“2000多年前的微笑，出现了”汉文帝霸陵发现背后，“三把刷子”跨越55年解开千古之谜
白鹿原考古基地内的石碑，是著名考古学家刘庆柱题写的四个大字：“叩坤补史”。马永嬴说，这是他们工作的真实写照，“探寻大地，补证历史”。
江村大墓K15出土的部分彩绘着衣式陶俑。图片来源：陕西省考古研究院
两千多年前的微笑，出现在了相机镜头里。
面带笑容的陶俑整齐地躺在外藏坑，这是霸陵115座外藏坑之一。密密麻麻的钢架支撑着坑体，两旁保留着“之”字型土台阶，坑底的盗洞清晰可见。后来者们踩着新铺设的木楼梯，端着相机，一遍遍扫过底下的陶俑。
“陕西省西安市白鹿原江村大墓即为汉文帝霸陵，而非凤凰嘴。”2021年12月14日，国家文物局正式公布了这一考古成果，解开了汉文帝霸陵位置的千古之谜。
这背后是一代又一代考古人数十年的不懈努力。
1966年、1975年，陕西省考古研究所王学理、吴镇烽等对江村东、薄太后南陵的小型从葬坑进行了抢救发掘；1980年代，中国社会科学院考古研究所的刘庆柱和李毓芳对西汉十一陵进行系统调查；2001年，黑陶俑被盗，流落美国，几经辗转回到西安；2006年，发现江村大墓等大型墓葬，开启对霸陵具体位置的讨论；2021年，确定江村大墓为霸陵。
数十年间，考古人凭借“三把刷子”，一调查二钻探三发掘，解开了这个千年之谜。而这只是一个开始，待关注散去，他们又回到田间地头，有更多的未解之谜在等着被解开……
外藏坑内遗留的盗洞，陶俑的碎片散落四周。新京报记者 吴采倩 摄
追寻黑陶俑
这是一片平坦的黄土台原，南依秦岭，北临灞河。正逢萧条的冬季，成片的樱桃林都秃了头，路边摊上的草莓被码进小红筐，等着稀稀拉拉的过路客带走。
位于西安东南的白鹿原，因“有白鹿游弋”而得名，又因作家陈忠实的小说而闻名。在这片波澜不惊的黄土下，埋葬着汉代的第三位皇帝。自元代以来，人们都以为汉文帝霸陵在白鹿原上的“凤凰嘴”，数代人立碑为证。
2021年12月14日，国家文物局公布，汉文帝霸陵所在地确定为白鹿原江村大墓。
那一天，整个汉陵考古队都忙得团团转。考古专家焦南峰和考古队队长马永嬴前往陕西省文物局，线上参与了这一重磅消息的发布；副队长曹龙则留在白鹿原的考古基地，接待众多前来报道的媒体；队员朱晨露为这次发布会忙前忙后，准备各类素材……
“没想到，这次霸陵的发现会受到这么多关注。”国家文物局的发布会刚结束，曹龙发现考古基地院子已经围满了记者，手机上还有一连串的未接电话和短信。
从白鹿原头眺望万家灯火。受访者供图
位于江村大墓东北角的15号外藏坑，是记者们必去的打卡点，发掘长度约39米，深约8米。保护大棚之下，密密麻麻的钢架支撑坑体，两侧还保留着原始的“之”字型土台阶。为了保护文物，考古队在钢架一侧铺设了新的木楼梯，拾级而下，上千件陶俑便出现在眼前。
“这是着衣式陶俑，是帝王使用的最高规格陪葬品。”头戴红色安全帽的曹龙对着镜头介绍，循着他的目光望去，坑底躺着整齐的裸体陶俑，腐朽的丝绸把它们染红，木质手臂早已不见踪影。后来者们的脚步变得更拘谨，生怕不小心惊扰了它们脸上的笑容。
往里走几步，会看到一个直径三四米的大坑，再走几步，侧面又出现了一个大洞。这是盗墓贼留下的盗洞，被炸毁的陶俑碎片散落四周。
而霸陵的发现，也要从20年前发现的盗洞说起。
2001年，江村大墓及周边不少文物被盗，非法流入市场。第二年，6件被盗的西汉黑陶俑出现在美国索斯比拍卖行的拍卖图录上，即将被拍卖。那些黑陶俑跟江村大墓出土的陶俑一样，裸体、无手臂。
中国大使馆工作人员得知消息时，离拍卖开始不到24小时。经过多方努力，在拍卖前10分钟，终于将黑陶俑从拍卖名单中删除。
这6件黑陶俑曾在2000多年前被埋入地下，经盗贼之手，流落异国他乡，等到它们重回中国，已经又过了近两年。
如何证明黑陶俑是中国的？为什么说它们出土于陕西？如何确定它们源自西汉时期？当时美方提出了11个问题，时任陕西省考古研究所所长焦南峰花了两天时间，对这些问题进行了详细的回答。
2003年，6件西汉黑陶俑回到西安。
相关部门对其来历展开调查，发现它们是被盗墓分子从白鹿原上盗取的。在平坦的白鹿原上，窦皇后陵和薄太后陵有着高高的封土。而黑陶俑被盗的地点，在窦皇后陵东南800米左右的地方，地面没有任何标志。
“我们拿到黑陶俑照片时，就感觉可能跟霸陵有关。”焦南峰回忆，类似的裸体陶俑并不常见，只在帝后陵中出现过。但发现黑陶俑的地点离窦皇后陵太远，并不属于其陵园范围。
