科學(xué)家楊學(xué)明每一步的選擇都有點(diǎn)“江湖豪氣”。

研究了近10年分子光譜學(xué)的他，決定轉(zhuǎn)向研發(fā)科學(xué)儀器，開(kāi)啟化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究，因?yàn)椤白隽撕芏嗟姆肿庸庾V工作，沒(méi)有找到讓自己激動(dòng)人心的方向”。

研發(fā)科學(xué)儀器，楊學(xué)明有他的底線(xiàn)——不能跟別人一樣，要研制世界上最先進(jìn)的科學(xué)儀器、要找到最好的實(shí)驗(yàn)方法，做真正對(duì)本領(lǐng)域發(fā)展有意義的事。

挑戰(zhàn)化學(xué)反應(yīng)中難以觀(guān)測(cè)的“圣杯”反應(yīng)量子共振，被質(zhì)疑、被否定，但他依然將其作為回國(guó)后獨(dú)立研究的堅(jiān)定選擇。他說(shuō)，這條路選對(duì)了。

他有自己堅(jiān)持的科學(xué)信仰——人應(yīng)該挑戰(zhàn)自己的能力和極限。

中國(guó)科學(xué)院院士楊學(xué)明成功挑戰(zhàn)了許多人仰望的“高山”——研發(fā)新一代高分辨率和高靈敏度量子態(tài)分辨的交叉分子束科學(xué)儀器，揭示化學(xué)反應(yīng)中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應(yīng)。而這也讓60歲的他獲得了2022年8月頒發(fā)的未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”。

中科院大連化學(xué)物理研究所供圖

“敢闖的精神是他傳遞給我的”

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：您曾研究了近10年的分子光譜學(xué)，博士后期間決定轉(zhuǎn)向研發(fā)科學(xué)儀器，開(kāi)始化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。為什么會(huì)換“跑道”？在您看來(lái)，什么時(shí)候“換條路”是恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)？

楊學(xué)明：在高分辨光譜研究方面我做了很多工作，但一直沒(méi)有找到特別大的興趣點(diǎn)，沒(méi)有找到讓我很滿(mǎn)意或是激動(dòng)人心的工作，這樣走下去好像有點(diǎn)不對(duì)路。

在美國(guó)普林斯頓大學(xué)就讀時(shí)，我雖然很清晰地認(rèn)定要走學(xué)術(shù)研究這條路，但不知道如何走。因?yàn)橛X(jué)得走的路不太對(duì)，就想不如先換個(gè)方向。在普林斯頓大學(xué)做了一年多博士后之后，有了機(jī)會(huì)。

1993年春天，一個(gè)偶然的機(jī)遇，我得到了在加州大學(xué)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室李遠(yuǎn)哲教授實(shí)驗(yàn)室利用同步輻射光源開(kāi)展化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究的機(jī)會(huì)。

這個(gè)研究計(jì)劃非常新穎，是要研制一套全新的交叉分子束儀器，利用當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的第三代同步輻射光源開(kāi)展化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。而且這個(gè)計(jì)劃有充足的科研經(jīng)費(fèi)（80多萬(wàn)美金），這對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)千載難逢的機(jī)會(huì)。

我當(dāng)初的想法是，做幾年科學(xué)儀器研制工作，即使科學(xué)上沒(méi)有太大進(jìn)展，做個(gè)好的工程師也不錯(cuò)。

這是個(gè)轉(zhuǎn)折，我真正從分子光譜轉(zhuǎn)做分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。但這也并不是特別大的跨越，有了分子光譜的背景去做化學(xué)動(dòng)力學(xué)，我有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槲覍?duì)分子體系的量子結(jié)構(gòu)有深刻的認(rèn)識(shí)。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：在一個(gè)研究方向上做了近10年，這時(shí)轉(zhuǎn)換方向是否太過(guò)冒險(xiǎn)？

楊學(xué)明：轉(zhuǎn)研究方向肯定要冒一定風(fēng)險(xiǎn)。但是分子光譜、氣相及表面化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究，一直是我最感興趣的方向。

事實(shí)上，我在美國(guó)開(kāi)始讀博士不久，曾有機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)換“跑道”。一開(kāi)始我跟第一位導(dǎo)師做分子光譜研究，但后來(lái)他對(duì)該研究沒(méi)了興趣，也就沒(méi)有經(jīng)費(fèi)繼續(xù)開(kāi)展科研工作。當(dāng)時(shí)我讀了兩年多，感覺(jué)要讀不下去了。

那時(shí)，我后來(lái)的博士生導(dǎo)師Alec Wodtke教授，來(lái)到加州大學(xué)圣巴巴拉分?；瘜W(xué)系做助理教授，他當(dāng)時(shí)非常年輕，才28歲。Alec Wodtke教授到來(lái)的第一天，我就向他表達(dá)了希望跟他讀博士的想法。他當(dāng)時(shí)婉拒了我，但明白了我的心意后收下了我。

