中國人要有膽識來推動世界科學(xué)發(fā)展
——對話2022未來科學(xué)大獎—“物質(zhì)科學(xué)獎”獲得者楊學(xué)明

祝傳海

作為中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)副校長、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員，楊學(xué)明自行設(shè)計研制和發(fā)展了一系列具有國際領(lǐng)先水平的科學(xué)儀器，他帶領(lǐng)團(tuán)隊成功研制的中國首個自由電子激光用戶裝置，也為世界提供了一個國際、獨(dú)特且領(lǐng)先的實驗科學(xué)研究平臺。

楊學(xué)明堅持“不做跟別人一模一樣的東西”，“就算是同類儀器，也一定要在某一方面做到超越”。正是這種“不一樣”，令他獲得2022未來科學(xué)大獎—“物質(zhì)科學(xué)獎”。在他看來，這一獎項把中國科學(xué)家得到國際認(rèn)可的工作在社會上傳播開來，展示出這樣的思想：“我們中國人要有膽識來推動世界科學(xué)的發(fā)展，真正為人類文明的發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)?！?/p>

“我感到非常幸運(yùn)”

《科學(xué)中國人》：您因研發(fā)新一代高分辨率和高靈敏度量子態(tài)分辨的交叉分子束科學(xué)儀器，揭示了化學(xué)反應(yīng)中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應(yīng)，獲得2022未來科學(xué)大獎—“物質(zhì)科學(xué)獎”。這項工作的重要性體現(xiàn)在哪些方面？

楊學(xué)明：我是做基礎(chǔ)科學(xué)研究的，探索未知科學(xué)領(lǐng)域，對我特別重要。從很早前我就有一個堅持：我們做實驗科學(xué)最重要的一件事，就是如何探索未知的科學(xué)現(xiàn)象，或者還沒有真正被認(rèn)識的一些科學(xué)領(lǐng)域。

楊學(xué)明在交叉分子束儀器旁

比如在化學(xué)反應(yīng)的過程中，為什么能產(chǎn)生這種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，而不是那種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物？為什么這個反應(yīng)在這種條件下能反應(yīng)，在別的條件下不反應(yīng)？非常關(guān)鍵的一點就是要找到化學(xué)反應(yīng)過程中間狀態(tài)的特色，也就是所謂的“過渡態(tài)”。

過渡態(tài)的特性，是化學(xué)反應(yīng)過程研究中的核心科學(xué)問題，我認(rèn)為也是最重要的科學(xué)問題之一。但長期以來，我們對它的研究不夠深入，也沒有很好的方法。因為過渡態(tài)的“壽命”特別短，是飛秒（10-15秒）量級，所以需要非常特別的方法來研究。

我們利用散射的方法，就是用兩個分子束碰撞的方法，通過整個空間的反應(yīng)的散射圖像來看化學(xué)反應(yīng)的根本特征。因為每一個化學(xué)反應(yīng)，就像每一個人一樣，都有自己非常獨(dú)到的地方。幾乎沒有化學(xué)反應(yīng)是完全一模一樣的，所以找尋其中的規(guī)律，也就是化學(xué)反應(yīng)過渡態(tài)有哪些基本特性，特別重要。

我們知道，化學(xué)反應(yīng)是遵循量子力學(xué)的基本原理。因此，過渡態(tài)本身應(yīng)該也有非常明顯的量子特性。過渡態(tài)的這些量子特性，很多都是我們以前沒有認(rèn)識到的，或者用以前的實驗方法看不到的。而我們利用自己發(fā)展的科學(xué)儀器，就能夠去研究量子共振態(tài)、幾何相位效應(yīng)等，并且通過和理論學(xué)家合作，對這些過程產(chǎn)生更深刻的認(rèn)識。

我剛開始進(jìn)入這個領(lǐng)域時，化學(xué)動力學(xué)研究還是一個比較經(jīng)典的動力學(xué)領(lǐng)域；慢慢地它開始走向量子水平的化學(xué)動力學(xué)研究。在量子水平上研究化學(xué)動力學(xué)才能使我們對化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)有根本性的理解，并達(dá)到更加精準(zhǔn)的水平，推動化學(xué)成為一門更精準(zhǔn)和更可預(yù)測的科學(xué)，我認(rèn)為這非常有意義。

我身在其中，能夠為推動這樣一個方向的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量，并且在交叉分子束反應(yīng)動力學(xué)上做出了一些非常獨(dú)到、大家也比較認(rèn)可的工作，這讓我覺得非常幸運(yùn)。