黑陶俑的主人是谁？焦南峰心里隐约有了答案，但仍需要一系列工作来证实，“我们考古有个规矩，要是有疑问，就必须要有一系列的证据。”
汉陵考古队副队长曹龙在外藏坑挖掘现场。新京报记者 吴采倩 摄
调查凤凰嘴
俯瞰白鹿原上的凤凰嘴，像一只展开双翅的凤凰，伸出的黄土梁子像鸟头的形状。从远处望去，高高耸起的小山丘，确实像一座大型陵墓的封土。
凤凰嘴下，立着十余通饱经风雨的古碑，上面的文字大多已斑驳。其中有一座高大的石碑，上面阴刻楷书，写着五个大字：汉文帝霸陵。
“文帝霸陵在京兆通化门东四十里白鹿原北凤凰嘴下。”元代骆天骧在编纂的《类编长安志》中的记述，是考古学者能查到关于霸陵具体位置最早的记录。但为了推翻这个说法找到真正的霸陵，考古工作者们花了将近20年的时间。
“从2011年开始，我们花了大半年时间去否定‘凤凰嘴是霸陵’的说法。”那一年，陕西省考古研究院与西安市文物保护考古研究院合作成立汉陵考古队，对白鹿原上疑似霸陵区域、薄太后南陵做了更大范围的考古调查和勘探。
当时马永嬴是副队长，主要负责霸陵陵区勘探工作。他本是考古的“门外汉”，从法律专业毕业后被分到考古单位，一开始做行政工作，后来转向考古业务。1995年，马永嬴跟着焦南峰，敲开了西汉帝陵研究的大门。
初到凤凰嘴，那里还是一个长满荒草的黄土坡。考古队的洛阳铲垂直插入地下，陆续取出土样，从山脚钻到山腰。半年过去了，考古队没有发现任何墓葬和陵园遗迹。
“一开始，我以为是我们的工作做得不够细致，就又钻探了一遍。”马永嬴把钻孔的间距由三米缩小到两米，几十个钻工探了一个多月，没有任何发现。
为了保险起见，考古队请到了陕西地矿物化探队的队员，第三次钻探用了高科技的物探技术，这本是用于寻找金属与非金属矿产、地下水等地下资源的技术手段。物探设备被钉入地下，雷达开始探测，仍旧没有找到霸陵。
三探凤凰嘴，都没有找到丝毫与霸陵相关的信息。马永嬴向队长焦南峰汇报了情况，考古工作者们聚到一起，梳理文献、看图纸、分析地貌，开始怀疑前人“霸陵在凤凰嘴”的记载。
2021年6月，考古人员在南陵小型外藏坑发掘现场，从左至右为：曹龙、张翔宇、焦南峰、王占奎、马永嬴。受访者供图
霸陵不在凤凰嘴，又在哪里？
汉陵考古队把目光投向了窦皇后陵。依据西汉帝陵的形制，皇帝和皇后死后会葬于同一茔域，各起一座陵墓，又称“同茔异穴”。按照这种葬制，汉文帝霸陵应该在窦皇后陵附近。在白鹿原上有两座覆斗型封土，是窦皇后陵和薄太后南陵。
而霸陵并无封土。公元前157年，崇尚节俭的汉文帝在驾崩前留下遗诏：霸陵山川因其故，毋有所改。他希望，自己入葬的陵墓不要破坏原始地貌，不要人为起封土。
正当汉陵考古队发愁时，西安市文物保护考古研究院提供了一条重要线索：2006年，他们曾在窦皇后陵800米外，也就是黑陶俑被盗地点附近，发现了没有封土的特大型墓葬——江村大墓。
由此，窦皇后陵与凤凰嘴、江村大墓的关系进入考古工作者的学术视野，开启了对文帝霸陵具体位置的讨论。
2017年，汉陵考古队开始对江村大墓外藏坑进行勘探发掘。洛阳铲不断冲击着黄土，随着钻探的深入，一个规模很大、顶级配置的墓葬出现了。墓葬形制是“亞”字型，墓室边长约73米，四周有115座外藏坑。
“在汉代，这是最高级别的墓葬形制，只有皇帝或皇后能使用。”马永嬴觉得江村大墓可能是霸陵，但考古是一门科学，需要翔实的证据，他们手中的洛阳铲并没有停下……
探铲底部有一层暗蓝色的土，汪照宏猜测这是陶器。新京报记者 吴采倩 摄
钻探外园墙
橘黄色的朝阳刚冒出地面，探工汪照宏就来到了考古工地。他的脚下一片冰凉，地面的小冰晶还没化掉，在阳光下一闪一闪。每天早上8点，考古工作者的身影会准时出现在这片区域。
汪照宏头戴黑绒帽，戴上橙色的塑料手套，便拿起用于钻探的探铲。淡黄色的探铲需要组装，一节杆子长一米，重四五斤，他最多能提起八米的杆子。半圆形的铲子垂直插入地面，一转一提，杆子在汪照宏手中来回穿梭，圆柱形的土样陆续被取出。
10分钟后，汪照宏已经接了4米的杆子，越来越深，他的腰也越来越弯。即使吹着隆冬的寒风，他头上还是冒出了汗珠。突然间，他觉得手感不对，提上土样一看，黄土中掺着一层暗蓝色的土。
“这是陶器，在3.5米深的位置。”汪照宏拿起土块，掰碎，辨认出是陶器后，又拿卷尺量了一下深度，才给队长马永嬴打电话汇报。
早在1984年，汪照宏就加入了陕西省考古钻探公司，学习各种钻探技术。勘探汉陵，对汪照宏来说是轻车熟路。他曾在汉阳陵工作了十几年，去的第一天，就探出了墓道，“那个孔打了19米，他们之前都没找到那条墓道。”
