南京,向未知要答案
创始人
2026-06-15 05:01:10

(来源:新华日报)

□ 本报记者 徐 晋

南京,一座默默解读时空奥秘的城市。

“悟空”号暗物质粒子探测卫星当初设计寿命为3年,目前它已在太空运行超过10年,并仍在工作。

6月12日,第23届世界土壤学大会在宁闭幕。这是这场被誉为土壤科学界“奥林匹克”的盛会创办近百年以来,首次来到中国。中国科学院南京土壤研究所牵头完成的土壤分类“中国方案”,在本届大会上正式向全球发布。

一条在太空,一条在大地。两条看似无关的时间线,显现出南京这座城市特有的步调:在基础研究上长期深耕,不急于宣告成果。

在南京,把一件事做几十年,似乎是常态。“悟空”号超期服役如此,内蒙古乌海矿区岩壁上的化石发掘也是如此——在这片2.98亿年前的森林遗址上,中国科学院南京地质古生物研究所所长王军已经守了20多年。河北兴隆燕山深处,由中国科学院南京天文光学技术研究所研制的郭守敬望远镜(LAMOST)已高效稳定运行10余年。目前它发布的光谱总数已突破3000万条,连续12年成为国际上发布光谱数量最多的巡天项目。

南京从不急着向时间讨要答案,只是把该做的事,一天一天做下去。有些成果等了很久才出来,有些数据传回多年也没上过新闻,但这座城市始终如一,把答案默默交给了时间。

望向深空:十年守望一片星海

紫金山天文台的观测任务平稳有序。科研人员按计划接收卫星数据、分析空间目标轨道。这样的工作节奏,在紫金山脚下延续了数十年。

紫金山天文台的历史,可以追溯到1928年。那一年,原中央研究院天文研究所成立,1934年紫金山天文台建成。它是我国建立的第一个现代天文学研究机构,被誉为“中国现代天文学的摇篮”。从那时起,南京便与中国的天文事业紧紧连在一起。

今年年初,紫金山天文台副台长范一中带队远赴西藏,一头扎进海拔4500米的高原观测站。那里荒无人烟,连野草都难以生长,连绵雪山环绕着几座简易观测设施。一行人顶着高寒缺氧,逐一调试设备、校准点位。返回南京后,范一中的办公电脑始终保持着与高原站点的实时连线,每日传回的观测资料堆满文件夹。

“在海拔4500米的地方,我们用眼睛在看宇宙。”回忆起高原上的夜晚,范一中语气平静。

还有一群天文科学家,看得更远——远到南极大陆的冰盖之巅。

冰穹A,南极内陆冰盖最高点,海拔4093米,年平均气温零下58摄氏度,被国际天文学界公认为地球上最好的天文观测台址之一。从2007年起,紫金山天文台的科学家就跟随“雪龙”号向南极内陆2000公里深处迈进,在极寒环境下架设望远镜,借助极昼条件观测宇宙卫星。

2015年,由紫金山天文台研发设计的“悟空”号暗物质粒子探测卫星从酒泉卫星发射中心升空。这是中国首颗空间天文卫星,它的科学目标是寻找暗物质粒子存在的证据。设计寿命3年,如今已在轨运行超过10年。10年间,它累计传回约185亿条高能粒子观测数据,绘制出目前全球精度最高的电子宇宙线能谱。《自然》杂志曾评价:“开启了中国空间科学时代。”

“悟空”号的成功,离不开背后团队的默默坚守。项目首席科学家常进院士早年长期在紫台工作,如今虽已调任北京工作,但每逢春节假期,他都会赶回紫金山天文台值守观测岗位。过去10年,几乎每个除夕夜,天文台值班室里都能看到他的身影。“卫星在天上,我们的心就要踏实。”这句朴素的话,成了整个团队心照不宣的默契。

在范一中看来,暗物质研究看似缥缈,却是未来技术变革的重要源头。上世纪90年代,国外科研团队为探测引力波研发出超高精度激光干涉技术,后续逐步延伸出激光制造、精密测量、数据处理等诸多民用领域,催生出体量庞大的产业集群。“基础研究就是这样,你不知道它什么时候会带来技术的爆发,但你必须有耐心等待。”

