李政道研究所：頂級(jí)科學(xué)歷練營(yíng)

陳冰

李政道研究所意在中國(guó)建立一個(gè)世界頂級(jí)研究所，吸引一群世界上最頂尖的科學(xué)家，從事物理與天文方面最前沿的科學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)前沿研究的“領(lǐng)跑”升級(jí)。

“在20世紀(jì)，有兩個(gè)全世界矚目的科學(xué)研究中心，吸引了全世界最杰出的科學(xué)家在一起探索自然界的奧秘：一個(gè)是成立于20年代的丹麥玻爾研究所，另一個(gè)是成立于30年代的美國(guó)普林斯頓高等研究院?！痹诶钫姥芯克闪⒋髸?huì)上，中科院院士、時(shí)任上海交大校長(zhǎng)張杰如是評(píng)價(jià)。

“毫不夸張地說(shuō)，兩個(gè)研究機(jī)構(gòu)的成就改變了人類(lèi)對(duì)自然世界基本規(guī)律的認(rèn)知，促進(jìn)了人類(lèi)文明進(jìn)程并對(duì)世界經(jīng)濟(jì)格局形成了巨大影響?！?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2017/03/20/xmzk201710xmzk20171026-1-l.jpg" style="">

在過(guò)去的30多年里，中國(guó)物理學(xué)的前沿基礎(chǔ)研究在多個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)從“跟跑”發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展到“并跑”階段，這些前沿領(lǐng)域包括中微子振蕩、鐵基超導(dǎo)、拓?fù)淞孔硬牧虾土孔有畔⒌?。中?guó)科學(xué)家在這些領(lǐng)域取得了引領(lǐng)性的重大研究成果。令人略感遺憾的是，在中國(guó)甚至整個(gè)亞洲至今還沒(méi)有出現(xiàn)世界頂級(jí)學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)。

基于我國(guó)科學(xué)技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和學(xué)科交叉在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，為充分發(fā)揮基礎(chǔ)研究在科技創(chuàng)新方面的引領(lǐng)作用，著名物理學(xué)家、首個(gè)華人諾貝爾獎(jiǎng)獲得者李政道先生于2014年12月建議參照對(duì)世界科學(xué)發(fā)展有巨大影響的丹麥玻爾研究所在中國(guó)建立一個(gè)世界頂級(jí)研究所，吸引一群世界上最頂尖的科學(xué)家，從事物理與天文方面最前沿的科學(xué)研究，形成自由探索的學(xué)術(shù)氛圍，歷練一批屬于我國(guó)自己的頂級(jí)科學(xué)家，推動(dòng)物理學(xué)及其交叉學(xué)科研究的重大發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)前沿研究的“領(lǐng)跑”升級(jí)。這個(gè)建議得到了黨和領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視。

2016年5月，科技部、教育部和上海市政府共同決定：以李政道的名字命名，上海交通大學(xué)作為承建和托管單位，在上海創(chuàng)建一個(gè)世界研究所。在上述單位和國(guó)家自然科學(xué)基金委的共同支持下，李政道研究所于2016年11月28日在上海交通大學(xué)正式掛牌成立。

高端“3+1”

“十三五”期間，國(guó)家在上海打造張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心，將大力推進(jìn)高水平研究機(jī)構(gòu)集聚張江，加快布局建設(shè)一批的創(chuàng)新平臺(tái)和機(jī)構(gòu)。去年11月成立的李政道研究所有望成為其中一顆璀璨的明珠。

旨在為學(xué)術(shù)大師、頂級(jí)科學(xué)家和優(yōu)秀青年學(xué)者提供一個(gè)交流、合作和研究的高端平臺(tái)的李政道研究所，期望歷練出一批引領(lǐng)未來(lái)科技發(fā)展的頂尖學(xué)者，產(chǎn)出一批能影響人類(lèi)文明和社會(huì)進(jìn)步的重大科技成果，為把我國(guó)這樣一個(gè)全球第二大經(jīng)濟(jì)體建成為世界級(jí)的科技中心和經(jīng)濟(jì)中心做出重大貢獻(xiàn)。