《科學(xué)中國人》：一路走來，您覺得哪些是您人生中的關(guān)鍵節(jié)點？這些節(jié)點對您有怎樣特殊的意義？

楊學(xué)明：人生中的每一步，都會烙下一個腳印，對后來走向的結(jié)果有影響，所以每一步都很重要。

我在浙江農(nóng)村長大。很幸運(yùn)，我在中學(xué)時遇到一位很好的化學(xué)老師，他的鼓勵讓我對化學(xué)產(chǎn)生了朦朧的興趣。如果當(dāng)初沒有對化學(xué)感興趣，可能我現(xiàn)在走的就是完全不同的道路。早期埋下的種子對我來說太重要了。

我大學(xué)是在浙江師范學(xué)院（現(xiàn)浙江師范大學(xué)）物理系度過的，在那里，我打下了很好的物理基礎(chǔ)，但還是覺得應(yīng)該繼續(xù)追求化學(xué)。所以，我找到了一個學(xué)化學(xué)的機(jī)會，到中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）讀碩士研究生，跟隨張存浩老師和朱清時老師學(xué)習(xí)光譜。

學(xué)了物理再去學(xué)化學(xué)，我自己認(rèn)為是一個很好的知識架構(gòu)。因為角度不同，看問題的方式就會不一樣。我其實非常幸運(yùn)地走上了這條道路。

在大連化物所畢業(yè)后，我去美國留學(xué)。這一步對我來說也非常重要，真正讓我見識到世界最先進(jìn)的科學(xué)是怎樣的狀態(tài)。尤其在加州大學(xué)圣巴巴拉分校讀博士時，遇到了阿萊克·沃特克（Alec Wodtke）教授。從他身上我學(xué)到了很多，讓我真正產(chǎn)生了做科學(xué)研究的熱情，也讓我感受到做前沿科學(xué)是“觸摸得到”的，是有可能一步一步把自己的研究想法實現(xiàn)的。對做科學(xué)研究來說，除了興趣，另一件非常重要的事就是“想法”——因為有了想法才能有問題，有了問題才能解決問題。

到那時，我做的還都是光譜。其實1991年之后，我去普林斯頓大學(xué)做博士后研究本來也是要做光譜。但后來遇到了一些困難，或者說我沒有找到特別讓我激動的方向。于是，我有了要轉(zhuǎn)變一下研究方向的想法，就選擇轉(zhuǎn)到加州大學(xué)勞倫斯伯克利國家實驗室，跟隨李遠(yuǎn)哲先生利用同步輻射光源開展化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究。

這是一個嶄新的研究，而且要研制一套全新、非常復(fù)雜的交叉分子束科學(xué)儀器，也正是這一點吸引我走進(jìn)了這一個方向。我就是從這里真正開始并且學(xué)會做復(fù)雜的科學(xué)儀器，走到了化學(xué)動力學(xué)領(lǐng)域。對我后面的學(xué)術(shù)生涯來說，這是一個非常關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點。

可以說，這一路上我經(jīng)歷了很多“點”，每個點在我人生中發(fā)揮的作用不一樣。但它們令我一步一步走上了一條能夠追尋夢想又能發(fā)揮價值的科學(xué)道路，我感到非常幸運(yùn)。遇到對的人、對的事情，又是自己喜歡的，人生能夠這樣“對”起來，很不容易。

當(dāng)然，這當(dāng)中不是沒有困難，每到要做決定往哪個方向上走的時候，我就問自己走上這方向，我會不會后悔？如果不后悔做了這樣的選擇，那我就一往直前。

“我跟南方科大有點緣分”

《科學(xué)中國人》：您2017年11月南下，出任南方科技大學(xué)理學(xué)院院長，當(dāng)時選擇南方科技大學(xué)的機(jī)緣是什么？

楊學(xué)明：我是2017年來到南方科技大學(xué)（簡稱“南方科大”）幫助創(chuàng)建理學(xué)院的。

南方科大是一個很年輕的學(xué)校，2010年才開始創(chuàng)建。我跟南方科大有一點緣分，它的創(chuàng)校校長朱清時是我的碩士生導(dǎo)師。所以在南方科大創(chuàng)建的過程中，我也很關(guān)注。朱清時老師很早就邀請我來訪問、作報告。我還參加了第一個教改班的開學(xué)典禮。

當(dāng)時只有40幾個學(xué)生，他們非常有理想，有挑戰(zhàn)未來、挑戰(zhàn)自己的精神和勁頭，讓我覺得我們國家的年輕人比我膽子還大，如果是我，也許還沒有膽量去做這樣的選擇。我被他們感動，南方科大也留給我一個敢闖、敢干的深刻印象。我覺得，這種精神值得我來為學(xué)校做一點事情。

