作者:李晨阳 来源:中国科学报 发布时间:2022/12/2 19:44:37
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2022未来科学大奖获奖者对话青少年
杨学明院士:应该让中学生动手拆仪器

 

11月27日,“科学点燃青春——2022未来科学大奖获奖者对话青少年”系列活动全网播出,2022未来科学大奖—物质科学奖获奖者、中国科学院院士杨学明教授青少年们线上线下对话,向他们讲述科研故事、分享人生经历,激励未来一代走上科研创新之路。

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2022未来科学大奖—物质科学奖获奖者杨学明(未来论坛供图 下同)

来自南方科技大学附属中学、美丽中国支教项目合作学校云南保山市施甸县小官市小学,以及来自西安高新一中实验中学、长沙市雅礼实验中学,未来论坛机构理事科大讯飞的学生代表等青少年参与了此项活动。

以下是他们的精彩问答:

好奇提问1:您认为在物理化学方面的研究除了独立思考之外,还要具备哪种思维?

杨学明:思考肯定是最重要的,只有思考了才能找到问题,你如果想都不想,就要去找问题是不可能。当然我觉得还有一个是非常重要的,我们在学习过程中也好,或者未来做科学交流非常重要,人的交流实际上是特别重要的,因为很多新的科学思想是通过交流之后的思想碰撞才真正发展出来。尤其是参与国际会议或学术会议过程中,听到学者的演讲或不同的观点,就会引发你去思考,产生新的想法,所以这种交流以及思考都非常重要。在我所从事的科学领域里面,科学仪器的研制也非常重要。

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向杨学明发问的学生

好奇提问2:您刚刚多次提到我们要寻找感兴趣的研究,该如何寻找感兴趣的研究领域并确定研究方向呢?

杨学明:这个问题很难回答,比如我对化学感兴趣,但其实我到现在也不理解为什么我对化学感兴趣。可能是因为中学时候那位化学老师对我特别好,潜移默化地对我形成了引导。我想,在求学过程中遇到一位好老师,是非常幸运的,会对你想要学习和探索的东西带来深刻的影响,当然自己也要对自己的兴趣点有所觉察,进一步了解自己。

另外你在所感兴趣的领域看到了问题,你想要去找到这个问题的答案,可能这份好奇是很朦胧的,但是却可以驱使你一直想要去探索未知,是这样一种驱动力。对于年轻人来讲,寻找兴趣是非常重要的事情:你觉得这个事情特别有意思,愿意花时间和精力来做这件事情。如果不是的话,那这应该不是你的兴趣点所在。

人生其实并不长,能够找到自己的兴趣,并为之奋斗是非常美好的事情,希望大家都能体会到这份快乐与幸福。

好奇提问3:科研工作中遇到困难时,您是用怎样的心态克服的?

杨学明:其实一些没有人研究过的问题,你在做研究的时候大多会遇到很多困难,因为没有人知道该怎么去做,但是随着研究的慢慢深入,你会对这个领域不断有新的认识。比如,如果把所有的化学反应产物与反应物的量子态全部测量到了,然后通过交叉分子束的仪器,而且改进这样的仪器,也许就有可能做到。

当然在此过程中,我也同步在做一些其它的研究,在这些研究中也会不断积累新的知识和思路,也许累积到某种程度,就发现可能有一个真正新的进展,这是一个过程,不是一蹴而就突然克服的。

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南科大附中学生送给杨学明的画作

好奇提问4:在您的科学实践经历中,理论学者是怎么样和实验学者合作的?

杨学明:我们在化学动力学领域,已经发展到理论与实验相互竞争的水平。从90年代开始,量子理论的精确度开始受到重视,而且确实在一些反应体系里面得到了验证,使得化学反应领域的研究人员找到了一些非常重要的方向。

大家在讨论,怎么来理解化学反应?怎么来探测一些这些量子体系里面预测的一些重要的现象?预测是不是准确的?它的模型是不是对的?

通过互动才能真正找到我们对化学反应量子特性的理解。在过去25年到30年当中,实验科学确实与理论科学有很好的互动。比如我在大连同事张东辉老师,在用量子力学薛定谔方程来解化学反应这一领域,张东辉老师是全球最优秀的科学家之一,他的研究已经达到了光谱的精度。

这也让我们对化学反应的理解达到了一个非常高的高度,这也是过去几十年这一领域有很大发展的原因。高水平的理论科学和高水平的实验科学相互促进,共同在推动这一领域的发展,彼此给予启发。像我很多朋友都是理论化学动力学专家,工作中我们经常要相互交流,给彼此启发。另外国际交流也非常重要,最快接触最新科研成果的办法是去听报告,翻阅文献其实是有“时差”的,因为文章发表会比较慢,要从源头上做交流,才能真正使得你走向科学前沿。

好奇提问5:爱因斯坦说伟大的科学家都是艺术家,对此您有什么看法?