李政道研究所資深教授季向東在接受記者采訪時(shí)指出，作為世界頂級(jí)的研究所，應(yīng)當(dāng)擁有若干個(gè)國(guó)際頂級(jí)的學(xué)術(shù)大師。當(dāng)年，丹麥玻爾研究所有19位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者工作過(guò)，美國(guó)普林斯頓高等研究院有31位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者工作過(guò)。一方面，學(xué)術(shù)大師標(biāo)志著研究所的學(xué)術(shù)水準(zhǔn)，能更加準(zhǔn)確地把握科學(xué)前沿問(wèn)題的重要性和迫切性。擁有國(guó)際頂級(jí)學(xué)者有利于引領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)入到最重要的科學(xué)研究方向上去，也有利于培養(yǎng)青年研究人員。另一方面國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)大師是研究所的“旗幟”。他們能夠擴(kuò)大研究所的影響，更好地吸引一流的科研人員參與研究所所舉辦的各類(lèi)學(xué)術(shù)交流和討論活動(dòng)，吸引世界各地的青年才俊加入到研究所的研究中來(lái)，吸引優(yōu)秀的學(xué)生來(lái)所深造。因此李政道研究所將努力爭(zhēng)取到一批國(guó)際頂級(jí)的學(xué)術(shù)大師加盟。

“今年已經(jīng)向海外四五位青年科學(xué)人才拋出了‘繡球，其中不乏華裔科學(xué)人才?！奔鞠驏|說(shuō)，初步計(jì)劃用3至5年，面向全球招聘10位左右學(xué)術(shù)大師級(jí)科學(xué)家，20位左右的資深科學(xué)家以及30位左右的杰出青年學(xué)者，并吸收國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域一流研究機(jī)構(gòu)中非?；钴S的頂級(jí)學(xué)者以雙聘的形式加盟，最終連同高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者、博士后和博士研究生等流動(dòng)人員，以及其他工作人員在內(nèi)，研究所的規(guī)模將達(dá)到600人左右。

建立頂級(jí)研究所的目的之一是進(jìn)行頂級(jí)的科學(xué)研究。李政道研究所將以一批世界頂級(jí)的物理學(xué)家作為核心，在一些重要的科研方向上建立研究部，每個(gè)研究部建立若干研究團(tuán)隊(duì)，面向物理學(xué)及其交叉學(xué)科的重大科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展前沿研究。在物理學(xué)及其交叉學(xué)科前沿領(lǐng)域產(chǎn)出引領(lǐng)性重大成果的同時(shí)，推動(dòng)我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新。

物理學(xué)發(fā)展到今天，類(lèi)似于20世紀(jì)初，又出現(xiàn)了兩朵“烏云”，即暗物質(zhì)與暗能量。暗物質(zhì)和暗能量的發(fā)現(xiàn)讓人們得知從能量角度來(lái)看，還有約95%的世界是我們基本不了解的。暗物質(zhì)和暗能量這兩朵“烏云”的驅(qū)散意味著即將發(fā)生一系列的重大發(fā)現(xiàn)和變革。暗物質(zhì)和暗能量的可能存在是通過(guò)天文觀測(cè)產(chǎn)生的兩個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題，但其最終解決也必須從基本粒子的角度來(lái)著手探究。因此，暗物質(zhì)和暗能量把粒子物理和宇宙學(xué)緊密地聯(lián)系到了一起。

一個(gè)世紀(jì)前，當(dāng)人們具備條件開(kāi)始觸及到原子和分子層次時(shí)，量子力學(xué)孕育而生。量子力學(xué)的出現(xiàn)決定性地改變了人們對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)。經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，量子力學(xué)不僅加深了人類(lèi)對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)，而且根本地改變了人們的生活。在現(xiàn)代生活中，到處都充滿了量子力學(xué)的應(yīng)用。但對(duì)于量子力學(xué)的本質(zhì)，人類(lèi)依然沒(méi)有認(rèn)識(shí)清楚，近年來(lái)量子力學(xué)的新現(xiàn)象層出不窮。

