杨学明(科学家)

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        杨学明共发表SCI论文130多篇,其中SCIENCE 5篇, NATURE 1篇, PRL 8篇, JACS 1篇。还主编英文专著一部。他在化学反应动力学上的成果受到了学术界广泛关注和高度评价。多年来,他担任分子反应动力学国家重点实验室主任,带领该实验室步入国际先进行列,是中国重点基础研究发展规划“973”项目首席科学家。

获奖作品

      与自己设计、制作的实验仪器
  破解世界难题,获得唯一个人成就奖
  前不久,中国科学院2007年度杰出科学成就奖授予了一名个人和6个科研集体。这名唯一的个人奖获得者就是从浙江师范大学物理系毕业的杨学明,他现任中科院大连化学物理研究所研究员、博士生导师、分子反应动力学国家重点实验室主任。
  中国科学院杰出科技成就奖于2002年设立,2003年首次颁奖,2008年为第三次颁奖。主要奖励5年来在科技创新活动中做出有影响的重大成果的个人和集体。

       在2007年中国科学院杰出科技成就奖颁奖大会上,颁奖人这样描述杨学明的学术贡献:利用自行研制的、领先国际的分子束科学仪器,将反应散射动力学实验研究推向了振转量子态分辨的高水平,在化学反应量子过渡态及共振态动力学研究方面取得了重要的系列性成果,解决了反应动力学领域中一些国际公认的科学难题,对化学反应动力学的发展作出了杰出贡献。
  杨学明共发表SCI论文130多篇,其中SCIENCE 5篇, NATURE 1篇, PRL 8篇, JACS 1篇。还主编英文专著一部。

      他在化学反应动力学上的成果受到了学术界广泛关注和高度评价。多年来,他担任分子反应动力学国家重点实验室主任,带领该实验室步入国际先进行列,是中国重点基础研究发展规划“973”项目首席科学家。
 

记者采访

   4月20日,我们电话采访了远在大连的杨学明。
  

浙师大——成长的摇篮

  1978年,杨学明考入浙江师范学院物理系时还不足16周岁。在金华高村这块黄土丘陵上大学的4年,他从一个懵懂的少年成长为一个比较成熟的、有思想和理想的青年。
  杨学明对师大的生活满怀感激之情。他说,那是他真正成长的4年,无论是心智的成长还是学问的增加。在这里,他学会了怎样自学,对科学研究有了初步的感觉;在这里,他爱上了打篮球,英语从ABC开始学,到后来可以读英文版的物理原著。
  杨学明说,刚进大学的时候,他并没有具体的理想,因为他的小学和中学是在一个对科学没有什么概念的乡村度过的。一个农村的孩子很难想象今后与科学研究有什么关系,考上大学已经是一件非常幸运的事情。上到大学三年级,他才对自己的未来有了明确的想法,那就是考研究生。
  当年教过他的师大物理系老师提起杨学明,共同的看法是,杨学明是1978级物理系特别优秀的一名学生。他非常聪明,而且学习很刻苦,不仅完成学业要求,还寻找另外的教科书和物理专著学习。
  当年,量子力学的课程安排在大四的最后一个学期。为了参加研究生的考试(大多数物理学的研究生考试,量子力学是必考课目),杨学明必须自学提早通过量子力学的考试。量子力学老师李鹤年对记者说,杨学明在暑假的两个月里自学了量子力学,为了通过开学以后的免修资格,他必须在开学后的两个星期内参加考试,而且要达到85分以上才能有资格免修。但是他考了80分。李老师说,他批阅了杨学明的试卷,发现他在数学计算等方面毫无问题,只是基础概念稍有欠缺,从整个卷子可以看出他对这门课的大局把握能力很强。李老师把试卷交给了当时的物理系主任何祖诒老师。李老师说:“这是一个研究生的好苗子。”何老师问:“你敢打包票吗?你敢,你就让他通过。”就这样,杨学明得到了量子力学课程的免修资格。后来经过严格的考试,杨学明顺利考上了中科院大连化学物理研究所的研究生。
  杨学明对记者说,当年李鹤年老师对他的帮助实在是太大了,通过量子力学课程,他学会了自学。
  教统计热力学的程德声老师指导杨学明做毕业论文,他总是鼓励杨学明往研究方面努力。在老师的鼓励下,杨学明开始对科学研究有了感觉,并产生了兴趣。这种兴趣一直延续到今天。杨学明现在取得的一个重要成就,就是他通过自己设计,制造出了世界领先的科学仪器,然后使用这种仪器,得到别人无法得到的结果,取得了世界领先的科技成果。杨学明说,当年近代物理的实验项目是他很感兴趣的,那些实验锻炼了他的动手能力。有一门机械制图课,当时看起来似乎没有什么用处,恰恰是这门课,在他今天的仪器设计中起到了非常重要的作用。
  2006年,杨学明在法国参加国际立体动力学学术会议并特邀作报告。会后,意大利佩鲁贾大学著名教授Casavecchia由衷地说:“这是我 30多年来听过的有关交叉束反应动力学研究最好的报告。”杨学明介绍,他的演讲能力跟他在浙师大的学习有很大的关系。浙师大是一座培养老师的摇篮。在校期间,他跟其他同学一样,接受了作为一名合格的中学教师所必须接受的训练,到中学当过实习老师,带过学生。这让他在表达自己的科学思想时,能顾及听众的思维。
  杨学明的高中是在德清一所乡镇中学读的,没学过英语。进入大学,他从ABC开始学。程德声老师说,那时经常看到杨学明捧着一台收音机在校园周围边走边听。当年的浙师大是一所美丽而简朴的学校,周边有田野和小树林,还有美丽的金华二中。物理楼是当时学校最新、最漂亮的建筑。很多学外语的同学都喜欢离开教室,到操场、到学校后面的小树林或田野学习外语。那样既安静又不影响其他同学。杨学明通过常年累月收听英语节目提高英语听力。他认为当年这种学习对自己以后的留学生涯有很大帮助。师大当时的公共英语课一般开设到大学二年级,物理系还开设了科技英语,杨学明一直没有停下学英语,三年级的时候,就到学校的英语资料室借阅英文版的光学、电磁学等物理学专著来读。
  

