2023年，未來科學(xué)大獎以“Hello Scientists 你好科學(xué)家”為年度主題，計劃陸續(xù)推出：未來科學(xué)大獎獲獎?wù)呒o(jì)錄片觀影會、2023未來科學(xué)大獎新聞發(fā)布會、《‘未來’科學(xué)家——未來科學(xué)大獎獲獎?wù)咴L談實錄》第二冊新書發(fā)布會、2023未來科學(xué)大獎周等系列活動。

在今年的未來科學(xué)大獎周期間，我們特邀國內(nèi)外幾十位知名科學(xué)家參與科學(xué)峰會，值此良機(jī)，我們梳理和整理了這些杰出科學(xué)家們的成長經(jīng)歷、生活感悟、工作成果與貢獻(xiàn)，希望能為大家?guī)硪唤z啟迪與觸動。在這個專欄中，我們也將探尋科學(xué)的真諦，期待更多青年與科學(xué)家們一同追尋科學(xué)的奧秘，領(lǐng)略其無窮的魅力與奇妙。愿我們沐浴在科學(xué)的光芒中，讓我們共同書寫屬于未來的壯麗篇章。

“我不太喜歡和別人做一模一樣的事情。從自己獨特的角度出發(fā)，這對科學(xué)的發(fā)展尤其自己的研究特別重要?！?

——楊學(xué)明

楊學(xué)明，物理化學(xué)家。南方科技大學(xué)副校長，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員。1962年10月出生于浙江省德清縣。1982年7月畢業(yè)于浙江師范大學(xué)物理系，1985年3月獲中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所碩士學(xué)位，1991年8月獲美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校博士學(xué)位。曾在臺灣原子與分子科學(xué)研究所任終身職研究員?，F(xiàn)任《中國化學(xué)物理》主編。2011年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士，2022年未來科學(xué)大獎-物質(zhì)科學(xué)獎獲獎?wù)摺?

在光與化學(xué)的交叉口探尋方向：漫漫求學(xué)路

1962年，楊學(xué)明出生于浙江省德清縣，父母為他取名“學(xué)明”，即希望他能“學(xué)習(xí)道理，明晰事理”。而楊學(xué)明也沒有辜負(fù)父母的期望，他自小學(xué)習(xí)能力出眾，且學(xué)習(xí)認(rèn)真刻苦，成績一直名列前茅。高中時受化學(xué)老師的影響，他對化學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。但由于高考時化學(xué)沒能考出自己理想中的分?jǐn)?shù)，而物理卻成績突出，于是楊學(xué)明便選擇了浙江師范大學(xué)的物理系。

然而真正的熱愛是無論經(jīng)過多少時間都不會被磨滅的，四年的物理學(xué)習(xí)并沒有讓楊學(xué)明徹底放下心中熱愛的化學(xué)，反而讓他更加堅定、更加確定自己未來一定要找機(jī)會回到化學(xué)領(lǐng)域的想法。在經(jīng)過仔細(xì)的權(quán)衡下，楊學(xué)明選擇通過考研來改變自己的學(xué)習(xí)和研究方向，而中國科學(xué)院大連化學(xué)物理所的物理化學(xué)的交叉方向，成為了他的最佳選擇。他總結(jié)說，“學(xué)習(xí)物理有助于加深對事物本質(zhì)的理解，同時物理思維也非常的嚴(yán)謹(jǐn)。”通過學(xué)習(xí)物理后再學(xué)化學(xué)，讓他對化學(xué)有了不同的理解和感悟，能夠從跨學(xué)科的角度來看待學(xué)科的發(fā)展，為他找到了許多其他人可能忽視的科學(xué)問題，并為他提供了更多全新的機(jī)會。