基于這些原因，李政道研究所將聚焦最前沿的科學(xué)研究，解決最重要的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。將主要研究定位為研究宇宙最小尺度的粒子物理、研究宇宙最大尺度的天文與天體物理以及對(duì)人類(lèi)生活影響最大的量子物理與應(yīng)用技術(shù)三個(gè)方向。圍繞關(guān)鍵性前沿問(wèn)題進(jìn)行課題布局，變過(guò)去的“跟跑”“并跑”為“領(lǐng)跑”。解決這些重大科學(xué)問(wèn)題中的任何一項(xiàng)重大突破都可能屬于頂級(jí)的重大研究成果。

在針對(duì)重大科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展前沿研究的同時(shí)，李政道研究所將建設(shè)一個(gè)國(guó)際頂級(jí)的學(xué)術(shù)交流平臺(tái)。每年在國(guó)際上公開(kāi)征集學(xué)術(shù)交流項(xiàng)目，國(guó)際顧問(wèn)委員會(huì)針對(duì)物理學(xué)及相關(guān)交叉學(xué)科的最新發(fā)現(xiàn)或研究趨勢(shì)，以及研究所開(kāi)展的科研領(lǐng)域進(jìn)行遴選。每個(gè)學(xué)術(shù)交流項(xiàng)目將開(kāi)展為期一至兩個(gè)月的講座、交流和研討。在這期間，項(xiàng)目參與者一般會(huì)被要求在研究所訪問(wèn)一個(gè)星期以上，開(kāi)展充分、深入的交流和討論，促進(jìn)相互之間的合作。在項(xiàng)目后半期，將伴隨有一個(gè)本領(lǐng)域的國(guó)際前沿學(xué)術(shù)會(huì)議，吸引活躍在本領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者參加，報(bào)告他們的最新研究成果，推動(dòng)本領(lǐng)域的發(fā)展。

對(duì)于國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者，包括優(yōu)秀青年學(xué)者、博士后和研究生等，這些學(xué)術(shù)交流項(xiàng)目在開(kāi)闊國(guó)際化視野、把握前沿領(lǐng)域的發(fā)展方向，以及提升我國(guó)在這些領(lǐng)域的整體水平將起到至關(guān)重要的推動(dòng)作用。

季向東說(shuō)，作為國(guó)際頂級(jí)的研究所，也應(yīng)將科學(xué)普及作為自己的責(zé)任和義務(wù)。因此科普工作也是李政道研究所的一個(gè)重要功能。計(jì)劃將通過(guò)公眾報(bào)告、新聞、微信推送、撰寫(xiě)科普文章、設(shè)立科普開(kāi)放日等等方式向公眾宣傳和解讀最新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，使公眾能夠及時(shí)了解最新科技發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新成果。與此同時(shí)，與上海交通大學(xué)一起舉辦中學(xué)物理教師研討會(huì)和中學(xué)生夏令營(yíng)，增進(jìn)中學(xué)物理教師對(duì)物理學(xué)及其交叉學(xué)科前沿發(fā)展的了解和把握，提升中學(xué)生對(duì)物理學(xué)及相關(guān)交叉學(xué)科的興趣，為中學(xué)生參與科技創(chuàng)新提供指導(dǎo)服務(wù)，培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)思維和研究能力，將李政道研究所建設(shè)成為一個(gè)有特色的科學(xué)普及教育基地。

簡(jiǎn)而言之，李政道研究所的功能主要是“3+1”：一是世界頂級(jí)科學(xué)家集聚地，二是國(guó)際交流平臺(tái)，三是引領(lǐng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)、有世界領(lǐng)先的物理實(shí)驗(yàn)；“+1”則是科普基地，讓科學(xué)“接地氣”。

制度設(shè)計(jì)與蓋大樓同步推進(jìn)

作為承建單位和依托單位，上海交通大學(xué)專(zhuān)門(mén)成立了李政道研究所建設(shè)指揮部，指揮部辦公室設(shè)在上海交大閔行校區(qū)。辦公室主任趙昕告訴記者，李政道研究所將是張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心的一個(gè)重要組成部分，將落戶張江，在市發(fā)改委和浦東新區(qū)的支持下，目前選址工作正在進(jìn)行。規(guī)劃建筑總面積為10萬(wàn)平方米，其中2萬(wàn)平方米用于科研實(shí)驗(yàn)，李政道研究所計(jì)劃建成一個(gè)現(xiàn)代化的園區(qū)，向世界頂級(jí)科學(xué)家提供國(guó)際一流的研究環(huán)境和舒適的生活環(huán)境。

