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钛媒体对话杨学明院士:科学仪器代表科技硬实力,做不好很难自立自强

林志佳

林志佳

· 2022.12.09 10:08

“我们应该有一个更高水平的技术创新体系。光做‘国产替代’是不够的,替代只能做人家80%、90%的东西,这不是我们的理想。我认为真正的创新体系,是你要能够发展世界领先的科学仪器和方法,能够超越别人。”

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钛媒体对话杨学明院士:科学仪器代表科技硬实力,做不好很难自立自强

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杨学明(来源:受访者提供)

杨学明(来源:未来科学大奖论坛供图)

工欲善其事,必先利其器。

科学仪器好比科学家的“眼睛”,无论是芯片的研发,还是医疗的探索,都离不开科学仪器的支持。

作为国家科技发展的基石,科学仪器已成为世界各国的必争领域。中国仪器仪表学术奠基人之一、两院院士王大珩曾表示,仪器是认识世界的工具......是工业生产的“倍增器”,是科学研究的“先行官”,是军事上的“战斗力”,是现代生活的“物质法官”。

美国商务部国家标准局更是指出,美国仪器仪表工业总产值只占工业总产值的4%,但它对国民经济的影响达到66%。

尽管近年来中国仪器仪表行业发展迅速,但是总体仍依赖进口。2018年中国仪器仪表进口额高达1396亿元人民币左右,进口领域排名第五。以高效液相色谱仪为例,国产品占有率仅为20%,80%依赖进口。

其中,科学仪器仪表最核心的就是基础科学研究。

已经步入花甲之年的杨学明院士对此深有感触。他告诉钛媒体App,他认为目前国家和企业对于投入科学仪器研发的经费是不够的。

如今随着国家开始关注到基础科研带来的高质量科技发展价值,长期扎根于基础科研工作的这批科学家开始被得到肯定。

8月21日,中国科学院院士,南方科技大学副校长、讲席教授,中国科学院大连化学物理研究所研究员杨学明因其研发新一代高分辨率和高灵敏度量子态分辨的交叉分子束科学仪器,揭示了化学反应中的量子共振现象和几何相位效应的成就,获得了未来科学大奖“物质科学奖”,单项奖金达675万元。

杨学明院士于11月下旬接受钛媒体App的采访。

杨学明对钛媒体App表示,科学仪器代表了中国科技硬实力。在实验科学领域,科学仪器做不好,很难超越别人,永远只能跟着别人走。想做好的实验科学研究,唯一的办法就是要先把科学仪器做好,掌握核心技术。

“我们应该有一个更高水平的技术创新体系。光做‘国产替代’是不够的,替代只能做人家80%、90%的东西,这不是我们的理想。我认为真正的创新体系,是你要能够发展世界领先的科学仪器和方法,能够超越别人。” 杨学明认为,成为科技强国应该有更高的要求。

从兴趣出发,深耕物理化学、科学仪器领域学术研究

“我在学术发展过程中走了一条比较特殊的道路,有时候确实也是一种机遇。”

1965年,杨学明出生在浙江湖州市德清县。中学时期受到化学老师的启蒙热爱化学,但在高考时却因为物理分数好于化学,最终他考入了浙江师范学院物理系。不过,大学快要毕业的时候,杨学明放弃不下化学,自学了量子力学,1982年顺利考上了中国科学院大连化学物理研究所,叩开了物理化学的大门。

杨学明说自己是幸运的,物理拥有一套严谨的理论体系,而他经过物理专业训练后转入化学专业,感悟到了不一样的化学。从交叉学科发展来讲,进入到另一个学科可以从不同角度进行研究,利用以前学科上的优势来做新的学科研究,会有更多新的科研发挥潜力。

“当初我胆子还是比较大的。整个过程中,我也都是慢慢转换赛道,从大学学物理到博士时期读化学。我觉得这个经历本身就是一个渐进的过程,不是跳跃性的。所以有时候要有耐心,要沉下心来真正掌握最基础、最前沿的东西,慢慢的转换赛道。”杨学明对钛媒体App表示。

杨学明强调,科学本身就是交叉的,交叉融合对推动新技术发展非常有用。如果没有交叉学科融合,很多新的领域很难发展,也很难解决一些需要多学科才能解决的科学和技术问题。

1985年硕士毕业后,杨学明前往美国加州大学圣巴巴拉分校化学系攻读博士。1995年之前,他在美国普林斯顿大学、加州大学伯克利分校从事博士后研究,期间又一次转换赛道,从分子光谱学研究,转向利用先进光源研发科学仪器开展化学动力学研究。

正是因为这次转折和经历,杨学明找到了坚持到现在的科研方向:发展新的科学仪器,从事化学动力学领域最尖端的实验科学研究。

回国之后,杨学明担任中国科学院大连化物所分子反应动力学国家重点实验室主任、中国科学院大连化物所副所长等重要职位。
杨学明在交叉分子束仪器旁边(来源:中科院大连化物所)

杨学明在交叉分子束仪器旁边(来源:中科院大连化物所)

在杨学明主持下,中国成功研制出第一台大型自由电子激光科学研究用户装置,也是世界唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置。

