观察：引力波之外还将有哪些爆炸性的发现
虽然引力波的确认已经宣布了两个星期，但面对本世纪的科学成就，人类社会表现出的兴奋和热情并没有随着时间的推移而消退。不管是科学的还是非科学的，与引力波稍有关联的话题层出不穷。科学家们也在利用这股热潮来传播他们的研究，以赢得公众的认可和理解。
事实上，早在3年前，中国科学家就预言引力波将在不久的将来被发现:“在未来10年，引力波实验可能取得突破性进展，引力波天文台可能是第一个探测到来自双中子星系统的引力波。”这句话收录在中国科学院2013年出版的《科技发展新趋势与2020年战略选择》(以下简称《2020年报告》)中。
中国科学院高能物理研究所研究员、报告撰写团队成员张双南自2008年以来一直参与中国引力波研究项目。他说引力波在过去的八年里一直是频繁“接触”的对象。2月16日，当中国科学院正式公布太空太极计划时，它还提到该计划早在2008年就已经启动。
现在，翻一翻这份对未来十年仍非常具有前瞻性的报告，张双南说，人们可能会惊讶地发现，除了引力波之外，还有许多东西等待人类在未来发现、验证和探索。
2月24日，在国务院新闻办公室举行的新闻发布会上，科技部部长万钢表示，基础研究和前沿探索是一个国家增强自主创新能力的关键。中国将重点支持量子通信、生命科学、干细胞、环境保护等领域面向未来的基础研究。一些面向未来的探索，包括材料科学、中微子探索和引力波探索，将根据我们的国力部署。
除了引力波，还会有什么爆炸性的发现
例如，世界是由什么构成的，材料是由什么构成的？这些看似终极的问题有望通过物理学家的努力得到解答。
希格斯粒子被认为是万物起源的“上帝粒子”，是回答这两个问题的关键。2012年7月，欧洲粒子物理研究所宣布在大型强子对撞机实验中发现了一种新的类希格斯粒子。如果它是“标准模型”预测的希格斯粒子，那么对其性质的研究将把人类对微观世界的理解提高到一个新的水平。当然，如果希格斯粒子不存在，在过去的50年里，人类的物理认知系统将会出现漏洞，需要一个全新的理论来描述微观世界。
此外，迄今为止，自然界还没有观测到反物质，但是宇宙起源于137亿年前的大爆炸。根据基本粒子理论，积极物质应该和反物质一样多。中微子振荡实验有望在未来十年加速解决“反物质消失之谜”。张双南告诉记者，根据2020年的报告，这些问题有望在未来十年取得突破性进展。
另一个突破有望在未知空间实现。出发点是暗物质，一种不发光的新物质，人类完全不知道。它是超越现有粒子物理标准模型的全新粒子。对它的研究有望真正揭开宇宙起源的神秘面纱。《2020年报告》提到，在未来几年，人类将使用大规模地面探测设备和空间探测实验来探测暗物质粒子，揭开暗物质之谜，这将成为21世纪人类最伟大的发现之一。
人类出没的外星生命也有望获得突破性的探索。在过去的2015年，美国对火星的研究发现了大量地下水和其他支持生命存在的迹象。2020年的报告还明确提到，目前正在进行和将要实施的一些国际探索项目可能会在不久的将来发现生命及其在地球系统之外存在的证据。
这些具有终极探索意义的领域将面临许多强大组织的竞争。当欧空局的火星探测计划计划在火星表面2米以下寻找水和生命的踪迹时，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)，被称为“下一代哈勃望远镜”，将于2018年投入使用，其观测能力约为哈勃的100倍。
2020年的报告甚至描绘了一幅生动的宇宙图景:在未来几年，人类将首次对太阳进行近距离观测，美国航海家号宇宙飞船将飞越日光层边界。许多生命科学、人体科学、微重力科学和地球科学的研究将随之而来。
中国科学院国家空间科学部主任吴季在接受《中国青年报》记者采访时表示，大型精密仪器的研发是各国空间观测研究合作与竞争的焦点。
当然，也有人类对自我的探索。2010年，美国科学家实现了支原体基因组的人工合成，培养了受人工基因组控制的自我复制细菌细胞，从而实现了人类的第一个“人工生命”。《2020年报告》预测，“在未来十年，它有望在生物分子、生命线、细胞器甚至真核细胞染色体和其他‘人工生命’的人工设计和合成方面取得重大突破，并在医学、能源、材料、农业和环境领域展现潜力”。此外，在未来几年，基于干细胞的新的生命繁殖方式也有望出现。到那时，人工精子和卵子也将实现——这不仅是新的生命繁殖方式的创造，也是对生物伦理学的新挑战。
人类前沿研究中的中国
这些重要的研究命题就像一个丰富的矿藏，任何人都可以看到，但是如何挖掘，从哪里开始，需要什么样的工具、财力和人力等等，都需要思考、研究甚至战略规划。
正如张双南所说，从来没有一个科学问题是只有一个国家能够解决的，正如他们常说的，“一黑两暗”——黑洞、暗物质和暗能量。对这些科学命题的探索一直是世界性的，不分国界。然而，毕竟，一个国家的力量是有限的，每个人的生命力也是有限的。做某事或不做某事是必然选择的结果。“不要追求整体领导，注重布局，在一些独特的地方保持自己的优势和实力。”在他看来，这是中国科学界对世界共同研究课题的态度。