“研究所的制度設(shè)計(jì)和落實(shí)，比蓋大樓難得多?！壁w昕說(shuō)。季向東教授也認(rèn)為，要建設(shè)一個(gè)世界頂級(jí)的研究機(jī)構(gòu)，必須要有相應(yīng)的投入和可行的機(jī)制，只有這樣才能吸引到頂級(jí)的科學(xué)家和活躍在科學(xué)前沿的杰出學(xué)者到李政道研究所工作。由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)等方面均處于快速發(fā)展和升級(jí)轉(zhuǎn)型時(shí)期，如何保障引進(jìn)的頂級(jí)科學(xué)家和杰出的青年學(xué)者能長(zhǎng)期在我國(guó)工作，也是需要有相應(yīng)的機(jī)制和環(huán)境的建設(shè)。為此，李政道研究所目前正在根據(jù)國(guó)際上頂級(jí)研究機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、投入和結(jié)構(gòu)，結(jié)合我國(guó)科技發(fā)展的狀況和實(shí)際，制定一整套科學(xué)的運(yùn)行機(jī)制。在人才引進(jìn)方式上，季向東教授指出，計(jì)劃參照國(guó)際同類(lèi)研究機(jī)構(gòu)做法，探索在薪酬、子女就學(xué)、醫(yī)療保障等方面的“接軌”。

目前，李政道研究所不僅招到了多名海歸，還將聘請(qǐng)一位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主出任所長(zhǎng)。據(jù)透露，這個(gè)人選已基本確定，是一位美國(guó)物理學(xué)家，得到李政道先生的推薦。他年富力強(qiáng)，享有很高的國(guó)際聲望，對(duì)李政道研究所的創(chuàng)辦理念也十分認(rèn)同，愿意為中國(guó)科技進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。“其實(shí)吸引是雙向的。一方面大師的到來(lái)會(huì)吸引更多年輕學(xué)者，另一方面，更多的年輕學(xué)者也會(huì)讓大師‘活力煥發(fā)。”

經(jīng)費(fèi)投入方面，目前李政道研究所由國(guó)家科技部、教育部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市政府和上海交通大學(xué)共同投入，在建設(shè)期間，將遵循我國(guó)通常的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)制，爭(zhēng)取獲得科技部、教育部、國(guó)家自然基金委、上海市的立項(xiàng)支持。建設(shè)期結(jié)束后，研究所將積極爭(zhēng)取采用預(yù)算制經(jīng)費(fèi)投入模式。

打造“中國(guó)版索爾維會(huì)議”

搭建國(guó)際的學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，也是吸引各國(guó)科學(xué)家來(lái)研究所工作、訪問(wèn)的重要途徑。季向東教授介紹，一些知名研究所的重要功能，就是將國(guó)際學(xué)者聚集起來(lái)，圍繞科學(xué)前沿的重要問(wèn)題進(jìn)行持續(xù)、深入的討論。通過(guò)他們的緊密合作激發(fā)出對(duì)相關(guān)科學(xué)問(wèn)題有活力和創(chuàng)新的想法，引發(fā)出有洞察力和重大的科學(xué)進(jìn)步。如美國(guó)卡弗里理論物理研究所（英文簡(jiǎn)稱KITP），每年吸引1000人左右參與各類(lèi)交流活動(dòng)，來(lái)訪者的平均訪問(wèn)時(shí)間為36天。KITP因此被《Proceedings of the National Academy of Sciences》評(píng)為最有科學(xué)影響力的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。

借鑒類(lèi)似于KITP成功經(jīng)驗(yàn)，李政道研究所計(jì)劃今年6月開(kāi)展為期一個(gè)月左右的學(xué)術(shù)月活動(dòng)，主題為“物理與拓?fù)洹保?qǐng)國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的科研人員參加。與國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議讓外國(guó)科學(xué)家“來(lái)兩三天就走”的情況不同，學(xué)術(shù)月活動(dòng)要求來(lái)訪者在上海停留更長(zhǎng)的時(shí)間，從而使各國(guó)科學(xué)家的交流、合作更加充分深入，催生更多的科研靈感。今年學(xué)術(shù)月活動(dòng)期間，李政道研究所還會(huì)與上海交大物理與天文學(xué)院聯(lián)合舉辦“拓?fù)湮镔|(zhì)與量子信息國(guó)際研討會(huì)”，促進(jìn)和推動(dòng)該領(lǐng)域的前沿發(fā)展。

