杨学明院士：做科学要挑战自己的能力和极限
作者：韩扬眉
来源：中国科学报
时间：2022-12-22
科学家杨学明每一步的选择都有点“江湖豪气”。
杨学明在交叉分子束仪器旁边
研究了将近10年的分子光谱学，决定转向研发科研仪器，开始化学反应动力学的研究，因为“做了很多的分子光谱工作，自己没有找到让我激动人心的方向”。研发一台科学仪器，他的底线是，不能跟别人一模一样，必须要做世界上最先进的科学仪器和发展最好的实验方法，真的能够对本领域发展有意义。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独立研究的坚定选择。他说，这条路选对了，“对做科学研究的人来说，一定要做一些内心觉得是真的有挑战而且重要的科学问题。”杨学明有他自己坚持的科学“信仰”：人应该要挑战自己的能力和极限。对他来说，最大的挫折发生在2014年，他被确诊了心脏病，就如一班高速行驶的列车突然刹车了，这件事后，杨学明的科学“信仰”没有变，但也有了更多的紧迫感——舍弃“不必要”的工作，真正去做一些让自己觉得有意义、快乐的事情。他成功挑战了许多人所仰望的高山——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，揭示了化学反应中的量子共振现象和几何相位效应。《中国科学报》：在您的学生道路上，曾有个较大转折，就是您曾做了将近10年的分子光谱学，博士后期间决定转向研发科研仪器，开始化学反应动力学的研究。当时为什么会换？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，自己没觉得能够在里面做一些自己很满意，或者激动人心的工作，这样走下去好像有点跟我不对路。在普林斯顿时，当时我的感觉是非常清晰的。我就是想走学术研究这条路，但是不知道这条路怎么走比较好。由于当时觉得走的路不是特别对劲，所以就想着，不如先换一个方向做做看。在普林斯顿做了一年多博士后之后，有了这样的机会。1993年春天，一个偶然的机遇，我得到了加州大学劳伦斯伯克利国家实验室李远哲教授实验室从事利用同步辐射光源开展化学动力学研究的机会。这个研究计划是非常新颖的，就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来开展化学反应动力学的研究。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，觉得做几年科学仪器的研制，就算科学上没有太大的进展，我也应该学会了科学仪器研制，将来做个好的工程师也挺好。去伯克利是个转折，我真正从分子光谱转做分子反应动力学了，虽然是一个转折，但不是那么大的跨越，有了分子光谱的背景去做化学动力学，对我来说有特殊的优势，因为我对分子体系的量子结构有深刻的认识。《中国科学报》：在一个方向上做了将近10年，再转换方向，是否太过冒险？杨学明：转研究方向肯定是冒一定风险的。但是分子光谱、气相及表面化学动力学研究，这个大方向我一直是最感兴趣的。事实上，我在美国开始读博士一点时间后，曾有机会转换跑道。一开始我跟第一个导师是做分子光谱研究，但后来他对研究没兴趣了，没有经费继续开展科研工作。当时我读了两年多，感觉这样要读不下去了，无法继续博士论文的研究。那时，我后来的博士导师Alec Wodtke教授，来到加州大学圣巴巴拉分校化学系做助理教授，非常年轻，刚28岁。由于在原来研究组里的发展遇到了困难，我就跟原来的导师商量换到别的研究组里，他爽快地同意了。Alec Wodtke教授到的第一天，他当初借用了另外一位教授的办公室，我那天就去找了他，表达了希望跟他读博士的愿望。他跟我说：你回去再想想，要不要真的来跟我。后来他告诉我，当初他怀疑我可能不是一个好学生，第一天就急急忙忙来找他，可能遇到了很大的困难。但是，他最后收了我做学生。这个经历对我来说很重要，遇到了一位年轻而有活力的老师，真正激发了我对科学的兴趣，他很有想法、有创造力，那种敢闯的精神是他传递给我的。从那个时候，我就觉得做科学就是要有一种敢于挑战自己的极限和超越的精神。现在看来，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，你可以学到更多的东西，也可以一起成长和发展。作为一个研究学者，那三年对我来说特别重要，我真正建立了自己能独立做好研究的那种信心，开始尝试和探索做一些难的、新的课题。
杨学明发表获奖感言