后来，汪照宏又去了江西、酒泉、无锡和沈阳等地的考古工地。他说自己像游击队，哪里有活，就往哪里跑。2018年，马永嬴把老搭档汪照宏叫回了汉陵考古队，当时霸陵的勘探遇到了难题，围住霸陵和窦皇后陵的外园墙一直未能完整探出。
机遇出现在一个雨天。其他队员都在休息时，马永嬴拉着汪照宏出门溜达。他们走在钻探过的泥泞小路上，突然发现路边的断崖有点不一样，雨水冲刷后，看到了夯土墙的痕迹。马永嬴说：“我们当时很激动，这也是发现外园墙的证据。”
识土辨土，是考古人的必备技能。不同的土，质地、颜色和结构都不一样，考古人用肉眼就能看出。马永嬴举了个例子，“温暖湿润时期的植被丰茂，相应形成的土层颜色较深；寒冷干旱时期植被稀疏，形成的土层颜色较浅。而古代的墙是通过夯打土块形成的，夯土上面会有夯窝，就像石头饼一样。”
外园墙墙面的夯窝。受访者供图
如何在一片平地之下找到两千多年前的夯墙？
考古人善于寻找遗存的蛛丝马迹。有一次，曹龙在下雪后航拍，茫茫白雪中，有一处地方融得很快，土地裸露了出来，这意味着下面可能存在墓道。还有一次，他们看到一片绿色的麦田中，有一圈金黄的麦浪，“下面可能有城墙，麦子扎根扎不下去，熟得早。”
“我打铲（钻孔）就凭手感，拿铲子打到啥土，就有啥感觉。”洛阳铲在手中握了三四十年，汪照宏练就了一番绝活。他不用看土块，光凭手感就能辨别地下有何物——有水分的夯土像橡皮泥，陶器或瓦片的声音比较脆，有盗洞的土手感比较松等等。
但要探出被破坏严重的外园墙，对汪照宏来说，也很难。他翻开了田野考古日志，上面记录他曾钻过的孔，密密麻麻。他已经不记得到底钻过多少个孔，错了，再钻，找不到，再钻。有时候，好不容易发现两三米的夯土痕迹，又断了，七拐八拐，断断续续。
“在地下找夯土本来就不容易，我们这是在夯土里找夯土。”马永嬴介绍，江村大墓位于白鹿原西端，这里的地势本来就不平，当时的人们为了建陵园，将低处垫平，再建造夯墙。
考古工作者们参照之前汉陵的外园墙范围，不断尝试。汪照宏和两个钻工不停地用洛阳铲刺探地下，一个多月后，他们终于慢慢探出了一段墙基遗存。他再次发挥识土的功力，“土质比较纯净，结构致密、较为坚硬，这就是夯土的特征。”
“发现夯墙的时候很高兴，这是关键性证据！”马永嬴双手比画着夯墙的宽度，难掩激动。这段夯墙把江村大墓与窦皇后陵围在了一个长约1200米、宽约863米的陵园内，而这正是西汉的皇帝和皇后合葬使用的“同茔异穴”葬制，同一个大陵园体现的就是“同茔”。
这一关键性证据出现在2019年，经过反反复复的钻探和验证，直到2020年才确定下来。马永嬴感慨：“霸陵的位置不是一天就能确定下来的。”
马永嬴（右一）带着工作人员在凤凰嘴山腰上勘探。图片来源：陕西省考古研究院
发掘“动物园”
刷子轻扫黄土，青灰色的陶棺露了出来。张婉婉戴着手套，小心翼翼地挪开棺盖，一只鸟的小脑袋出现了，像鸡蛋大小，鸟骨侧躺在陶棺里。那一刻，她忘记了长时间弯腰的酸痛，觉得“惊喜又可爱”。
这个90后女生留着泡面卷发，毕业后入职西安市文物保护考古研究院。两个月前，张婉婉来到汉陵考古队，参与霸陵遗址的考古工作。
惊喜常常出现在张婉婉的手铲之下。有一次，一颗芝麻壳大小的褐色种子藏在土块中，被眼尖的她发现了。“别看它们小，这些都是我们还原古代人们生活历史的证据之一。”欣喜之后，更多是惶恐，她担心自己是不是遗漏了其他种子，有没有破坏现场。
这些发现来自于薄太后南陵，那里埋葬着汉文帝的母亲。
除了发现的鸟骨，在其他外藏坑里发现了金丝猴、丹顶鹤、陆龟等十几种动物骨骸，之前还发掘过大熊猫头骨和犀牛的骨骸。南陵西侧的外藏坑还出土了有动物形象的金银器，包括熊、狼、豹子等，具有典型草原文化风格。
“这些动物骨骸分布很有规律，就好像进了动物园，西边是兽区，东边是鸟区。”陕西省考古研究院动物考古专家胡松梅研究员介绍，陪葬的珍禽异兽也显示了墓主人高贵的身份，还反映了古人“事死如事生”的观念。
南陵小型外藏坑出土动物骨骸。图片来源：陕西省考古研究院
汉陵考古队，也像是一个“动物园”。
考古队有着自己独特的“土法笑料”。如果仔细揣摩考古队员的名字，马永嬴、曹龙、朱晨露、朱连华、杨彦文等人的名字都与动物有关。曹龙笑着解释：“马啊羊啊猪啊，都围着‘槽’吃饭。现在张婉婉来了，终于有了‘碗’，可以实行分餐制了。”
还有一个巧合。焦南峰是首任汉陵考古队队长，马永嬴是第二任队长，曹龙是副队长，朱晨露是队里的青年骨干。而他们都是陕西人，年龄刚好都相差11岁。
