李政道研究所：頂級科學歷練營

陳冰

李政道研究所意在中國建立一個世界頂級研究所，吸引一群世界上最頂尖的科學家，從事物理與天文方面最前沿的科學研究，實現我國基礎科學前沿研究的“領跑”升級。

“在20世紀，有兩個全世界矚目的科學研究中心，吸引了全世界最杰出的科學家在一起探索自然界的奧秘：一個是成立于20年代的丹麥玻爾研究所，另一個是成立于30年代的美國普林斯頓高等研究院?！痹诶钫姥芯克闪⒋髸希锌圃涸菏?、時任上海交大校長張杰如是評價。

“毫不夸張地說，兩個研究機構的成就改變了人類對自然世界基本規律的認知，促進了人類文明進程并對世界經濟格局形成了巨大影響?！?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2017/03/20/xmzk201710xmzk20171026-1-l.jpg" style="">

在過去的30多年里，中國物理學的前沿基礎研究在多個領域已經從“跟跑”發達國家發展到“并跑”階段，這些前沿領域包括中微子振蕩、鐵基超導、拓撲量子材料和量子信息等。中國科學家在這些領域取得了引領性的重大研究成果。令人略感遺憾的是，在中國甚至整個亞洲至今還沒有出現世界頂級學術研究機構。

基于我國科學技術與社會經濟的持續高速發展和學科交叉在基礎研究領域的發展趨勢，為充分發揮基礎研究在科技創新方面的引領作用，著名物理學家、首個華人諾貝爾獎獲得者李政道先生于2014年12月建議參照對世界科學發展有巨大影響的丹麥玻爾研究所在中國建立一個世界頂級研究所，吸引一群世界上最頂尖的科學家，從事物理與天文方面最前沿的科學研究，形成自由探索的學術氛圍，歷練一批屬于我國自己的頂級科學家，推動物理學及其交叉學科研究的重大發展，實現我國基礎科學前沿研究的“領跑”升級。這個建議得到了黨和領導人的高度重視。

2016年5月，科技部、教育部和上海市政府共同決定：以李政道的名字命名，上海交通大學作為承建和托管單位，在上海創建一個世界研究所。在上述單位和國家自然科學基金委的共同支持下，李政道研究所于2016年11月28日在上海交通大學正式掛牌成立。

高端“3+1”

“十三五”期間，國家在上海打造張江綜合性國家科學中心，將大力推進高水平研究機構集聚張江，加快布局建設一批的創新平臺和機構。去年11月成立的李政道研究所有望成為其中一顆璀璨的明珠。

旨在為學術大師、頂級科學家和優秀青年學者提供一個交流、合作和研究的高端平臺的李政道研究所，期望歷練出一批引領未來科技發展的頂尖學者，產出一批能影響人類文明和社會進步的重大科技成果，為把我國這樣一個全球第二大經濟體建成為世界級的科技中心和經濟中心做出重大貢獻。

李政道研究所資深教授季向東在接受記者采訪時指出，作為世界頂級的研究所，應當擁有若干個國際頂級的學術大師。當年，丹麥玻爾研究所有19位諾貝爾獎獲得者工作過，美國普林斯頓高等研究院有31位諾貝爾獎獲得者工作過。一方面，學術大師標志著研究所的學術水準，能更加準確地把握科學前沿問題的重要性和迫切性。擁有國際頂級學者有利于引領研究團隊進入到最重要的科學研究方向上去，也有利于培養青年研究人員。另一方面國際頂級學術大師是研究所的“旗幟”。他們能夠擴大研究所的影響，更好地吸引一流的科研人員參與研究所所舉辦的各類學術交流和討論活動，吸引世界各地的青年才俊加入到研究所的研究中來，吸引優秀的學生來所深造。因此李政道研究所將努力爭取到一批國際頂級的學術大師加盟。

“今年已經向海外四五位青年科學人才拋出了‘繡球，其中不乏華裔科學人才?！奔鞠驏|說，初步計劃用3至5年，面向全球招聘10位左右學術大師級科學家，20位左右的資深科學家以及30位左右的杰出青年學者，并吸收國內相關領域一流研究機構中非常活躍的頂級學者以雙聘的形式加盟，最終連同高級訪問學者、博士后和博士研究生等流動人員，以及其他工作人員在內，研究所的規模將達到600人左右。

建立頂級研究所的目的之一是進行頂級的科學研究。李政道研究所將以一批世界頂級的物理學家作為核心，在一些重要的科研方向上建立研究部，每個研究部建立若干研究團隊，面向物理學及其交叉學科的重大科學問題開展前沿研究。在物理學及其交叉學科前沿領域產出引領性重大成果的同時，推動我國相關領域的人才培養和科技創新。