2011年,杨学明当选中国科学院院士,2017年起担任南方科技大学理学院院长、讲席教授。

“绝大部分人在做科学时都要面对研究方向的选择,很少有人一辈子在一个领域做相同的事情。”杨学明回忆这段经历时坦言,即便换跑道也不要放弃以往基础,而是利用以往基础开拓感兴趣的新方向。

本次获得未来科学大奖“物质科学奖”的研究成果之一,杨学明等人自主研制独特的高分辨交叉分子束反应动力学研究成像装置。利用这一装置,研究小组成功测得H+HD→H2+D反应全量子态分辨的产物速度影像,并在实验上观测到转动量子态分辨的H2产物前向角分布快速振荡结构,从而揭示几何相位在化学反应中独特的作用以及几何相位效应的物理本质,相关成果于2018年12月在线发表于《科学》杂志。

在采访过程中,杨教授与钛媒体App交流了很多关于年轻人的成长、基础科研重要性、人才搭建等关键话题。

杨学明认为,在复杂的外界压力面前,年轻人应该直接面对,而不是逃避,需要找到不断化解压力的动力,“我自己的想法就是要尽我最大的努力去从事我的科学事业,直接面对压力和挑战。我觉得这是比较好的方法。”

对于基础科研,杨学明呼吁大幅提高对技术的重视程度,加大科学仪器的研发投入。他认为“做科学仪器的人往往并不是特别受重视,但没有新科学仪器的发展,在实验上很难做出有重要意义的工作。”

对于人才供给,杨学明指出,现在国家人才培养体系比较全面,但资源配置、高校供给等方面存在优化空间,这是一个比较突出的课题,“人才培养应该是更开放的一种体系,比如研究生培养应该是跟师资水平和研究资源挂钩,这样才能提升和优化我们研究生培养的能力。”

杨学明坦言,未来他希望能继续推动、帮助团队,在气相与表面化学反应机理和动力学领域做出世界领先的科学成果,包括化学反应过渡态的认识等方面真正把相关问题做深做透,从而推动我们对化学反应的理解达到更高的水平。

此外,他还特别希望中国人能够培养世界顶尖的科学家,能够看到更多的年轻人在这个领域脱颖而出,挑战重要科学问题和解决关键“卡脖子”技术方面问题。

“我现在正在努力推动超导型极紫外和软X射线自由电子激光的建设,我认为这有助于推动一些关键的科学技术领域发展。希望未来的5~10年,团队能在这些领域取得一些突破性的进展。”杨学明告诉钛媒体App。

杨学明强调,作为一名科技工作者,珍惜国家资源,高度重视研发科学仪器的效率和水平,只有这样才能推动这一领域更好地发展。

以下是钛媒体App和杨学明院士的部分对话记录:

钛媒体App:科学发展离不开“创新”,您认为自主创新有怎样的意义?

杨学明:科学没有“创新”是没办法发展的。如果你跟着别人做,肯定不叫创新。创新的意义在于,是否真的能够突破现有的一些框架,无论是实验还是理论,做一些别人真正别人做不到的事情,我觉得任何领域都是这样。我们要做的,就是跟别人不一样的事情,也只有在这样的“不一样”中才能体现你人生的创新价值。所以我认为要追求不一样、自主创新的道路。因此,我们做的科学仪器从来不做别人去做一模一样。即使我们做同类型仪器,也一定要在某一方面能够超越。我一直在强调原创,鼓励真正的原创思想和探索精神。

钛媒体App:在国内和UC伯克利期间做科研有何不同?国内是否需要重视技术转化落地?

杨学明:基础科学研究在一个点上做突破,做到世界领先,是一件不容易的事情。对于我们来说,基础科学的发展非常重要。如果基础科学做不好,我们很难成为一个真正意义上的科技强国。

美国科技创新体系,有较长的发展历史,在大学和研究所里有一大批从事基础科学的人才,目标就是把基础科学研究做好。我认为做好了基础科学,才会有更好的技术上的发展,当然技术的发展反过来也能推动基础科学的发展。我们对于后者的重视度还是不够的。基础科学和技术发展是不矛盾的,有的时候还是密切相关的。我们需要培养更多精通技术而又能从事高水平研究的人才,来推动重大科学和技术问题的研究。

钛媒体App:对于未来的3到5年,人才培养、学科建设等方面,您有何规划和看法?

杨学明:第一,从科学研究的角度,我希望推动团队继续在气相与表面化学反应机理和动力学领域开展前沿科学研究,特别是化学反应过渡态等方面的研究,能够真正把相关问题做深做透,推动我们对化学反应过程的理解达到一个更高的水平。所以,未来我肯定是要在这个领域继续做工作。我也希望能够未来几年能够有时间写书,把过去几十年来的研究工作总结出来,使得大家对化学反应的理解更加深入。

第二,当然人才培养方面,我特别希望帮助更多年轻人的发展,使得他们在这个领域脱颖而出。目前,我们这个领域国内已经有一批相当高水平的科研人才,希望这批人能够发挥作用,挑战世界科学难题,真正达到世界顶尖水平。这特别重要,能否培养世界顶尖的科学和技术人才也是我们能否成为科技强国的一个重要标志。

第三,未来我还希望推动一些重大科学设施的建设,特别是高亮度极紫外和软X射线自由电子激光装置的建设,对推动中国关键科学技术的发展至关重要。在今后的5-10年期间,希望能够在这些领域取得一些突破性的进展。(本文首发钛媒体App,作者|林志佳)

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