做科學家是種什麼樣的體驗?我們去問了6位大咖科學家

2020-11-24 果殼網

今年的5月30日是全國首個「科技工作者日」,也是數千萬名科學技術工作者的節日。

2016年11月,國務院批覆了由中國科協和科技部提出的《關於建議設立「全國科技工作者日」的請示》,同意自2017年起,將每年5月30日設立為「全國科技工作者日」。自此,「科技工作者日」成為了繼護士節、教師節和記者節之後的又一個行業性節日。

據不完全統計,全國有約8100萬科技工作者,預計到2020年,這一數字將超過1億。從建國初期需要突破重重阻礙「偷渡」回國,到如今楊振寧、姚期智放棄美國國籍加入中國科學院,中國科技發展日新月異的同時,是一代又一代科技工作者們的默默耕耘付出。科學技術是第一生產力,在我們為中國種種趕超、甚至領先世界的科技歡呼的時候,在我們自豪地說出「中國製造」的時候,請不要忘記那些你甚至從未聽說過名字的、奮鬥在一線的科研人員。

設立科技工作者日,倡議各行各業向科技工作者致敬,無疑有利於在全社會形成關心科技工作者、尊重科技工作者、 尊重勞動、尊重知識、尊重人才、尊重創造的氛圍。今天,讓我們一起向科技工作者致以崇高的敬意!

在科學人看來,慶祝這個節日最好的方式莫過於讓更多的人了解科技工作者這個群體。這次,我們邀請了:

中國科學院院士、中國科學院古脊椎與古動物所所長周忠和

中科院高能物理所研究員張雙南

中國農業科學院作物科學研究所所長劉春明

浙江大學數學學院教授蔡天新

中科院高能物理所研究員曹俊

芝加哥大學物理系副教授、費米研究所和Kavli center for cosmological physics成員王連濤

這幾位國內外頂級的科學家,來談談「做一名科學家是一種什麼樣的體驗」。

如何走上了科學家這條路?

周忠和(古生物學家):有一定的機緣巧合。從小對歷史與生命都有一些朦朧的好奇,高中時期讀的《化石》雜誌讓我知道了什麼是化石,加之高考發揮欠佳,最終學習了古生物學專業,再後來就是循規蹈矩地走上了古生物學研究之路。

張雙南(天文學家):差不多是偶然的因素吧。大學專業是核工程,畢業時由於複雜的原因最終選擇了到高能物理研究所跟隨著名的物理學家何澤慧先生做高能天體物理研究(因為當時何先生年事已高,我的實際指導老師是李惕碚院士)。研究生期間公派到英國訪問,隨後留在英國攻讀高能天體物理的博士。博士畢業以後為了圓粒子物理學家的夢,去了美國賓夕法尼亞大學做粒子物理的博士後研究。博士後研究結束找工作的時候面臨了很多選擇,包括到華爾街做金融、醫院做理療醫生、石油公司做勘探研究、繼續粒子物理的研究等等,但是我的博士後導師的建議下回到了天文學,從此就沒有再離開過。

劉春明(種子發育生物學家):還是稱自己為「種子生物學工作者」比較好。從1985年師從中國科學院上海植物生理研究所的許智宏先生(後當選中科院院士、擔任北京大學校長多年)進行胚胎發育研究開始,中間曾在新加坡國立大學訪問研究,在英國約翰-英納斯研究中心、美國奧克拉荷馬州立大學攻讀博士學位和做博後,在荷蘭瓦赫寧根大學擔任研究室主任,在中國科學院植物研究所擔任研究中心主任,到去年來中國農科院作科所擔任所長,研究過的農作物包括棉花、油棕、油菜、豌豆和水稻,但一直鑽研的科學問題都是種子發育,探索胚胎和胚乳形成的機理。

蔡天新(數學家):成為一名數學家或數學工作者通常依賴機遇,而不大會像京劇世家或中醫世家那樣代代相傳。

曹俊(物理學家):考大學時在物理與計算機兩個專業間糾結了一陣。大學的時候接觸到了粒子物理,覺得這才是物質世界最基本、最重要的規律。既然沒有選擇對社會立即有實用價值的學科,那就選擇最基礎的學科吧,所以考研時就報了粒子物理理論。博士畢業後,明白了更多的東西,覺得自己的思維方式去做實驗可能更合適,同時粒子物理理論也缺少興奮點,就逐步轉到了中微子實驗。

王連濤(高能物理學家):我的經歷很普通。在中學裡喜歡物理,和幾個同學一起接觸了愛因斯坦等人以及上個世紀初物理學革命的故事。記得當時有本小書叫「激動人心的年代」。所以那時就想作物理了。選擇作高能物理理論最初也是出於類似的動因。不少人可能最早都有類似的出發點, 不過後來改行了。或者因為興趣變化,或者因為是要找工作。我比許比較固執吧。 

科學家們都在研究什麼?

