少。

碳的衰变周期为5730年，因此很适合几乎无损伤地鉴定时代久远的文物。

这里我说两个相关的例子。

一个是关于都灵裹尸布 shroud of Turin 的鉴定。

人们认为这块裹尸布曾裹在耶稣身上，那么这块裹尸布究竟是真的吗？当然年份上要正确，否则就不要谈下去了。

这个过程做得十分严谨，为了完全确认这块裹尸布的年代，还成立了一个链条很长的委员会，从裹尸布上取了约150mg的样本，分发给五家国际实验室，最后比较所有样本的测量年份。

这个著名工作发表在 Nature 227, page 611 1989。

另一个例子是我国的越王勾践剑的鉴定，也是同样的思路，这是我国核物理学家杨福家教授的成果，实验结果证明了该剑的年份。

说这些可能大家觉得离自己生活比较远，下面我们聊聊在生活中常见的一个小东西。

在每个旅馆里有一个标配，在天花板顶上有一个很小的圆形盒子——烟雾报警器。

它的工作原理很简单：里面有放射性的重核素Am-241，它会发生alpha衰变，产生的alpha粒子会把空气电离，从而可以形成极其微弱的电流回路；

假如空间中的烟雾达到某个临界值，因为烟雾是一团又脏又重的大颗粒，这些烟雾颗粒就挡住alpha 粒子，空气就不能再被电离，微弱的电流回路就大幅减少或者没有了。

系统设置当这种电流减弱发生时就立即自动报警。

图 核技术被应用于烟雾报警器。

图源| pixabay

请大家先不要骂生产的商家黑心地用这个放射线玩意儿以次充好，其实这个报警装置非常安全，alpha粒子在空气中是根本跑不远的，辐射剂量可以忽略不计；

辐射剂量都是事先算好的，非常安全。

从原子核科学衍生的技术非常之多，在材料科学、军事科技 不仅仅是核武器、环境科学、航空航天等领域都有极其广泛的应用。

下面再简单提及核科学在医学和生物方面的应用。

我有一个数据，同样来自于Contemporary Physics Education Project CPEP 对于核科学的介绍: 2003年，美国每年住院人口3000万，1/3 是用核药治疗的；

美国每年约1亿次核医药试验，世界其它地方加起来差不多大致这个规模。

这个数据是否很令人惊讶呢？

过去，肿瘤治疗主要靠核辐射的gamma射线 也是核科学技术，现在可以用重离子轰击肿瘤细胞。

人们可以根据肿瘤细胞所在生物体内的深度，计算出医用的重离子能量，从而准确杀死肿瘤细胞，而不是像传统利用Co-60的gamma 射线 八十年代风靡国内的日本电视剧《血疑》中,女主人公大岛幸子正是遭受了Co-60的辐射而引起健康上的悲剧 那样杀敌一千、自损八百,无差别地杀死健康的细胞。

这个技术设备现在已经被中科院近代物理所的朋友们国产化，社会效益当然非常好。

我们知道，辐照诱发生物突变。

人们把核技术用于育种, 从各种变异品种中筛选遗传性稳定的优良品种。

而重离子束是一种新兴的辐射诱变源,单位剂量的诱变效率比X 射线、γ射线和电子束等高一个量级。

重离子束穿过生物介质时把能量沉积在径迹上, 引发DNA分子的损伤，具有很高的生物学效应。

图 我国的重离子辐照诱变育种主要处理水稻、小麦、高粱、玉米、药材、花卉和水果等。

图源 | 中科院近代物理所

重离子束辐照诱变育种发展迅速，国内外获得了很多优良特性的植物突变体。

我国的重离子辐照诱变育种主要处理水稻、小麦、高粱、玉米、药材、花卉和水果等, 创造了巨大的经济和社会效益。

总而言之，核科学绝对不是花瓶式的、少数学者的游戏，原子核科学有大用于民生。

科学技术是第一生产力，用在原子核科学上是很恰当的。

如果有人对于原子核科学的应用产生兴趣，那么不妨在网上多搜罗一些原子核科学方面的介绍；

而如果青年学生对此有兴趣，不妨多花一点时间阅读一些原子核科学的书籍，在认识原子核之美——复杂多变之美、条理简单之美、规则对称之美、精微玄妙之美、苍茫壮丽之美、和而不同之美、民生大用之美——的基础上，学习原子核基础理论和实验技术，投身于人类社会科学技术进步的洪流中，并为强我中华而努力！

