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科学家王贻芳:我们这一代没有诺贝尔奖 下一代一定会有

来源:本站原创  作者:admin  更新时间:2021-11-17  浏览次数:

  [ “只有基础科学领先国际,才有科学和技术的真正领先和国家的富强。”在近日举办的2021未来青年论坛上,王贻芳登上讲台,解释基础科学研究如何推动企业以及一个国家的技术发展。 ]

  总有人问王贻芳,你们做中微子研究和粒子物理研究,有什么用?有时,他会笑着回答,“没什么用。”

  看似“无用”的基础科学,需要花那么多时间、精力和金钱,值得吗?要向公众解释这些问题,对他来说,是从事科研之外必须去做的普及。

  “只有基础科学领先国际,才有科学和技术的真正领先和国家的富强。”9月23日,在2021未来青年论坛上,王贻芳登上讲台,解释基础科学研究如何推动企业以及一个国家的技术发展。

  他举了一个例子,高能物理研究所在做江门中微子研究时,需要能满足世界最高探测效率要求的20英寸光电倍增管。虽然中国过去曾生产过小光电倍增管,但技术后来被日本滨松垄断。在他们的推动下,与中国兵器北方夜视公司合作,经过六年研制,国产光电倍增管的技术终于达到要求并实现量产。这一类的高速光电器件在国防、工业、医疗、科研方面有广泛的应用,通过这个过程,我国的光电器件技术一下子走到了国际的前列。

  2012年,震动全球物理学界的消息——在大亚湾反应堆中微子实验中,王贻芳领导的团队发现了新的中微子振荡模式。

  《科学》杂志将这一发现列为当年全球十大科学突破,并称“中国粒子物理的时代业已到来”,王贻芳也一战成名,成为首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家。

  但真正把王贻芳拉到公众面前的,是2016年他与杨振宁教授之间关于“中国是否适宜建造超大对撞机”之争。那之后,CEPC(环形正负电子对撞机)走进大众视野,成为公众话题。

  争议和反对,从来都是科学家们要面对的现实。王贻芳的导师、诺贝尔物理学奖获得者丁肇中曾说,他这一生遭遇过的反对太多,“但我从来没有失去信心,仍然做自己该做的事,不能因为考虑到有这个人反对、那个人反对,就顾虑重重,无所适从。”

  王贻芳也没有因为质疑而彷徨。他没有停留在辩论上,而是竞赛一般抓紧时间,一边带团队做科学研究,一边四处为项目的推进而奔走。2019年,他获得“未来科学大奖”物质科学奖,当即把50万美元奖金全部捐出,建立“CEPC促进基金”。

  “对我来说,最核心的问题就是,你是不是做了一件你认为正确的事情,如果是,你就应该坚持下去。”王贻芳说,他看到的是在一个极其重要的科学领域,中国领先于世界的可能性。认清方向,极力推动,是他身为科学家的责任。

  1963年生于江苏南京的王贻芳,成长在“文革”时期。在那个学工、学农的时代,他回忆起年少时跟同学一起去工厂实习、到农村住到农民家干农活,“确实是增加了很多了解社会的体验。”

  学习对王贻芳来说,从来不是困难的事情。刚恢复高考,他就选了南京大学物理系,理由也很单纯——数理化的学科中,他不喜欢背生物化学,数学又太抽象,“物理相对轻松一点,原理讲清楚了,就可以推导,不用背。”

  多年以后回想当时的选择,他认为自己并没有太多前瞻性,“第一步没有选错,就沿着这条路走了下来。”大学期间,除了上课,他就泡在图书馆,大量阅读历史、艺术、小说和哲学、社会学书籍。

  很多接触王贻芳的人,都会对他知识面的广博印象深刻。直到现在,他依然保持着广而杂的阅读习惯,“阅读历史和人文非常重要,你对很多事情的认识会更加理性。从历史的眼光去看,能看到整个物理学的发展过程,很有意思。人文的积淀,对你理解和预估未来的变化,对你怎么选择项目、选择合作者,或是跟合作者沟通,都很有帮助。”

  上世纪80年代,丁肇中向教育部建议,在中国选拔年轻人才加入他领导的位于瑞士日内瓦的L3实验室。对王贻芳这一代中国学生来说,丁肇中是神一样的人物,系里推荐他去考试时,匆忙得连准备时间都没有。他还记得,丁肇中的考题都是书上不会讲的内容,需要靠物理原理去推导。当时并没有觉得太难,最终能考上,成了意外之喜。

  来到世界物理学家的“圣地”欧洲核子研究中心(CERN),王贻芳迅速显示出天分。

  合作组有400多名科研人员,大家抢题目,写文章,第一年一共发表了21篇论文。而王贻芳一个人,就占了3篇。善于培养中国年轻人的丁肇中迅速看上这个年轻人,提拔他为唯一的学生组长。