周忠和(古生物學家):古生物學研究的是久遠生命的故事,研究的對象是化石。生命演化的歷史與地質、古環境交織在一起,因此古生物學不僅探索地球生命三十幾億年的演變過程,為進化論提供最直接的證據,而且還研究生命演化與地質環境協同演變的規律。

張雙南(天體物理學家):我所在的研究領域被稱為高能天體物理或者粒子天體物理,簡單地說就是利用高能物理或者粒子物理研究發展的研究手段和技術,研究宇宙中的高能過程,比如在黑洞和中子星附近發生什麼,宇宙早期是如何演化的,宇宙中的高能粒子是怎麼被加速到比人造加速器所能加速的能量高很多數量級的,恆星演化到最後是怎麼產生超新星爆發、怎麼形成黑洞和中子星的,黑洞是怎麼長大的,暗物質和暗能量到底是什麼,等等。這些問題背後的極端物理過程很難或者不可能在地球實驗室進行研究,所以我們也利用宇宙中的這些天然實驗室研究這些極端物理條件(比如極端磁場、極端引力、極端密度和能量)下的物理規律。

劉春明(種子發育生物學家):我主要研究植物的一個受精卵如何形成種子,特別是胚胎發育、胚乳形成和營養物質的累積機理。這方面的研究對糧食的產量和品質提高有重要意義。現在我課題組研究的高營養水稻就是一個例子,我們通過7年的傳統遺傳學研究,創製了糊粉層加厚的稻米,大大提升了稻米的維生素和微量元素含量,提高了水稻的營養價值。

蔡天新(數學家):我的專業是數論,即研究整數或有理數的性質,發現它們之間的相互關係,或證明之。

曹俊(物理學家):我主要研究反應堆中微子振蕩。中微子是一種基本粒子,共有三種。它能夠在飛行中自發轉變成另一種中微子。我們利用反應堆發電時發出的中微子,來研究這種轉換的性質。為了探測反應堆中微子,我們不僅需要設計實驗和分析數據,還需要自己研製巨大而精密的探測器。實際上,我們大部分的精力都花在裝置建設上。每個探測器都涉及到物理、機械、材料、電子、計算機、化學等多個專業,都需要解決前沿的技術問題。比如說,正在建設的江門中微子實驗需要建一個直徑有12層樓高的有機玻璃球,但沒有國家標準,國際上也沒有標準,有機玻璃的很多力學特性沒有數據,我們只好自己做了幾年力學實驗,補充這些數據。我們還自己設計ASIC晶片、研製各種材料、開發各種專用軟體、修改作業系統,所有這些都是為了一個共同物理目標。

王連濤(高能物理學家):高能物理的主要目標是研究基本粒子和它們之間的相互作用。這個領域大致是一個世紀以前開始的,從那時到現在取得了大量突破性的進展,徹底革命了我們對自然界的認識。這些發展的頂峰是一個所謂的「標準模型」。這個模型的最終完成是2012年發現的希格斯粒子。同時這個模型並不能解釋粒子物理中一系列重大的問題。隨著希格斯粒子的發現, 這些問題變得更為突出。所以粒子物理現在正在開始回答這些問題的新的徵程。希望這和一百年以前那場帶來了量子力學和相對論的革命一樣,又會是一個激動人心的年代。

科學家們是如何進行工作的?

周忠和(古生物學家):我平時的工作包括:出野外尋找化石,室內觀察標本,看文獻,寫論文,開會交流,帶學生,評審論文和基金,做一些科普與教學,以及少許的管理以及社會活動。

張雙南(天體物理學家):由於宇宙的很多極端物理過程所產生的輻射大部分在X射線和伽馬射線波段,但是地球的大氣層會吸收這些高能射線,所以需要把我們造的X射線和伽馬射線望遠鏡放到衛星或者空間站上面進行天文觀測。我平時的最主要工作就是提出需要建造的X射線和伽馬射線望遠鏡的方案,帶領團隊研製這些儀器,放到衛星或者空間站上對我們感興趣的天體進行觀測或者搜尋新的天體和現象,最後分析望遠鏡獲得的科學數據。此外,我還偶爾指導我的學生和博士後做一些黑洞理論和宇宙演化的研究,有時候也會天馬行空地做一些和上述這些都沒有關係的研究,差不多涉及了天文學的大部分研究方向。

