8月21日上午，2022未來科學大獎獲獎名單正式揭曉，其中“物質(zhì)科學獎”由中國科學院院士、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，獎勵他研發(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儀器，揭示了化學反應中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應。

當天下午，廣州日報全媒體記者通過視頻連線采訪了楊學明院士。作為頂尖的科學儀器設計專家，楊學明告訴記者：“我做科學儀器，從來不做和別人一樣的，一定要找到一個特別的視角，做別人做不到的事情。我至今已經(jīng)設計了十幾臺科學儀器，這樣的想法特別重要。只有發(fā)揮創(chuàng)造能力，真正做自己獨特的事情，才有可能去引領(lǐng)科技創(chuàng)新。”

楊學明，物理化學家。現(xiàn)為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。1991年至1995年在美國普林斯頓大學、加州大學伯克利分校從事博士后研究；2001年至2015年擔任中國科學院大連化物所分子反應動力學國家重點實驗室主任；2011年當選為中國科學院院士；2017年11月?lián)文戏娇萍即髮W理學院院長、講席教授。(來源：南方科技大學官網(wǎng)）

著迷設計儀器的科學家：“實驗設備要做到國際領(lǐng)先”

1962年出生于浙江德清的楊學明在讀中學時喜歡上自然科學，“興趣始終是做好科研的基礎。”

考大學時，由于楊學明的物理成績出色，他進入物理系學習。但到了考研究生時，他又想到了化學，“我覺得我的化學沒有念夠，所以我后來考上了中科院大連化學物理研究所，研究化學反應中的物理現(xiàn)象和規(guī)律。既有化學又有物理，我感覺這是一個非常好的方向，回頭看，我很幸運選了這條道路。”

博士畢業(yè)后，多年的科研實踐讓楊學明非常重視科學實驗儀器的設計制造，他設計的多個科學儀器促成了我國很多基礎科研領(lǐng)域的進步。如：他主持研制成功我國第一臺大型自由電子激光科學研究用戶裝置，這是世界上唯一運行在極紫外波段的自由電子激光的科學用戶實驗裝置（大連相干光源）；他研發(fā)的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儀器，揭示了化學反應中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應……目前，楊學明正在積極推動我國新一代高重頻自由電子激光裝置的發(fā)展，努力推進深圳規(guī)劃中能X射線自由電子激光和大連極紫外自由電子激光項目的建設。

楊學明在進行科學實驗

“實驗科學的發(fā)展就是要探索新的科學現(xiàn)象，而新的科學現(xiàn)象往往用老舊的儀器是很難發(fā)現(xiàn)的。所以我覺得新的國際領(lǐng)先的科學儀器對科學發(fā)展特別重要。”楊學明認為，科學儀器是做好科學實驗的基礎，沒有好的儀器，就沒有好的實驗，不會有新的、有意義的科學數(shù)據(jù)，也就無法帶來科學上的新發(fā)現(xiàn)。

楊學明始終認為，科研應當以科學問題為導向，“你能提出問題，能解決一些比較重要的科學問題，這個才是最重要的。”

楊學明表示，他在美國攻讀博士后期間所發(fā)的論文數(shù)量非常少，而是將自己的興趣集中到了科學儀器的設計上，如今對于實驗室青年學者的培養(yǎng)，他也堅持興趣第一，“如果你覺得累、覺得苦，那說明你對這個領(lǐng)域的興趣還不夠。特別是從實驗方法上來講，我們是堅持做新的科學儀器。尤其是實驗科學的發(fā)展，我認為實驗科學的發(fā)展沒有新的科學儀器肯定做不到國際領(lǐng)先。”

“要做好實驗科學，我覺得首先要真正具備一個高水平工程師的素質(zhì)，同時還要有科學家發(fā)現(xiàn)問題的能力。我們的高校非常重視高水平論文的數(shù)量和質(zhì)量，但很多實驗儀器都還是進口的，大家對實驗儀器的設計制作關(guān)注力度盡管這些年來有所進步，但還遠遠不夠。有些科研工作者更希望能快速利用現(xiàn)有的儀器獲得有效實驗數(shù)據(jù)，但如果實驗設備做不到真正國際領(lǐng)先，我們后續(xù)的實驗乃至科研成果就很難實現(xiàn)國際領(lǐng)先。”楊學明告訴記者。

