中國人要有膽識來推動世界科學發展
——對話2022未來科學大獎—“物質科學獎”獲得者楊學明

祝傳海

作為中國科學院院士、南方科技大學副校長、中國科學院大連化學物理研究所研究員，楊學明自行設計研制和發展了一系列具有國際領先水平的科學儀器，他帶領團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、獨特且領先的實驗科學研究平臺。

楊學明堅持“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未來科學大獎—“物質科學獎”。在他看來，這一獎項把中國科學家得到國際認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的發展，真正為人類文明的發展作出重要貢獻。”

“我感到非常幸運”

《科學中國人》：您因研發新一代高分辨率和高靈敏度量子態分辨的交叉分子束科學儀器，揭示了化學反應中的量子共振現象和幾何相位效應，獲得2022未來科學大獎—“物質科學獎”。這項工作的重要性體現在哪些方面？

楊學明：我是做基礎科學研究的，探索未知科學領域，對我特別重要。從很早前我就有一個堅持：我們做實驗科學最重要的一件事，就是如何探索未知的科學現象，或者還沒有真正被認識的一些科學領域。

楊學明在交叉分子束儀器旁

比如在化學反應的過程中，為什么能產生這種化學反應產物，而不是那種化學反應產物？為什么這個反應在這種條件下能反應，在別的條件下不反應？非常關鍵的一點就是要找到化學反應過程中間狀態的特色，也就是所謂的“過渡態”。

過渡態的特性，是化學反應過程研究中的核心科學問題，我認為也是最重要的科學問題之一。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的散射圖像來看化學反應的根本特征。因為每一個化學反應，就像每一個人一樣，都有自己非常獨到的地方。幾乎沒有化學反應是完全一模一樣的，所以找尋其中的規律，也就是化學反應過渡態有哪些基本特性，特別重要。

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

我剛開始進入這個領域時，化學動力學研究還是一個比較經典的動力學領域；慢慢地它開始走向量子水平的化學動力學研究。在量子水平上研究化學動力學才能使我們對化學反應的本質有根本性的理解，并達到更加精準的水平，推動化學成為一門更精準和更可預測的科學，我認為這非常有意義。

我身在其中，能夠為推動這樣一個方向的發展貢獻自己的力量，并且在交叉分子束反應動力學上做出了一些非常獨到、大家也比較認可的工作，這讓我覺得非常幸運。

《科學中國人》：一路走來，您覺得哪些是您人生中的關鍵節點？這些節點對您有怎樣特殊的意義？

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

我在浙江農村長大。很幸運，我在中學時遇到一位很好的化學老師，他的鼓勵讓我對化學產生了朦朧的興趣。如果當初沒有對化學感興趣，可能我現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。

我大學是在浙江師范學院（現浙江師范大學）物理系度過的，在那里，我打下了很好的物理基礎，但還是覺得應該繼續追求化學。所以，我找到了一個學化學的機會，到中國科學院大連化學物理研究所（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習光譜。

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

在大連化物所畢業后，我去美國留學。這一步對我來說也非常重要，真正讓我見識到世界最先進的科學是怎樣的狀態。尤其在加州大學圣巴巴拉分校讀博士時，遇到了阿萊克·沃特克（Alec Wodtke）教授。從他身上我學到了很多，讓我真正產生了做科學研究的熱情，也讓我感受到做前沿科學是“觸摸得到”的，是有可能一步一步把自己的研究想法實現的。對做科學研究來說，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，我有了要轉變一下研究方向的想法，就選擇轉到加州大學勞倫斯伯克利國家實驗室，跟隨李遠哲先生利用同步輻射光源開展化學反應動力學研究。

這是一個嶄新的研究，而且要研制一套全新、非常復雜的交叉分子束科學儀器，也正是這一點吸引我走進了這一個方向。我就是從這里真正開始并且學會做復雜的科學儀器，走到了化學動力學領域。對我后面的學術生涯來說，這是一個非常關鍵的轉折點。

可以說，這一路上我經歷了很多“點”，每個點在我人生中發揮的作用不一樣。但它們令我一步一步走上了一條能夠追尋夢想又能發揮價值的科學道路，我感到非常幸運。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。

當然，這當中不是沒有困難，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”

《科學中國人》：您2017年11月南下，出任南方科技大學理學院院長，當時選擇南方科技大學的機緣是什么？

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

南方科大是一個很年輕的學校，2010年才開始創建。我跟南方科大有一點緣分，它的創校校長朱清時是我的碩士生導師。所以在南方科大創建的過程中，我也很關注。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典禮。

當時只有40幾個學生，他們非常有理想，有挑戰未來、挑戰自己的精神和勁頭，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校做一點事情。