李政道研究所成立以來(lái)，暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)與量子物理研究團(tuán)隊(duì)相繼取得了一些世界矚目的科研成果。在《科技導(dǎo)報(bào)》2016年度十項(xiàng)中國(guó)重大科學(xué)進(jìn)展中，李政道研究所的科研成果入選了兩項(xiàng)，

其一是在暗物質(zhì)探索方面。暗物質(zhì)是宇宙中不參與“電磁”和“強(qiáng)”相互作用的全新未知物質(zhì)，是普通物質(zhì)的5倍多。揭開(kāi)暗物質(zhì)微觀粒子本質(zhì)是21世紀(jì)物理與天文學(xué)最重要的科學(xué)目標(biāo)之一。根據(jù)目前的主流理論，暗物質(zhì)很可能是一種超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的“弱相互作用重粒子”。30多年來(lái)，國(guó)際上多個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在深部地下實(shí)驗(yàn)室對(duì)這類(lèi)暗物質(zhì)開(kāi)展了直接探測(cè)，并通過(guò)不斷提高探測(cè)靈敏度來(lái)逐步逼近預(yù)言的暗物質(zhì)粒子存在的參數(shù)空間。

李政道研究所暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)組在物理學(xué)國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Physical Review Letters （物理學(xué)評(píng)論快報(bào)）上發(fā)表封面文章，給出了500公斤級(jí)液氙探測(cè)器低本底運(yùn)行80天暗物質(zhì)探測(cè)結(jié)果。這是目前世界上正式發(fā)表的靈敏度最高、曝光量最大的液氙暗物質(zhì)探測(cè)結(jié)果，對(duì)暗物質(zhì)粒子的性質(zhì)做出了最強(qiáng)的限制。這個(gè)結(jié)果比美國(guó)LUX合作組2015年正式發(fā)表的在大質(zhì)量區(qū)原世界最靈敏結(jié)果好了近3倍。

另外量子物理研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里成功捕捉到了物理學(xué)家尋找多年的一種神秘粒子——馬約拉納費(fèi)米子。馬約拉納費(fèi)米子是一種與其反粒子完全相同的特殊費(fèi)米子，它不僅關(guān)系到超對(duì)稱理論和暗物質(zhì)，而且可能是拓?fù)淞孔颖忍氐淖顑?yōu)載體，在量子計(jì)算領(lǐng)域有巨大應(yīng)用前景，一直是物理學(xué)界的研究熱點(diǎn)。量子物理研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)一種由拓?fù)浣^緣體材料和超導(dǎo)體材料復(fù)合而成的特殊人工薄膜，在實(shí)驗(yàn)室里率先觀測(cè)到了在渦旋中馬約拉納費(fèi)米子的蹤跡，引起國(guó)際學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。

今年10月，李政道研究所將舉辦一個(gè)關(guān)于量子物理學(xué)的高端研討會(huì)，計(jì)劃邀請(qǐng)到多位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者參加，深入探討量子力學(xué)最前沿的問(wèn)題，希望引領(lǐng)量子物理學(xué)新的發(fā)展?！拔覀円蛟熘袊?guó)的索爾維會(huì)議！”季向東說(shuō)。索爾維會(huì)議是20世紀(jì)初，比利時(shí)企業(yè)家歐內(nèi)斯特·索爾維創(chuàng)立的物理、化學(xué)研討會(huì)。1927年舉行的第五屆索爾維會(huì)議，堪稱科學(xué)史上的重要事件，愛(ài)因斯坦、玻爾、普朗克、居里夫人等一批科學(xué)家與會(huì)，并留下了一張“全明星照”。李政道研究所能否成功舉辦“中國(guó)版索爾維會(huì)議”，讓我們拭目以待。