有開始就有結束。9月15日，在土星工作了整整13年的卡西尼號探測器燃料耗盡，在向地球發出最後一串信號後加速俯衝(chong) 入土星大氣層，終結了自己的生命。它一共拍攝並傳(chuan) 回了數十萬(wan) 張圖片，留下了635GB的科學數據，為(wei) 人類認識土星、探索太陽係積累了極其寶貴的資料。

　　如果說引力波和卡西尼是歐美物理學界的驕傲，本年度中國物理和天文學界的表現也毫不遜色，亮點紛呈。空間科學衛星大放異彩，相繼實現科學目標，取得了世界領先的研究成果。以FAST為(wei) 首的地麵大科學裝置蓄勢待發，直指國際基礎研究最前沿。

　　中國物理，我們(men) 開始看到質的飛躍。

　　量子通信領跑者 

　　12月19日淩晨，《自然》雜誌發布的2017年度十大人物，盤點在過去一年對科學產(chan) 生重大影響的十位科學家，中國科學技術大學教授潘建偉(wei) 因為(wei) 在量子通信領域的突出貢獻赫然在列。

　　量子通信在理論上有著近乎完美的保密性，有望成為(wei) 未來通信的基本形式。然而常規光纖或近地自由空間會(hui) 造成信道損失，導致量子通信的距離一直被限製在百公裏量級。由潘建偉(wei) 擔任首席科學家的全球首顆量子通訊衛星“墨子號”於(yu) 2016年8月發射，2017年圓滿實現三大科學目標：千公裏級星地雙向量子糾纏分發、衛星到地麵的量子密鑰分發、地麵到衛星的單光子量子比特的隱形傳(chuan) 態。他們(men) 的論文分別作為(wei) 封麵文章發表在《科學》和《自然》雜誌，被《自然》審稿人稱為(wei) “十分令人激動的消息”，“證明量子技術已經突破了天空的限製，也是中國在物理科學方麵的投資及努力的證明”。

　　捕捉暗物質 

　　中國科學家在暗物質探測領域正在取得快速進展，或將改寫(xie) 曆史。

　　我們(men) 所在宇宙的絕大部分是不可見的。其中有25%的物質被科學家們(men) 稱為(wei) “暗物質”，它們(men) 可能由一類未知粒子組成，不受電磁力的影響，僅(jin) 通過引力場與(yu) 已知物質發生作用。

　　為(wei) 了捕捉暗物質，一種方法是利用在空氣中提純的惰性元素氙（Xe）作為(wei) 探測媒介來尋找暗物質，以在中國錦屏地下實驗室進行的“熊貓計劃”（PandaX）為(wei) 代表。2017年8月，該項目負責人、上海交大鴻文講席教授季向東(dong) 在國際高能粒子天體(ti) 物理大會(hui) 上公布了最新暗物質探測實驗結果，第二次刷新了暗物質粒子性質限製的世界紀錄。

　　另外一種是空間利用暗物質碰撞湮滅會(hui) 同時產(chan) 生普通物質和反物質（如正負電子對）的原理進行間接探測。2015年底中國發射了“悟空號”暗物質粒子探測衛星。與(yu) AMS-02、Fermi等同類項目相比，“悟空”首次觀測了TeV以上的高能宇宙射線，並獲取了目前世界上精度最高的宇宙線探測結果。項目首席科學家、紫金山天文台常進研究員及其團隊11月30日在《自然》雜誌上發表的論文稱，他們(men) 還測量到能譜在約1.4 TeV處的一個(ge) 可疑信號。耗資僅(jin) 1億(yi) 美元的“悟空號”目前在軌運行狀態良好，將繼續收集數據，進一步證實該可疑信號的真實性及其是否與(yu) 暗物質湮滅相關(guan) 。