1985年，楊學(xué)明完成碩士研究生學(xué)業(yè)后，前往美國加州大學(xué)圣芭芭拉分?；瘜W(xué)系攻讀博士學(xué)位。隨后，在1991年，他開始了在美國普林斯頓大學(xué)的博士后研究生活。從大連化學(xué)物理研究所到普林斯頓大學(xué)，楊學(xué)明這些年來一直在從事分子光譜學(xué)的研究，但他逐漸對自己的研究領(lǐng)域產(chǎn)生了更高的期待：“在高分辨光譜研究方面我做了很多工作，但一直沒有找到特別大的興趣點，沒有找到讓我很滿意或是激動人心的工作，這樣走下去好像有點不對路?！贝藭r的楊學(xué)明，如同在分子光譜學(xué)領(lǐng)域蟄伏了多年的“蟬”，等待著那陣能夠喚醒他心中科研熱情的春風(fēng)，去迎接一個充滿未知與挑戰(zhàn)的新研究方向。

（楊學(xué)明和他設(shè)計的科學(xué)儀器）

科學(xué)儀器引領(lǐng)新發(fā)展：

以創(chuàng)新力鑄就“國之大器”

1993年的一陣春風(fēng)將楊學(xué)明心中的科研熱情復(fù)燃——他找到了那個激發(fā)內(nèi)心最原始科研動力的“繆斯”。帶著對新的研究方向的希冀，在結(jié)束了普林斯頓大學(xué)博士后的研究后，楊學(xué)明獲得了在加州大學(xué)勞倫斯伯克利國家實驗室Yuan Tseh Lee教授實驗室進(jìn)行化學(xué)動力學(xué)研究的機(jī)會。與過去的研究不同的是，楊學(xué)明這次換了“跑道”——他決定依托先進(jìn)光源研制科學(xué)儀器，并利用這些科學(xué)儀器進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究。楊學(xué)明當(dāng)時想著：“做幾年科學(xué)儀器研制工作，即使科學(xué)上沒有太大進(jìn)展，將來做個好的工程師也不錯?！倍@一做，便做了近30年。

楊學(xué)明在普林斯頓大學(xué)做研究時，一年多就可以發(fā)十多篇文章。而在加州大學(xué)勞倫斯伯克利國家實驗室進(jìn)行研究的這兩年半，他只研制出了一套復(fù)雜的分子束儀器，發(fā)出去的文章更是寥寥無幾。雖然新的研究方向進(jìn)展不大，卻讓楊學(xué)明萌生了巨大的科研興趣：“我特別喜歡做儀器做設(shè)計，那個時候用電腦做設(shè)計是比較新興的，我覺得這個方向特別有意思。畫出設(shè)計圖紙，然后做成自己想要的科學(xué)儀器，很有成就感。所以我就義無反顧地做了這件事?！?

同步輻射光源在化學(xué)中的應(yīng)用是楊學(xué)明在加州大學(xué)伯克利分校最重要的研究方向之一。同步輻射是一種能為各相關(guān)科學(xué)研究提供連續(xù)譜、高強(qiáng)度、高準(zhǔn)直性光束的優(yōu)質(zhì)光源，為研究物質(zhì)的微觀動態(tài)結(jié)構(gòu)和各種瞬態(tài)的過程提供前所未有的手段和機(jī)會，是物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域又不可替代的工具。在研究的過程中，楊學(xué)明最常使用的是極紫外波段的光束，但他發(fā)現(xiàn)當(dāng)時同步輻射在極紫外波段的亮度不夠高，而更高亮度的自由電子激光技術(shù)已經(jīng)快速發(fā)展起來了。于是，他夢想著，如果未來能夠研制出一臺工作在極紫外波段的自由電子激光裝置，那就太好了，這樣的光亮度才能滿足更多的科研要求。帶著這樣的夢想，回國后的楊學(xué)明展開了與中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的合作，共同完成了由他主持設(shè)計的我國第一臺大型自由電子激光科學(xué)研究裝置，這也是世界上唯一運行在極紫外波段的自由電子激光裝置。