“这其实也象征着我们考古队的传承。”朱晨露来到汉陵考古队4年，这里更像是他的另一个家。从起初的住工地板房，到住村民的房子，再到三个月前搬入的考古基地。不变的是，二十多位队员像家人般地相处。
每天早上7点多，开门的师傅会用陕西话喊一句“开门了”，考古基地大门随之打开。队员们吃过早餐，8点准时到工地上干活，中午再回来吃碗面。下午6点，收工的队员们会在院子里打会儿乒乓球，然后聚在食堂，边吃晚饭边看考古类电视节目。
晚饭过后，是考古人难得的休闲时光。他们会三五成群地外出散步，绕着江村大墓和南陵走一圈，消消食。再晚一些，马永嬴会在会议室里给大家放电影，从好莱坞大片放到国产喜剧。朱晨露偶尔会在院子里吹笛子，静谧的白鹿原上，飘荡着悠扬的笛声。
朱晨露在南陵外藏坑清理现场。受访者供图
“运气好”
霸陵的发现，让白鹿原变得热闹，也让冷门的考古行业再次被关注。
考古结果公布后，一拨又一拨的游客来到“江村大墓”石碑处拍照，还有人扒着绿铁丝网观望考古现场。
平日里与黄土、文物打交道的考古工作者，开始面对镜头，一遍又一遍介绍霸陵、讲述发掘过程、强调文物保护的意义。说起这些，马永嬴和曹龙如数家珍，他们记得寻找霸陵的每一个节点、每一份回忆、每一帧画面。
张婉婉面对镜头时，先是紧张，再慢慢变得释然。一天，朋友拿着采访截图调侃她像是“逃荒的”。这也应了考古圈内那句名言：远看像讨饭的，近看像捡破烂的，仔细一问，是考古（队）勘探的。
选择了这份工作，她似乎就与“美丽”告别，不能再穿好看的裙子，整天灰头土脸地跑工地。晚上回到宿舍，鞋子袜子里都能倒出一层黄土。张婉婉第一次在野外挖到人骨时，为它取名“翠花”。但因为害怕，他们都不敢把完整的“翠花”放在宿舍，只好分别保存。
辛苦之外，也有很多乐趣。在黄土高原上调研时，漫天黄沙吹来，戴着草帽的考古人，伴着西游记的主题曲，开始搞怪摆拍；休息时，大家躺在草垛上谈天说地；在深山老林里，围在一起看鬼片；爬上高高的山坡，眺望远处的十里桃花……
张婉婉的满足洋溢在脸上，她觉得自己刚毕业就能参与霸陵的发掘，十分幸运。同样觉得自己运气好的还有朱晨露，他在博士在读期间就开始参与汉陵考古队的工作。
2020年10月，考古人员在研究江村大墓15号外藏坑发掘方案。受访者供图
四年前，朱晨露一来就住进了考古工地的板房里。板房冬冷夏热，冬天得盖两床被子，能听到屋外呼呼的风声；夏天热到衣服湿透，晚上还有板房热胀冷缩的“咕噜咕噜”声。
这个从小生活在考古遗址区的男孩，捡过陶片、瓦片和铜钱，长大后终于有机会去揭开它们的谜底。夜幕下，白鹿原头，灞河东流；不远处，就是长安的“万家灯火”。朱晨露静静守着古墓，想起了白居易的那首诗，“灯火万家城四畔，星河一道水中央。”
曹龙的家乡在宝鸡市凤翔区，那是秦雍城遗址所在地。1994年，当别人还不知道考古为何物时，他已经决定到西北大学读考古专业。
三年后，曹龙的第一次实习在黄河边上。他当时觉得自己运气很差，因为同学们都挖到了遗迹，而他负责的探方什么也没挖到。老师安慰他，那片区域本来是个广场，没有房屋，“没有挖到东西，也有意义。”
“好运”在二十多年后降临。曹龙的硕士毕业论文研究的是西汉帝陵，而霸陵的发现算是弥补了其中的一些不足。“作为这个项目的参与者，很有荣誉感，我也觉得运气很好！”
考古也要看运气。
当看到外藏坑那一排排陶俑时，马永嬴感觉“像是中了头彩”。那次属于抢救性调查发掘，盗扰严重，他没有抱太大的希望。当工作人员用手铲清理最后一层黄土时，发现了陶俑的头部，再拿小刷子扫去轻尘，看到一张笑脸。那一刻，现场工作人员的脸上也展露了笑容。
汉文帝霸陵不同于海昏侯墓发掘墓葬本体，得以出土大量的金子和精美文物。这与汉文帝的节俭有关，他要求霸陵陪葬“皆以瓦器，不得以金银铜锡为饰”。
对马永嬴而言，这些陶俑是社会进步的象征，陪葬陶俑代替了野蛮的人殉制度。“文物价值的判断，不在于本身材质的好坏，而是包含的历史文化信息。这些文物虽然看着很朴素，但也非常重要。”
马永嬴（左一）和焦南峰（左二）在研究南陵1号外藏坑金银器清理方案。图片来源：陕西省考古研究院
未解之谜
从黑陶俑被盗到正式确定霸陵，二十年，倏忽而过。
关于霸陵的考古工作，其实早已开始。1966年、1975年，陕西省考古研究所王学理、吴镇烽等对江村东、薄太后南陵的小型从葬坑进行了抢救发掘；上世纪八十年代，社科院考古所的刘庆柱和李毓芳，对西汉十一陵进行了系统的调查及测量工作，为后续西汉帝陵考古奠定了良好的基础。