　　FAST初具威力 

　　在中國西南喀斯特地貌中落成的地球上單體(ti) 直徑最大、靈敏度最高的射電望遠鏡FAST，被媒體(ti) 渲染為(wei) 尋找地外生命的利器。

　　過去的一年，FAST的工程師和科學家們(men) 爭(zheng) 分奪秒地開展調試工作，目標是在500米尺度上實現毫米級的測量和控製精度。至今年夏末已完成望遠鏡的功能性調試，包括首次跟蹤觀測、換源、編製掃描等工作。

　　目前，FAST已累計試觀測1440小時，超額完成500小時的計劃觀測任務，發現優(you) 質脈衝(chong) 星候選體(ti) 17顆，其中通過國際認證9顆。

　　“FAST的成功來得有點太快了，讓世界措手不及”，德國馬普學會(hui) 射電天文研究所所長Michael Kramer說。FAST發現的脈衝(chong) 星將在精確測量、未來導航技術、探測引力波等方麵起到關(guan) 鍵作用。

　　然而，令人遺憾的是，在成果公布之前的9月15日，耗盡畢生心血建成FAST的首席科學家、總工程師南仁東(dong) ，因病逝世。

　　12米口徑望遠鏡之爭(zheng)  

　　關(guan) 係中國天文學下一代科研平台的12米口徑光學紅外望遠鏡建設方案之爭(zheng) ，引起軒然大波。

　　中國目前擁有的最大通用型光學望遠鏡僅(jin) 為(wei) 一台2.4米口徑、隸屬於(yu) 雲(yun) 南天文台的“歐洲製造”，無法滿足迅速增長的國內(nei) 使用需求。在發改委年初公布的國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃中，“大型光學紅外望遠鏡”赫然在列，並高居第二的位置。

　　計劃中的12米口徑光學/紅外望遠鏡不僅(jin) 能大大減輕我國對國外大望遠鏡的依賴，如能盡快建成，還可趕在下一代30米級望遠鏡之前成為(wei) 世界最大。然而，關(guan) 於(yu) 到底該采取哪種技術方案，卻在關(guan) 鍵時候產(chan) 生了分歧。

　　以南京天光所為(wei) 首、有著郭守敬望遠鏡設計建造經驗的團隊主張采用四鏡係統，以提高成像質量，推動技術創新。另一派卻質疑包含未驗證技術的四鏡係統的可靠性，強烈主張采用國際通行的簡單、成熟的三鏡係統。雙方各執一詞，互不相讓。兩(liang) 次專(zhuan) 家評審的結果大相徑庭，越發加劇業(ye) 內(nei) 爭(zheng) 論。隨著國內(nei) 外媒體(ti) 對此事的曝光和熱烈討論，12米口徑望遠鏡項目目前處於(yu) 擱置狀態，前途未卜。

　　凝聚態物理穩步推進 

　　中國在凝聚態物理，尤其是高溫超導電性、量子反常霍爾效應、拓撲材料與(yu) 物態等重要領域走在國際前沿。

　　2017年，中國科學家繼續積極探尋極端條件下的微觀世界。實驗方麵，穩態強磁場實驗裝置於(yu) 9月底在合肥通過驗收，使我國成為(wei) 世界第五個(ge) 擁有穩態強磁場的國家。同期，綜合極端條件實驗裝置在北京懷柔動工，以期在實驗室更好地達成低溫度、高磁場、高壓強等極端物理條件。理論方麵，除了進一步發展已有的辦法，如密度矩陣重整化群和蒙特卡羅方法，中國物理學家也開始嚐試新的途徑，如利用機器學習(xi) 算法來嚐試解決(jue) 量子多體(ti) 問題。

　　展望2018，期待嫦娥四號能按原計劃升空，首次實現月球背麵軟著陸；期待12米望遠鏡塵埃落定，已完成概念設計的環形對撞機紮實穩健推進。第二批空間科學衛星正在路上，值得關(guan) 注。

　　天地之大，比我們(men) 能想象到的還多得多。在認識世界的道路上，我們(men) 正在不斷前進。（辛玲係中科院院刊記者、副主編 李健係Springer Nature物理學與(yu) 天文學高級編輯）