“新的儀器的發(fā)展是科學(xué)研究發(fā)展最為重要的基礎(chǔ)，如果沒有新的科學(xué)儀器的研制，物理化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展將會受到很大的限制?！睏顚W(xué)明院士說道。楊學(xué)明在科學(xué)儀器的設(shè)計、研制和發(fā)展方面取得了卓越的成就，在國際上處于領(lǐng)先水平。他借助這些先進(jìn)科學(xué)儀器，在化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)領(lǐng)域取得了一系列重要的研究成果，尤其在化學(xué)反應(yīng)共振態(tài)和幾何相位效應(yīng)等方面的研究引起了國際學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注和贊譽(yù)。楊學(xué)明的貢獻(xiàn)不僅在于他設(shè)計和研制出具有國際水平的科學(xué)儀器，更重要的是他以自己的切實行動去做青年科研工作者的引領(lǐng)，鼓勵年輕人在科學(xué)上要有“反叛”精神，在研究中要勇于創(chuàng)造“不一樣”的事物：“年輕人和學(xué)者要勇于發(fā)展自己的技術(shù)和先進(jìn)儀器，特別是做實驗科學(xué)，不要限于從一個儀器上拿到數(shù)據(jù)就夠了，而是要真正從根本上發(fā)展自己最先進(jìn)的儀器和方法。也只有這樣，我們才能真正在國際上真正成為一個科技強(qiáng)國?！?

（楊學(xué)明在交叉分子束儀器旁邊）

挖掘量子世界的化學(xué)奇跡：

榮獲“未來科學(xué)大獎”

2022年，楊學(xué)明因研發(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，并揭示了化學(xué)反應(yīng)中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應(yīng)而榮獲 “未來科學(xué)大獎”的物質(zhì)科學(xué)獎。

自從 Eyring和Polanyi 在 20 世紀(jì) 30 年代提出化學(xué)反應(yīng)過渡態(tài)理論以來，化學(xué)動力學(xué)研究取得了多個里程碑式的進(jìn)展，并多次獲得諾貝爾化學(xué)獎。楊學(xué)明開發(fā)了新一代高分辨率和高靈敏度的交叉分子束科學(xué)儀器，在基元化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究領(lǐng)域，尤其是化學(xué)反應(yīng)共振態(tài)、化學(xué)反應(yīng)中的幾何相位效應(yīng)以及量子干涉現(xiàn)象等方面的研究取得了重大突破。他發(fā)展了量子態(tài)分辨的后向散射譜學(xué)技術(shù)，通過高分辨的散射實驗與精確理論研究相結(jié)合，揭示了多類化學(xué)反應(yīng)共振現(xiàn)象，大力推動了在量子水平上化學(xué)反應(yīng)過渡態(tài)的研究。此外，他還發(fā)展了高分辨的交叉分子束反應(yīng)成像技術(shù)，首次在實驗上發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)中的幾何相位效應(yīng)以及自旋-軌道共振分波之間的量子干涉現(xiàn)象。

楊學(xué)明的科學(xué)研究和他研發(fā)的新一代分子束科學(xué)儀器為化學(xué)動力學(xué)領(lǐng)域進(jìn)一步理解化學(xué)反應(yīng)的量子特性提供了強(qiáng)有力的工具，他的新發(fā)現(xiàn)將化學(xué)動力學(xué)領(lǐng)域拓展到了前所未有的深度和廣度。在接受媒體采訪時，楊學(xué)明指出，這些工作的意義遠(yuǎn)超出某一個具體反應(yīng)的范疇，而是具有普遍的基礎(chǔ)意義?；瘜W(xué)動力學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，對于基本化學(xué)過程的理解具有重要影響。同時，這些研究成果也有助于推動應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，如大氣化學(xué)、燃燒化學(xué)和星際化學(xué)等。

未來科學(xué)大獎設(shè)立于2016年，是由科學(xué)家、企業(yè)家群體共同發(fā)起。未來科學(xué)大獎關(guān)注原創(chuàng)性的基礎(chǔ)科學(xué)研究，獎勵在中國內(nèi)地（大陸）、香港、澳門、臺灣取得杰出科學(xué)成果的科學(xué)家（不限國籍）。對于自己獲得的這項榮譽(yù)，楊學(xué)明表示：“未來科學(xué)大獎能夠把中國科學(xué)家得到國際認(rèn)可的工作在社會上廣泛傳播，鼓勵高水平的科學(xué)研究，這對我國基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展特別重要?！?

