微米尺度异质结构超滑特性首获展示,科学评估

我国深海热液原位探测技术获新突破

微米尺度异质结构超滑特性首获展示

“首发权”折射“数文章”困境

三北工程40年:科学评估“绿色长城”

本报讯
近日,中科院海洋大科学中心研究员阎军团队、李超伦团队在深海热液系统原位拉曼光谱定量探测研究中获得进展,基于自主研发的深海原位激光拉曼光谱探测系统对冲绳海槽中部热液区的高温热液流体进行了原位拉曼光谱定量探测,在国际上首次获得高温热液流体中溶解二氧化碳及硫酸根离子的原位浓度。相关成果以封面论文形式发表于《地球化学、地球物理学、地球系统学》杂志。

本报讯清华大学郑泉水团队在超滑研究领域取得新进展,首次实验展示了微米尺度异质(石墨和六方氮化硼单晶)界面中旋转稳定的结构超滑特性。该成果近日发表于《自然—材料》。

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据介绍,深海热液系统是20世纪地球科学领域的重大发现。高温热液喷口流体理化性质及其对大洋环境影响,已成为热液活动新的研究热点。

摩擦是两个物体表面之间作相对滑移运动导致的能量消耗,它根源于原子之间的相互作用和断键。据了解,当今工业化国家约1/4的能源因摩擦而消耗,约80%机械部件因磨损而失效,由于摩擦磨损无法避免,很多关键技术的发展遭遇瓶颈。

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①三北防护林体系建设总体规划图

如果科研人员将热液样品带回实验室分析,受温度、压力变化以及海水混入影响,热液喷口流体的化学成分或浓度会明显改变。近年来,科研人员采用保真取样方法进行实验室分析,取得了较为贴近的数据,但由于取样方法限制,一直无法获取高温热液喷口内流体的准确样本,造成分析数据与实际仍有明显差异。

据介绍,1983年,科学家提出有可能在两个原子级光滑且以原子排列非公度接触的固体表面之间实现近零摩擦。2004年,荷兰Frenken团队首次实验证实纳米尺度、高真空条件下结构超滑的存在(石墨—石墨烯摩擦)。2012年,郑泉水团队在国际上率先证实了微米尺度结构超滑的存在,该结果颠覆了以往对结构超滑的认识。

职称评审和任期考核不数文章数量、不看影响因子、不看经费数量,破除唯论文数量、只看刊物级别倾向,而是强调成果质量和价值,看是否做到国际前沿、是否解决了重要学术难题、是否具有重大原创性突破、是否符合国家发展战略需求。这种评价标准对于我们获得重大科学发现的首发权是有帮助的。

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科研团队攻克光学镜头耐高温和高浓度颗粒附着对光学系统影响等国际技术难题,成功研制了耐450℃高温的热液流体拉曼光谱探针。自2015年以来,这套探针搭载“科学”号科考船上的“发现”号深海缆控潜器,对马努斯热液区、冲绳海槽热液区的高温热液喷口进行了原位拉曼光谱探测,采集到大量原位光谱数据。

郑泉水告诉《中国科学报》记者,以往观察到的结构超滑是在单一材料非公度接触下实现的,在旋转接触下会丧失结构超滑特性。此次研究首次实验展示了微米尺度异质(石墨和六方氮化硼单晶)界面中旋转稳定的结构超滑特性。此外,观察到异质界面的超滑特性在大气环境条件下持续稳定存在,并且对外部负载表现出几乎无磨损的运动。

■本报记者 韩天琪

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基于2016年“科学”号获得的冲绳海槽中部热液区3个高温热液喷口流体的原位拉曼光谱数据,结合实验室内大量高温模拟实验建立的相关拉曼光谱定量分析模型,科研团队成功确定了冲绳海槽中部热液喷口流体中溶解二氧化碳及硫酸根离子浓度。

郑泉水表示,研究团队将继续研究微米尺度结构超滑发生的机理,探究在宏观尺度下实现结构超滑的可能性。此外,将进一步研究微米尺度下是否可以产生具有颠覆性的全新技术,以期在高端制造、信息、能源、航天等关键领域取得突破。

近日,加州圣荷西州立大学物理系教授林磊和清华大学马克思主义学院教授刘立等在《科技中国》上发表《充分利用国内期刊获取“首发权”》一文,讨论了“首发权”这一科学界长期以来关注的话题,引起了科学共同体广泛而热烈的讨论。

