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杨学明:胆子大一点,敢于去做!

2023-01-12 中国科学报 韩扬眉
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中科院大连化学物理研究所供图

  科学家杨学明每一步的选择都有点“江湖豪气”。

  研究了近10年分子光谱学的他,决定转向研发科学仪器,开启化学反应动力学研究,因为“做了很多的分子光谱工作,没有找到让自己激动人心的方向”。

  研发科学仪器,杨学明有他的底线——不能跟别人一样,要研制世界上最先进的科学仪器、要找到最好的实验方法,做真正对本领域发展有意义的事。

  挑战化学反应中难以观测的“圣杯”反应量子共振,被质疑、被否定,但他依然将其作为回国后独立研究的坚定选择。他说,这条路选对了。

  他有自己坚持的科学信仰——人应该挑战自己的能力和极限。

  中国科学院院士杨学明成功挑战了许多人仰望的“高山”——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,揭示化学反应中的量子共振现象和几何相位效应。而这也让60岁的他获得了2022年8月颁发的未来科学大奖“物质科学奖”。

  “敢闯的精神是他传递给我的”

  《中国科学报》:您曾研究了近10年的分子光谱学,博士后期间决定转向研发科学仪器,开始化学反应动力学研究。为什么会换“跑道”?在您看来,什么时候“换条路”是恰当的时机?

  杨学明:在高分辨光谱研究方面我做了很多工作,但一直没有找到特别大的兴趣点,没有找到让我很满意或是激动人心的工作,这样走下去好像有点不对路。

  在美国普林斯顿大学就读时,我虽然很清晰地认定要走学术研究这条路,但不知道如何走。因为觉得走的路不太对,就想不如先换个方向。在普林斯顿大学做了一年多博士后之后,有了机会。

  1993年春天,一个偶然的机遇,我得到了在加州大学劳伦斯伯克利国家实验室李远哲教授实验室利用同步辐射光源开展化学动力学研究的机会。

  这个研究计划非常新颖,是要研制一套全新的交叉分子束仪器,利用当时世界上最先进的第三代同步辐射光源开展化学反应动力学研究。而且这个计划有充足的科研经费(80多万美金),这对我来说是一个千载难逢的机会。

  我当初的想法是,做几年科学仪器研制工作,即使科学上没有太大进展,做个好的工程师也不错。

  这是个转折,我真正从分子光谱转做分子反应动力学。但这也并不是特别大的跨越,有了分子光谱的背景去做化学动力学,我有优势,因为我对分子体系的量子结构有深刻的认识。

  《中国科学报》:在一个研究方向上做了近10年,这时转换方向是否太过冒险?

  杨学明:转研究方向肯定要冒一定风险。但是分子光谱、气相及表面化学动力学研究,一直是我最感兴趣的方向。

  事实上,我在美国开始读博士不久,曾有机会转换“跑道”。一开始我跟第一位导师做分子光谱研究,但后来他对该研究没了兴趣,也就没有经费继续开展科研工作。当时我读了两年多,感觉要读不下去了。

  那时,我后来的博士生导师Alec Wodtke教授,来到加州大学圣巴巴拉分校化学系做助理教授,他当时非常年轻,才28岁。Alec Wodtke教授到来的第一天,我就向他表达了希望跟他读博士的想法。他当时婉拒了我,但明白了我的心意后收下了我。

  此番经历对我来说很重要,因为我遇到了一位年轻而有活力的老师,他真正激发了我对科学的兴趣。这位老师很有想法,也有创造力,那种敢闯的精神是他传递给我的。从那时起,我觉得做科学就是要有一种敢于挑战自我的极限精神。这样的精神对于做好科学研究很重要。

  所以,我的经验是,不要老盯着最有名的人,有时候跟着有活力的年轻老师反而可以学到更多,还可以与他一起成长和发展。

  作为一名研究学者,那3年对我来说特别重要。我真正建立了独立做研究的信心,开始尝试和探索做一些难的、新的课题。

  “没有一流的科学仪器,很难产出一流的实验成果”

  《中国科学报》:化学反应中的量子共振现象和几何相位效应被认为是化学动力学极难的挑战,您能谈谈选择这个方向的初衷及研究心得吗?

  杨学明:这是我最喜欢的研究方向,也是我一生中最重要的研究方向。

  研究化学反应中的量子效应,最根本、最难的是在量子水平上观测到化学反应中最详细的信息,以及在实验上实现高灵敏度和高分辨的探测。

  这个过程中有具体的技术难点,还需要了解整个领域的发展趋势。我在寻找科学问题的方向上思考比较多,比如为什么做这个方向。

  我刚进入共振态领域时没有这个概念,跟许多著名科学家交流时,也很少有人就共振态概念给出一个非常好的图景,它的化学反应功能也比较模糊。共振态的概念究竟是什么?我想更清晰地研究它。

  这是非常有挑战性的方向,当初有很多人反对,包括我的顶头上司和老师,但我依然非常坚定。后来,我的工作也说服了很多科学家。

  我的想法是,要在领域里做一些有特色的研究,不是说想超越别人,而是我找到这个问题,并对这个问题的研究有独到的贡献,这大概是我一辈子做研究的原则。

  《中国科学报》:您认为做科研该有什么样的精神?