本文经原作者授权转载自科学网博客，原标题为民生大用之原子核。

原文链接：https://blog.sciencenet.cn/blog-340416989686.html

为什么西方科技似乎停滞了？原因其实很简单

** 下面用大白话把原因讲透。

一、不是真停滞，是 “节奏慢了、主角换了”很多人感觉西方科技停滞，其实是三个错觉叠加：对比基准变了：20 世纪上半叶是 “开挂时代”—— 电力、内燃机、无线电、抗生素、核能、计算机，全是从 0 到 1 的革命，一眼就能看出改变世界。

最近几十年更多是从 1 到 100 的优化：手机更快、AI 更聪明、汽车更电动，属于 “好用但不震撼”。

中美跑得太快，反衬西方慢：现在全球研发投入，中美加起来占一半左右，欧盟整体还不如中国一国。

互联网、AI、新能源、量子这些新赛道，基本是中美双引擎，欧洲更多是 “旁观者 + 跟随者”。

突破性成果本来就越来越难：基础科学像挖矿，浅层易挖的早就挖完了，现在要往更深、更贵、周期更长的地方挖 ——大发现的频率自然下降。

所以，西方不是不进步，是没有以前那么 “炸裂”，也被中美抢了风头。

二、最核心：钱投少了、投错地方了1. 政府投入占比大幅下滑美国联邦研发预算在1960 年代占联邦总预算 12%（冷战 + 太空竞赛），现在只剩 4% 左右。

欧洲更保守，2023 年欧盟研发强度（研发 / GDP）2.2%，低于美国3.5%、中国2.65%、韩国近5%。

2. 资本短期化，不敢赌长周期硬核创新西方资本市场越来越看重季度财报、短期利润，像半导体、新材料、核聚变、量子计算这种烧钱 10–20 年才可能回本的硬科技，资本不敢重仓。

美国：钱更多流向软件、互联网、金融科技（轻资产、快回报）；

欧洲：资本保守、厌恶风险，更愿意投成熟行业（汽车、医药），而不是颠覆性新赛道。

3. 投入结构 “重应用、轻基础”，重 “软” 轻 “硬”欧洲尤其明显：钱大量投到汽车、机械、化工等中等技术领域，AI、芯片、量子、先进计算等前沿布局不足。

美国也一样，基础研究占比逐年下降，更多是应用层小修小补。

三、人才断层：学理工的少了，顶尖人才留不住1. 教育风向变了：重法律、金融、管理，轻理工西方（尤其欧美）大学几十年趋势：法律、商科、传媒、社科最热门，工程、物理、化学、制造越来越冷门。

美国：STEM（理工）毕业生比例下降，很多顶尖学生去了华尔街、律所、咨询公司；

欧洲：工程师缺口大，年轻人怕苦、怕累、怕失败，愿意坐实验室、搞艰苦技术攻关的人少。

2. 顶尖人才外流，欧洲尤其严重欧洲语言多、市场碎、薪资低、晋升慢，顶尖人才（尤其 AI、芯片、互联网）大量流向美国，近年也流向中国。

例子：英国 DeepMind（AI）被美国收购；

欧洲很多好点子，孵化在欧洲、壮大在美国。

四、市场碎片化 + 监管过度，创新 “跑不起来”1. 欧洲市场太碎，27 国各自为政欧盟名义统一市场，但语言、法律、标准、税收都不一样。

企业想跨国企做大，合规成本极高，很难像中美那样靠超大市场快速规模化、摊薄成本、迭代技术。

中国：14 亿人统一市场，一个 App、一款新能源车，一夜全国铺开；

美国：3 亿人统一市场，规则简单，试错快、扩张快；

欧洲：一个产品要改 N 个版本，周期长、成本高、规模上不去。

2. 监管太严、太细，“安全优先、创新靠边”欧洲 GDPR（数据隐私）、环保、劳工、反垄断规则极严且繁琐，企业创新 “带着镣铐跳舞”。

很多新想法，合规成本比研发成本还高，干脆不做或慢做。

五、产业空心化：制造外迁，创新失去 “土壤”西方（尤其美国）几十年 “去工业化”：低端制造迁走，中端也迁，只剩高端设计、金融、服务。

问题：硬核技术（芯片、精密制造、新材料）必须扎根在制造一线—— 设计、工艺、设备、工人、供应链，缺一不可；

结果：美国芯片设计强，但制造弱、设备弱、材料弱；

欧洲设备强、工艺强，但整机、系统、生态弱。

没有大规模制造，技术很难快速迭代、很难低成本试错、很难形成完整产业链，创新自然慢。

六、社会文化：求稳怕错，冒险精神下降西方曾经靠冒险、探索、颠覆起家（大航海、工业革命），现在社会越来越保守、福利化、低风险偏好：个人：追求稳定工作、高福利、少加班、不冒险；

