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子束微量分析以及空間輻射模擬、核爆炸模擬等方面。尤其是近20多年來，加速器的應用已遠遠超出原子核物理和粒子物理領域，在諸如材料科學、表面物理、分子生物學、光化學等其它科技領域也得到廣泛而重要的應用。
事實上，孫元起在1900年公佈所謂的“鍊金術”，即用天然放射性元素放射出來的a射線轟擊氮原子首次實現元素的人工轉變以來，物理學家就認識到，要想進一步認識原子核結構及變化規律，必須用高速粒子來轟擊原子核。然而天然放射性提供的粒子能量有限，只有幾兆電子伏特；天然的宇宙射線中粒子的能量雖然很高，但是粒子流極為微弱，比如能量為10的14次方電子伏特的粒子，平均每小時在一平米的面積上只降臨一個，而且無法支配宇宙射線中粒子的種類、數量和能量，很難用於開展研究工作。因此為了實現有預期目標的實驗研究，研製和建造粒子加速器就變得非常重要。
科學家最初的設想，是利用直線加速器加速帶電粒子，粒子沿著一條近於直線的軌道運動，並被逐級加速的。可是，當需要很高的能量時，加速器的直線距離會很長。用什麼辦法來大幅度地減小加速器的尺寸呢？在1930年，耶魯大學的畢業生歐內斯特·勞倫斯在直線加速器諧振加速工作原理的啟發下，提出了研製迴旋加速器的建議。就是在迴旋加速器裡增加兩個半圓形磁場，使帶電粒子不再沿著直線運動，而沿著近似於平面螺旋線的軌道運動，這種改造使得加速器的電場不至於太長而導致電場能損失，也可以逐級諧振加速到很高的能量，而且加速器的尺寸也大大地縮減。憑藉此項發明，勞倫斯獲得了第39屆諾貝爾物理學獎。；
孫元起在《一種迴旋粒子加速器的構想》文中，就是提出這個極富設想的設計發明。
除此之外，孫元起還承擔了一項艱鉅的任務，就是給這本理科學報寫篇卷首語。在某種意義上講，孫元起把這篇文字看得比學報中的任何一篇論文都重要。因為它既是學報未來一段時間的辦刊宗旨，也是讀者對於學報的最直接印象。是宣傳鼓動，大喊“科學技術是第一生產力”的口號？還是介紹眼下世界上最新的科學進展，讓讀者與科學界同呼吸共命運？
猶豫再三，孫元起決定寫出自己最想做、一直在做、而又很難獨立完成的願望。
於是，讀者在彆彆扭扭地開啟理科版《私立經世大學學報》的時候，會看到這樣的題目：《中國自然科學研究的方向——與我國有志科技救國者商榷》。在篇中，孫元起用正統讀書人非常鄙薄的白話文，鄭重地寫道：
道光、咸豐以來，中國自然科學的全面落後，是顯而易見的。隨著西曆進入了新世紀，這種差距不僅沒有因為洋務運動的蓬勃發展而縮小、消失，而且越來越大。差距的愈拉愈大，關係的是國家興亡、民族盛衰，讀書求學者無不應該時刻銘記在心。
有位學者說過，所有偉大的理論和思想，都是猜想出來的。根據已有的理論進行推理和論證，只能得出一些現有理論框架內的結論觀點而已。我國中小學堂的學生，一般都是聰明過人，而且很少受到現有理論知識的束縛，加上他們年齡比歐美諸國學生大，比較成熟，沒準兒真的能想出一些偉大的東西。然而這些偉大的東西，一時半會兒不能給國家民族帶來效益，除了增加榮譽，與國家興亡、民族盛衰關係不大。所以，我們應該更注重實用性的科學研究。
當然，僅憑中國現有為數不多的自然科學研究者，想在自然科學領域全面開花、全面趕超，無疑是痴人說夢。可取的方法是，在一個或幾個窄小的點上進行精深的研究，進而突破，透過以點帶面，拉動自然科學研究水平的提高，實現全面發展。
本人雖然不才，但在西方遊學多年，略有見聞。今日在此，不揣簡陋，提出中國自然科學研究亟需關注的三個方向，與我國有志科技救國者商榷。如有可取，還望大家共同為此努力！
首先是與農業增產增收有關的科學研究。中國自古為農業大國，從事農業勞動的人口也是世界上最多的，然而四萬萬國民每日辛苦勞作，卻仍然掙扎於食不果腹、衣不蔽體的境地。有志之士無不痛心！學以致用，故而與農業增產增收有關的科學研究，是科學家關心的第一要務。在這裡提醒諸君，請不要以為種地之術，國人已有數千年經驗，就輕易視之。要知道，單單是作物想獲得大豐收，就要涉及到生態學、水利工程、遺傳育種、水土保持與荒漠化防治、病蟲害防治、農業機械、農藥學、土壤學、植物營養學等諸多學科，足以使無數學者一生為之殫精竭慮