但那幾年我特別忙，沒有機(jī)會來南方科大。2014年之后，我有段時間身體不是很好，基本恢復(fù)之后感覺到人生很短暫，還應(yīng)該要做點什么有意義的事。所以當(dāng)陳十一校長問我愿不愿意來幫助創(chuàng)建理學(xué)院時，我感到這是一個非常難得的機(jī)遇。

南方科大是一個創(chuàng)新的學(xué)校，是一個非常有理想的學(xué)校。而我們國家在創(chuàng)新型人才建設(shè)上也確實有一些短板，我特別希望能在這方面做一點工作。

我本人學(xué)了物理和化學(xué)，懂一點儀器，對生物科學(xué)問題也非常感興趣?？梢哉f，我自己就是做交叉學(xué)科的，也希望在理學(xué)的學(xué)科交叉上有所貢獻(xiàn)。所以建理學(xué)院這件事，非常對我的興趣和胃口。

《科學(xué)中國人》：南方科技大學(xué)有哪些優(yōu)勢和特色？

楊學(xué)明：南方科大的優(yōu)勢在于“新”。有的時候新可能不是好事，但新最大的好處是沒有包袱。

南方科大在吸引海外人才方面有較大作為，最近的就是在2022年引進(jìn)了菲爾茲獎獲得者埃菲·杰曼諾夫（Efim Zelmanov）。同時，國內(nèi)很多優(yōu)秀學(xué)者對南方科大也很認(rèn)可。這些優(yōu)秀人才的加入，對學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新人才等方面有很大的推動作用。

在過去的多年發(fā)展過程中，南方科大建立了不錯的聲譽(yù)，我們也希望各界能夠?qū)δ戏娇拼笥懈嗟闹С?，來推動這一新型研究型大學(xué)的發(fā)展，真正把我國建設(shè)高水平研究型大學(xué)這件事做好。

這對我國整個研究體系的發(fā)展具有根本性的意義。只有具備了高水平的科研人才，我國科研整體水平才有可能真正做到引領(lǐng)的高度。當(dāng)然這是一個長期的工作，不是一天兩天能做成的。我相信在大家的努力下，還是很有希望實現(xiàn)的。

在“不一樣”中體現(xiàn)創(chuàng)新價值

《科學(xué)中國人》：科學(xué)的發(fā)展離不開創(chuàng)新，您認(rèn)為自主創(chuàng)新對一個國家、一個民族乃至一個人具有怎樣的意義？

沈向洋（左）為楊學(xué)明頒發(fā)2022未來科學(xué)大獎—“物質(zhì)科學(xué)獎”

楊學(xué)明：做科學(xué)，沒有創(chuàng)新是沒有辦法生存的。創(chuàng)新的意義在于突破現(xiàn)有框架，去做別人做不到的事情。

我自己做實驗科學(xué)研究從不想完全跟著別人做，可能會用到一些前人發(fā)展的實驗方法，但是從來不做跟別人一模一樣的事情。我們實驗室做科學(xué)儀器，哪怕是做同類的科學(xué)儀器，也一定要在某一方面超越，做到跟別人不一樣?！安灰粯印辈灰欢ㄊ侨碌?，但是如果跟別人一模一樣，肯定不是新的。我們就是在那些“不一樣”中體現(xiàn)創(chuàng)新的價值。

《科學(xué)中國人》：您對我國自主創(chuàng)新體系的建設(shè)有何真知灼見？在您看來，如何培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的學(xué)生？

楊學(xué)明：在美國讀博士研究生時，我得到了一個啟發(fā)：研究生必須有自己的創(chuàng)新思想。

我們一直在強(qiáng)調(diào)原創(chuàng)。原創(chuàng)的思想和勇氣特別重要。不要直接告訴學(xué)生他要往哪個方向發(fā)展，要鼓勵他們?nèi)フ业教剿鞯囊饬x，從而去做一些真正不一樣的東西。別人告訴你的東西怎么能叫創(chuàng)新呢？創(chuàng)新是要從你自己內(nèi)心迸發(fā)出來的。

為什么我覺得自己能做科研，就是在讀博士期間意識到自己有很多新的想法，并且有能力去實現(xiàn)它們的一部分。我們要鼓勵和創(chuàng)造這種環(huán)境。不管是大學(xué)還是研究所，不能去培養(yǎng)老師讓干什么就干什么的學(xué)生，乖乖的，跟綿羊似的。在研究體系中，這是沒有希望的，肯定會導(dǎo)致一代不如一代。

