迈过科研起步期的那道坎——青年科学家把握“关键十年”的故事
2021-11-16 作者:记者 杨飒 来源:光明日报

  【青年聚焦·科研初期的“关键十年”】

  “实验步骤对不对?研究方向行不行?这条路还要不要走下去?”在科研起步阶段,很多科学工作者几乎每天都要问自己这样的问题,每天都要面对疑惑和不确定的探索。科研创新路上,没有人能给出确定的回答,包括探索者自己。

  唯有日复一日地尝试,持续一年、两年、三年……一些青年科学家坦露,从博士毕业开始算起,他们至少有五至十年的时间白手起家,历经艰难,向着自己第一个学术成果进发。如果是基础学科,时间可能更长。

  “这个阶段很复杂,有进步,却总有曲折。”尽管艰难,一些乐观的青年科学家仍将它称之为“黄金十年”。

  近年来,他们在科研初始阶段的处境越来越被重视,国家及院校机构持续加大对科研工作者的扶持力度,社会各界也伸出了援助之手,呼出鼓励之声。如腾讯发起的“科学探索奖”等社会类项目,就选择并资助一些优秀的科研人员,为他们科研初始阶段提供帮助。

  本期青年说,我们走进第三届“科学探索奖”的部分青年科学家,一起回顾他们在关键十年里的难忘瞬间,分享他们在科研道路和现实压力之间寻求平衡、实现突破的故事。

  “解锁密码”的灵感来自寻常的积累

  “既然是创新,前方当然没有先例可循。”80后青年科学家、北京大学纳光电子前沿科学中心副主任、第三届“科学探索奖”信息电子领域获奖者马仁敏说。

  在读博士期间,马仁敏参与实现了国际上首个等离激元纳米激光器。当时,等离激元纳米激光器需要被冷却到液氦温度才能工作。

  做博士后时,马仁敏想研究在室温下即可工作的等离激元纳米激光器,“夜以继日地在实验室搞了半年多时间,做了几百个器件,都没有成功”。

  马仁敏回忆:“凌晨两三点,我一个人在实验室。旁边一个很大的液氦罐子,零下两百多度,往外冒白烟。我就坐在那里想:‘我为什么做不出来’。”

  在科研起步阶段,马仁敏记不清有多少个日子重复着这样的情景,希望立了又破,破了又立,成功似乎不远了,可这“不远”究竟又是多远呢?

  也就是那个凌晨,一次意外的尝试,马仁敏发现了室温等离激元纳米激光器的实现途径。马仁敏“动若脱兔、趁热打铁”,拿出全力跟进研究,最终成功发表了这项成果。“在失败中学习,在挫折中收获意外之喜,是科研中最有乐趣的部分。当你感到‘柳暗花明又一村’,或者‘绝处逢生’的时候,心情是非常好的。”马仁敏说。

  直到现在,马仁敏仍然时常有“柳暗花明”的喜悦之感。在研究微腔中如何操控光时,马仁敏发现,光并没有按照事先设定的顺时针方向走,而是按照逆时针方向走。为什么?

  “我们花时间搞清楚这件事情时,发现了一个光辐射新机制。”马仁敏说,“找到问题‘解锁密码’时的成就感、揭开问题真相时的释然感,非常美妙。”

  科研是实实在在的事情,没有那么多石破天惊。特别在最初阶段,科学家不得不经历平淡无奇又漫长的日子。“我们都希望做出科学上重要的突破,但重大突破并不容易。所以做科研需要既心怀理想,又脚踏实地。停滞不前时,不如找一些重要的、又适合自己当前能力的课题。”马仁敏说,而那些柳暗花明的“奇迹”,往往就存在于这个过程里。

  单打独斗难,那就聚成一团火

  博士毕业回国,80后青年科学家、电子科技大学教授、第三届“科学探索奖”前沿交叉领域获奖者吕琳媛,在当时学校的支持下组建团队、搭建科研平台。

  她和团队始终以一种“科研敢死队”的状态,步履不停。2013年,吕琳媛及团队成员出版了专著《链路预测》,这是国内在网络信息挖掘与社会经济复杂性研究领域的开创性工作。

  一群人的奋斗与一个人独自拼搏完全不同。“从个人来讲,科研相对比较单纯,但是从团队的整体来看,肩上的担子就重了许多,需要想办法养活‘一大家子人’。”这对吕琳媛来说是一个新的挑战。

  “四个科研人员、两个科研助理、二十多个学生,每年都有一笔不小的支出。作为负责人,除了科研以外,申报项目、申请经费、支持团队研究也是日常工作的重要部分。”另外,吕琳媛还帮助了一些家里较贫困的学生出国留学。

