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中国和力|王恩哥:科学研究需要融合坚守与创新|中科院|院士-威尼斯人2299

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1995年,王恩哥毅然放弃国外的优渥环境,回到祖国从零开始,之后的20余年里,他先后担任中科院物理研究所所长、中国科学院研究生院常务副院长、北大研究生院院长、物理学院院长、北大校长、中国科学院副院长。他踏实搞科研、大胆搞创新,在凝聚态物理研究、科研引领、人才培养等多个方面,都取得了非凡的成就。

时至今日,王恩哥已经成为中国物理学界的领军人物,是中国最具国际知名度和影响力的物理学家之一。在《毛铺和文化录·中国和力》节目的录制现场,王恩哥院士与知名主持人杨澜畅谈了他这20多年来的研究与探索,回忆往昔、展望未来,节目为我们展示了当代中国科学家以大智慧、大情怀、大谋略,布局事业、谋划未来的故事。

(来源:网易科技频道)

作为一名科学家,王恩哥院士带领科研团队,投身“水”这一基础科学研究。节目现场,王院士为我们展示了搬动单个水分子组成的图案;同时还用浅显的语言为观众科普了“水合离子运输的幻数效应”这一高深的物理学知识,而这一理论的持续深入研究,将成为未来海水淡化,甚至转变为可饮用水的理论基石。

王恩哥院士在担任中科院物理所所长期间,破除机制束缚,率先采用国际管理模式,其所提议创办的国际量子结构中心,聚集了多位国内外优秀的青年人,很快就取得了重大科研进展,震惊国内外物理学界,而当年的青年人才到今天,都已成为了中国科学界的中流砥柱!

这种坚守科研、着力创新的精神,与坚持“和而不同,匠心毛铺”的理念为品牌导向的毛铺酒一样,勇于拥抱现代创新之道,同时秉持产品品质之道。一口喝三香,更有草本浆,毛铺正是以黄金配比融合了“浓、清、酱”三种地标原酒,又创新性的融合了草本精华,使毛铺酒从酿造过程到产品体验都使人感受到和而不同,这也正是毛铺努力传播的健康饮酒的新理念和目标。

以下是《毛铺和文化录·中国和力》 | 王恩哥(上)内容摘选:

一、微观世界的物理研究,未来终将改变世界

杨澜:我看到您的研究方向是凝聚态物理,您还带领团队发现了水合离子运输的幻数效应,首先请您给我们介绍一下您的专业研究的领域。

王恩哥:谢谢杨澜,很多人大概都问过我为什么要研究水,甚至有的人还问过我,水还有什么可研究的,我觉得这些问题都很自然。我大概做这个方面研究已经二十年了,确实是很长久的一个题目。虽然水是自然界中最普通最常见的一种物质,但是实际上我们对它的了解并不多,水的很多性质都非常的神秘。

我举一个例子,现在已经到了冬天,都喜欢滑冰,但是大家知不知道冰为什么滑?

杨澜:冰为什么滑?我们从来没有考虑过这个问题。

王恩哥:150多年前,当时最早研究这件事情的是法拉第,发明发电机和电动机的法拉第,当时说冰的表面实际上有一层预融层,就是一层水,但是这件事情150多年过去没有人知道为什么,这个问题应该是我们第一次解决的,就是告诉大家为什么冰表面会有一层预融的水。

这涉及到冰的表面有很多断键,一个体材料切了一刀以后,有些原子悬挂在表面上,连不着外面的原子,水分子就会悬挂在上面,生出来的就是氢键,这个氢键在表面上都是带电的点电荷,这些点电荷不是有规矩地排放,会发生一些局域电场,这种局域电场会改变表面水分子之间的作用关系,在有的地方减弱结合力,所以冰的表面很容易出现缺陷。而且一旦缺陷,就像多米诺效应一样一片都倒了,骨牌全倒了,冰的表面变成水,不是一种有序的结构,冰的晶格的结构就失去了。

杨澜:这张照片有什么样的故事?

王恩哥:这个非常有意思,是在我们实验室里“拿着”单个氯原子的扫描探针,在氯化钠(食盐)的表面上控制60个水分子,摆成了我的英文名字“egw60”,看起来非常神奇。

杨澜:每一个点就是一个水分子,它还能够服从你的安排,一个个这样排列好吗?

王恩哥:这里有几个难点:第一个难点就是要找一块平整的氯化钠表面,表面平整到几乎没有起伏,我们叫原子水平的平整,并要足够大,能够装下这60个水分子;第二个温度要极其低,否则水分子运动会很快;第三个把一个水分子丢到氯化钠表面上,用针找到它,像大海里捞针一样在表面扫来扫去,找到后把水分子拨弄过来,放在想放的地方,这整个花了一个月时间。

杨澜:旁边写的是两纳米吗?