2001年，不法分子在江村附近盗掘出黑陶俑。当时，焦南峰等人正在做咸阳原上的西汉帝陵的考古工作，随后转向霸陵。2006年，勘探发现江村大墓及其周边外藏坑、石围界等。由此，窦皇后陵与凤凰嘴、江村大墓的关系进入考古工作者的学术视野，开启了对文帝霸陵具体位置的讨论。
大量关注和热度，来了又去。
焦南峰几乎不接受记者的采访。但谈到很多人认为“霸陵的发现是因为盗墓贼的盗掘”，他又忍不住提高音量回几句：“霸陵被盗，只是加快了我们抢救性发掘的考古计划。”
谈起那些被盗的文物，焦南峰痛心不已。当年的盗墓贼并不知道地底下是霸陵，他们只是猜测窦皇后陵附近有东西可挖。“盗墓贼挖到了东西，不能叫‘发现’霸陵。我们考古学的‘发现’指的是：我看见了，发掘了，然后科学地解释它。”
待媒体散去，马永嬴又带着考古队继续发掘、整理考古资料、协助地方政府编制保护规划。他的办公室墙上挂着一幅字画，那是他大半辈子的写照：“渭水桥边春已渡，白鹿原上雨初晴。”
白鹿原考古基地内的石碑，是著名考古学家刘庆柱题写的。马永嬴说，这是他们工作的真实写照，通过探寻大地，来补证历史。受访者供图
再过四年，马永嬴就要退休了。二十多年来，心中关于霸陵困惑终于解开，他喃喃自语：“以后不会再弄错了。”
更多人关心的是霸陵未来。汉文帝主墓会不会继续发掘？考古队员们给出了否定的回答。
“考古不是寻宝，不能见一个挖一个，选择发掘的都是研究所需。”焦南峰解释，我国的文物政策关于古代帝王陵墓原则上不允许进行发掘。从文物保护的角度来说，目前很多技术还不够完善，有些文物出土后，极容易被破坏。而对陵墓本身的破坏，是无法复原的。
“我们把这笔财富留给后人，等到技术成熟、他们的研究需要时，再继续发掘。”马永嬴坦言，现在需要做的是，好好保护这些陵墓和文物。他还希望，未来能在白鹿原上建一个遗址博物馆，用于保护和展示霸陵、薄太后南陵的发掘成果，也让更多人了解中华文化。
保护的力量确实在增强。在公布霸陵的第二天，灞桥区公安部门就与考古队召开了联席会议，将设置警务室、安装摄像头、加强夜间巡逻等，加强田野文物的安保。村里的文物安全巡逻员，也增加了巡逻的频率和人数。
焦南峰又回到了书堆中，白天，他看书、查阅资料、复印有用的文献；等到晚上10点，大家睡去，他才开始梳理和写作，直到凌晨两三点。关于霸陵，他想知道的更多，霸陵的门阙和寝殿尚未确定、陵邑在哪里、陪葬墓的数量和规模如何……
这位67岁的考古学家，研究秦汉陵墓40年，白发早已爬上双鬓，但他仍快乐得像个孩子。“考古是一份经常有成就感的工作。我们把西汉十一座帝陵都探了一遍，其中有9座是新发现的，这就是9次惊喜。”
白鹿原的夜，很宁静，只有远处的狗叫声。考古基地的大门正对着薄太后南陵，月光下，封土的影子依稀可见。焦南峰书房的灯一直亮着，月亮悄悄爬到上空，照亮了院子里的石碑，上面刻着著名考古学家刘庆柱题写的四个大字：“叩坤补史”。
新京报记者 | 吴采倩
实习生 | 李欣然 孙卿悦
编辑 | 刘倩
校对 | 贾宁
燃起来了！2021年中国科技的重大突破！网友：哭了，这就去好好学习
来源：微信公众号“科技日报”（ID：kjrbwx）、微博@中国科学报、@中科院之声、@天津日报、@央视快看、@新华社、@新快报、b站@中科院中国科普博览、抖音@美丽浙江、@中国科学技术大学、中国新闻网
2021年已经步入尾声
过去的一年
是科技界屡创新高、收获满仓的一年
这一年
恰逢中国共产党百年华诞
我国科技界更是取得多项重要突破
量子计算获得重大进展
使我国成为唯一在两个物理体系中
实现量子计算优越性的国家
“中国天眼”正式向全世界开放
尽显大国风度
成功实现二氧化碳人工合成淀粉
为人类未来提供了全新的可能……
地球模拟装置启用看清地球的过去、现在、未来
6月23日
国家重大科技基础设施
“地球系统数值模拟装置”
在北京怀柔科学城落成启用
这是我国研制成功的
首个具有自主知识产权的
地球系统模拟大科学装置
图片来源：中科院大气所
地球系统模拟装置
又称地球模拟实验室
是对地球系统进行数值模拟
即以地球系统观测数据为基础
利用描述地球系统的物理、化学
和生命过程及其演化的规律
在超级计算机上进行大规模科学计算
科学家们由此得以重现地球的过去
模拟地球的现在、预测地球的未来
此次新落成启用的地球模拟实验室
整体性能与国际先进水平相当
是我国首个具有自主知识产权
以地球系统各圈层数值模拟软件为核心
软、硬件协同设计
规模及综合技术水平
位于世界前列的专用地球系统数值模拟装置
其具备地球表层各圈层的模拟能力
能够更全面地考虑地球系统的各种过程
尤其是在当下
最为紧迫的气候变化应对与碳中和领域