對話楊學明：用新實驗儀器觀測、詮釋量子態(tài)，從量子層面了解化學反應

記者：我國研究團隊中為何關(guān)注和重視科學儀器的研究較少？

楊學明：從科學發(fā)展史上我們都可以看到，科學儀器的研制在實驗科學發(fā)展上特別重要。科學現(xiàn)象只有真正被觀測到了才能有新的發(fā)展。比如，人類以前都覺得太陽是繞著我們地球轉(zhuǎn)的，但是通過發(fā)明天文望遠鏡和天文觀測，我們就認識到原來地球是在繞著太陽轉(zhuǎn)的。實驗觀測在科學的整個發(fā)展過程中是特別重要的一環(huán)，但是我覺得各個層面對此的重視度還不夠，或者說我們追尋這個方向的高水平科學工作者還不夠，導致很多方向的實驗儀器都是依賴國外。

現(xiàn)在，國家提出要加快建設科技強國，實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自立自強。任何核心技術(shù)研發(fā)都必須有高水平的人才，這些人才不是大學一畢業(yè)就能找出來，而是要在非常高水平的大學實驗室里面，經(jīng)過很多的訓練，做了很多的研究，這些人才能慢慢地變成優(yōu)秀的技術(shù)研發(fā)人才，我自己是做實驗科學的，我知道科學儀器特別重要，儀器做得不好，在這個領(lǐng)域你永遠超不過別人，永遠只能跟著別人走。

中國不缺人才、不缺資源，只要有世界領(lǐng)先的科學儀器，我們就能有新的科學發(fā)現(xiàn)。

記者：此次“物質(zhì)科學獎”的獲獎成果有哪些意義和應用場景?

楊學明：我先介紹一下化學反應中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應。每個化學反應過程都是很特別的，化學反應從反應物到產(chǎn)物有一個過渡的狀態(tài)，過渡狀態(tài)決定了化學反應的基本特性，這也是化學動力學研究最重要的課題。所有的化學反應事實上都是量子體系，所以在過渡狀態(tài)也有一些非常特別的量子態(tài)存在，這些量子態(tài)的存在實際對化學反應有非常重大的影響，我們的工作實際上是發(fā)展新的實驗方法，來觀測這些量子態(tài)的特性，并和理論相結(jié)合，詮釋這些量子態(tài)各種各樣的特性，使得我們對化學反應過程真正能夠從量子層面上了解得更透徹。

另外一項研究工作是通過新的實驗方法的發(fā)展以及實驗儀器的發(fā)展，觀測到了幾何相位效應。幾何相位效應對化學反應有非常特殊的影響，而且能夠用這樣的幾何相位效應研究化學反應中非常特殊的這些機理。這個工作是非常基礎性的，推動我們從根本上理解化學反應的方向。

對量子科學來講，我們其實用了很多量子測量的方法，量子科學里原子、分子很重要，怎么樣理解原子、分子的過程也非常重要，所以量子科學本身也包含了化學的方方面面。推動量子科學實際上對推動整個物質(zhì)科學，包括材料也好，化學反應也好，各種各樣的分子也好，都有著非常重要的意義。比如說我們研究的“氟+氫”的體系，是非常重要的化學激光體系，研究這個體系使得我們可以做更好的化學激光的發(fā)展。

從基礎學科來講，我們對這些非常基本的化學過程的理解也能推動一些具體應用的發(fā)展，比如說大氣化學、氫氣化學，以及燃燒過程中非常重要的反應，這些復雜過程的理解和模擬，完全依賴于基礎化學反應的研究，所以無論是基礎的還是復雜體系的化學反應，化學動力學的研究都是至關(guān)重要的。

記者：如何平衡科學儀器的投入和產(chǎn)出？成功研發(fā)科學儀器需要哪些因素支持？

楊學明：做科學儀器對科學家來說其實是件很吃力的事情，做儀器肯定需要比較多的經(jīng)費。我的理念就是做自己特別想做的科學儀器，來解決我想解決的重要科學問題，比如這次談到的過渡態(tài)的問題，幾何相位效應的問題，這些都需要比較特別的儀器。

我并不覺得做科學儀器花錢不值得。首先它培養(yǎng)人；第二，科學儀器事實上是在培養(yǎng)新的產(chǎn)業(yè)，至少在國內(nèi)國際可能都是幾十億元的產(chǎn)業(yè)。我們?nèi)绻蛔霾⒉皇且驗橘F，而是擔心我們的儀器能不能做得跟別人一樣好，能否在市場上有競爭力。

從我個人來講，做大連相干光源也好，自由電激光也好，都是從個人的研究興趣出發(fā)，爭取支持做儀器。總的來說，要做好科學儀器，一是國家支持，二是效率本身，還要有做科學儀器的理念以及人才培養(yǎng)，這些因素都是非常重要的。（來源：廣州日報，文：武威）