王恩哥:两纳米,非常非常小。这个工作在上个世纪80年代的时候,美国ibm的科学家用类似的方法摆了三个字“ibm”,得了诺贝尔奖。现在我们摆的水分子,难度一点不比他们简单,虽然这是一项重复的工作,但显示了我们的科研水平。

杨澜:水合离子运输的幻数效应,这又是什么意思,跟海水淡化有关?

王恩哥:实际上在水里面有很多离子,不管多纯的水都可能存在离子,特别是在盐的表面,很容易出现钠离子和氯离子脱附出来跟水混在一起。这种脱附出来的钠离子,我们把它比喻成一个小车,可以在它上面装上水分子,看这辆车拉几个水分子跑得最快。实验证明拉三个最快,拉三个水分子会满平面跑。

这是一个奇怪的数,我们把它叫做幻数,在微观的世界里,一辆小车不像我们想象的那样,拉的越少跑得越快,这就是一个幻数,而且这个幻数很多离子都有。

回到您说的海水淡化的问题,都有一些关联的关系,深层次的意思是在离子淡化过程中,要联系到全量子化的物理过程,稍微远了一点,但这是基本的第一步,很有帮助。

二、给予科学家自由的环境和充分的信任,中国科研才能产生巨变

杨澜:1995年当时您已经在美国休斯敦大学做材料物理的研究,也很得到器重,项目也做得很不错,当时决定要回来想做什么样的研究呢?

王恩哥:当时回国前我做了一些准备,要成立一个独立的组,研究不能做一两天就改,要相对较长的方向,所以我个人觉得低维轻元素纳米材料有很多物理可做,所以我就以这个为方向一直做到今天。

要做这件事情,实验室要用到各种各样的气瓶,一楼最好,所里头很照顾我,在一楼找到了一个空房子,我从刷油漆、清洁开始,自己设计这30多平米,那个时候我非常感谢我组里的徐贵昌老师,在我起步的时候给了我很多帮助。

杨澜:您后来担任了中科院物理所的所长,在90年代后期担任所长,要打破很多旧有的科研机制、用人机制才能够有所作为,那时您是怎样来协调、团结更多的合力,找到突破口把这些事做成的呢?

王恩哥:1999年5月,科学院决定启用一些年轻人,就让我做了中国科学院物理研究所的所长。那个时候最复杂的一点就是青黄不接,老一代科学家退休的高峰到了,青年一代的优秀科学家多数留在了海外,并没有回来。

我就想也许我们可以创造一个小环境,在几百个人的物理所里,创造一个十几个人、几十个人的小环境,在这里做一点试探。我们尝试凝聚方向,经费资助力度大一点,把课题定的更加长远一点,这就是我们后来成立的“中国科学院国际量子结构中心”。

我们在制度上采用一些国际机制,比如选中心主任,要大家来投票,而且只做一年,选主任的时候同时选一个副主任,这个副主任明年就接替做主任,然后再选一个副主任,就这样永远下去,而且主任和副主任之间一定是一个国内的,一个国外的。这种机制今天看起来,也许很普通,但当初论资排辈非常严重,这就是一种突破。

杨澜:我看您带了一个房间的门牌,711,这是什么意思?

王恩哥:当时我们成立了量子结构中心,有一段有趣的故事。在2000年10月,我们开了一个学术研讨会,研讨会中间休息的时候,我们就把这个量子中心的牌子,在一个房间里挂上了。在物理所成立量子中心的时候,大家并不完全理解,特别是有些老同志,就没见过这样的事,我自己心里也没有底,我就想干脆把牌挂在房间里,以后做不好再拿下来。

这张照片是量子中心第一次学术会参加的部分成员,中间坐着的两个顾问,白春礼、ward plummer,后排左一是现在的全国侨联的主席万立俊,曾经的中国科技大学的校长;后排左二是高鸿钧,中国科学院的副院长,曾经的中国科学院大学的副校长;后排左四是薛其坤,原来清华大学副校长,现在是南方科技大学的校长;后排左六是我;后排右三是张振宇,在中国科技大学;后排右二侯建国,中国科学院的院长,原来是中国科技大学的校长;后排右一王琛,原来国家纳米中心的主任。

杨澜:人才济济,我觉得是一种相互成就。

王恩哥:当时,物理所每年在物理学方面最好的杂志《美国物理评论快报》上,大概每年发表两到三篇文章,有的时候一年都没有。结果量子结构中心刚成立,前三年我们在《自然》、《科学》上发表了三篇文章,在《美国物理评论快报》上发表了24篇文章,一下子每年就上到了两位数,国内外都震惊了,这群人怎么能凑在一起的!

杨澜:一个小办公室里产生了这样的能量!

王恩哥:当时的量子结构中心,做了几年有了工作成绩以后,我们就有底气了,新楼一落成,拿出来半层做这个中心,是新楼的七层,我就选择了711的这个门牌号。

我想说一句话:那个时代前后十年,在中国科技界,是物理所的时代!