物理學發展到今天，類似于20世紀初，又出現了兩朵“烏云”，即暗物質與暗能量。暗物質和暗能量的發現讓人們得知從能量角度來看，還有約95%的世界是我們基本不了解的。暗物質和暗能量這兩朵“烏云”的驅散意味著即將發生一系列的重大發現和變革。暗物質和暗能量的可能存在是通過天文觀測產生的兩個重大科學問題，但其最終解決也必須從基本粒子的角度來著手探究。因此，暗物質和暗能量把粒子物理和宇宙學緊密地聯系到了一起。

一個世紀前，當人們具備條件開始觸及到原子和分子層次時，量子力學孕育而生。量子力學的出現決定性地改變了人們對物理規律的認識。經過一個世紀的發展，量子力學不僅加深了人類對物理規律的認識，而且根本地改變了人們的生活。在現代生活中，到處都充滿了量子力學的應用。但對于量子力學的本質，人類依然沒有認識清楚，近年來量子力學的新現象層出不窮。

基于這些原因，李政道研究所將聚焦最前沿的科學研究，解決最重要的基礎科學問題。將主要研究定位為研究宇宙最小尺度的粒子物理、研究宇宙最大尺度的天文與天體物理以及對人類生活影響最大的量子物理與應用技術三個方向。圍繞關鍵性前沿問題進行課題布局，變過去的“跟跑”“并跑”為“領跑”。解決這些重大科學問題中的任何一項重大突破都可能屬于頂級的重大研究成果。

在針對重大科學問題開展前沿研究的同時，李政道研究所將建設一個國際頂級的學術交流平臺。每年在國際上公開征集學術交流項目，國際顧問委員會針對物理學及相關交叉學科的最新發現或研究趨勢，以及研究所開展的科研領域進行遴選。每個學術交流項目將開展為期一至兩個月的講座、交流和研討。在這期間，項目參與者一般會被要求在研究所訪問一個星期以上，開展充分、深入的交流和討論，促進相互之間的合作。在項目后半期，將伴隨有一個本領域的國際前沿學術會議，吸引活躍在本領域的專家學者參加，報告他們的最新研究成果，推動本領域的發展。

對于國內相關領域的專家學者，包括優秀青年學者、博士后和研究生等，這些學術交流項目在開闊國際化視野、把握前沿領域的發展方向，以及提升我國在這些領域的整體水平將起到至關重要的推動作用。

季向東說，作為國際頂級的研究所，也應將科學普及作為自己的責任和義務。因此科普工作也是李政道研究所的一個重要功能。計劃將通過公眾報告、新聞、微信推送、撰寫科普文章、設立科普開放日等等方式向公眾宣傳和解讀最新的科學發現，使公眾能夠及時了解最新科技發現和創新成果。與此同時，與上海交通大學一起舉辦中學物理教師研討會和中學生夏令營，增進中學物理教師對物理學及其交叉學科前沿發展的了解和把握，提升中學生對物理學及相關交叉學科的興趣，為中學生參與科技創新提供指導服務，培養中學生的科學思維和研究能力，將李政道研究所建設成為一個有特色的科學普及教育基地。

簡而言之，李政道研究所的功能主要是“3+1”：一是世界頂級科學家集聚地，二是國際交流平臺，三是引領科學發現、有世界領先的物理實驗；“+1”則是科普基地，讓科學“接地氣”。

制度設計與蓋大樓同步推進

作為承建單位和依托單位，上海交通大學專門成立了李政道研究所建設指揮部，指揮部辦公室設在上海交大閔行校區。辦公室主任趙昕告訴記者，李政道研究所將是張江綜合性國家科學中心的一個重要組成部分，將落戶張江，在市發改委和浦東新區的支持下，目前選址工作正在進行。規劃建筑總面積為10萬平方米，其中2萬平方米用于科研實驗，李政道研究所計劃建成一個現代化的園區，向世界頂級科學家提供國際一流的研究環境和舒適的生活環境。

“研究所的制度設計和落實，比蓋大樓難得多?！壁w昕說。季向東教授也認為，要建設一個世界頂級的研究機構，必須要有相應的投入和可行的機制，只有這樣才能吸引到頂級的科學家和活躍在科學前沿的杰出學者到李政道研究所工作。由于我國社會經濟和科學技術等方面均處于快速發展和升級轉型時期，如何保障引進的頂級科學家和杰出的青年學者能長期在我國工作，也是需要有相應的機制和環境的建設。為此，李政道研究所目前正在根據國際上頂級研究機構的特點、投入和結構，結合我國科技發展的狀況和實際，制定一整套科學的運行機制。在人才引進方式上，季向東教授指出，計劃參照國際同類研究機構做法，探索在薪酬、子女就學、醫療保障等方面的“接軌”。