科學(xué)研究的發(fā)展就是要一代超越一代。我們要鼓勵年輕人在科學(xué)上要有一些“反叛”精神，要敢于發(fā)出合理的質(zhì)疑，要敢于超越他們的老師，只有這樣科學(xué)領(lǐng)域才能興旺發(fā)達(dá)。我們國家在基礎(chǔ)科學(xué)探索上需要提倡這種精神。

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不是孤立的

《科學(xué)中國人》：作為2022未來科學(xué)大獎—“物質(zhì)科學(xué)獎”獲得者，對于中國民間科學(xué)獎項推動科學(xué)的作用，您有怎樣的看法？

楊學(xué)明：這次獲獎后，我對未來科學(xué)大獎的理念和做法進(jìn)行了深入了解。我感到這是一個有特殊意義的科學(xué)大獎。它聚焦中國人的科學(xué)研究成果在世界的影響。

過去幾十年，我國基礎(chǔ)科學(xué)研究水平有了大幅度提升，相當(dāng)一部分學(xué)者的研究成果已經(jīng)在國際上得到了認(rèn)可。但國內(nèi)在科學(xué)傳播時講得比較多的是“科學(xué)有用”?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展不是孤立的，“科學(xué)有用”很重要，但基礎(chǔ)科學(xué)的突破哪怕目前看不到用處，它也是很重要的。

基礎(chǔ)科學(xué)能推動人類知識疆界的突破。在這一方向上，極具代表性的、中國人做的東西，我們能數(shù)出來的不是那么多。但是，我相信隨著我國基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，中國科學(xué)家的突破一定會越來越多。我認(rèn)為未來科學(xué)大獎充分展示了這樣一種思想：我們中國人要有膽識來推動世界科學(xué)的發(fā)展，真正對人類科學(xué)文明的發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。

基礎(chǔ)科學(xué)研究也推動重要技術(shù)的發(fā)展。比如，我們現(xiàn)在用于醫(yī)學(xué)的核磁共振、X射線等技術(shù)，最開始就是做基礎(chǔ)科學(xué)研究的科學(xué)家發(fā)展起來的。如果他們不來鉆研，這些方法也發(fā)展不到現(xiàn)今的大規(guī)模應(yīng)用。因此，我認(rèn)為科學(xué)工具的發(fā)展水平，如實驗技術(shù)、科學(xué)儀器、科學(xué)軟件等，都是一個國家科技硬實力的體現(xiàn)，是基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要組成部分，需要得到高度重視。

我國目前在基礎(chǔ)科學(xué)上的重視程度和資金投入都應(yīng)該繼續(xù)加大，尤其是先進(jìn)科學(xué)儀器和方法。高水平基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，是成為世界強(qiáng)國的一個重要條件。未來科學(xué)大獎能夠把中國科學(xué)家得到國際認(rèn)可的工作在社會上廣泛傳播，鼓勵高水平的科學(xué)研究，這對我國基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展特別重要。

《科學(xué)中國人》：一路走來，您的科研理想是什么？對于未來的3到5年，人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)等方面，您有何規(guī)劃？

楊學(xué)明：我們團(tuán)隊現(xiàn)在已經(jīng)做了一些初步比較好的成果，在此基礎(chǔ)上，我希望我們能把問題做深、做透。比如，對過渡態(tài)有更加系統(tǒng)的認(rèn)識。只有這樣，我們對整個化學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性理解，才能達(dá)到更全面、更系統(tǒng)的水平。

我也希望未來幾年，我能有時間去寫過渡態(tài)研究方面的專著，總結(jié)過去我?guī)资曛械难芯抗ぷ骱徒?jīng)驗，希望能夠幫助大家提高對于過渡態(tài)量子特性的認(rèn)識。

同時，我特別希望能有更多的年輕人才脫穎而出，去挑戰(zhàn)一些比較重要的問題。我認(rèn)為國內(nèi)已經(jīng)有一批非常高水平的人了，希望這一批人能夠發(fā)展成為世界頂尖的水平。我們中國人能夠培養(yǎng)世界頂尖的科學(xué)家，也是非常重要的事情。我也非常努力地希望成就一些事。

未來，我希望能加快推動超導(dǎo)型自由電子激光裝置（包括極紫外和軟X射線區(qū)域）的建設(shè)，因為我從心底里認(rèn)為新一代自由電子激光光源的建設(shè)在推動我國關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)的發(fā)展上意義重大。

也許再過十年，我也沒有那么大的精力來做科研了。因此，我特別希望在余下的十多年里，能夠做一些更有意義的科學(xué)和技術(shù)研發(fā)工作。