劉春明(種子發育生物學家):我從去年5月開展擔任中國農科院作科所所長。這對我是一個巨大挑戰,所以,過去一年,我平時大多數的工作時間都花在研究所管理上。我的科研團隊仍然在中科院植物所,我主要負責實驗室的科學定位、課題設立、研究經費申請和實驗室管理等工作。從擔任所長以來,我對實驗室的科研指導工作基本被推到周末。日常在實驗室裡大家各負其責,每個副研助研帶領幾名研究生開展研究,我常常為他們的成長與成就感到自豪和驕傲。除了實驗室的工作以外,過去10年我還一直擔任【整合植物生物學學報】(英文版,縮寫JIPB)主編,每天約有1-2個小時的業餘時間要花到這本期刊的運行管理。我每天工作12個小時左右,每周工作6天。只要心情愉快,不會有特別累的感覺。

蔡天新(數學家):最近二十多年來,我一般是在夜晚或早晨工作。特別地,在準備給本科生或研究生上課之前,那是靈感的勃發期。

曹俊(物理學家):看論文、參加國際會議,了解領域動態;召開各種討論會,集思廣益,協調實驗工程建設和物理數據分析;設計實驗,並與各種研究所、公司、工廠打交道,探討如何實現這些想法;去實驗現場參與實驗工程建設。

王連濤(高能物理學家):也許很多人的對理論家的印象是一支筆一張紙。苦思冥想突然發現個奇妙的公式。有的時候也許是這樣,但是不盡然。不少的時間是花在了解領域內進展上,包括最新的實驗結果和理論進展。沒有這些的閉門造車是很危險的。 還有一部分時間是花在學習上。高能物理涉及面很廣很深,一個人不可能全熟練掌握。根據科研的需要不斷學習是必須的。當然最高興的事真正想到了新東西而作出了工作的時候。但這是在大量的積累的基礎上的結果。

做科學家會遇到哪些開心的事?

周忠和(古生物學家):最開心的莫過發現了期待的或者意料之外的化石。其他開心的事還有:論文被接受,成果被寫進教科書,經費被批准,學生有進步,到世界各地親近大自然。做古生物學研究還能讓人切身感受個體生命之短暫與渺小,多些生活的淡定和豁然。

張雙南(天體物理學家):最開心的事情當然是我們總會比別人先知道宇宙的奧秘和宇宙的美,因為我們不但會發現新的天體和天文現象,而且我們每一個新的研究成果在剛剛做出來的時候都是世界上獨一無二或者最先進的,有些成果還能夠持續很多年都發揮重要影響,甚至有可能被寫進教科書。我自己20多年前寫的有些文章,至今每年都還會被學術論文引用很多次,這種快樂不是金錢和物質所能夠帶來的。

劉春明(種子發育生物學家):從事科研最開心的事有三個。第一是當一個懸而未決的科學問題有了答案,其中間常常要經歷痛苦思索、大量實驗,還要經常跟同行交流;第二是新發現和新觀點得到同行的承認,同行們在此基礎上進一步有所創新;第三是科研成果可以對百姓有用,為社會創造價值。

蔡天新(數學家):發現問題或找到答案,論文被好雜誌接受,書籍出版之時,公眾講座時給大家出一道題。益處:時間能自由支配,衛生、整潔,不會遭人嫉恨。

曹俊(物理學家):探索「物質的本原」和"宇宙的起源",會感覺很有趣,「心懷宇宙天地寬」;每項研究,成果都不算多,但往往很有價值。每做一個實驗,都會認識很多各行各業的人,學到很多各行各業很有趣的專業知識。

王連濤(高能物理學家):古人說「朝聞道,夕死可矣」。這可能誇張了,不過確實強調了作研究最大的收穫和欣慰是取得進展和成果。在我的領域裡,支持大多數人是對自然界的一種強烈的好奇心。每一次進展都是對這種好奇心的滿足。當然對於社會來說,基礎物理的進展總是伴隨著技術的革新的。對於物理學家本人而言, 我認為不斷思索自然界的深層的道理是一種精神上的動力。也可以是一種終生的工作。

做科學家會遇到哪些不開心的事?