  作为团队带头人,既要钻研工作,也要有全局方向性的把控能力。在团队管理上,吕琳媛会鼓励大家去做面向未来的、探索性的、“从0到1”的工作,同时也兼顾好在现有评价体系下的考核性任务。在吕琳媛看来,这种鼓励既是给团队里更年轻的人的,也是给自己的。

  团队不怕苦,多年来迎着困难拼搏迈进。“我和团队发表的论文引用领域越来越广泛,许多其他领域的学者会将我们的方法用来分析处理他们各自领域的问题。比如,在系统生物学上,学者可以用我们的方法来做致病基因的预测等。这对于我和团队来讲非常重要,也很有成就感。”

  这种成就感和“被需要”的真实感受,让吕琳媛在起步的关键年份里有了一种使命感。“作为团队负责人,需要在打好基础的前提下快速成长,在成长中去带动青年老师和学生的发展。”团队需要吕琳媛,吕琳媛也认为自己离不开团队,她将自己获得的成长归因于团队的共同努力。

  因为坚持原创性研究,吕琳媛的科研路越走越宽。无论是毕业后供职的杭州师范大学,还是如今所在的电子科技大学,她都得到学校的鼎力支持。“科学探索奖”主办方曾明确表示:“我们设立这样的奖项,就是想支持青年科学家展望未来。”

  在关键年份里的奋斗,让吕琳媛对自己的专业领域也有了更深刻的认识。“交叉科学的研究不是为交叉而交叉,而是交叉之后能够解决原有理论和方法无法解决的难题,这也激励着我和团队一直去思考未来工作的价值,思考这些工作能够带来哪些新的发现、对社会有什么贡献,哪怕只是一点点小小的推动。”吕琳媛说。

  既然搞科研,就要有信念感

  荷叶为何不沾水?蝴蝶翅膀为何变色?金枪鱼怎么减阻?鸽子如何通过传感导航……大自然中各种生物充满奥秘的“技能”,都是青年科学家、北京航空航天大学教授、第三届“科学探索奖”先进制造领域获奖者陈华伟做仿生研究的灵感来源。

  师法自然,从自然界中寻求灵感解决工程技术难题,是陈华伟的日常工作。

  在博士毕业刚回国的那几年,陈华伟曾陷入困惑:在国外一直做先进制造的基础研究,自己如何才能更好地融入国内的研究环境?怎么才能做好基础研究和工程应用的融合?

  “既然搞科研就要有信念感,带着信念感先观察、后行动。”陈华伟在跟知名院士们取经时,得到了这样的建议。同时,他发现“不能不重视基础理论只做工程,也不能只做理论研究不做工程,而是需要打通它们各自的全过程,结合起来做”。

  不冒进,不盲从,用心观察之后再作选择、下力气,陈华伟面前的科研道路明朗了起来。“功能牵引”成为陈华伟研究的指导理念,“想解决哪个工程应用难题,就去寻找自然界中生物原型的功能相似性,兼顾基础理论和工程应用”。

  针对医疗和航空领域防滑和防粘的需求,陈华伟和团队成员经过细致分析和多次试验,找到了树蛙和猪笼草“帮忙”。猪笼草的表面湿滑,有优异的湿滑机制,能使虫子在上面无法驻足来捕食虫子;而树蛙有优异的防湿滑特性,湿润环境下可以在树上爬行,刚好可以站立在猪笼草上面。

  独到的眼光,精准的选择,大大缩短了科研项目从酝酿到出成果的时间。2016年,陈华伟团队在《自然》(Nature)杂志上发表《猪笼草口缘区表面液膜连续定向搬运机制》一文,揭示猪笼草的新型湿滑机制及应用展望,得到很多科学家的赞许。因为世界上无论哪个国家,机械工程学科领域的科研人员以第一作者和通讯学者身份在该期刊发文,都是一件非常难得的事。

  今年9月,第三届“科学探索奖”名单公布时,“科学探索奖”发起人之一、首都医科大学校长饶毅鼓励大家的话令陈华伟印象深刻。“尖端的科学、前沿的技术对于我们中国未来的发展至关重要,青年科技工作者如今越来越受重视。”陈伟华感慨,社会各界的关注和支持,是科研“幼苗”成长所需要的雨露和养分。

  如今,陈伟华已顺利走完自己科研起步阶段的“关键十年”。他说,这些年里锻炼的科研品质、积淀的科研经验,让自己充满生命力,让自己更有信心面对未来科研道路上的更多个“十年”。

  作者:本报记者 杨飒 来源:《光明日报》( 2021年11月16日 12版)

  来源:https://epaper.gmw.cn/gmrb/html/2021-11/16/nw.D110000gmrb_20211116_1-12.htm

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