(2022未來科學(xué)大獎頒獎典禮，左起：沈向洋、楊學(xué)明）

對未來的規(guī)劃：

繼續(xù)在有意義的科學(xué)領(lǐng)域“耕耘”

回望從事科研工作的幾十年，楊學(xué)明數(shù)十年如一日地堅守在自己的科研崗位，用畢生所學(xué)突破各種卡脖子問題：他澄清了勢壘型量子過渡態(tài)與反應(yīng)共振態(tài)在動力學(xué)上的差異；在量子態(tài)水平上觀測到氟加氫反應(yīng)的共振現(xiàn)象；證明了物理化學(xué)領(lǐng)域常用的基礎(chǔ)手段——玻恩-奧本海默近似在氟加氘反應(yīng)和氯加氫反應(yīng)中的有效性；得到了水分子及其同位素光分解過程非絕熱動力學(xué)機(jī)理；研究了甲醇在二氧化鈦表面的光催化解離機(jī)理；發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)中的幾何相位效應(yīng)和量子干涉現(xiàn)象；揭示了電子角動量對化學(xué)反應(yīng)微分截面的影響。他的系列性研究工作將化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)實驗研究推到了前所未有的高水平上，并通過與理論學(xué)者的合作，解決了化學(xué)動力學(xué)研究領(lǐng)域長期存在的一些科學(xué)難題，在反應(yīng)過渡態(tài)動力學(xué)以及非絕熱動力學(xué)研究方面作出了重要貢獻(xiàn)。

當(dāng)人們?yōu)樗诳茖W(xué)上的成就贊嘆不已的時候，楊學(xué)明卻依然保持著對科學(xué)最純粹的興趣、對真理最崇尚的追求。如今已經(jīng)到了耳順之年的楊學(xué)明以質(zhì)樸的期望表達(dá)了他對未來的規(guī)劃：科研成果方面，他希望在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上能把問題做得更深、更透；基礎(chǔ)理論方面，他希望有時間去寫過渡態(tài)研究方面的專著，來幫助大家提高對于過渡態(tài)量子特性的認(rèn)識；人才教育方面，他希望能有更多年輕人才脫穎而出，去挑戰(zhàn)比較重要的問題；科研儀器方面，他希望能夠加快推動超導(dǎo)型自由電子激光裝置（包括極紫外和軟X射線區(qū)域）的建設(shè)。楊學(xué)明表示：“也許再過10年，我也沒有那么大的精力來做科研了。因此，我特別希望在余下的10多年里，能夠做一些更有意義的科學(xué)和技術(shù)研發(fā)工作?！?

楊學(xué)明

南方科技大學(xué)副校長，中國科學(xué)院院士，2022未來科學(xué)大獎-物質(zhì)科學(xué)獎獲獎?wù)撸?023未來科學(xué)大獎周Program Committee聯(lián)席主席

楊學(xué)明博士，講席教授，中國科學(xué)院院士，現(xiàn)任國家自然科學(xué)基金委化學(xué)科學(xué)部主任，中國化學(xué)會副理事長，第十三屆全國人大代表。楊教授是國際頂尖的物理化學(xué)專家，曾獲國家杰出青年科學(xué)基金資助，入選國家首批萬人計劃、全國優(yōu)秀科技工作者，研究成果兩次入選“中國十大科技進(jìn)展新聞”，一次入選“中國十大科學(xué)進(jìn)展”，曾獲國家自然科學(xué)二等獎(兩次)、國務(wù)院政府特殊津貼、何梁何利基金科技進(jìn)步獎、長江學(xué)者成就獎、陳嘉庚科學(xué)獎、布羅依達(dá)獎、洪堡研究獎、全國創(chuàng)新爭先獎等?，F(xiàn)任中國化學(xué)物理雜志(CJCP)主編，中國化學(xué)會CCS Chemistry副主編。曾主持國家自然科學(xué)基金科學(xué)中心項目、國家重大科研儀器設(shè)備專項等20余項科技項目。主持研制成功我國第一臺大型自由電子激光科學(xué)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裝置。已經(jīng)發(fā)表研究論文440多篇，其中15篇Science論文、1篇Nature論文。培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的博士研究生，其中有7人獲得中國科學(xué)院院長特別獎，1人獲得全國百篇優(yōu)秀博士論文獎。