想要看清遥远星河,观测设备的每一处细节都容不得半点疏漏。南京天文仪器研制工作,早在上世纪50年代便已起步。中国科学院南京天文光学技术研究所延续着这份探索事业,始终专注于此。安静的实验室里,光线柔和,工作人员常常俯身围在操作台边,手里捏着细小的工具,对着镜片与零部件一遍遍拼装、调试。伏案劳作、反复试测,伴着晨昏流转,成了这里日复一日的日常。

郭守敬望远镜(LAMOST)能够稳稳凝望苍穹,依靠着技术的突破和望远镜内部成千上万个精密零件的默契配合。今年3月,设备积攒多年的观测数据正式对外公开,整理出的天体光谱达到3082万余条,毫无保留地分享给全球各地的天文研究者。

像LAMOST这样的大型拼接镜面望远镜要精准对准星体、得到极高分辨率的星象,离不开一种纳米级高精度微位移促动器。早些年,这类高精度部件只能依靠进口,不仅采购成本高,供货也面临掣肘。天光所团队耐着性子,连续数年反复打磨样品、调整工艺,在一次次试验中摸索改进,最终实现自主研发,把零件的精细度做到了极致,分辨率达到纳米级——一根头发丝的万分之一。令人欣喜的是,如今这项技术不仅应用在天文领域,同时也应用到智能装备、高端制造等多个行业。

另一边,同样远在南极。天光所团队依托长期积累的研制经验打造了南极巡天望远镜AST3,在2015年安装落地南极昆仑站。极地环境严酷,设备全程依靠远程控制系统自主运行。安家南极两年后,这台远在地球南端的仪器,成功捕捉到双中子星合并的光学信号。

“天文领域的研究,从立项到产出成果,往往需要一二十年。我们当下所做的一切,都是在为下一代天文研究筑牢根基。” 中国科学院南京天文光学技术研究所副所长胡中文说道。

实验室的节奏始终从容有序。科研团队一边细心优化现有大科学装置望远镜,让观测、传收数据的过程更加顺畅;另一边技术力量聚力关键核心技术创新和部件研制,全力推进14.5米光学红外望远镜研发,这款大国重器有着不一样的观测方向,计划在2030年前后建成。

朝来暮去,没有喧嚣与瞩目,科学家们守着一方工作台,在日复一日的专注劳作里,默默为人类探索星空,铺就坚实的路。

扎根大地:半生破译地球密码

走出南京城,目光投向乡野山间。江西鹰潭的丘陵田间,中国科学院红壤生态实验站静静伫立。1985年建站以来,编号C01的长期定位试验田,始终保持着最初的耕作模式与监测标准。田埂边,第三代青年科研人员弯腰采集土样,密封、标记、登记,流程娴熟利落。

40余年连续观测形成的演变曲线,成了研究南方红壤最珍贵的资料。站里的科研人员换了一茬又一茬,第一代建站者大多已退休,第二代正值壮年,第三代刚刚接棒。不变的,是每年取样、测土、记录。

我国南方红壤酸化由来已久,耕层变薄、肥力下降,农民常抱怨“地越种越硬”。正因如此,国家“十五五”规划将红壤治理列为重点解决的农业难题之一。南京土壤研究所所长沈仁芳的行程,大半奔波在江西、湖南、福建、贵州等南方红壤集中区域。脚下的土地酸化、板结、肥力衰退,是多年累积形成的顽疾。沈仁芳说:“土壤问题是长年累月形成的,治理不可能一蹴而就。”他牵头研发的土壤专用调理剂,如今大面积铺向南方数百万亩酸化耕地,农作物亩产提升两至三成。

2025年,华南红壤退化阻控关键技术获得广东省科技进步奖一等奖。这套技术眼下正在南方多地精细化落地推广。技术团队走进不同村落、不同地块,根据土壤差异调整方案,针对性破解红壤“酸、瘦、板、蚀、重金属活化”五大难题,构建起“降酸—培肥—减污—增效”一体化治理模式。从江西到湖南,从福建到贵州,这套技术沿着长江以南逐步铺开,牢牢守住南方耕地质量红线。