  杨学明:做科研,应该要挑战自己的能力和极限。

  这是我从Wodtke教授那里得到的启发。到现在我还记得,刚开始他就说,做科研的目标,是在科学领域里有所突破。他想证明在美国做教授的五六年里,能不能真的做出点创新的东西,如果不成功,以后到加油站工作也行,有一种破釜沉舟的感觉。当然,他现在做得非常成功。

  我也是抱着同样的想法,后来去台湾地区“中研院”原子与分子科学研究所工作,想挑战自己的极限。在这里6年,我建立了3套全新的科学仪器,同步辐射、通用型交叉分子束、氢原子探测,完全采用了3类不同的方法。这为我未来的研究工作打下了很好的基础。

  《中国科学报》:您认为自己能在科学上取得成就,主要因素是什么?

  杨学明:做科研就要勇于挑战未知。人很容易待在舒适区,但要真正做出一些有意义的研究,还是要挑战不熟悉的领域、挑战别人不敢挑战的东西,虽然刚开始很困难。

  举个例子,我们在大连研制了大型极紫外自由电子激光科学研究装置,这完全属于物理领域,很少有从事化学研究的人敢做这样的装置。这时候我在大学时打下的物理基础就发挥了重要作用,让我敢于去做这件事。

  胆子大一点,敢于去做!这件事情真的被我们做成了,当然这里面有很多辛苦和困难,但我觉得最重要的还是要敢想敢做,特别是开拓新的研究方向。

  人类的发展史也是如此,创新思想是第一位的。在整个科学发展的环境里,这方面我认为强调得还不够。

  《中国科学报》:我们需要做哪些工作来更好地推动科学仪器的发展?

  杨学明:科学仪器是我做科学研究的一个重点。我很早就意识到,没有好的科学仪器,对于做前沿实验科学的人来说是很大的问题。因此,我一直希望发展研发最好的实验仪器,解决研究领域中重要的科学问题。

  我个人觉得,我们对科学仪器本身的重视程度还不够,比较强调结果,主要以论文为考核指标。但是没有一流的科学仪器,很难产出一流的实验成果。我们非常需要一批在各个领域能领先的科学仪器,这对于国家科技硬实力的发展尤其重要。

  我们在很多领域只能跟着别人做,没有真正掌握世界领先的实验方法和发展最先进仪器的能力,导致很多“卡脖子”问题难以解决。

  在科研经费中,真正从事仪器开发的比例并不高,很大一部分经费是购买国外仪器。我们应该投入更多资源来支持本土研究团队从事先进科学仪器的研发。

  科学仪器本身就是一个产业,发展得好,对科学和技术的推动作用很大。从科学发展史上看,一些重大科学突破是建立在新的仪器和技术发展基础上的。

  我很高兴,国家已经开始把科学仪器作为一个重要领域来发展了。

  “能真正做一些重要事情的时间很短”

  《中国科学报》:您遇到的最大挫折是什么?您如何看待科学和人生中的挫折?

  杨学明:多年前,我患了心脏方面的疾病,对我来说是一个挫折。因为我觉得一直在一个快速道上往前冲,突然要停下来,感觉很不适应,也感到人生其实不长,特别是能真正做一些重要事情的时间很短。以前我从来没有这样的想法。所以,我的一些想法变了,这件事也让我有了更多的紧迫感,想去做一些更有意义的事情。当然,我对很多事情更坦然了,也希望有更多时间思考科学和技术问题。

  《中国科学报》:您未来的计划是什么?

  杨学明:首先,当然是在交叉分子束科学仪器、化学反应中的量子共振现象和几何相位效应领域继续深挖,目标是能够真正形成系统性的研究成果,能完成相关方向的专著,系统和深入地总结一下我们的研究工作。同时也希望把我们的研究工作系统地写入动力学教科书中。

  其次,进一步推动重大科学平台的建设发展。我们在国家自然科学基金委的资助下,在大连建立了独特的极紫外自由电子激光装置,它在很多科学领域已经开始显现出重要作用,进入了这个领域的国际前沿。未来我会更加积极地推动下一代极紫外和软X射线自由电子激光技术的发展,推动我国在这一领域达到世界一流水平,并积极推动其在一些关键科技领域的应用。

  另外,还有一个方向是我一直特别希望做的,就是把分子束技术真正与表面化学研究结合起来,研究表面化学反应的机理,真正在原子分子水平上研究表面化学动力学机理。特别希望它能够帮助更多年轻人,并推动化学动力学领域达到更高的水平。

打印 责任编辑:梁春雨
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