③内蒙古呼伦贝尔市风沙侵蚀草场

通过对比同一热液喷口的数据发现,原位测量的二氧化碳浓度比实验室保压取样样品二氧化碳浓度高出3倍以上。这一成果表明,热液活动对全球碳循环以及气候变化的影响很有可能被大大低估。

相关论文信息:DOI:10.1038/s41563-018-0144-z

自科学研究发轫之初,“首发权”就伴随着科研成果的发布,影响着科学的荣誉分配机制、资源分配机制和科学评价等科学家关心的问题。近年来,随着国际科研竞争日趋激烈,“首发权”愈发得到人们关注。但现实情况是,追求“首发权”和追求“学术声望”似乎出现了某种矛盾,这背后隐藏着什么逻辑?又有何破解之术呢?

8月2日,2018国际防护林学研讨会暨三北防护林体系建设工程40周年发展论坛在沈阳开幕,来自美国、英国、日本、加拿大、中国等国家的230余名防护林学研究的专家学者、三北防护林体系建设工程建设者和管理者们参加了会议。

相关论文信息:DOI:10.1029/2018GC007445

《中国科学报》 (2018-08-06 第1版 要闻)

20世纪30年代,科学社会学家默顿提出了“科学发现的优先权”理论,其中提到了科学史上最著名的关于“优先权”的争论:牛顿和莱布尼兹关于微积分发现优先权的争论、牛顿和虎克关于万有引力定律发现的优先权的争论。

回顾往昔,经过40年的不懈努力,中国三北防护林体系建设工程造林保存面积达29.2万平方公里,工程区森林覆盖率由1977年的5.05%提高到13.02%,在我国北方万里风沙线上,建起了一道防护林体系,被誉为“绿色长城”和“地球绿飘带”。

《中国科学报》 (2018-08-06 第1版 要闻)

“在这两个争论发生的‘小科学’时代,学术研究还没有完全建制化,很多研究的支持来源于贵族的赞助。”中国科学院自然科学史研究所助理研究员樊小龙告诉《中国科学报》记者,“而到了当今的‘大科学’时代,科学的‘首发权’往往影响着科学家的个人声誉,从而影响着科学的荣誉分配机制、资源分配机制和科学评价等。”

防护林是以发挥防护效应为基本经营目的的森林的总称。从生态学角度出发,防护林可以理解为利用森林具有影响环境的生态功能,保护生态脆弱地区的土地资源、农牧业生产、建筑设施、人居环境,使之免遭或减轻自然灾害,或避免不利环境因素危害和威胁的森林。

在目前科研竞争十分激烈的环境下,无论是国家间,还是一个国家内不同科研机构之间都存在很多相同的研究领域,很多研究进展也是你追我赶。“正如周光召、丁肇中多次引用的说法‘科学研究只有第一,没有第二’。”刘立认为,这关系到科学家的学术声望,也关系到对科学发现的实际贡献,还关系到一个国家的声誉和软实力。“所以大家往往要挤破脑袋争得首发权”。

当前全球生态环境问题依旧严峻,洪水、干旱、高温和风暴等极端气候与灾害频繁发生,水土流失、荒漠化和粮食安全仍在不断困扰着人类,全球生态环境正在面临着前所未有的挑战。

正因如此,在“大科学”和“学院科学与后学院科学并存”的现时代,科学研究的“首发权”成为越来越被关注的重要问题。

国家林业和草原局国际合作司副司长王春峰说:“营建防护林是抵御自然灾害、促进经济发展、改善生态环境的有效措施。”

根本问题在于科研评价机制

世界上许多重要的林业生态工程都隶属于防护林营建工程,例如,美国、苏联和日本分别于20世纪30年代中期、40
年代末和50年代中期实施了美国大平原各州林业工程、斯大林改造大自然计划和日本治山治水防护林工程。1978年,中国针对东北、西北、华北地区严重的风沙干旱、水土流失等自然灾害和生态问题启动的三北工程,则是世界上最大的防护林工程。中科院沈阳分院分党组书记、副院长姬兰柱指出:“这些以国家运作方式开展的防护林工程,在世界范围内开创了防护林工程建设的先河。”