历时近20年编撰完成的《中国土系志》与全国高精度土壤信息网格,摆满了土壤研究所资料室。当年研究员张甘霖放弃海外热门课题,一头扎进冷门的土壤系统分类。带着团队跋山涉水,行程超300万公里,完成5000余个典型土壤剖面勘测。从黑龙江的黑土地到海南岛的红壤,从新疆的荒漠到江苏的水稻田,他带领团队跑遍了大半个中国。

第三次全国土壤普查正在推进,这套“中国方案”为其提供了关键的技术支撑。如今,该方案还被联合国粮农组织采纳为全球土壤分类参考。前不久,第四届全国创新争先奖评选表彰结果揭晓,中国科学院南京土壤研究所研究员张甘霖获“全国创新争先奖状”。当年那些不理解他的人,有的已经退休。张甘霖很少提起这些,他心里认定,做研究不是为了让人理解,是为了用在实处。

土壤之下是生命,生命之上是时光。在南京,另一群科学家把目光投向更久远的过去。

作为我国唯一专门从事古生物学(古无脊椎动物学与古植物学)和地层学研究的专业机构,中国科学院南京地质古生物研究所的科研人员常年手握地质锤、放大镜,穿梭在深山矿区。

化石是解读地球历史的“地质时钟”。不同地质时代有不同化石组合,认出化石,就能判定地层的“年龄”。这项看似基础的研究,直接关系着国家能源安全。石油、天然气、煤炭,都与亿万年前的生物活动息息相关。勘探人员要知道地下哪一层能生油、哪一层能储气,就必须先读懂地层这本“石头书”。

古生物所陈旭院士建立的笔石化石高精度生物地层方案,直接标定了四川盆地涪陵、威远等千亿方级页岩气田的“最甜”层位,为国家节省了难以估算的巨额勘探投资。至今,全国主力油田、煤田的勘探队,仍会把岩芯样本送到南京,请古生物所的科学家鉴定地层年代。

古生物所所长王军与内蒙古乌海一处远古遗址,相伴走过了二十余个春秋。1997年,一块小小的瓢叶目化石交到他手中,独特的形态勾起了他的探究之心。2003年,他在当地露天煤矿中发现一截直立的植物茎干。那一刻,他敏锐意识到,这里可能原位埋藏着一片罕见的远古化石森林。

这片繁盛于2.98亿年前的热带雨林,被远古火山灰沉降作用瞬间掩埋,保存形态堪比意大利庞贝古城,是目前全球保存最好的一处早二叠世原位埋藏古森林。而遗址所处的煤田,开采作业从未停止,珍贵化石时刻面临损毁风险。

每一年的适宜发掘窗口期,王军都会带着团队奔赴乌海矿区。矿车往来轰鸣的环境里,他们蹲在岩壁旁,一锤一凿小心剥离岩层,一点点清理、修复出土的化石。二十余年寒来暑往,这样的场景重复了一年又一年。

2012年,化石产地正式被命名为“植物庞贝城”;2021年,团队解开困扰国际古植物学界近百年的瓢叶目分类之谜;2024年,化石产地入选国际地质科学联合会世界地质遗产地名录。

荣誉加身,团队的日常依旧如初。野外发掘、化石修复、实验分析、论文撰写,工作节奏从未放缓。“全世界仅此一座植物庞贝城,守护它、研究它,既是守护地球的生命记忆,更是为国家煤炭、煤层气等能源安全筑牢基础理论探索基地。”王军语气坚定。

采访当天,王军的手机响了。是矿区现场发来的一段视频。他点开,画面里一位年轻的科研人员蹲在岩壁上,手里的地质锤轻轻敲着,小心地剥离一块植物茎干周围的岩石。王军把画面放大,盯着那块茎干看了好一会儿,嘴角微微动了一下。“可能是新物种。”他声音不大,像是在跟自己说,“让他们先在现场清一清,回头带回来,咱们再慢慢看。”

奔赴长远:热情不退,初心依旧

跳出单一科研院所的边界,放眼南京,整座城市的科创图景更为密集。

在南京大学物理学院的实验室里,杜灵杰团队正在调试一台全球首套实验装置。他们想看到的东西,叫引力子模——一个从上世纪30年代理论提出至今,无人能在实验中观测到的“幽灵粒子”。5年过去,装置还在运转,数据还在积累。杜灵杰不急。他知道,有些实验,急不来。

