从诺奖看“中国被卡脖子的科技”

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作者：量子学派





文末有彩蛋

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诺奖中隐藏的密码



2020年10月5日~12日，诺奖陆续揭晓。

物理学奖授予罗杰·彭罗斯 、赖因哈德·根策尔和安德烈娅·盖兹。

黑洞“吸纳”了全部奖金。




生理学或医学奖授予哈维·阿尔特、迈克尔·霍顿和查尔斯·赖斯。

漫漫四十年，丙肝病毒发现者才站在领奖台上。




诺贝尔化学奖授予埃玛纽埃勒·沙尔庞捷和珍妮弗·道德纳。

CRISPR在伦理争议漩涡中仍然大放光芒。




在这些奖项中，可以发现两点隐藏的规律：

一是时间，获奖需要等待更多岁月；

二是基础，重视原创发现而非应用。

研究黑洞貌似没有什么用，但拿奖仍然众望所归。

化学奖没有给华裔科学家张锋，因为诺奖更重视“元发现”，CRISPR技术是更重要的从0到1，而不是从1到10。



2

基础学科，

中国的“阿喀琉斯之踵”



2020年的诺奖，中国再次落空。

意料之中，因为大部分奖项都给到基础学科。

而基础学科，正是中国的“阿喀琉斯之踵”。




在一个视“一夜暴富”为图腾的社会，只有“傻子”才会去坐冷板凳。

在一个时刻都想着“割韭菜”的时代，没有人真正重视基础科学。

顶层设计不重视，中坚力量很受伤，青年才俊不跟进。

从实际收入到价值观上都被鄙薄，拿不到诺奖很正常。

一个缺乏诺奖的国度，那么技术被卡脖子同样也很正常。

TIKTOK为什么说封杀就封杀，因为这些应用软件根本就不涉及到基础科学，很快就可以再复制一个出来，更不要谈什么XX算法，那不叫算法，不过是人性被计算的权重而已，跟算法一点关系都没有。

为什么光刻机卡住了中国的脖子，因为它汇集了电学，化学，光学，热学这些基础学科中的顶尖工艺，没有一项技术是可以投机取巧获得的。




总想着弯道超车，总想着投机取巧。

可天道酬勤，哪有那么多占了便宜又卖乖的好事。

又有单位在说“要把卡脖子清单变成科研清单”，知道这需要多么坚定的意志吗？

痛定不思痛，老想“大跃进”。



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诺奖中那些“卡脖子的科学技术”



1.光刻机

有人说如果航空发动机是世纪望族的大家闺秀，那么光刻机就是家学渊源的金枝玉叶。

玩航发是集国本+举国之力，玩光刻是集世界器件+制程技术。光刻机涉及到涉及光学、精密机械、计算机控制、图像处理、真空技术等众多学科领域。




?光学是世界范围内顶尖的科学领地，这一块日本走在最前列。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家：

赤崎勇、天野浩、中村修二，获得2014年诺贝尔物理学奖

?超高精度机床被称之为工业之母，我国在超高精度机床领域尚有核心技术未掌握。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家：

汤川秀树，在1949年获得诺贝尔物理学奖

?顶尖精密仪器这项技术被美日牢牢把握，制作工艺难以复制的。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家：

赤崎勇，在2014年获得诺贝尔物理学奖

2. 芯片

芯片制造更不用说了，华为芯片源头被美国封杀，已是中美贸易核心战役。

中国在这方面被卡得死死的，作为信息时代核心基石，离开芯片世界将无法运转。




我国集成电路量产精度仅28纳米，而国外工艺制造已向3纳米迈进，高速芯片全部依赖进口。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

美国工程师——杰克·基尔比，因发明集成电路于2000年被授予诺贝尔物理学奖

约翰·巴丁，因发明了晶体管及其相关效应、超导的BCS理论分别在1956年、1972年两次获得诺贝尔物理学奖

代表人物：约翰·巴丁

3.激光雷达

自动驾驶的眼睛是什么，就是三维扫描的激光雷达。

它决定着自动驾驶行业的进化水平，但在这个切中行业要害的领域，国货几乎没有话语权。




在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

美国科学家亚瑟·阿斯金、杰哈·莫罗和唐娜·斯特里克兰在在激光物理领域的突破性发明获得2018年诺贝尔物理学奖

代表人物：杰哈·莫罗

4.高端电阻电容

作为电子工业的黄金配角，电容和电阻在市场上一年都是百亿美元量级，而我国作为最大的基础电子元件市场，一年消耗数以万计，而最好来自日本，以TDK等企业为代表，台湾次之，而我国大陆产品多属于中低端。




在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

?英国华裔科学家高锟，在光学通信领域取得突破性成就，获得2009年诺贝尔物理学奖

美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯，发明半导体成像器件电荷耦合器件，并于2009年获诺贝尔物理学奖

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代表人物：高锟

5.ITO靶材

你可能从来没有听过这个词，但ITO靶材不仅用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管，还用于太阳能电池和抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等，极其重要。

每年我国ITO靶材消耗量超过1千吨，而这个领域的高端产品都需要从国外进口。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

荷兰科学家安德烈·海姆与英/俄科学家康斯坦丁·诺沃肖罗夫，在二维石墨烯材料可取代ITO靶材领域在2010年获得诺贝尔物理学奖

6. 航空钢材

中国是钢材大国，但顶尖的航空钢材使用范围最广的是美国采用真空热处理技术制造的300M钢，国产超强度钢材会出现点状缺陷、硫化物夹杂、粗晶、内部裂纹、热处理渗氢等问题。有人说，中国其实造不好一个螺丝钉，也不是完全没有道理的。中国是制造大国，但一旦涉及顶尖领域就大打折扣。