该系统能够全方位关注全球生态
和生物地球化学过程
及其与气候系统的相互作用
并在此基础上建立起
“生态—气温—二氧化碳浓度—碳排放量”
的清晰关系
对温室气体核算、未来升温预估
提供有力的模拟支撑
助力碳达峰、碳中和愿景目标的实现
并且它还将为我国未来在气候与环境领域的
谈判提供依据
网友：这也太厉害了
“冰光纤”问世既可灵活弯曲又能高效导光
7月9日
权威学术期刊《科学》杂志发表的成果显示
浙江大学光电科学与工程学院童利民教授团队
联合浙江大学交叉力学中心
和美国加州大学伯克利分校的科研人员
在-50℃环境中
制备出了高质量冰单晶微纳光纤
其既能够灵活弯曲
又可以低损耗传输光
在性能上与玻璃光纤相似
研究团队制备的直径均匀的冰单晶微纳光纤。受访者供图
光纤作为一种将光约束
和自由传输的功能结构
是目前光场操控最有效的工具之一
常规玻璃光纤的主要成分氧化硅（石英砂）
是地壳中含量最丰富的物质之一
但实际上
在地球及诸多地外星体中
比石英砂更普遍的物质是冰或液态水
因此用冰制备光纤
具有广泛的应用前景
本次研究中
童利民团队自行搭建了生长装置
在大量实验基础上
改进了已有的电场诱导冰晶制备方法
在低温高压电场中
辅之以一定的湿度条件
通过静电促使水分子朝电场方向运动
改变其无序的运动状态
从而诱发单晶生长
最终在-50℃的环境中
成功制备出直径在800纳米到10微米的
冰单晶微纳光纤
并且，该团队还利用
新发明的低温微纳操控和转移技术
在-150℃的环境中
使冰微纳光纤获得了10.9%的弹性应变
接近冰的理论弹性极限
童利民认为
该项研究结果将拓展人们对冰的认知边界
激发人们开展冰基光纤在光传输
光传感、冰物理学等方面的研究
以及发展适用于特殊环境的微纳尺度冰基技术
“九章”“祖冲之”上新在两个物理体系实现量子优越性
研发具有实用价值的量子计算机
一直是量子计算领域最重要的发展目标之一
也是当下各国竞相角逐的焦点
过去一年
我国在量子计算机研发领域
取得了多项重大进展
2月27日
国际权威期刊《科学进展》发表成果
由国防科技大学、军事科学院
中山大学等机构研究人员
研发出的一款新型
可编程硅基光量子计算芯片
实现了多种图论问题的量子算法求解
有望未来在大数据处理等领域获得应用
5月7日
《科学》杂志发表
中国科学技术大学潘建伟团队研究成果
其成功研制出了量子计算原型机“祖冲之号”
操纵的超导量子比特达到62个
并在此基础上实现了可编程的二维量子行走
该成果为在超导量子系统上
实现量子优越性
以及后续研究具有重大实用价值的量子计算
奠定了技术基础
二维超导量子比特芯片示意图, 每个橘色十字代表一个量子比特。图片来源：潘建伟团队
10月底
潘建伟团队进一步研制出了
66比特的可编程超导量子计算原型机
“祖冲之2.0”
在随机线路采样任务上
实现了量子计算优越性
所完成任务的难度较2019年谷歌“悬铃木”
高出2—3个数量级
与此同时
潘建伟团队升级版的“九章2.0”
也极大提高了其量子优势
对于高斯玻色采样问题
1年前的“九章”一分钟可以完成的任务
世界上最强大的超级计算机
需要花费亿年时间
而“九章2.0”一分钟完成的任务
超级计算机花费的时间
要再增加百亿倍
并且“九章2.0”还具有了部分可编程的能力
“九章2.0”和“祖冲之2.0”的出现
使我国成为唯一在两个物理体系中
实现量子计算优越性的国家
光存储时间达1小时向量子U盘迈出重要一步
2021年4月
中国科学技术大学郭光灿团队
李传锋、周宗权研究组
将光存储时间提升至1小时
大幅刷新2013年德国团队所创造的
光存储1分钟的世界纪录
向实现量子U盘迈出重要一步
该成果于4月下旬
发表于权威学术期刊《自然·通讯》
资料图。图片来源：pixabay
光已成为现代信息传输的基本载体
光速高达每秒30万公里
“降低”光速乃至让光“停留”下来
是国际学术界一直不懈奋斗的目标
光的存储在量子通信领域尤其重要
通过将光子储存在
超长寿命的量子存储器即量子U盘中
实现通过直接运输量子U盘的方式
来传输量子信息
而考虑到飞机和高铁等交通工具的速度
量子U盘的光存储时间
至少需达到小时量级
李传锋、周宗权研究组
在2015年便自制光学拉曼外差探测核磁共振谱仪
依托该仪器
其精确刻画了
掺铕硅酸钇晶体光学跃迁的完整哈密顿量
并在理论上预测了
一阶塞曼效应为零（ZEFOZ）
磁场下的能级结构
未来
依靠更加成熟的量子U盘
人类有望实现
基于经典交通运输工具的量子信息传输