此番經(jīng)歷對(duì)我來(lái)說(shuō)很重要，因?yàn)槲矣龅搅艘晃荒贻p而有活力的老師，他真正激發(fā)了我對(duì)科學(xué)的興趣。這位老師很有想法，也有創(chuàng)造力，那種敢闖的精神是他傳遞給我的。從那時(shí)起，我覺(jué)得做科學(xué)就是要有一種敢于挑戰(zhàn)自我的極限精神。這樣的精神對(duì)于做好科學(xué)研究很重要。

所以，我的經(jīng)驗(yàn)是，不要老盯著最有名的人，有時(shí)候跟著有活力的年輕老師反而可以學(xué)到更多，還可以與他一起成長(zhǎng)和發(fā)展。

作為一名研究學(xué)者，那3年對(duì)我來(lái)說(shuō)特別重要。我真正建立了獨(dú)立做研究的信心，開(kāi)始嘗試和探索做一些難的、新的課題。

“沒(méi)有一流的科學(xué)儀器，很難產(chǎn)出一流的實(shí)驗(yàn)成果”

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：化學(xué)反應(yīng)中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應(yīng)被認(rèn)為是化學(xué)動(dòng)力學(xué)極難的挑戰(zhàn)，您能談?wù)勥x擇這個(gè)方向的初衷及研究心得嗎？

楊學(xué)明：這是我最喜歡的研究方向，也是我一生中最重要的研究方向。

研究化學(xué)反應(yīng)中的量子效應(yīng)，最根本、最難的是在量子水平上觀(guān)測(cè)到化學(xué)反應(yīng)中最詳細(xì)的信息，以及在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)高靈敏度和高分辨的探測(cè)。

這個(gè)過(guò)程中有具體的技術(shù)難點(diǎn)，還需要了解整個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。我在尋找科學(xué)問(wèn)題的方向上思考比較多，比如為什么做這個(gè)方向。

我剛進(jìn)入共振態(tài)領(lǐng)域時(shí)沒(méi)有這個(gè)概念，跟許多著名科學(xué)家交流時(shí)，也很少有人就共振態(tài)概念給出一個(gè)非常好的圖景，它的化學(xué)反應(yīng)功能也比較模糊。共振態(tài)的概念究竟是什么？我想更清晰地研究它。

這是非常有挑戰(zhàn)性的方向，當(dāng)初有很多人反對(duì)，包括我的頂頭上司和老師，但我依然非常堅(jiān)定。后來(lái)，我的工作也說(shuō)服了很多科學(xué)家。

我的想法是，要在領(lǐng)域里做一些有特色的研究，不是說(shuō)想超越別人，而是我找到這個(gè)問(wèn)題，并對(duì)這個(gè)問(wèn)題的研究有獨(dú)到的貢獻(xiàn)，這大概是我一輩子做研究的原則。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：您認(rèn)為做科研該有什么樣的精神？

楊學(xué)明：做科研，應(yīng)該要挑戰(zhàn)自己的能力和極限。

這是我從Wodtke教授那里得到的啟發(fā)。到現(xiàn)在我還記得，剛開(kāi)始他就說(shuō)，做科研的目標(biāo)，是在科學(xué)領(lǐng)域里有所突破。他想證明在美國(guó)做教授的五六年里，能不能真的做出點(diǎn)創(chuàng)新的東西，如果不成功，以后到加油站工作也行，有一種破釜沉舟的感覺(jué)。當(dāng)然，他現(xiàn)在做得非常成功。

我也是抱著同樣的想法，后來(lái)去臺(tái)灣地區(qū)“中研院”原子與分子科學(xué)研究所工作，想挑戰(zhàn)自己的極限。在這里6年，我建立了3套全新的科學(xué)儀器，同步輻射、通用型交叉分子束、氫原子探測(cè)，完全采用了3類(lèi)不同的方法。這為我未來(lái)的研究工作打下了很好的基礎(chǔ)。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：您認(rèn)為自己能在科學(xué)上取得成就，主要因素是什么？

楊學(xué)明：做科研就要勇于挑戰(zhàn)未知。人很容易待在舒適區(qū)，但要真正做出一些有意義的研究，還是要挑戰(zhàn)不熟悉的領(lǐng)域、挑戰(zhàn)別人不敢挑戰(zhàn)的東西，雖然剛開(kāi)始很困難。

舉個(gè)例子，我們?cè)诖筮B研制了大型極紫外自由電子激光科學(xué)研究裝置，這完全屬于物理領(lǐng)域，很少有從事化學(xué)研究的人敢做這樣的裝置。這時(shí)候我在大學(xué)時(shí)打下的物理基礎(chǔ)就發(fā)揮了重要作用，讓我敢于去做這件事。