在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

法国科学家皮埃尔-吉勒·德热纳，推广液晶和聚合物的研究领域中在1991年获得诺贝尔物理学奖

7. 光刻胶

我国虽然已成为世界半导体生产大国，但基础性的面板产业整体产业链仍较为落后。目前，我国LCD用光刻胶几乎全部依赖进口，核心技术至今被德国、日本等企业所垄断。因为开发所涉及的技术难题众多，所以要自主研发生产，技术难度非常之高。




在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

德国科学家施陶丁格，发明相衬显微镜在1953年获诺贝尔化学奖

8. 透射式电镜

冷冻电镜可以拍摄微观结构高清3d“彩照”，是生命科学研究的利器，透射式电镜的生产能力是冷冻电镜制造能力的基础之一。中国的蛋白质3D高清照片,全部依赖进口透射式电镜。

目前世界上生产透射电镜的厂商只有3家，国内没有一家企业能够生产。

在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

瑞士科学家雅克·杜波切特、德国科学家阿希姆·弗兰克和英国科学家理查德·亨德森，在开发冷冻电子显微镜领域于2017年获得诺贝尔化学奖

代表人物：雅克·杜波切特

9. 锂电池隔膜

国产锂离子电池在核心材料中，隔膜仍然是短板，高端隔膜技术具有相当高的门槛，不仅要投入巨额的资金，还需要有强大的研发和生产团队、纯熟的工艺技术和高水平的生产线。我国高端隔膜目前依然大量依赖进口。




在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

日本科学家吉野彰、美国科学家约翰·B·古迪纳夫和英国科学家斯坦利·威廷汉，在锂离子电池研发领域的贡献于2019年获得诺贝尔化学奖

10. 医学影像设备元器件

目前国产医学影像设备的大部分元件依赖于进口，在传统医学成像专利上美国不仅比我们早二十年，数量也是我国的10倍，整个产业已经完全掌握在外企手里，而中国的占比已经微不足道。




在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

?美国科学家费利克斯·布洛赫及爱德华·米尔斯·珀塞尔，在核磁精密测量领域于1952年获得诺贝尔物理学奖

瑞士科学家理查德·恩斯特，在对化学体系中电子转移反应理论的贡献于1992年获得诺贝尔化学奖

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代表人物：费利克斯·布洛赫

11.环氧树脂

碳纤维其中一个关键的复合辅材是环氧树脂，但目前国内生产的高端碳纤维，所使用的环氧树脂全部都是进口的。目前，我国已能生产T800等较高端的碳纤维，但日本东丽掌握这一技术的时间是上世纪90年代，可见我国高端环氧树脂产业落后于国际的情况更为严重。




在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

美国科学家艾伦·J·黑格、美国科学家艾伦·G·马克迪尔米德和日本科学家白川英树，因发现和发展了导电聚合物于2000年获得诺贝尔化学奖

代表人物：白川英树

12. 扫描电镜

每年我国花费超过1亿美元采购的几百台扫描电镜中，主要产自美、日、德和捷克等国，而国产扫描电镜只占约5%—10%。而高质量电子光学系统生产困难科研、透镜内探测器设计难度较大以及低电压分辨率需要突破等都是我国正面临着的困难。




在此领域获得诺贝尔奖的科学家有：

?德国科学家恩斯特·鲁斯卡，设计出第一台电子显微镜，在1986年获得诺贝尔物理学奖

德国科学家格尔德·宾宁与瑞士科学家海因里希·罗雷尔研制扫描隧道显微镜，于1986年获得诺贝尔物理学奖

美国科学家埃里克·白兹格、德国科学家斯特凡·W·赫尔和美国科学家威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔，在超分辨率荧光显微技术领域取得的成就于2014年获得诺贝尔化学奖

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代表人物：恩斯特·鲁斯卡



4

不被卡脖子，中国需要诺奖得主



可见，没有诺奖代表着什么。

代表我们在基础学科上面的投入不够。

代表我们的教育理念可能存在某些问题。

代表我们没有多少人愿意静下心来研究学问。

代表我们的社会价值出现了某些错误导向。

最后，代表我们就是要被人家卡脖子。

诺奖是科学最高奖项，直接反映一个国家的科研竞争力，是中国必须竞逐的目标。

这方面要向日本学习，日本19年有19位诺奖得主！

从2001年开始，日本人成为“诺奖收割机”。

那么日本如何成为诺奖“大赢家”？

?在社会氛围上，科学家、教师是日本最受尊重的职业。

?注重教育事业的国家，教育经费占GDP的比重比较大。

?重视科技研发，科研经费支出达到GDP的3%，居发达国家首位。

?日本的高校和科研机构，相对比较少受到管制干扰，可以自由从事学术研究。

?对于成果极有耐心，不会因为没有科研成果受到冷落或失去饭碗。

诺奖并非遥不可及，华人早已证明了自己的优秀。

只要将聪明才智落实在科学研究中，而不是勾心斗角或者讨领导欢心。

我们会有很多的天才携手而来，诺奖得主必将俯拾皆是。

有了众多的诺奖得主，也不会像现在这样被人卡脖子。

注：内容综合《科技日报》报道的“35项‘卡脖子’技术”



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