有人說，兩個(gè)人互相思念達(dá)到一定的強(qiáng)度，就會產(chǎn)生磁場。顯然，這并不屬于物理科學(xué)研究的范疇，只是人們表達(dá)強(qiáng)烈情感的一種方式。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)揭示，一切物質(zhì)都有磁性，任何空間都存在磁場。

譬如人類大腦，產(chǎn)生的磁場有多強(qiáng)?

非常微弱，大約是 100 fT(磁感應(yīng)強(qiáng)度單位)，大概是地球磁場的十億分之一。

那么，我們能否捕捉住這么弱的磁場，來研究它和人類一些腦部疾病的關(guān)聯(lián)性進(jìn)而來進(jìn)一步利用呢?畢竟已有一些醫(yī)學(xué)事實(shí)證明了這種可能性，比如癲癇等大腦紊亂疾病，就需要高靈敏度的探測器來檢測大腦中的微弱磁場，從而幫助醫(yī)生獲得可用于治療的關(guān)鍵信息。

這樣具有無比想象力的前景，讓人興奮。

5月26日，杭州極弱磁場重大科技基礎(chǔ)設(shè)施研究院揭牌，研究的就是“極弱磁場”。

研究院成立于2020年12月，位于濱江區(qū)。這是一所由浙江省、杭州市、濱江區(qū)三級政府共建的高能級新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，承擔(dān)北京航空航天大學(xué)極弱磁場重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的培育、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)和技術(shù)升級。

研究院定下了兩個(gè)目標(biāo)——

十年內(nèi)，建成具有一定國際影響力的國家級重大科技創(chuàng)新平臺、科技創(chuàng)新高地和產(chǎn)學(xué)研用合作基地;

遠(yuǎn)期，建成具有重要國際影響的極弱磁場國家實(shí)驗(yàn)室和國際零磁科學(xué)中心。

什么是極弱磁場?

磁場，廣泛存在于自然界中。而且，絕大多數(shù)物質(zhì)都有弱磁性，只有少數(shù)物質(zhì)在一定條件下才會呈現(xiàn)出強(qiáng)磁性。

弱磁性物質(zhì)所表現(xiàn)的各種現(xiàn)象，叫做“弱磁現(xiàn)象”，以此形成的“弱磁學(xué)”，是研究物質(zhì)的弱磁性現(xiàn)象、本質(zhì)、規(guī)律和應(yīng)用的學(xué)科，是磁學(xué)的一個(gè)分支。

在物理學(xué)中，磁場的強(qiáng)弱，會用磁感應(yīng)強(qiáng)度來表示。磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，表示磁感應(yīng)越強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小，則表示磁感應(yīng)越弱。而“極弱磁場”，就是特指很難測量到或者無法感知到的磁場。

對于極弱磁場的精確測量，在地磁導(dǎo)航、地質(zhì)資源勘探、科學(xué)研究、國防建設(shè)與醫(yī)療儀器等領(lǐng)域，都有廣泛的應(yīng)用。而要精確測量到極弱磁場，就需要超高靈敏的磁場測量裝置。

目前，杭州極弱磁場重大科技基礎(chǔ)設(shè)施研究院已建成包括“超高靈敏極弱磁心腦磁成像測量科學(xué)研究裝置”“基于SERF的超高靈敏極弱磁場測量研究裝置”等在內(nèi)的多臺國內(nèi)唯一、世界先進(jìn)的科研儀器裝備。

大腦的磁場是地球的十億分之一

怎么被檢測到？

再回過頭來說極弱磁場和腦部疾病治愈之間的可能性。

如果要問“超高靈敏極弱磁場和慣性測量裝置”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施到底有什么用，可以概括為三個(gè)方面。

1.產(chǎn)生新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)：神經(jīng)信號測量與腦科學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)測量”，前沿物理學(xué)EDM(電偶極矩)等重大命題驗(yàn)證。

2.攻克重大心腦疾病發(fā)病機(jī)理：超高分辨率極弱磁成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“高清成像”。

3.實(shí)現(xiàn)高端醫(yī)療裝置“中國制造”：極弱磁成像代替功能核磁，推動高端醫(yī)療裝備跨代發(fā)展。

以“攻克重大心腦疾病發(fā)病機(jī)理”為例，極弱腦磁或者心磁超高分辨率成像裝置，將為科學(xué)家和醫(yī)生帶來更好的診斷工具。

在腦疾病診斷方面，目前基于結(jié)構(gòu)成像的醫(yī)療設(shè)備，無法對癲癇、發(fā)育性腦疾病、退行性腦疾病，還有其他精神類疾病等進(jìn)行有效的診斷。而腦磁成像在這類疾病的診斷上，就有著很大的優(yōu)勢。