在樊小龙看来,目前无论国内还是国际学术界,都存在着学术成果发表的两种策略。

国家林业和草原局三北防护林建设局总工程师武爱民介绍了三北工程总体规划:工程横跨西北、华北和东北西部13个省的551个县,全长7000多千米,占国土面积的42.4%,涵盖了我国95%以上的风沙危害区和40%
的水土流失区。

“如果科学家将‘首发权’作为发表科研成果首要考虑的问题的话,科学家首先应当考虑的是无论通过什么样的途径,都要先把文章发出来。而如果要追求文章的影响力的话,首选是将文章发表在国际顶级期刊上。”樊小龙说到。

工程建设从1978年开始,到2050年结束,共分三个阶段、八期工程,造林3734万公顷。武爱民说:“到目前为止,三北工程是人类历史上规模最大、持续建设时间最长、生态治理难度最大的防护林建设工程。”

不过这两种策略在国内某种程度上成为了一种矛盾。

据悉,三北工程不仅对于减缓风沙和水土流失的严重威胁、缓解能源短缺等生态环境问题具有十分重要的作用,而且为农牧业生产提供了生态屏障,在稳定农牧业生产、维系三北地区的生态平衡等重大生态安全和粮食安全方面具有十分重要的战略意义。

林文举例说,中科院科学家将关于外尔费米子的研究成果投稿给美国科学促进会主办的《科学》,遭拒,而普林斯顿科学家的论文则在《科学》上发表,因而获得了外尔费米子发现的优先权。

2017年,党的十九大明确提出“美丽中国”的生态文明建设目标,三北工程作为生态文明建设的实践,也正处于一个关键的历史时期。

“退稿有种种理由,不一定是国别歧视,但是,投稿给自己国家的期刊是有优势的。”林文写道。

来自三北防护林建设局的统计显示,2014年与2009年相比,内蒙古、甘肃、陕西、河北、宁夏、山西、新疆、青海等荒漠化土地净减少11497平方公里,占我国荒漠化土地净减少总面积的94.86%,重点治理的科尔沁、毛乌素两大沙地扩展的趋势实现全面逆转,呼伦贝尔沙地实现了沙化面积缩减、沙化程度减轻的重大转变。

既然投稿给自己国家的期刊,可以获得在研究成果发表方面的时间优势,从而在国际科研“优先权”的争夺中获得优势,那为什么很多科学家首选的投稿期刊依然以期刊的影响力作为排序呢?

内蒙古自治区还成功总结出一批适合当地造林绿化的体制机制。2000年前,多伦县全县风蚀沙化面积占总土地面积的87%,流动沙地和半固定沙地面积占总土地面积的31%。2000年后,多伦县采取“封、飞、造、禁、移、调”相结合,种树和禁牧双管齐下,“花钱买活树”等措施,加快了治沙造林步伐。

刘立和樊小龙都认为,导致这一矛盾的关键就在于科学家不但要考虑首发权,还要考虑国内的科研评价机制问题。

内蒙古自治区林业厅总工程师郝永富介绍道,2017年以来,阿拉善盟的企业、社会团体、驻军部队、农牧民等由过去被动的“要我造林”转变为“我要造林”的主动局面,非公主体人工造林面积占到阿拉善全盟人工造林面积的90%以上,成为生态建设的主力军。目前,阿拉善盟以每年营造林150万亩的速度推进。

“长期以来,国内的科学家面临着‘数文章’的评价体系,无论是职称晋升、申请经费还是科研和成果评价,看发表文章的数量和影响因子都是其中重要的标准。”樊小龙认为,正因如此,除了学术声誉的考虑外,国内科学家们不得不面对争取在国际高影响因子期刊上发表文章的局面。

由于三北工程的带动,我国又相继启动了沿海防护林、珠江流域综合治理防护林、长江中上游防护林、辽河流域防护林、黄河中游防护林等17项防护林工程。

如何破解目前我国“首发权”和“数文章”的科研评价方式所展现出的矛盾呢?