膽子大一點(diǎn)，敢于去做！這件事情真的被我們做成了，當(dāng)然這里面有很多辛苦和困難，但我覺(jué)得最重要的還是要敢想敢做，特別是開(kāi)拓新的研究方向。

人類(lèi)的發(fā)展史也是如此，創(chuàng)新思想是第一位的。在整個(gè)科學(xué)發(fā)展的環(huán)境里，這方面我認(rèn)為強(qiáng)調(diào)得還不夠。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：我們需要做哪些工作來(lái)更好地推動(dòng)科學(xué)儀器的發(fā)展？

楊學(xué)明：科學(xué)儀器是我做科學(xué)研究的一個(gè)重點(diǎn)。我很早就意識(shí)到，沒(méi)有好的科學(xué)儀器，對(duì)于做前沿實(shí)驗(yàn)科學(xué)的人來(lái)說(shuō)是很大的問(wèn)題。因此，我一直希望發(fā)展研發(fā)最好的實(shí)驗(yàn)儀器，解決研究領(lǐng)域中重要的科學(xué)問(wèn)題。

我個(gè)人覺(jué)得，我們對(duì)科學(xué)儀器本身的重視程度還不夠，比較強(qiáng)調(diào)結(jié)果，主要以論文為考核指標(biāo)。但是沒(méi)有一流的科學(xué)儀器，很難產(chǎn)出一流的實(shí)驗(yàn)成果。我們非常需要一批在各個(gè)領(lǐng)域能領(lǐng)先的科學(xué)儀器，這對(duì)于國(guó)家科技硬實(shí)力的發(fā)展尤其重要。

我們?cè)诤芏囝I(lǐng)域只能跟著別人做，沒(méi)有真正掌握世界領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)方法和發(fā)展最先進(jìn)儀器的能力，導(dǎo)致很多“卡脖子”問(wèn)題難以解決。

在科研經(jīng)費(fèi)中，真正從事儀器開(kāi)發(fā)的比例并不高，很大一部分經(jīng)費(fèi)是購(gòu)買(mǎi)國(guó)外儀器。我們應(yīng)該投入更多資源來(lái)支持本土研究團(tuán)隊(duì)從事先進(jìn)科學(xué)儀器的研發(fā)。

科學(xué)儀器本身就是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展得好，對(duì)科學(xué)和技術(shù)的推動(dòng)作用很大。從科學(xué)發(fā)展史上看，一些重大科學(xué)突破是建立在新的儀器和技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上的。

我很高興，國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始把科學(xué)儀器作為一個(gè)重要領(lǐng)域來(lái)發(fā)展了。

“能真正做一些重要事情的時(shí)間很短”

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：您遇到的最大挫折是什么？您如何看待科學(xué)和人生中的挫折？

楊學(xué)明：多年前，我患了心臟方面的疾病，對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)挫折。因?yàn)槲矣X(jué)得一直在一個(gè)快速道上往前沖，突然要停下來(lái)，感覺(jué)很不適應(yīng)，也感到人生其實(shí)不長(zhǎng)，特別是能真正做一些重要事情的時(shí)間很短。以前我從來(lái)沒(méi)有這樣的想法。所以，我的一些想法變了，這件事也讓我有了更多的緊迫感，想去做一些更有意義的事情。當(dāng)然，我對(duì)很多事情更坦然了，也希望有更多時(shí)間思考科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：您未來(lái)的計(jì)劃是什么？

楊學(xué)明：首先，當(dāng)然是在交叉分子束科學(xué)儀器、化學(xué)反應(yīng)中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應(yīng)領(lǐng)域繼續(xù)深挖，目標(biāo)是能夠真正形成系統(tǒng)性的研究成果，能完成相關(guān)方向的專(zhuān)著，系統(tǒng)和深入地總結(jié)一下我們的研究工作。同時(shí)也希望把我們的研究工作系統(tǒng)地寫(xiě)入動(dòng)力學(xué)教科書(shū)中。

其次，進(jìn)一步推動(dòng)重大科學(xué)平臺(tái)的建設(shè)發(fā)展。我們?cè)趪?guó)家自然科學(xué)基金委的資助下，在大連建立了獨(dú)特的極紫外自由電子激光裝置，它在很多科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)出重要作用，進(jìn)入了這個(gè)領(lǐng)域的國(guó)際前沿。未來(lái)我會(huì)更加積極地推動(dòng)下一代極紫外和軟X射線(xiàn)自由電子激光技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)在這一領(lǐng)域達(dá)到世界一流水平，并積極推動(dòng)其在一些關(guān)鍵科技領(lǐng)域的應(yīng)用。

另外，還有一個(gè)方向是我一直特別希望做的，就是把分子束技術(shù)真正與表面化學(xué)研究結(jié)合起來(lái)，研究表面化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，真正在原子分子水平上研究表面化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理。特別希望它能夠幫助更多年輕人，并推動(dòng)化學(xué)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域達(dá)到更高的水平。