杨澜:您在中科院物理所做所长,之后到了北大做校长,后来又回到中科院做了副院长,有很多管理或者是行政的职务夹在您身上的时候,您是怎么去平衡作为科学家和管理者的不同的身份,怎么做到和而不同?

王恩哥:无论做科研也好、做教学也好,加上做管理,事情会变得非常复杂。一个科学家特别是一个优秀的科学家,他做管理跟纯粹的管理者,一定是不一样的。看问题的角度不一样,做出的选择,解决问题的办法也不一样,出发点和落脚点很可能都不一样。

杨澜:当多元的思想和学术研究能够以一种非常自由、开放和平等的方式融合在一起的时候,真的是产生巨大的能量。

王恩哥:巨大的变化,远远超出预期。

杨澜:有人说我们在理论研究层面还是滞后,特别是有些领域,可能比世界的先进的研究成果还要落后一二十年,甚至更多,作为一个物理学家,您怎么看待?

王恩哥:中国和西方一些发达的国家,科技发展水平还存在一定的距离。为什么?是不是科研题目选的不好,还是人不努力,我说绝对不是!中国科学家的聪明和勤奋,没有任何问题,但是科学总归是一步一步循序渐进的。中国现代科学的发展相对比较晚,过去中国的底子太薄了。我个人觉得我们需要的是时间。

另外一点,基础研究需要一种宽松的自由的环境和对人的信任,不要觉得这个人天天进了房间出来也没拎点什么东西,不要担心,工作总会一步一步出来的。

三、打通科研成果产业化的最后一公里,让中国材料走向成功

杨澜:说说您现在做的事,2017年您退休了,在松山湖材料实验室工作,您多次提到“谁掌握了材料,谁就掌握了未来”,材料科学为什么意味着未来呢?

王恩哥:材料是最基础的,我跟别人开过一次玩笑,我说你到医院换一颗假牙,最后医生都会问你“用进口的还是国产的”,说的就是材料。

以前我的研究都是在材料被应用之前,一到有用了就给人家了。所以我说我们做物理的人,研究的都是“没用”的材料。等到了松山湖材料实验室,我一定要做一两样材料,一直做到有用上去。

杨澜:这意味着您要走完从基础理论研究,到工程技术层面,到产业层面,到最后把它做出来,完成整个链条。

王恩哥:正像您讲的,我们就设计了这样的链条,从基础研究,应用基础研究,技术开发研究,一直到产业转化。这个时候有一个老问题,就是所谓的科研成果产业化的最后一公里,我到了松山湖材料实验室才发现,你要想做好产业化,后边的事情太多了。

市场、资本、政策、政府,每一件事情都太重要了。我们做的事情就是探索在科研成果产业化过程中,在死谷上搭建一条铁索桥!别人问我“建一条大路就行了,搭铁索桥干吗”,实际上没有路,一定是死亡谷,科研成果很多都在进入市场之前,就死掉了,有的进了市场在激烈的竞争中又死掉了,所以这个死亡谷是必然存在的,不会有平坦大路。

杨澜:在松山湖材料实验室,最王牌的产品是什么材料?

王恩哥:比如多孔碳化硅介质材料,一种陶瓷材料,这种材料会制成一种新的低氮燃烧器。

现在常用的燃烧器是把煤点上火,或者是烧气烧油,这种燃烧方法带来了空气环境污染,氮氧排放非常高,pm2.5是最头疼的问题。我们把天然气通到多孔碳化硅材料里,点燃后火苗很小,表面上看像是一块红红的铁,看不见火苗,这时燃烧的温度比大火燃烧温度低,氮就不分解,氮氧不能合成,出不来污染物,就环保了。

图为王恩哥院士到韶冶实验室技术改造现场调研。潘志立 摄

不久前我到韶关一个冶炼厂去,这里把我们这个材料做成了低氮燃烧器,两个炉子对比,一边使用我们的技术,一块板红彤彤的板,温度非常高;另一边是一个大煤炉子,把炉门打开全是火焰,乌烟瘴气的。燃烧达到的效果完全一样,对比极其强烈。

杨澜:今天讲的和而不同,从科学家的思维方式,融合到管理者的思维方式,现在还要有企业家的经营的思维方式,您好好发展这个,将来就发了。

王恩哥:到时候一定告诉杨澜。

杨澜:我希望有科研能力的、有真才实学的、能够做出具有战略性革命性意义产品的人,都能够发了,这就说明我们的市场运作得很好了。

《毛铺和文化录·中国和力》是网易新闻与毛铺共同打造的高端泛文化类访谈节目,由知名主持人杨澜主持,对话文化、财经、科技、健康、教育等领域12位行业翘楚,一起探寻中国和文化思想。

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本次节目联合出品方毛铺,正是“和而不同”的代表:毛铺酒融浓、清、酱三香地标原酒,含多种活性成分,一口喝三香,更有草本浆;毛铺酒兼容并蓄、品味独具,蕴含着包容向上、守正创新的文化价值。

和而不同,匠心毛铺。

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