做别人没有的仪器

  杨学明一提到实验室的科学仪器,就立刻精神焕发。“几乎所有的实验用仪器都是我自己设计的。”他骄傲地对记者说。
  “你能做出别人没有的仪器,就能看到别人看不到的现象,得到别人得不到的结果。”杨学明坚信,做实验研究的人如果做不了仪器,绝对做不出出色的研究。
  与大多数人不同,杨学明乐于亲自设计仪器的技术图纸,时间长了,实验室里摞起了一大堆。他会到车间和工人们一块讨论,对制作仪器的每一个细节他都十分关注。对于仪器设计制造,杨学明总是不吝惜时间,而且保持着一份工匠般朴素的热情。
  有一次,杨学明专程从台北驱车至新竹的一家机械加工厂去看自己设计的仪器。他去了之后,原本应该工人做的对仪器进行超声波清洗、水洗、风干之类的工作,他都亲自去做。
  “自己设计仪器很重要,必须把做实验的来龙去脉都想清楚,因为只有自己才最清楚实验对仪器精细程度的要求,才知道如何优化自己的设计。”杨学明说,“很多人做仪器没有成功的原因,就是图纸设计好了或者画个草图就给工厂,对于怎么做实验并没完全想透。最后仪器是做出来了,但用起来结果不一定很好。 ”
  杨学明说,他坚持自己设计仪器的原因还在于,他想求解的科学问题所需要的仪器是买不到的,只好自己去做。
  化学反应共振态研究是30多年来化学研究中的一个经典难题。从20世纪70年代初,美国科学家推测在氟加氢分子反应中可能存在这种反应共振现象以来,科学家们始终未能从实验中直接观测到它的存在。杨学明在美国读研究生的时候就密切注意这一领域的研究动态,直至回到分子反应动力学国家重点实验室时,他决定向这个“世界级难题”发起冲击。
  2004年11月,新建造的里德堡态飞渡时间谱仪通过了中科院验收。杨学明亲自完成仪器的关键部分——真空腔体和分子束反应器的设计,并与同事一起对主要部件进行优化。正是借助本领域这一最得力的实验手段,杨学明团队旗开得胜,于2004年底在新装置上首次获得了氟加氢反应产物转动分辨的微分反应截面,完成了一个极具挑战性的课题。该成果发表在2005年1月于美国召开的国际高水平学术会议———高登(Gordon)会议上。同样在这台仪器上,杨学明团队不断优化提高装置的分辨率,并最终成功观测到氟加氢反应的全量子态分辨谱,观测到反应共振态,取得的实验数据达到了有分子束技术以来的历史最高水平。
  目前,杨学明自己设计制造的科学仪器已达7台,放满了整整一层实验室。在杨学明的影响下,他的学生也迷上了亲自动手设计制造科学仪器。
  当记者询问这些填补国内空白的仪器是否进行了知识产权保护时,杨学明斩钉截铁地说:“不需要保护,反倒希望更多人应用。基础研究领域的成果如果封闭起来,科学便无法进步。”
  