从而建立起一种全新的量子信道
找回水稻“祖先”基因有助培育更优秀的水稻品种
快速从头驯化异源四倍体野生稻
发挥多倍体优势
找回当下栽培稻已经丢失的部分优秀基因
培育出产量更高
环境适应能力更强的新型水稻作物
——中国科学院种子创新研究院
遗传与发育生物学研究所
李家洋团队与合作者的这项突破性进展
2月4日在国际知名学术期刊《细胞》发表
异源四倍体野生稻的快速从头驯化，中国科学院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所供图
多倍化是植物进化的重要机制
今天我们所种植的栽培稻
经过了数千年的人工驯化
其农艺性状不断改良
但同时也损失了大量的遗传多样性
造成优势基因资源缺失
而异源四倍体相比二倍体多2个染色体组
异源四倍体野生稻
具有生物量大、自带杂种
环境适应能力强等优势
但其具有的非驯化特征
也让它无法直接应用于农业生产
李家洋团队从综合表现
更好的四倍体野生稻出发
利用现代基因组编辑技术
将几千至上万年的水稻驯化史
在短时间内“重演”
并且避免了部分基因丢失
首次设计并完成了异源四倍体野生稻
快速从头驯化的框架图
有望培育出产量高
环境适应能力强的新型水稻作物
研究团队突破了基因组解析
高效遗传转化、高效基因组编辑等技术瓶颈
在异源四倍体高秆野生稻基因组中
注释了系列驯化基因和重要农艺性状基因
成功创制了落粒性降低、芒长变短
株高降低、粒长变长、茎秆变粗、抽穗时间
不同程度缩短的多种基因组
编辑异源四倍体野生稻材料
“中国天眼”迎全球科学家3月底开始征集观测申请
本着开放天空的原则
被誉为“中国天眼”的国家重大科技基础设施
500米口径球面射电望远镜（FAST）
于北京时间2021年3月31日0时起
向全世界天文学家发出邀约
征集观测申请
所有国外申请项目统一参加评审
观测时间从今年8月开始
“中国天眼”3月31日起向全球天文学家征集观测申请。新华社记者 欧东衢 摄
中国天眼坐落于
贵州省黔南州平塘县的大窝凼
于2016年落成
是具有自主知识产权
世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜
射电望远镜与光学望远镜一样
口径越大接收到的电磁波越多
其灵敏度就越高
探测能力就越强
借此
中国天眼能够监听到宇宙中微弱的射电信号
通过国家验收启动运行以来
中国天眼设施运行稳定可靠
发现的脉冲星数量已达到500余颗
并在快速射电暴等研究领域取得重大突破
中国天眼的研制和建设
不仅体现了我国的自主创新能力
还推动了我国天线制造技术
微波电子技术、并联机器人、大尺度结构工程
公里范围高精度动态测量等
众多高科技领域的发展
中国科学院院士、FAST科学委员会主任
武向平表示
FAST面向全球开放使用
彰显了充分合作的理念
以及对人类命运共同体理念的实践
用液氦造出-271℃世界大型低温制冷装备“中国造”
4月15日
中国科学院理化技术研究所
（以下简称中科院理化所）
承担的国家重大科研装备研制项目
“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”
通过验收及成果鉴定
项目成果鉴定专家组认为
该项目整体技术达到国际先进水平
这标志着我国具备了
研制液氦温度（-269℃）千瓦级
和超流氦温度（-271℃）百瓦级
大型低温制冷装备的能力
国产化液氦温区大型低温制冷系统。图片来源：中科院理化所
液氦是制造超低温的“神器”
随着社会经济的高速发展
我国已成为大型低温制冷设备的使用大国
但由于缺乏大型低温制冷系统
关键子设备及集成技术
我国大型低温制冷装备长期被国外垄断
进口依赖度高
2015年12月
中科院理化所开始启动液氦
到超流氦温区大型低温制冷设备的研制工作
在几十年低温技术积累的基础上
经过5年艰苦攻关
坚持走自主创新道路
最终成功研制出技术指标先进的大型氦制冷机
“人造太阳”刷新世界纪录实现可重复1.2亿℃燃烧101秒
5月28日
中国科学院合肥物质科学研究院传来喜讯
有“人造太阳”之称的
全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）
取得新突破
成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒
和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行
