中國科學院院士楊學明：一定要強調(diào)科學儀器的重要性
發(fā)布時間：2022-09-21
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近日，2022未來科學大獎獲獎名單正式揭曉。中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員、南方科技大學講席教授楊學明獲得“物質(zhì)科學獎”。
多年來，科學儀器的設(shè)計和研發(fā)始終是楊學明科研生涯中的重要課題。他表示：“一定要強調(diào)科學儀器的重要性。只有發(fā)揮創(chuàng)造力，做真正獨特的科學儀器，才有可能引領(lǐng)科技創(chuàng)新?！?/span>
實驗科學發(fā)展離不開先進科學儀器
Q1：您正在推進的新一代高重頻自由電子激光裝置研制工作進展到什么階段了？
楊學明：前一階段，我們主要推動了低重頻極紫外自由電子激光的發(fā)展，這個裝置還是相當成功的，是世界上唯一的極紫外自由電子激光用戶裝置，現(xiàn)在在科學應(yīng)用方面有了相當大的進展。
目前，我們正在積極推動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)的預研工作，我們已取得了一定的進展，希望能盡快推進裝置建設(shè)，大幅提升我國在先進光源技術(shù)方面的水平。
這個裝置是基于超導加速器技術(shù)研制的，是目前國際上最先進的超導加速器裝置，而且光源能達到相當高的亮度。如果建成的話，對未來的基礎(chǔ)科學和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用都將有非常重要的影響。
Q2：您之前提到，我國研究團隊對科學儀器研究的關(guān)注和重視很少，為什么這么說？
楊學明：近年來，我國對科學儀器的重視程度已明顯提升，但還沒有達到理想狀態(tài)。我認為有幾個原因。
一是觀念上還不夠重視。對實驗科學而言，沒有最好的儀器和方法很難在實驗觀測上做到國際領(lǐng)先，這個理念特別重要。從科學發(fā)展史上，我們可以清楚地看到這一點，比如英國著名物理學家盧瑟福和同事發(fā)明的α粒子散射實驗裝置為正確原子模型的建立發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在我國，我個人認為，科學儀器的重要性一直強調(diào)得還不夠，很多領(lǐng)域的科學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。做科學儀器并不容易，想做科學儀器的人要冒一點風險。但問題是，現(xiàn)有科學評價體系能不能容納這樣一批做高水平科學儀器的人？真正的科學發(fā)展必須要有科學儀器上的創(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)的體制機制，發(fā)揮政策指揮棒作用，加大投入力度，鼓勵一大批有能力、有興趣和敢于冒險的人投身于科學儀器的研制和發(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問題
Q3：設(shè)計研發(fā)科學儀器的成本很高，很多時候甚至會引起一些爭議。您個人如何平衡科學儀器的投入和產(chǎn)出？成功設(shè)計、研發(fā)科學儀器需要哪些支持？
楊學明：對科學家來說，做科學儀器是一件很吃力的事，做儀器肯定需要比較多的經(jīng)費。但我覺得這是值得的，因為做科學儀器有很多好處。第一，能解決自己想解決的重要科學問題。我個人不想買別人的儀器，因為別人做的儀器不能解決我想要解決的重要科學問題。第二，做科學儀器能培養(yǎng)人才。第三，科學儀器本身也是一個非常重要的高新科技產(chǎn)業(yè)，做科學儀器涉及的產(chǎn)業(yè)規(guī)模至少幾十億元。
當然，正因為研制科學儀器要投入很多錢，科學家更需要認真思考：要研制的科學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)性科學儀器應(yīng)有的作用？國家的錢不是白來的，把科學儀器做好并讓它發(fā)揮作用非常重要。所以，我覺得做科學儀器就一定要做世界最高水平的科學儀器。
從我個人經(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，我要做的科學儀器必須是獨特的。如果我要做的儀器在某些重要指標上難以超越以前的類似裝置，并且不能在解決科學問題方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，我就不會去做。
總體來說，提升科學儀器研制水平和使用效率，樹立科學儀器發(fā)展的正確理念，以及培養(yǎng)科學儀器研發(fā)人才等方面對我國高端科學儀器的發(fā)展至關(guān)重要。
Q4：設(shè)計和研發(fā)原創(chuàng)性科學儀器需要人才，這類人才需要具備什么樣的品質(zhì)和素養(yǎng)？
楊學明：在大部分實驗室，一般學生很少能真正設(shè)計和研制科學儀器。但這么多年來，我們實驗室都保持著一個突出的特色，那就是幾乎每個學生都會設(shè)計和研制科學儀器。不久前，一位剛博士畢業(yè)的學生跟我說，實驗室培養(yǎng)學生設(shè)計和研制科學儀器的能力對他的發(fā)展太重要了。
實驗科學發(fā)展需要探索新現(xiàn)象，而使用老舊的科學儀器通常很難發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象。一直以來，我都要求自己：科學儀器一定要自己設(shè)計。只有自己設(shè)計的儀器才能真正達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:您認為，從“學術(shù)青椒”成長為知名學者，最關(guān)鍵的要素是什么？
楊學明：我也是從年輕人成長起來的，科研不是一條容易走的道路，但也有很多機會。
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，可能是因為對這個研究方向不太感興趣。我一般不要求我的學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。因為，能否在科學上有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)展，最重要的是看他們對科學本身是否有興趣。我自己以及我科研生涯中遇到的老師都是對科學有高度熱情、非常愛科學的人。如果做科研只是為了拿某個獎，或得到一件跟科學無關(guān)的東西，我想科研一定不是一個快樂的職業(yè)。
二是找問題。我的理念是，做科學研究一定要以重要科學問題為導向。做基礎(chǔ)科學必須要提出并解決一些重要的科學問題。有時候，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)境會引導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，要更強調(diào)解決科學技術(shù)問題，這才是根本。
Q6：您本科學的是物理，碩士轉(zhuǎn)向化學研究。不同學科背景給您后續(xù)的研究帶來了什么？
楊學明：我上中學時非常喜歡化學，但高考化學沒有考得很好，物理考得特別好，所以上大學后就念了物理。大學畢業(yè)后報考中國科學院大連化學物理研究所的研究生，也是因為我真的喜歡學化學。
我覺得自己大學畢業(yè)時找到了特別好的方向——化學激光，有激光又有化學，雖然后來沒有具體從事化學激光方向的研究工作，但也算正式進入了物理化學或化學物理這一交叉領(lǐng)域。
我很幸運選了這條道路，大學的物理基礎(chǔ)使我特別重視對事物本質(zhì)的理解，經(jīng)過這種物理思想訓練后再去學化學，對化學會有非常不一樣的理解和感悟。這對我整個學術(shù)生涯發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。物理和化學的交叉學科背景，使我能從不同于傳統(tǒng)化學的角度看化學學科的發(fā)展，也使我有更多機會發(fā)現(xiàn)化學科學中別人也許不太關(guān)注的一些重要科學問題，比如量子共振態(tài)和幾何相位效應(yīng)等。
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