中國科學(xué)院院士楊學(xué)明：一定要強(qiáng)調(diào)科學(xué)儀器的重要性
發(fā)布時(shí)間：2022-09-21
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近日，2022未來科學(xué)大獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單正式揭曉。中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、南方科技大學(xué)講席教授楊學(xué)明獲得“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”。
多年來，科學(xué)儀器的設(shè)計(jì)和研發(fā)始終是楊學(xué)明科研生涯中的重要課題。他表示：“一定要強(qiáng)調(diào)科學(xué)儀器的重要性。只有發(fā)揮創(chuàng)造力，做真正獨(dú)特的科學(xué)儀器，才有可能引領(lǐng)科技創(chuàng)新?！?/span>
實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展離不開先進(jìn)科學(xué)儀器
Q1：您正在推進(jìn)的新一代高重頻自由電子激光裝置研制工作進(jìn)展到什么階段了？
楊學(xué)明：前一階段，我們主要推動(dòng)了低重頻極紫外自由電子激光的發(fā)展，這個(gè)裝置還是相當(dāng)成功的，是世界上唯一的極紫外自由電子激光用戶裝置，現(xiàn)在在科學(xué)應(yīng)用方面有了相當(dāng)大的進(jìn)展。
目前，我們正在積極推動(dòng)高重頻自由電子激光技術(shù)發(fā)展，希望發(fā)展在極紫外和軟X射線波段世界上最亮的光源。這一技術(shù)的預(yù)研工作，我們已取得了一定的進(jìn)展，希望能盡快推進(jìn)裝置建設(shè)，大幅提升我國在先進(jìn)光源技術(shù)方面的水平。
這個(gè)裝置是基于超導(dǎo)加速器技術(shù)研制的，是目前國際上最先進(jìn)的超導(dǎo)加速器裝置，而且光源能達(dá)到相當(dāng)高的亮度。如果建成的話，對未來的基礎(chǔ)科學(xué)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用都將有非常重要的影響。
Q2：您之前提到，我國研究團(tuán)隊(duì)對科學(xué)儀器研究的關(guān)注和重視很少，為什么這么說？
楊學(xué)明：近年來，我國對科學(xué)儀器的重視程度已明顯提升，但還沒有達(dá)到理想狀態(tài)。我認(rèn)為有幾個(gè)原因。
一是觀念上還不夠重視。對實(shí)驗(yàn)科學(xué)而言，沒有最好的儀器和方法很難在實(shí)驗(yàn)觀測上做到國際領(lǐng)先，這個(gè)理念特別重要。從科學(xué)發(fā)展史上，我們可以清楚地看到這一點(diǎn)，比如英國著名物理學(xué)家盧瑟福和同事發(fā)明的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置為正確原子模型的建立發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在我國，我個(gè)人認(rèn)為，科學(xué)儀器的重要性一直強(qiáng)調(diào)得還不夠，很多領(lǐng)域的科學(xué)儀器研制工作沒人做或研制水平不高，整體投入也很不夠，高端儀器自主研發(fā)制造能力還有較大提升空間。
二是政策體系還不夠完善。做科學(xué)儀器并不容易，想做科學(xué)儀器的人要冒一點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)。但問題是，現(xiàn)有科學(xué)評價(jià)體系能不能容納這樣一批做高水平科學(xué)儀器的人？真正的科學(xué)發(fā)展必須要有科學(xué)儀器上的創(chuàng)新。相比西方一些國家，我國政策體系在這方面還存在不足。所以，要健全相應(yīng)的體制機(jī)制，發(fā)揮政策指揮棒作用，加大投入力度，鼓勵(lì)一大批有能力、有興趣和敢于冒險(xiǎn)的人投身于科學(xué)儀器的研制和發(fā)展中。也只有這樣，才能真正攻克我國各個(gè)領(lǐng)域存在的“卡脖子”技術(shù)。
要做高水平儀器解決重大科學(xué)問題
Q3：設(shè)計(jì)研發(fā)科學(xué)儀器的成本很高，很多時(shí)候甚至?xí)鹨恍幾h。您個(gè)人如何平衡科學(xué)儀器的投入和產(chǎn)出？成功設(shè)計(jì)、研發(fā)科學(xué)儀器需要哪些支持？
楊學(xué)明：對科學(xué)家來說，做科學(xué)儀器是一件很吃力的事，做儀器肯定需要比較多的經(jīng)費(fèi)。但我覺得這是值得的，因?yàn)樽隹茖W(xué)儀器有很多好處。第一，能解決自己想解決的重要科學(xué)問題。我個(gè)人不想買別人的儀器，因?yàn)閯e人做的儀器不能解決我想要解決的重要科學(xué)問題。第二，做科學(xué)儀器能培養(yǎng)人才。第三，科學(xué)儀器本身也是一個(gè)非常重要的高新科技產(chǎn)業(yè)，做科學(xué)儀器涉及的產(chǎn)業(yè)規(guī)模至少幾十億元。
當(dāng)然，正因?yàn)檠兄瓶茖W(xué)儀器要投入很多錢，科學(xué)家更需要認(rèn)真思考：要研制的科學(xué)儀器能否在重要的科研工作中發(fā)揮作用？是否能發(fā)揮原創(chuàng)性科學(xué)儀器應(yīng)有的作用？國家的錢不是白來的，把科學(xué)儀器做好并讓它發(fā)揮作用非常重要。所以，我覺得做科學(xué)儀器就一定要做世界最高水平的科學(xué)儀器。