创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录
向核聚变能源应用迈出重要一步
“人造太阳”实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行。新华社记者 周牧 摄
地球万物生长所依赖的光和热
都源于太阳核聚变反应后释放的能量
而支撑这种聚变反应的燃料氘
在地球上的储量极其丰富
足够人类利用上百亿年
如果能够利用氘制造一个“人造太阳”来发电
人类则有望彻底实现能源自由
但制造“人造太阳”
面临一个突出的现实问题
用什么容器来承载核聚变？
人工控制条件下等离子体的离子温度
需达到1亿℃以上
而目前地球上最耐高温的金属材料
钨的熔化温度是3000多℃
这意味着
需要造出一个同时承载
大电流、强磁场、超高温
超低温、高真空、高绝缘等复杂环境的装置
这对工艺设计和材料提出了极高的要求
为了达到聚变实验装置所要求的条件
EAST团队的科学工作者自主创新
自主设计、研发了大部分
具有自主知识产权的关键技术
创造性地完成了EAST装置主机的总体工程设计
世界上新一代全超导托卡马克核聚变实验装置
在中国率先建成并正式投入运行
为未来清洁能源的利用和发展
提供实验研究平台
“甩开”光合作用合成淀粉节约资源同时提升生产效率
9月23日
中国科学院宣布重磅成果
该院天津工业生物技术研究所研究人员
提出了一种颠覆性的淀粉制备方法
不依赖植物光合作用
以二氧化碳、电解产生的氢气为原料
成功生产出淀粉
在国际上首次实现了
二氧化碳到淀粉的从头合成
使淀粉生产从传统农业种植模式
向工业车间生产模式转变成为可能
相关研究成果9月24日在线发表于《科学》杂志
中国科学家在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。新华社记者 金立旺 摄
淀粉主要由绿色植物通过光合作用
固定二氧化碳进行合成
在玉米等农作物中
将二氧化碳转变为淀粉涉
及60余步的代谢反应和复杂的生理调控
太阳能的理论利用效率不超过2%
而农作物的种植更是需要数月的周期
使用大量的土地、淡水、肥料等资源
为提高生产效率
中国科学院天津工业生物所研究人员
从头设计了11步主反应的
非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径
在实验室中首次实现了
从二氧化碳到淀粉分子的全合成
这一人工途径的淀粉合成速率
是玉米淀粉合成速率的8.5倍
并且在充足能量供给的条件下
按照目前的技术参数推算
理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量
相当于我国5亩土地玉米种植的平均年产量
证明凯勒几何核心猜想解开数学界60多年“悬案”
11月初
中国科学技术大学几何物理中心
创始主任陈秀雄教授与合作者程经睿
在偏微分方程和复几何领域
取得里程碑式结果
其解出了一个四阶完全非线性椭圆方程
成功证明强制性猜想
和测地稳定性猜想
这两个国际数学界60多年
悬而未决的核心猜想
解决了若干有关凯勒流形上常标量曲率度量
和卡拉比极值度量的著名问题
两篇论文发表于
国际著名刊物《美国数学会杂志》
几何物理中心创始主任陈秀雄教授（中）与程经睿（左）在一起。安徽网 陶冬青 摄
凯勒流形上常标量曲率度量的存在性
是过去60多年来几何中的核心问题之一
关于其存在性有三个著名猜想
稳定性猜想、强制性猜想和测地稳定性猜想
经过近20年来众多著名数学家的工作
强制性猜想和测地稳定性猜想中的必要性
已变得完全清晰
但其充分性的证明在此之前
被认为遥不可及
求出一类四阶完全非线性椭圆方程的解
就能证明常标量曲率度量的存在性
陈秀雄、程经睿的工作
恰恰就是在K-能量强制性
或测地稳定性的假设下
证明了这类方程解的存在
他们不仅求出了方程的解
而且建立了一套系统研究此类方程的方法
为探索未知的数学世界提供了一种新工具
此外，他们还给出了
环对称凯勒流形上稳定性猜想的证明
将唐纳森在环对称凯勒曲面上的
经典定理推广到了高维
并对一般稳定性猜想的证明
提出可能的解决方案
让一般稳定性猜想的完全解决成为可能
我国科技界
取得的多项重要突破
离不开那些默默钻研付出的人
致敬中国科研工作者！
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