企业：不愿赌颠覆性技术，宁愿做渐进式改良；

社会：对失败容忍度低，一次失败可能身败名裂，没人敢豁命干硬核创新。

七、总结：西方不是 “不行了”，是 “结构老化、动力不足”一句话概括：钱投少了、投错地方了；

人才学文不学理、留不住；

市场碎、监管死；

制造空心化；

社会求稳怕错；

再加上基础科学进入深水区、突破自然变慢。

不是西方科技 “停滞”，是全球科技格局变了：从 “西方独霸” 变成中美双极 + 西方跟随。

西方依然强（尤其基础研究、高端设备、医药），但引领全球颠覆性创新的能力，确实在下降。

中国历史上3大未解之谜是怎么回事？一个比一个诡异，最后一个至今无人能解

有些随着考古发现逐渐清晰，有些却越挖越扑朔迷离。

今天要说的这三个，堪称中国历史上最有分量的悬案——一个神秘到像外星文明，一个遗憾到让所有中国人意难平，最后一个，至今没人说得清楚。

一、三星堆：突然出现又突然消失的“天外来客”如果说中国考古有哪个发现最让人头皮发麻，三星堆绝对排第一。

青铜神树、纵目面具、黄金权杖、青铜大立人……这些器物造型之诡异、工艺之精湛，完全不像我们熟悉的中原文明。

没有文字记载，没有历史传承，甚至连它属于哪个族群、信仰什么神灵，至今没有定论。

它和夏商文明没关系，和传统认知中的古蜀文化也不完全一样。

有人说是外星文明，有人猜是西亚文化东传，还有人认为是史前失落的古老王国。

更诡异的是，这个高度发达的文明，存在了约1500年后，突然就消失了。

没有战争痕迹，没有瘟疫证据，就这么人间蒸发。

三星堆，至今是中国上古史最大的“黑箱”。

二、传国玉玺：华夏正统的千年遗憾这是真正让所有中国人意难平的一件国宝。

秦始皇用和氏璧打造，丞相李斯篆刻“受命于天，既寿永昌”八个字，从此成为历代皇帝“合法登基”的唯一凭证。

谁得到它，谁就是天命所归的正统；

没有它，哪怕当了皇帝，心里也发虚。

这块玉玺传了一千多年，历经秦汉、魏晋、隋唐，无数人为它流血厮杀。

直到公元936年，后唐末帝李从珂举族自焚于洛阳，传国玉玺跟着大火一起消失。

从那以后，历朝历代都在找，找到的几乎全是赝品。

明朝、清朝都有人声称找到了真正的传国玉玺，但最终都被证明是伪造。

这件象征着“华夏正统”的国宝，就这样彻底消失在历史长河中，成为千年以来最大的遗憾。

三、是谁修建了秦始皇陵？你可能会说：这有什么说不清楚的？史书上不是写着是秦始皇自己下令修建的吗？问题没那么简单。

秦始皇陵的规模远超古代工程能力的极限——陵冢高五十多丈，地宫以铜铸椁，水银为江河大海，还有各种机关暗器。

现代遥感探测发现，陵墓范围内汞含量异常，证实了史书的记载。

但关键是：秦朝当时人口不过两千万，同时还在修长城、修驰道、征南越、抗匈奴。

以当时的动员能力和技术水平，根本不可能在短短三十多年内完成如此庞大的工程。

更令人费解的是，陵墓中那些超越时代的工艺——青铜剑的表面铬盐氧化处理技术（德国1937年才发明，美国1950年才专利）、兵马俑千人千面的写实技法、至今无法复制的精密铸造工艺——这些东西从哪来的？史书只说“发刑徒七十余万人修陵”，但七十万人怎么组织管理？那些技术从哪里学来？为什么会突然出现、又突然失传？没人说得清楚。

这三个谜团，一个比一个离奇。

三星堆让我们追问：中华文明究竟有多元？传国玉玺让我们遗憾：正统的象征到底在哪？秦始皇陵让我们沉默：有些历史，可能永远挖不出真相。