《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，请您谈一谈您选择这个方向的初衷及研究心得？杨学明：这是我最喜欢做的研究方向，我把它们当作我一生中最重要的方向。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？我刚进入共振态这个领域时，我自己没有概念，跟许多著名科学家交流，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。这是非常有挑战的，当初有很多人反对，包括我的顶头上司和老师，但我非常坚定，后来我的工作说服了很多科学家。我的想法是，要在领域里做一些有特色东西，不是说故意超越别人，我找到这个问题，我要自己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哲学。《中国科学报》：您认为做科学，应该有一种怎样的精神？这是我从Wodtke教授那里受到的启发，到现在我还记得，刚开始他就说，做科学的目标，是在科学领域里有所突破，他想证明下在美国做教授的五六年里，能不能真的做点创新的东西出来，如果真的不成功，以后到加油站工作也行。有一种破釜沉舟的感觉。当然，他现在也做的非常成功。这种精神我觉得很重要。也是抱着这种想法，我后来去台湾原子与分子科学研究所工作，想挑战一下自己极限，在这里的6年，建了三套全新的科学仪器，同步辐射、通用型交叉分子束、氢原子探测，完全是3类不同方法。这为我未来的研究工作打下了很好的基础。《中国科学报》：您认为自己科学上取得成就的主要因素是什么？杨学明：做科学就要勇于去挑战未知。人很容易待在舒适区，这很正常，但要真正做出一些有意义的研究，还是要挑战自己不熟悉的领域，挑战别人觉得不太敢挑战的东西，虽然刚开始很困难。举个例子，我们在大连研制了大型的极紫外自由电子激光科学研究装置，这完全属于物理领域的，很少有做化学研究的人敢去做这样的装置，这时候我大学的物理基础就发挥了重要作用，让我敢于想做这事。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。有些事情只有先想到了，才能做到。当然，我有很多好的想法也实现不了。人类的发展史也是这样的，人的创新思想是第一位的。在我们整个科学发展的环境里，这方面我认为强调的不太够。《中国科学报》：科技发展体系中需要包容科学仪器研发，我们需要做哪些努力以更好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，是很大大的问题。因此，我一直希望和推动发展我们方向最好的实验仪器，解决领域中一些重要的科学问题。我个人觉得，我们对科学仪器本身的重视程度还是不够的，比较强调结果，主要以论文为考核指标。但是科学仪器的发展也是非常重要的，没有一流的科学仪器，很难做出一流实验科学成果。我们非常需要有一批在各个领域能发展领先的科学仪器，而又能做一流科学研究的人才和团队，这对于我们国家科技硬实力的发展尤其重要。我们很多领域只能跟着别人做，就是我们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。很多重要的卡脖子问题很难解决也与这个问题有关。在科研经费中，真正从事仪器开发的比例不高，很大一部分经费买了国外仪器，这当然很需要。但是在买国外仪器的时候，我们也应该投入很多的资源来支持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，发展的好，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，其实都是建立在新的仪器和技术发展的基础上的。我很高兴看到，国家已经开始把科学仪器作为一个重要的领域来发展。建议在国家层面上，要加大对这个领域的支持，从人才培养、项目支持，培养一大批真正高水平的团队。《中国科学报》：您遇到的最大的挫折是什么？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，这件事也让我对很多事情有更多的紧迫感，想让自己去做一些更有意义的事情。当然，我对很多事情也更坦然了，也希望有更多时间来思考科学和技术问题。杨学明：第一个，当然是希望能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。也希望把我们的研究工作能够系统地写入到动力学教科书中。再者，希望进一步推动重大科学平台的建设发展。我们在基金委的资助下，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重要的应用，进入了这个领域的国际前沿。未来我还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真正世界一流水平，并积极推动在一些关键科技领域的应用。还有一个方向，我一直特别希望做的，就是把分子束技术真正能够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。也特别希望能够帮助更多年轻人发展，推动化学动力学领域走向更高的水平。
分享