回到祖国大陆

  杨学明1982年考入了中科院大连化学物理研究所,师从中国著名化学家张存浩和朱时清教授,并开始走上科学研究的道路,1985年获得理学硕士学位。
  1986年,杨学明进入美国加州大学圣巴巴拉分校化学系,1991年获哲学博士学位。1991年-1993年,他在美国普林斯顿大学化学系做博士后。1993年-1995年在美国加州大学伯克莱分校化学系及美国劳伦斯伯克莱国家实验室做博士后。应诺贝尔化学奖获得者李远哲教授的邀请,杨学明在台湾中央研究院原子与分子科学研究所任副研究员,并成为终身研究员。
  杨学明说,他在科学研究的道路上走得比较顺利,这跟他所处的环境有关。无论在中国还是在美国,他遇到的都是一流的科学家。他们对科学的痴迷,对科学研究的兴趣,让他从中学到了很多的东西。杨学明说:“在美国求学期间使我真正学会了独立做研究的能力,给了我一种冲击科学前沿的信心和能力。这是我今后研究工作的一个重要基础。”
  2001年杨学明回到祖国大陆,担任中国科学院大连化物所研究员、分子反应动力学国家重点实验室主任。在短短的6年时间内,杨学明带领他的科研团队步入国际先进行列。他和他的团队取得的科研成就“在量子水平上观察到化学反应共振态”和“发现波恩—奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效”,分别入选 2006年度和2007年度中国十大科技进展。他的研究成果突破解决了30多年来化学研究中一个悬而未决的国际公认难题。2006年他被选为美国物理学会会士。
  杨学明还曾经获得海外华人物理学会亚洲成就奖、国家杰出青年基金等。
  他说,他深深地体会到“科学无国界,科学家有国籍”这句话的深刻含义。他就是想把自己的技术和成果以中国的名义公之于世界。
  

游弋在学科领域最前沿

   在实验室里,杨学明经常和研究生讨论问题。他常挂在嘴边的一句话是:“嗯,这个很有意思。”兴趣,正是他从事科研的基础。
   杨学明曾说,在科研上有很好的想法,并能作深入的研究,这就是自己人生的追求。他经常很晚才离开实验室,说这儿没有人逼你这么做,自己有兴趣才会这么做。搞科研如果是为了生存当然会感觉很辛苦、很累,但如果有兴趣就不觉得累了。
   杨学明对国际上的同行十分熟悉,并且建立了很好的合作交流氛围,能够很快捕捉他们的想法,作他们想不到的研究。
  “跟他们接触对我很有帮助,尤其是做研究做得好的人,大家都很投入,整天都在想问题。经常在国际会议上碰到同领域的专家,有不懂的问题就去问他们。他们也不会做的话,这个问题就很有意思,值得去探索。”杨学明说。
  凭借着对学科前沿领域科学问题的精准把握,以及在实验领域独到的设计能力,杨学明往往能够获得高水平的实验数据。同时,杨学明特别注意与优秀的理论学家合作,形成良性互动,使实验和理论能够在最高水平上结合起来。
  “成功的关键,就是对科学问题进行深层次的思考和研究。对我来说,最好的工作可能就是整天在实验室里面,和学生一起讨论问题。”杨学明说。
  在大连化物所,杨学明对实验精益求精、一丝不苟是出名的。
  2006年杨学明带领团队“啃”下了“F+H2反应”这块硬骨头,但整个探索过程充满艰辛、坎坷。当大家通过不懈的努力克服一个个难点,使分辨率有所提高并获得了不错的实验数据时,一般人都有“松了口气”的感觉,认为“可以写文章了”。而杨学明对结果还不满意,认为分辨率还需提高,有些地方还待改进。
  于是整个团队马不停蹄,继续战斗。他们深入钻研,进一步搞清了放电过程,重新精确确定了交叉分子束碰撞角度。经过数月的努力,终于使新装置的分辨率得到了显著提高,在杨学明的严格把关下,课题组获得了该反应的全量子态分辨谱,实验数据达到了国际上有分子束技术以来的最好水平。在杨学明主持下,这一突破性成果被撰写成文,很快在国际权威刊物《Science》上发表。2006年杨学明本人也被美国物理学会选为会士。
  他的口头禅有两句,除了“嗯,这个很有意思”,另一句是:“要做就要做得最好。”  

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