  去佛罗伦萨大学攻读博士期间,他不懂意大利语,很难参与小组讨论。两三年后,他已经能用意大利语讨论艰深的专业问题,并用意大利语完成博士论文。

  “我大概比别人更努力一点”,说起国外的学习生活,王贻芳轻描淡写。但事实上,天才背后是难以想象的努力。他每天要工作12个小时,甚至更长,偶尔到了周末能休息半天,就去逛逛博物馆,了解这个国家的文化和历史。

  从1985年至1995年的十年间,他跟随丁肇中从研究生读到博士后。在实验室后期,丁肇中最受争议的AMS实验中,他成为了主要的设计人员。那些年,欧洲静谧的田园风光,他无暇顾及,而是与来自世界各地的顶尖科研人员埋首在实验室,进行人类与宇宙太空的对话。

  决定离开丁肇中实验室时,王贻芳是想寻找自己更多的可能性。1996年,他进入美国斯坦福大学物理系任助理研究员,2001年,他选择归国。在中国做中微子振荡实验,成为他当时最大的心愿。

  缺钱、压力、风险、争议,是王贻芳作为项目领导者经常面临的难题,但他总是坚持而不妥协地渡过一个个难关。

  大亚湾反应堆中微子实验,就曾冒着做不成的风险。在这个中美合作的项目上,他拒绝采用美方提供的方案,因为“灵敏度比中方方案差20%”。很多人当时劝他,就用美国人的吧。他反驳,如果采用美方方案,国家的投入得不到足够回报,就算做不成,也不能妥协放弃。

  扛着巨大压力前行,他最终以实验的成功证明,中国中微子研究是位于世界前列的。

  王贻芳身上,综合着坚毅果断与严谨理性,“我们一直说,基础科学研究一定要有一个高的目标,才会有好的设计,才有高的指标。”

  很多时候,他无法向公众说出某个方程式有什么用,但会用一些例子普及基础科学的现实意义——没有热力学、牛顿力学等科学作为基础,两次工业革命无从谈起;现代医院临床上的核磁共振设备采用的超导磁铁,就是因为上一代美国最大的加速器Tevatron带来的超导磁铁技术突破与普及;万维网也是在高能物理研究过程中产生的。

  “如果对基础科学不关心,不知其所以然,一定会落后。基础科学研究才是现代社会发展的动力。”他坦言,因为基础科学研究拥有“世界第一”的追求,相应也会提升中国工业界的创新研发能力,“科学家和工程师的合作,是提高我们创新能力的绝佳途径。”

  谈到科学史时,王贻芳说,早在古希腊时期,西方就通过逻辑推理发展出一整套科学体系。但中国哲学讲究“天人合一”,使得中国人自古以来都更关注自身,而不是外部自然世界。

  他认为,从历史来看,因为不重视基础科学,中国吃过太多亏,“从2000年前直到现在,中国的基础科学从来没有领先过。中国有四大发明,知道怎么制作火药,但根本不知道背后的化学规律,没有发展出相应的科学体系。”

  鸦片战争失败后,中国开始向西方学习,但只是购买枪炮,没有引进西方的科学体系,最终甲午战争失败。而日本在明治维新时期引进了西方科学,比中国早几十年建立起科学体系。

  到今天,他依然需要不断普及基础科学的重要性,呼吁社会更多关注基础科学建设。

  “在过去的20年,我们国家对基础科学研究经费的投入,始终没有变化。”他拿出一个数据,中国的研发经费是GDP的2.4%,基本达到中等发达国家的水平,但基础研究经费只占研发经费的6%,跟发达国家15%~20%的数据相比,有很大差距,“我们的基础研究经费总量只有美国的1/5。国家应该有一个计划,把我们对基础科学研究的投入提高到15%。”

  “上海天文馆的建设花费3亿元,但中国连一台直径3米以上的光学天文望远镜都没有。”他横向对比各个国家的基础研究经费发现,在发达国家,很多企业都在资助基础研究。韩国企业在基础研究的投入中处于主导地位,使得韩国很多产业领先于世界。在日本,企业对基础科学的投入,也使日本拥有众多世界顶尖技术,“日本从2000年起,基本每年一个诺贝尔奖,原因之一是离不开高端仪器的制造和使用。”

  他呼吁中国企业支持基础研究,弥补政府支持的不足,甚至可以像美国那样,设立专注于基础科学研究的私人基金会,“美国企业的超强竞争力,与他们一贯重视基础研究,特别是领域内前沿性的基础研究密不可分。”

  2019年,王贻芳荣获“未来科学大奖”物质科学奖时说,“我从事的中微子研究和粒子物理研究是‘无用’的科学,我们需要纯粹的好奇心,在纯粹的科学方面做出更大的贡献,中微子研究、大型环形对撞机都是出于这种目的,我们需要有这种重大科学意义的大科学装置。”