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

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

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

《科學中國人》：南方科技大學有哪些優勢和特色？

楊學明：南方科大的優勢在于“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年引進了菲爾茲獎獲得者埃菲·杰曼諾夫（Efim Zelmanov）。同時，國內很多優秀學者對南方科大也很認可。這些優秀人才的加入，對學校培養創新人才等方面有很大的推動作用。

在過去的多年發展過程中，南方科大建立了不錯的聲譽，我們也希望各界能夠對南方科大有更多的支持，來推動這一新型研究型大學的發展，真正把我國建設高水平研究型大學這件事做好。

這對我國整個研究體系的發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的高度。當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，還是很有希望實現的。

在“不一樣”中體現創新價值

《科學中國人》：科學的發展離不開創新，您認為自主創新對一個國家、一個民族乃至一個人具有怎樣的意義？

沈向洋（左）為楊學明頒發2022未來科學大獎—“物質科學獎”

楊學明：做科學，沒有創新是沒有辦法生存的。創新的意義在于突破現有框架，去做別人做不到的事情。

我自己做實驗科學研究從不想完全跟著別人做，可能會用到一些前人發展的實驗方法，但是從來不做跟別人一模一樣的事情。我們實驗室做科學儀器，哪怕是做同類的科學儀器，也一定要在某一方面超越，做到跟別人不一樣。“不一樣”不一定是全新的，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”中體現創新的價值。

《科學中國人》：您對我國自主創新體系的建設有何真知灼見？在您看來，如何培養出具有創新精神的學生？

楊學明：在美國讀博士研究生時，我得到了一個啟發：研究生必須有自己的創新思想。

我們一直在強調原創。原創的思想和勇氣特別重要。不要直接告訴學生他要往哪個方向發展，要鼓勵他們去找到探索的意義，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新呢？創新是要從你自己內心迸發出來的。

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，并且有能力去實現它們的一部分。我們要鼓勵和創造這種環境。不管是大學還是研究所，不能去培養老師讓干什么就干什么的學生，乖乖的，跟綿羊似的。在研究體系中，這是沒有希望的，肯定會導致一代不如一代。

科學研究的發展就是要一代超越一代。我們要鼓勵年輕人在科學上要有一些“反叛”精神，要敢于發出合理的質疑，要敢于超越他們的老師，只有這樣科學領域才能興旺發達。我們國家在基礎科學探索上需要提倡這種精神。

科學技術的發展不是孤立的

《科學中國人》：作為2022未來科學大獎—“物質科學獎”獲得者，對于中國民間科學獎項推動科學的作用，您有怎樣的看法？

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

過去幾十年，我國基礎科學研究水平有了大幅度提升，相當一部分學者的研究成果已經在國際上得到了認可。但國內在科學傳播時講得比較多的是“科學有用”。科學技術的發展不是孤立的，“科學有用”很重要，但基礎科學的突破哪怕目前看不到用處，它也是很重要的。

基礎科學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，我們能數出來的不是那么多。但是，我相信隨著我國基礎科學的發展，中國科學家的突破一定會越來越多。我認為未來科學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的發展，真正對人類科學文明的發展作出重要貢獻。

基礎科學研究也推動重要技術的發展。比如，我們現在用于醫學的核磁共振、X射線等技術，最開始就是做基礎科學研究的科學家發展起來的。如果他們不來鉆研，這些方法也發展不到現今的大規模應用。因此，我認為科學工具的發展水平，如實驗技術、科學儀器、科學軟件等，都是一個國家科技硬實力的體現，是基礎科學研究的重要組成部分，需要得到高度重視。

我國目前在基礎科學上的重視程度和資金投入都應該繼續加大，尤其是先進科學儀器和方法。高水平基礎科學的發展，是成為世界強國的一個重要條件。未來科學大獎能夠把中國科學家得到國際認可的工作在社會上廣泛傳播，鼓勵高水平的科學研究，這對我國基礎科學的發展特別重要。

《科學中國人》：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、學科建設等方面，您有何規劃？

楊學明：我們團隊現在已經做了一些初步比較好的成果，在此基礎上，我希望我們能把問題做深、做透。比如，對過渡態有更加系統的認識。只有這樣，我們對整個化學領域的基礎性理解，才能達到更全面、更系統的水平。

我也希望未來幾年，我能有時間去寫過渡態研究方面的專著，總結過去我幾十年中的研究工作和經驗，希望能夠幫助大家提高對于過渡態量子特性的認識。

同時，我特別希望能有更多的年輕人才脫穎而出，去挑戰一些比較重要的問題。我認為國內已經有一批非常高水平的人了，希望這一批人能夠發展成為世界頂尖的水平。我們中國人能夠培養世界頂尖的科學家，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型自由電子激光裝置（包括極紫外和軟X射線區域）的建設，因為我從心底里認為新一代自由電子激光光源的建設在推動我國關鍵科學技術的發展上意義重大。

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和技術研發工作。