同样在南大,另一支团队与国防科技创新研究院合作,用太赫兹技术探测全钙钛矿光伏电池的内部载流子行为。这项研究不是为了马上造出产品,而是为了搞清楚“光怎么变成电”这个基础问题。搞清楚之后,转化效率突破了30%。

东南大学林承棋、罗卓娟、谢芃团队在《细胞》期刊发表了一项成果:全球首创单细胞数字胚胎,破解了心脏发育的“世纪难题”。这个难题从上世纪20年代开始,困扰了科学家整整100年。他们花了100年,才把这个问题理清楚。

面向下一代信息产业,早在5G还未普及时,紫金山实验室便一头扎进6G领域。今年4月,2026全球6G技术与产业生态大会在南京开幕,紫金山实验室打造的国内首个Pre6G试验网正式投入运行。试验网将6G创新技术嵌入5G网络,能力可达5G的10倍。10余项技术成果达到世界领先水平,相关技术如今已实现全球部署,推动我国从技术追赶转向定义下一代通信标准。

南京航空航天大学联合多家科研院所,历经多年攻坚突破卫星电源技术,破解了“国内空白、国际禁运”的困局。其研制的SAR卫星载荷专用电源,已批量搭载各类航天器升空,直接经济效益超过15亿元。

产学研的深度联动,让基础研究走出实验室。依托南京成熟的校地协同机制,天文精密器件、土壤改良材料、地层探测设备等一批技术成果,陆续落地科技企业。南智光电等平台衔接高校基础学科与经营主体,累计转化10余项前沿技术,培育出数十家高科技企业。

行走在各个科研阵地,总能看见新老面孔并肩协作。红壤试验田里,老一辈专家现场指导采样规范;高原观测站中,青年技术人员接过设备值守岗位;化石矿区里,中年研究员带着年轻学子辨认岩层、清理标本。在南极内陆,天光所研制的望远镜在极夜里独自运转,数据穿越近两万公里传回南京实验室。

这些坚守,以一座城市为支点,沉静地、执着地为全人类拓展认知边界。

观察者说 >>>

一座城的科学浪漫与担当

□ 徐 晋

历时多日走访南京多家科研机构,有一个最直观的感受:这里的科研工作,很少主动向外讲述自身的故事。

无论是仰望星空的天文团队,深耕田野的土壤研究人员,还是破译地球过往的古生物研究者,大家都守着各自的岗位,按部就班推进工作。有人常年奔赴高原、极地开展观测,有人扎根田间完成日复一日的采样记录,也有人守在操作台旁,反复打磨精密仪器与零部件。这些耗时数年乃至数十年的工作,背后有着大量不为人知的付出,却很少进入公众视野,也几乎不会成为网络热议的话题。

当下的舆论环境里,不少领域习惯将成果、经历加以传播放大,追求关注度与曝光度。但在南京的科研一线,氛围截然不同。在这里,工作的重心始终落在研究本身。外界的热点轮番更迭,潮流来来去去,而实验室的仪器照常运转,野外的监测从未中断。大家习惯了安静做事,把精力投入到试验、观测、样品分析这些具体事务中,并不在意有没有聚光灯、有没有外界的关注。

这并非刻意低调,更不是无所作为,而是基础研究与生俱来的特质。这类工作本就讲究循序渐进,无法追求短期见效,更不适宜用流量热度来衡量价值。漫长的周期、重复的工序、持续的探索,是日常工作的常态。身处其中的科研人员,也自然而然形成了沉稳务实的行事风格。

一座城市的科研气质,往往由一代代从业者共同塑造。南京的基础研究布局已久,多年来始终沿着既定方向稳步前行。一群人沉下心深耕一事,一座城保持着从容的步调,不跟风、不浮躁,以长久的积累夯实探索的根基。

采访接近尾声,回望一路走来所见的场景,内心多了几分思考。真正有价值的探索,从不需要喧嚣加持。褪去流量与热度的外衣,专注于脚下的路,才能在漫长的求索中稳步向前。南京的科研选择了这样一种状态,在沉静中持续发力,以踏实的脚步,不断拓展认知的边界。

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