杨学明:爱因斯坦小提琴拉的很棒,但是我不是艺术家,我觉得这两个之间有共通性,艺术它也是需要创造,科学更需要创造。所以从这一点上来讲二者应该是共通的。

做科学的人一般都是喜欢美的人。就像杨振宁先生这样,他觉得物理特别美,看这个方程就很着迷,对我来讲我是看到这个科学仪器太好了,虽然别人看这个好像觉得没什么感觉,但我觉得很漂亮,从这一点上来讲,艺术跟科学是相通的,一个是美,还有一个是要有创造性。

比如说我们演奏一个曲子,如果世界上都是千篇一律的,我觉得艺术就没有意义,大家录一个片子就可以了。但是每个人他都有不同的表现方法,绘画更是这样。像我们做科学工作的人,每个人也都有自己的个性,希望通过能够发挥自己的创造力和想象力,去挖掘和发现更多科学问题,这是我们做科学人的特色,创造性。

好奇提问6:我比较喜欢理科,在未来学习理科的道路上有什么方法和技巧?

杨学明:现在的学习方法我不知道是不是跟我们那时候一样,因为我觉得理科是比较有系统的,所以在基础知识学习过程中,要真正去掌握它,学理科最重要的是理解。不是题目是否会做,而是对于这道题,我是否理解它背后的逻辑,当然解题也很重要,但理解更重要,持续去深究题目背后的逻辑,你会形成自己的知识体系。当然也有化学家对化学的理解和我是不一样的,但是我希望学理科的人能够真正掌握到物质世界最根本的原理,这是最重要。

好奇提问7:刚才听到您有关于化学动力学的研究,我想请问您的是当代化学前沿领域的研究能够对中国社会发展做出一些怎样的贡献呢?

杨学明:我觉得化学实际上被称为是一个中性科学,很多问题是需要化学领域给出答案的。我们的生活实际上与化学息息相关,制药、工业、生物、电子、能源等都离不开化学。但是社会中其实对于化学有一些误导性的声音,比如化学污染、化学爆炸,化学物质有害等等,其根本原因是人们缺乏对化学的理解,这也是我们要学好化学的意义。通过你的研究,去解决污染、爆炸、有毒等问题,让人们的生活更加安全。

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杨学明向现场提问同学赠送《“未来”科学家—未来科学大奖获奖者访谈实录》丛书

好奇提问8:您还记得你第一次研发的科学仪器吗?当时用了多长时间?

杨学明:我记得,我在读硕士的时候,开始做一些小的仪器,当初是因为化学里面有很多吹玻璃的,所以我就设计了一些玻璃的管子,然后用到我要做的分子光谱中去。虽然当时做的并不是特别成功,但我觉得通过自己对仪器的搭建,这种动手能力的培养和提升,让自己很有成就感,过程也非常有趣。

现在的中学教育阶段,很多同学还是没有见过或接触过我国的高端科学仪器,我觉得有一种很好的形式是把科学仪器拆掉,然后同学们再组装回去,或者完全重新去做一个科学仪器,虽然这是一个很复杂的过程,但是在组装过程中,相信同学们会对科学知识和原理有更加直观和深刻的理解。如果能够将其纳入到我国的教育体系当中,相信会对我们的实验教育以及未来发展带来积极的影响。

好奇提问9:您认为物理学习、化学学习有什么相通之处?请您给我们初中生一些学习的建议,谢谢。

杨学明:其实学习物理与化学在我们认知中是有很大差别的。比如学习化学的时候,大部分记住的是化学反应,以及元素周期表。在中学阶段会有这样的区别。但其实就科学本身,物理与化学有很多天然的联系,化学的每一个分子和原子组成的是什么?它到底是怎么样反应产生新的物质?这个过程与物理学当中的原子分子问题是一样的,但化学可能更侧重研究物质的变化,以及变化的规律。物理更强调规律本身,是最基本、最根本层面。

所以我觉得要对世界有真正理解,光学物理是不够,也要学化学,二者之间有差别也有连通。物理化学这样的学科,可以利用物理的原理来理解化学的过程,当然也可以利用物理的方法来研究化学结构,以及化学反应的过程。当你理解到这个问题的时候,你对科学的认识就提高了一点。

 

 
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