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2024年度“中国科学十大进展”中“嫦娥六号返回样品揭示月背28亿年前火山活动”图解。

“实现原子级特征尺度与可重构光频相控阵的纳米激光器”概念图。

以上图片均为国家自然科学基金委员会提供

数据来源：国家统计局、《国家创新指数报告2024》、《2024年全球创新指数报告》

日前，国家自然科学基金委员会在2025中关村论坛年会开幕式上发布了2024年度“中国科学十大进展”。这些进展是我国基础研究取得重要成果的缩影和代表，在科技界产生良好反响，受到社会各界广泛关注。

2024年度“中国科学十大进展”主要分布在数理天文信息、化学材料能源、地球环境和生命医学等科学领域。把握新一轮科技革命和产业变革重大机遇，了解和掌握科学研究的趋势和特征至关重要。2024年度“中国科学十大进展”体现了什么发展趋势，又将如何服务经济社会高质量发展？

——编  者

科学研究不断突破人类认知边界

月背28亿年前的火山活动揭示了哪些奥秘？黑洞如何影响星系的演化形成？激光器的特征尺度推进至原子级别有何意义？量子计算如何融合物理学和信息科学？科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界。

极宏观

2024年度“中国科学十大进展”中，有多项成果在探索宇宙奥秘、揭秘微观世界中获得重大新发现，填补了科学空白，在全球产生了重要影响。

人类对月球的认识更进一步。嫦娥六号任务首次实现月球背面采样返回，为研究月球背面火山活动提供了独有的素材，根据首批月球背面样品，中国科学院地质与地球物理研究所李秋立、中国科学院广州地球化学研究所徐义刚和中国科学院国家天文台李春来等共同揭示了月背28亿年前火山活动，开启了月球研究新阶段。

长期以来，黑洞如何影响星系的形成演化一直缺乏明确的观测证据，也成为亟待解决的重要科学问题。南京大学王涛等科研人员创新性地探索中心黑洞质量与星系冷气体含量之间的关系，首次揭示了中心黑洞的质量是调制星系中冷气体含量的最关键的物理量：中心黑洞质量越高的星系，其冷气体含量越低。而冷气体又是星系中恒星形成的原料，因此这一发现对中心黑洞影响星系形成演化提供了重要的观测证据，向着最终解开星系生死转变的谜团迈出了坚实的一步。

极微观

激光器的微型化开启了光子技术发展的新纪元，深刻变革了人类的科技与生活。北京大学马仁敏等提出了奇点色散方程，建立了介电体系突破衍射极限的理论框架，研制出迄今模式体积最小的激光器——奇点介电纳米激光器，将激光器的特征尺度推进至原子级别。此外，他们还基于纳米激光器构建了可重构光频相控阵，使得纳米激光器阵列可以“同步起舞”，生成可重构的任意相干激射图案。该研究为信息技术领域提供了一种新的光源。

极端条件

极端条件通常是指在实验室中人为创造出来的、达到或接近目前技术极限的单项或综合物理条件。2024年度“中国科学十大进展”中，就有这方面的创新突破。

20年前，《科学》杂志创刊125周年之际，公布了全世界最前沿的125个科学问题，“固体中是否可能存在超流现象？如何实现？”被列为其中之一。如今，我国科研人员取得了重大突破。中国科学院理论物理研究所/中国科学院大学苏刚、李伟，中国科学院物理研究所孙培杰和北京航空航天大学金文涛等研究发现三角晶格阻挫量子磁体实现超固态的磁性对应，即自旋超固态，这是首次在固体材料中找到自旋超固态存在的可靠实验证据。该团队还实现了94毫开尔文（零下273.056摄氏度）的极低温，开辟了无氦—3极低温固体制冷新途径。随着量子材料固态制冷技术的不断发展，有望为量子科技、空间探测等国家重大需求提供重要的技术支撑。

极综合交叉

2024年度“中国科学十大进展”遴选活动的解读专家、复旦大学副校长马余刚表示，这些科学进展还有一个显著特点，就是充分体现了科学研究向极综合交叉发力，学科交叉融合成为加快科技创新的重要驱动力。人工智能与生命科学相结合，材料学、临床神经科学以及工程技术等交叉融汇，量子计算融合物理学和信息科学……在遴选过程中，他们发现不少科学进展都是学科综合交叉研究的成果，将有望产生更多颠覆性技术和引领性原创成果。

先进实验装备、重大科技基础设施等提供有力支撑