2001年,国家对林业生态工程进行了系统整合,形成了包括天然林保护工程、三北和长江中下游地区等重点防护林建设工程、退耕还林还草工程、环北京地区防沙治沙工程、野生动植物保护及自然保护区建设工程、重点地区以速生丰产用材林为主的林业产业基地建设工程在内的六大林业重点工程,并将三北工程纳入三北和长江中下游地区等重点防护林建设工程之中。

刘立提到中国科学院物理所提出了改进科研评价的方案:“职称评审和任期考核不数文章数量、不看影响因子、不看经费数量,破除唯论文数量、只看刊物级别倾向,而是强调成果质量和价值,看是否做到国际前沿、是否解决了重要学术难题、是否具有重大原创性突破、是否符合国家发展战略需求。”

今年,国家还确定开展河北省雄安新区白洋淀上游等三处规模化林场试点,旨在不断推进林业生态建设向高质量高效益发展的转变升级。

“这种评价标准对于我们获得重大科学发现的首发权是有帮助的。”刘立认为。

在三北防护林体系建设工程40周年发展论坛上,多年从事生态学研究的姬兰柱做了如此总结:“从国家层面来讲,三北工程见证了中国从实施全面改革开放,到如今‘五位一体’总体布局,特别是生态文明建设成为中华民族永续发展的千年大计的发展历程;从科学层面来讲,三北工程体现了工程从建设之初的防护林构建与经营技术研究,到如今深入分析防护林衰退与恢复机制、全面评估防护林建设生态成效研究的科学内核。”

在樊小龙看来,为了确保国内科学家获得科研成果的“首发权”,增强我国在国际科学舞台上的话语权,大力发展和建设国内科学期刊是非常有必要的。

中国科学院沈阳应用生态研究所(以下简称沈阳生态所)是最早参与防护林研究的科研单位之一,20世纪60年代中国首个防护林研究学科组即创建于此。随着三北工程的启动,该工程的重大科技问题成为沈阳生态所防护林学研究的主攻方向,经过三代科学家的传承接力,取得包括“第三世界科学组织网络奖”“国家科技进步奖”“国际林联科学家成就奖”等一系列成就。

“《科学》和《自然》等国际顶级期刊相比国内期刊的优势何在呢?或者说前者缘何成为国际顶级期刊呢?”樊小龙说,国内期刊水平在公正性和学术性方面还有待提高。

2018国际防护林学研讨会暨三北防护林体系建设工程40周年发展论坛分别从防护林构建、经营、评估的研究,以及全球变化背景下防护林学的发展方向等领域展开研讨,并进一步分析了三北防护林体系建设工程面临的形势与问题,为三北防护林体系建设工程决策管理和生态文明建设提供科学依据。

在樊小龙看来,国内期刊的投稿和采用有可能会受到非学术因素的影响和作用。“国内期刊还是要以学术为准绳来把控发文的质量”。

在三北防护林建设工程40周年之际,有关人士也指出了防护林建设中一些问题。甘肃省治沙研究所研究员满多清告诉《中国科学报》记者:“由于河西走廊的防护林造林树种单一,关键树种育苗造林技术滞后,影响了防护林的多样性发展,需要加强育苗造林技术的研究。”

除此之外,“国际顶级期刊有很强大和高级别的审稿团队和专家团队,这些专家来自于各个国家的优秀科学家,我国要想建设好国内科学期刊,这也是一条必由之路。”樊小龙建议道。

三北防护林建设局造林绿化处处长高森指出:“树木也有生老病死,防护林的养护是我们所面临的一大问题,这就需要更多的人力和物力的支持。”近年来,通过与中科院的接洽,三北工程的管理者希望能引入先进的科学技术来支持工程未来的建设。

林文提出:对于那些重大原创、高度竞争的科研成果,应尽量在国内期刊上首发。这样也符合中国科技期刊走向世界一流的愿望。

任何大型防护林工程在实施过程中,均需要对工程进行科学、准确、全面的适时监测与评估,以便尽早发现问题和不足,及时修正方案和作出具体应对措施。

《中国科学报》 (2018-08-06 第7版 观点)

沈阳生态所所长朱教君向《中国科学报》记者透露:“我们所防护林团队受国家林业局和中科院之托,已经完成三北工程建设40年的生态成效综合评估,将于今年10月以白皮书的形式发布评估结果,为三北工程决策管理提供科学依据。”此外,在三北工程6期(2020—2030)建设中,沈阳生态所将用遥感、大数据等技术手段为三北工程提供科技支撑。

《中国科学报》 (2018-08-06 第5版 创新周刊)

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