極弱腦磁心磁超高分辨率成像，可為癲癇、腦血管病、兒童發(fā)育類腦疾病、退行性腦疾病提供一種被動、無損、可穿戴、高靈敏的新型技術(shù)手段。

這樣的成像裝備，已經(jīng)被國內(nèi)上千家醫(yī)院迫切需要。

傳統(tǒng)的心臟疾病診斷依賴于心電，但心電檢測的靈敏度和空間分辨率比較低，難以滿足需求。相比傳統(tǒng)心電檢測，心磁檢測靈敏度和空間分辨率都有了大幅的提高，為重大心臟疾病診斷提供了一種顛覆性技術(shù)。

在心臟疾病診斷方面，極弱心磁成像具有特異性、高靈敏、高空間分辨率、探頭靈活、非接觸等特點(diǎn)，可在很多醫(yī)學(xué)應(yīng)用派上用場，比如心律失常類疾病的高精度心磁溯源定位、輔助制定手術(shù)預(yù)案、術(shù)后康復(fù)評估、缺血性心臟病、胎兒心磁的非接觸快速診斷、心臟活力評估、胎兒心律失常、生長發(fā)育評估的早期診斷等。

杭州極弱磁場重大科技基礎(chǔ)設(shè)施研究院由中國科學(xué)院院士、北京航空航天大學(xué)學(xué)術(shù)委員會主任房建成教授擔(dān)任理事長、首席科學(xué)家和總設(shè)計(jì)師。

房建成說，“超高靈敏極弱磁場和慣性測量裝置”將建成世界唯一、性能最高、空間最大的“零磁”空間，提供極限弱磁環(huán)境和極限測量手段。

這種極限測量手段，將如何改變世界?房建成在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)曾回答了這個(gè)問題。

在面向世界科技前沿方面，腦科學(xué)研究的瓶頸讓超高靈敏神經(jīng)信號測量和腦磁圖研究裝置成為迫切需要，超高靈敏極弱磁場測量技術(shù)將為此作出貢獻(xiàn)，并有望支撐零磁科學(xué)從“0”到“1”的原創(chuàng)研究。

在面向國家重大需求方面，磁異常探測及深空磁探測對維護(hù)國家海洋和太空安全至關(guān)重要，需要開展基于新機(jī)理的新一代更高精度磁強(qiáng)計(jì)研發(fā)。

在面向人民生命健康方面，靈敏度不斷提高的原子磁強(qiáng)計(jì)，將助力帕金森、阿爾茨海默和老年心衰等重大心腦疾病的研究和診療，而基于極弱磁測量變革性技術(shù)的高端心腦磁成像裝置，有望助力自閉癥、抑郁癥、神經(jīng)功能障礙、心力衰竭等重大疾病的診斷。

杭州：

爭取建成綜合性國家科學(xué)中心

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，是為探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、引領(lǐng)技術(shù)變革提供極限研究手段的大型復(fù)雜科學(xué)技術(shù)研究裝置或系統(tǒng)。

作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是解決重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問題、支撐關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)、保障經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是搶占全球科技制高點(diǎn)、構(gòu)筑競爭新優(yōu)勢的戰(zhàn)略必爭之地。

杭州之所以有活力，正是因?yàn)橛掠趧?chuàng)新。

過去五年，杭州一直把“創(chuàng)新活力之城”建設(shè)工作擺在突出位置。

未來五年，杭州要“推進(jìn)高水平科技自立自強(qiáng)，打造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的新天堂”。

在“加快建設(shè)全球創(chuàng)新策源地”這一任務(wù)中，杭州就提到加快推進(jìn)世界級大科學(xué)裝置建設(shè)，爭取更多“國之重器”落戶杭州。“超高靈敏極弱磁場和慣性測量裝置”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，便是浙江省唯一納入《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“十四五”規(guī)劃》的重點(diǎn)項(xiàng)目。

眼下，杭州已經(jīng)把“爭取建成綜合性國家科學(xué)中心”作為統(tǒng)領(lǐng)“十四五”科技創(chuàng)新的全局性工作來推進(jìn)。

建設(shè)綜合性國家科學(xué)中心，需要重大科學(xué)裝置的支撐。

在高端創(chuàng)新平臺建設(shè)方面，之江實(shí)驗(yàn)室、西湖大學(xué)、阿里達(dá)摩院、北航杭州創(chuàng)新研究院等新型研發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)初成規(guī)模，國家超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置等重大科學(xué)裝置(平臺)的建設(shè)正在加快推進(jìn)。

杭州極弱磁場重大科技基礎(chǔ)設(shè)施這一“國之重器”的加入，將為杭州加強(qiáng)前沿基礎(chǔ)研究、強(qiáng)化杭州的創(chuàng)新能力、建設(shè)綜合性國家科學(xué)中心打下重要基礎(chǔ)。