目前，李政道研究所不僅招到了多名海歸，還將聘請一位諾貝爾物理學獎得主出任所長。據透露，這個人選已基本確定，是一位美國物理學家，得到李政道先生的推薦。他年富力強，享有很高的國際聲望，對李政道研究所的創辦理念也十分認同，愿意為中國科技進步做出貢獻。“其實吸引是雙向的。一方面大師的到來會吸引更多年輕學者，另一方面，更多的年輕學者也會讓大師‘活力煥發。”

經費投入方面，目前李政道研究所由國家科技部、教育部、國家自然科學基金委、上海市政府和上海交通大學共同投入，在建設期間，將遵循我國通常的項目經費申請制，爭取獲得科技部、教育部、國家自然基金委、上海市的立項支持。建設期結束后，研究所將積極爭取采用預算制經費投入模式。

打造“中國版索爾維會議”

搭建國際的學術交流平臺，也是吸引各國科學家來研究所工作、訪問的重要途徑。季向東教授介紹，一些知名研究所的重要功能，就是將國際學者聚集起來，圍繞科學前沿的重要問題進行持續、深入的討論。通過他們的緊密合作激發出對相關科學問題有活力和創新的想法，引發出有洞察力和重大的科學進步。如美國卡弗里理論物理研究所（英文簡稱KITP），每年吸引1000人左右參與各類交流活動，來訪者的平均訪問時間為36天。KITP因此被《Proceedings of the National Academy of Sciences》評為最有科學影響力的科學研究機構。

借鑒類似于KITP成功經驗，李政道研究所計劃今年6月開展為期一個月左右的學術月活動，主題為“物理與拓撲”，邀請國內外相關領域的科研人員參加。與國際學術會議讓外國科學家“來兩三天就走”的情況不同，學術月活動要求來訪者在上海停留更長的時間，從而使各國科學家的交流、合作更加充分深入，催生更多的科研靈感。今年學術月活動期間，李政道研究所還會與上海交大物理與天文學院聯合舉辦“拓撲物質與量子信息國際研討會”，促進和推動該領域的前沿發展。

李政道研究所成立以來，暗物質實驗研究團隊與量子物理研究團隊相繼取得了一些世界矚目的科研成果。在《科技導報》2016年度十項中國重大科學進展中，李政道研究所的科研成果入選了兩項，

其一是在暗物質探索方面。暗物質是宇宙中不參與“電磁”和“強”相互作用的全新未知物質，是普通物質的5倍多。揭開暗物質微觀粒子本質是21世紀物理與天文學最重要的科學目標之一。根據目前的主流理論，暗物質很可能是一種超出粒子物理標準模型的“弱相互作用重粒子”。30多年來，國際上多個實驗團隊在深部地下實驗室對這類暗物質開展了直接探測，并通過不斷提高探測靈敏度來逐步逼近預言的暗物質粒子存在的參數空間。

李政道研究所暗物質實驗組在物理學國際頂級學術期刊Physical Review Letters （物理學評論快報）上發表封面文章，給出了500公斤級液氙探測器低本底運行80天暗物質探測結果。這是目前世界上正式發表的靈敏度最高、曝光量最大的液氙暗物質探測結果，對暗物質粒子的性質做出了最強的限制。這個結果比美國LUX合作組2015年正式發表的在大質量區原世界最靈敏結果好了近3倍。

另外量子物理研究團隊在實驗室里成功捕捉到了物理學家尋找多年的一種神秘粒子——馬約拉納費米子。馬約拉納費米子是一種與其反粒子完全相同的特殊費米子，它不僅關系到超對稱理論和暗物質，而且可能是拓撲量子比特的最優載體，在量子計算領域有巨大應用前景，一直是物理學界的研究熱點。量子物理研究團隊通過一種由拓撲絕緣體材料和超導體材料復合而成的特殊人工薄膜，在實驗室里率先觀測到了在渦旋中馬約拉納費米子的蹤跡，引起國際學術界的高度關注。

今年10月，李政道研究所將舉辦一個關于量子物理學的高端研討會，計劃邀請到多位諾貝爾獎獲得者參加，深入探討量子力學最前沿的問題，希望引領量子物理學新的發展?！拔覀円蛟熘袊乃鳡柧S會議！”季向東說。索爾維會議是20世紀初，比利時企業家歐內斯特·索爾維創立的物理、化學研討會。1927年舉行的第五屆索爾維會議，堪稱科學史上的重要事件，愛因斯坦、玻爾、普朗克、居里夫人等一批科學家與會，并留下了一張“全明星照”。李政道研究所能否成功舉辦“中國版索爾維會議”，讓我們拭目以待。