周忠和(古生物學家):想去發掘的化石地點由於自己無法左右的原因不能去做最為令人沮喪;野外再辛苦有時也找不到期待中的化石,會讓人抓狂;古生物研究的基礎性,決定了它不能融入國家需求的「主旋律」,功利性的文化有時會讓人產生浪費納稅人錢的內疚感受。

張雙南(天體物理學家):天文學的研究和大部分科學研究沒有明顯的區別,所以面臨的問題和困難也都是類似的。但是有一個特殊的難處就是,我們研究的對象都是觸不可及的,在可以預見的未來也不會和人類產生直接的關係,因此我們就經常需要面對這樣的問題,天文學研究有什麼用?天文學是人類最古老也是至今仍然最活躍的科學研究領域,很顯然天文學家和人類社會並沒有被這個問題所困擾住,只是個別人被困擾住了而已。

劉春明(種子發育生物學家):和任何研究一樣,最不開心的是科研進入低谷狀態,對擬解決的問題找不到出路,沒有創新性進展。跟蹤國際前沿很容易,真正的開創性工作就需要潛心探索,需要耐得住寂寞,得到同行認可需要花更多時間。

蔡天新(數學家):遇見費解的難題,同事之間缺乏心靈的交流,常常被大眾敬而遠之。

曹俊(物理學家):高能物理實驗的周期一般很長,短則十年,長則三十年,需要很好的耐心和足夠強的進取心才能堅持下來。實驗裝置往往建在異地,需要經常出差奔波。實驗一般是大團隊合作,人個的貢獻與團隊的貢獻不容易區分,需要心胸開朗。

王連濤(高能物理學家):作物理很難。在研究中產生的絕大多數的想法是行不通的。所以失敗是主旋律,成功是其中的小插曲。目前很多的科研評價體制強調產出,更是雪上加霜。作高能物理比須能夠承擔巨大的心理壓力。

做科學家能收穫什麼?

周忠和(古生物學家):工作是一份職業,首先是衣食無憂。做古生物學的工作常常會有發現的樂趣,還有為新物種命名的特權。當然,由於公眾的關注,古生物學家還有做科普的天然優勢,至少可以為外行們講述「我們從哪兒來?」的故事。

張雙南(天體物理學家):世界上有文學愛好者、藝術愛好者、天文愛好者等等,但是大多數人成為文學家很難,成為藝術家幾乎做不到,然而成為天文學家則是比較容易的。我是一個很普通的人,既沒有顯赫的家庭背景也沒有超人的才華更沒有高人相助,但是大學畢業想做天文學研究就做到了,博士畢業想離開天文學玩玩別的也做到了,博士後結束再回到天文學也沒有太多的困難。我能夠做到,很多人如果想做也一定能夠做到。做自己喜歡的事情,人家還給一份工資而且工作還比較穩定,雖然很少會大富也很難大紅大紫,但是養家餬口、衣食基本無憂還是能夠做到的。這樣的職業不是很多,所以我很珍惜,當然非常感謝我學習和工作過的所有大學和研究機構,以及資助過我的科學研究的所有機構和部門。

劉春明(種子發育生物學家):

對我個人來說得到的就是一份比較穩定的工作吧。我們搞主糧作物研究的,面向的主要是農民,是一項公益性工作,掙錢不是目的,重要的是保障我國的主糧安全。建國以來我們的主糧作物畝產平均提高了5倍,這是幾代作物研究工作者共同努力的結果。和「兩彈一星」一樣重要。我們不要忘記他們。

蔡天新(數學家):我年輕時讀到一句話,學數學的就是要走遍世界。後來,我用自己的行為印證了這一點。

王連濤(高能物理學家):作物理最大的收穫是精神上的。研究有了成果固然是巨大的滿足。同時,能夠把主要的精力用在想自己最有興趣的東西上,這本身就是一種不可多得的奢侈。上班和下班都是在享受。我想很少有其它工作可以比擬。所以,我感到很幸運可以把物理作為自己的工作。

科學家們是怎麼看待「科學家」這份工作的?

周忠和(古生物學家):總體來講,這份工作比較適合我,帶來了體面的生活,還有很多生活的樂趣。

張雙南(天體物理學家):天文學家就是一個職業,日常的工作和其他各種職業沒有實質性的不同。天文學家又是一個科學研究的職業,和其他科學家也沒有太多的不同。只不過天文學家研究的對象是宇宙和宇宙中的各種天體,我們帶給人類的是關於宇宙的新知識,我們拓展了人類的視野,也許還會給人類遙遠的未來指明方向,還有什麼是更美更動人的「詩和遠方」?作為天文學家,我是滿足和驕傲的!

劉春明(種子發育生物學家):種子研究非常重要。國家要重視,更重要的是需要有更多的年輕人對此感興趣,加入這個研究隊伍。

蔡天新(數學家):這是一份較好的職業,既能養家餬口,又能滿足對美和發現的需求。

王連濤(高能物理學家):高能物理學家是一群很奇怪的人。是一群很像孩子的人,憑自身的興趣和好奇心決定自己想作的事。不可能也不應該有很多這樣的人。他們的存在體現一個社會的寬容而自信。有的時候,他們還真能找到點好玩的東西。

(編輯:吳歐)

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