例如，关于中微子研究，张双南表示，中国将率先建立世界领先的中微子研究中心，这将是江门中微子实验成功后的必然结果。早些时候，大亚湾反应堆中微子实验的成功使中国处于中微子研究国家的前列。中国科学院高能物理研究所所长、中国科学院院士王负责实验，他还提到江门中微子实验将瞄准下一个热点——确定中微子的质量序列。按照预期，基于2万吨液体闪烁探测器的江门中微子实验能够有效测量中微子的质量序列，并与世界上相应的加速器实验形成竞争互补关系。
量子信息技术也将是中国人崛起的一个领域。根据2020年的报告，未来10年量子通信可以提供绝对安全的信息传输，量子计算和量子模拟领域将会有重大突破。刚刚通过的2015年国家科学技术奖励大会，将今年自然科学领域的最高奖项——国家自然科学奖的一等奖授予了中国科技大学致力于量子信息技术研究的潘剑伟团队。
寻求国际合作
当然，在某些领域，寻求有价值的“国际合作”项目也成为中国人致力于前沿研究的一条途径。
例如，致力于解决宇宙“黑暗时期”之谜的平方公里阵列射电望远镜项目(SKA)，是国际天文学界计划的世界上最大的合成孔径射电望远镜，接收面积为1平方公里。最终，数千个反射天线和超过一百万个低频天线将被建造。天文学家可以用它来监控天空的全景和从未见过的细节。中国科学家自然不想错过这样的机会。
在接受《中国青年报》记者采访时，国家天文台副台长薛穗建透露，预计中国将在这一重大国际科研项目中承担10%的资本投资和其他贡献。例如，在高频阵列天线研发方案的竞争中，中国方案脱颖而出并胜出。
目前，SKA由澳大利亚、加拿大、中国和印度等10个国家共同研发。中国也已成为斯卡公司的创始国和正式成员国之一。在SKA发布的11个工作包中，中国参与了天线(DSH)、低频孔径阵列(LFAA)和中频孔径阵列(MFAA)等6个国际工作包联盟的研发。
薛穗建预测，到2020年，斯卡一期工程的阵列将开始观测。再过几年，人类将能够探测到宇宙黑暗时代的结束，第一代天体“照亮”宇宙的整个形成过程，等等。
那么，哪些项目可以寻求国际合作？
吴季向记者透露，由中国科学家组成的科学委员会专门负责挑选中国参与的国际项目。选择标准主要基于三个考虑:一是科学项目在解决未来重大科学问题上的可能突破；第二是一个项目对全世界学科未来发展的可能影响。第三是未来几年科技项目的技术可行性和兑现能力。当然，中国对研究项目的参与和贡献也将得到考虑。
根据这个标准，30米望远镜似乎是中国科学家必须参与的一个项目。
TMT被全世界的科学家所认可，并将在未来的几十年里主导天文观测领域的下一代地基巨型光学-红外天文观测设备。它的30米孔径光收集面积是目前最大的光学望远镜的10倍，空间分辨率比哈勃太空望远镜高一个数量级。
“毫无疑问，TMT将在揭示暗物质和暗能量的本质、探索宇宙中第一代天体、了解黑洞的形成和成长、描绘外行星的特征和生命起源等科学领域取得重大突破性发现。”谈到TMT的未来，薛绥坚无法掩饰他作为天文学家的兴奋。中国天文学界的共识是以实物捐助的形式参与该项目，这关系到21世纪中国天文发展的重大战略决策，是本世纪不可错过的机遇。
然而，这条路并不平坦。
有些项目非常重要，但你为什么还没有参与呢？
TMT是由美国摩尔基金会发起的一个项目，对加州大学系统和加州理工学院的私人投资为2亿美元，现已从许多国家获得明确的建设资金。日本、印度和加拿大*分别于2013年、2014年和2015年宣布，它们将分别投资东菱20%、10%和15%的资本份额。
然而，由于缺乏*的系统性投入，中国已成为参与国中最不确定的国家。
“当TMT完成时，如果我们没有得到10%的自主‘观察时间’，那么我们的科学家在过去六年中所做的努力可能不会得到反映。”作为TMT中国项目部的总经理，薛穗建没有想到中国加入如此重大的全球科学项目的道路会经历如此曲折。
中国科学家在2009年加入了TMT项目。“在过去的六年里，我们一直在密切关注，”薛绥建告诉记者。这些年来，他能够坚持不懈的重要驱动力之一是，他心里明白，只要他以适当比例的资金加入TMT，中国的天文观测研究就能从2-4米望远镜时代跃升至30米时代，并能在与世界*水平相同的起跑线上竞争和发展。
然而，中国对高管团队的现状“有所贡献但没有投资”。按10%的资本投资份额计算，TMT成本为11-12亿元，而如此巨额的投资所生产的设备却被安置在海外，这在中国大规模的科学基础设施投资中是前所未有的。
事实上，中国有机会加入发现引力波的LIGO团队，但最终因为难以筹集资金而错过了这个机会。根据中国科学院力学研究所院士、太极项目首席科学家胡文瑞的记忆，LIGO在中国因资金问题放弃后选择了印度。现在印度和澳大利亚已经联合建立了LIGO地面测量站。
“如果我们说，当美国开始引力波探测时，我们的人才团队还没有完全成熟，那么这一次，我们的科技团队已经不是过去的样子了，我们不能再错过它了！”薛绥剑说。