從我個(gè)人經(jīng)歷來講，無論做大連相干光源還是未來的高重頻自由電子激光，都是從重要領(lǐng)域的需求和我的興趣出發(fā)。在某一方向，我要做的科學(xué)儀器必須是獨(dú)特的。如果我要做的儀器在某些重要指標(biāo)上難以超越以前的類似裝置，并且不能在解決科學(xué)問題方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，我就不會(huì)去做。
總體來說，提升科學(xué)儀器研制水平和使用效率，樹立科學(xué)儀器發(fā)展的正確理念，以及培養(yǎng)科學(xué)儀器研發(fā)人才等方面對我國高端科學(xué)儀器的發(fā)展至關(guān)重要。
Q4：設(shè)計(jì)和研發(fā)原創(chuàng)性科學(xué)儀器需要人才，這類人才需要具備什么樣的品質(zhì)和素養(yǎng)？
楊學(xué)明：在大部分實(shí)驗(yàn)室，一般學(xué)生很少能真正設(shè)計(jì)和研制科學(xué)儀器。但這么多年來，我們實(shí)驗(yàn)室都保持著一個(gè)突出的特色，那就是幾乎每個(gè)學(xué)生都會(huì)設(shè)計(jì)和研制科學(xué)儀器。不久前，一位剛博士畢業(yè)的學(xué)生跟我說，實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和研制科學(xué)儀器的能力對他的發(fā)展太重要了。
實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展需要探索新現(xiàn)象，而使用老舊的科學(xué)儀器通常很難發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象。一直以來，我都要求自己：科學(xué)儀器一定要自己設(shè)計(jì)。只有自己設(shè)計(jì)的儀器才能真正達(dá)到自己想要的最高水平。
做科研重要的是找到感興趣的方向
Q5:您認(rèn)為，從“學(xué)術(shù)青椒”成長為知名學(xué)者，最關(guān)鍵的要素是什么？
楊學(xué)明：我也是從年輕人成長起來的，科研不是一條容易走的道路，但也有很多機(jī)會(huì)。
對年輕人的發(fā)展來說，有幾件重要的事：一是找方向，就是找到真正感興趣也比較擅長的領(lǐng)域。如果覺得做科研太苦，可能是因?yàn)閷@個(gè)研究方向不太感興趣。我一般不要求我的學(xué)生成績必須名列前茅，我更重視他們對研究方向是否感興趣。因?yàn)椋芊裨诳茖W(xué)上有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)展，最重要的是看他們對科學(xué)本身是否有興趣。我自己以及我科研生涯中遇到的老師都是對科學(xué)有高度熱情、非常愛科學(xué)的人。如果做科研只是為了拿某個(gè)獎(jiǎng)，或得到一件跟科學(xué)無關(guān)的東西，我想科研一定不是一個(gè)快樂的職業(yè)。
二是找問題。我的理念是，做科學(xué)研究一定要以重要科學(xué)問題為導(dǎo)向。做基礎(chǔ)科學(xué)必須要提出并解決一些重要的科學(xué)問題。有時(shí)候，提問題最關(guān)鍵。
三是選環(huán)境。研究環(huán)境特別重要，好的環(huán)境會(huì)引導(dǎo)大家做真正想要做的東西，而不是整天“逼”著大家發(fā)論文。這并不是說發(fā)論文不重要，我的意思是，要更強(qiáng)調(diào)解決科學(xué)技術(shù)問題，這才是根本。
Q6：您本科學(xué)的是物理，碩士轉(zhuǎn)向化學(xué)研究。不同學(xué)科背景給您后續(xù)的研究帶來了什么？
楊學(xué)明：我上中學(xué)時(shí)非常喜歡化學(xué)，但高考化學(xué)沒有考得很好，物理考得特別好，所以上大學(xué)后就念了物理。大學(xué)畢業(yè)后報(bào)考中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究生，也是因?yàn)槲艺娴南矚g學(xué)化學(xué)。
我覺得自己大學(xué)畢業(yè)時(shí)找到了特別好的方向——化學(xué)激光，有激光又有化學(xué)，雖然后來沒有具體從事化學(xué)激光方向的研究工作，但也算正式進(jìn)入了物理化學(xué)或化學(xué)物理這一交叉領(lǐng)域。
我很幸運(yùn)選了這條道路，大學(xué)的物理基礎(chǔ)使我特別重視對事物本質(zhì)的理解，經(jīng)過這種物理思想訓(xùn)練后再去學(xué)化學(xué)，對化學(xué)會(huì)有非常不一樣的理解和感悟。這對我整個(gè)學(xué)術(shù)生涯發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。物理和化學(xué)的交叉學(xué)科背景，使我能從不同于傳統(tǒng)化學(xué)的角度看化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，也使我有更多機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)化學(xué)科學(xué)中別人也許不太關(guān)注的一些重要科學(xué)問題，比如量子共振態(tài)和幾何相位效應(yīng)等。
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