張東輝在辦公室工作。

楊學(xué)明（左）在指導(dǎo)學(xué)生。受訪者供圖

■本報(bào)見習(xí)記者 孫丹寧

2006年，《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇由中科院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）分子反應(yīng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的張東輝、楊學(xué)明等共同完成的論文。這項(xiàng)工作首次在實(shí)驗(yàn)中觀察到了全量子分辨率的F+H2分子化學(xué)反應(yīng)共振現(xiàn)象，并證實(shí)該現(xiàn)象由兩個(gè)共振態(tài)引起。

17年后，楊學(xué)明、肖春雷團(tuán)隊(duì)聯(lián)合張東輝、張兆軍團(tuán)隊(duì)又在《科學(xué)》發(fā)表論文，在H+HD→H2+D反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了立體動(dòng)力學(xué)精準(zhǔn)調(diào)控。審稿人評(píng)價(jià)該工作是“反應(yīng)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域里程碑式的突破”。

談及多次在《科學(xué)》發(fā)表論文的經(jīng)歷，中科院院士張東輝形容其像“沒有終點(diǎn)的馬拉松”。“我希望能一直在跑道上前行，將研究越做越大，越做越精細(xì)。”

17年11篇《科學(xué)》論文

2023年新年伊始，張東輝就收到《科學(xué)》發(fā)表論文的消息。

當(dāng)時(shí)，他剛在辦公室看完一名學(xué)生的計(jì)算結(jié)果。短暫的喜悅過后，他又忙著與另一名學(xué)生討論計(jì)算程序。

從2006年第一篇有關(guān)基元化學(xué)反應(yīng)的文章發(fā)表至今，張東輝團(tuán)隊(duì)共在《科學(xué)》發(fā)表了11篇文章。

如此高頻率、高質(zhì)量地發(fā)表文章，背后有另一個(gè)“神奇”團(tuán)隊(duì)的存在。

“我們組的人都稱我和他為‘天作之合’。”張東輝口中的他，指的是中科院院士楊學(xué)明。

“他們一個(gè)做理論，一個(gè)搞實(shí)驗(yàn)。理論計(jì)算不僅能揭示實(shí)驗(yàn)觀測(cè)背后的物理機(jī)制，還能進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，避免實(shí)驗(yàn)測(cè)量大海撈針。實(shí)驗(yàn)和理論相互促進(jìn)，常常能取得很好的效果。”大連化物所研究員肖春雷解釋說。

兩個(gè)團(tuán)隊(duì)“雙劍合璧”的故事說來話長。

2000年前后，楊學(xué)明接受大連化物所的邀請(qǐng)，任該所國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任一職。但他的研究基本以實(shí)驗(yàn)為主，如果能找到一位理論研究的同行合作，那將是雙向“互補(bǔ)”。

“什么時(shí)候有空來大連看看吧？”楊學(xué)明第一次向張東輝發(fā)出邀請(qǐng)。

張東輝當(dāng)時(shí)任職的新加坡國立大學(xué)并沒有分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，而楊學(xué)明正好組建了這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)。2006年初，張東輝決定正式入職大連化物所。這兩位不同研究方向的學(xué)者在分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)上碰撞出“火花”——化學(xué)反應(yīng)研究。

同年，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)就針對(duì)F+H2 反應(yīng)進(jìn)行了理論實(shí)驗(yàn)研究。他們利用自行研制的交叉分子束裝置，結(jié)合高精度量子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，在量子態(tài)水平上觀測(cè)到F+H2反應(yīng)中的費(fèi)什巴赫共振態(tài)，回答了分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)困擾了幾十年的問題。

2006年，相關(guān)成果登上《科學(xué)》之后，他們又研究了Cl+H2和F+D2反應(yīng)中的波恩-奧本海默的適用性問題，在F+HD反應(yīng)中觀測(cè)到化學(xué)反應(yīng)中的分波共振態(tài)，并解決了四原子反應(yīng)OH+HD→H2O+D的全維量子動(dòng)力學(xué)模擬難題。相關(guān)研究成果在2007、2008、2010、2011年相繼發(fā)表于《科學(xué)》。

隨著研究的深入，團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步發(fā)展在量子態(tài)水平上“主動(dòng)”調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的方法，并發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)中的新現(xiàn)象。為此，楊學(xué)明、肖春雷等人通過自主研發(fā)的窄線寬激光光源，將能量精確注入氫分子化學(xué)鍵的振動(dòng)。結(jié)合張東輝等人的高精度量子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，團(tuán)隊(duì)先后觀測(cè)到振動(dòng)激發(fā)反應(yīng)中的量子共振態(tài)。研究成果在2013、2015年相繼發(fā)表于《科學(xué)》。

今年，楊學(xué)明、肖春雷團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步改進(jìn)了先前自主研發(fā)的窄線寬激光光源，不僅將能量注入氫分子的化學(xué)鍵，還能精確控制氫分子化學(xué)鍵的方向，進(jìn)而在H+HD反應(yīng)中成功實(shí)現(xiàn)了立體動(dòng)力學(xué)精準(zhǔn)調(diào)控。張東輝、張兆軍理論團(tuán)隊(duì)隨即開展了非絕熱量子動(dòng)力學(xué)模擬，結(jié)合極化微分截面理論方法，詳細(xì)分析了該反應(yīng)中存在的立體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，揭示了量子干涉現(xiàn)象在垂直碰撞構(gòu)型反應(yīng)中的重要作用。

自主研制的科學(xué)儀器，為楊學(xué)明團(tuán)隊(duì)的研究工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而張東輝團(tuán)隊(duì)每一次理論研究的進(jìn)步，也為揭示實(shí)驗(yàn)觀測(cè)背后的物理圖像提供了重要的支撐。

“楊老師的實(shí)驗(yàn)研究在世界上排在前列，我們都很崇拜他。”張東輝笑呵呵地說，“我們的合作可以說是‘1+1＞2’，這是一個(gè)越來越彼此信任的過程。”

“做實(shí)驗(yàn)和研究理論的人彼此很熟，我們經(jīng)常‘竄’到對(duì)方的辦公室，討論很久。”在這里工作10余年的張兆軍提起團(tuán)隊(duì)合作就關(guān)不上“話匣子”。

一次次理論與實(shí)驗(yàn)的合作，讓大連化物所在分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域有了一席之地。

興趣是科研的內(nèi)在推動(dòng)力

2014年通過大四夏令營加入楊學(xué)明團(tuán)隊(duì)的王玉奉，已經(jīng)在這個(gè)團(tuán)隊(duì)工作學(xué)習(xí)了8年，即將成為出站博士后。成為《科學(xué)》論文第一作者并獲得國際認(rèn)可，讓王玉奉倍感榮耀。他不斷強(qiáng)調(diào)自己很幸運(yùn)，“我一開始是因興趣來到大連化物所，但是在研究中有很多迷茫，楊老師一直鼓勵(lì)并且支持著我”。

作為同篇《科學(xué)》論文的共同第一作者，黃嘉宇加入張東輝團(tuán)隊(duì)已有7年。對(duì)分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論研究有獨(dú)特興趣的他，慶幸自己遇到了恩師。“張老師只要在大連，每天至少來學(xué)生辦公室一次，和學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一的溝通討論。不管我們提出什么課題，張老師都會(huì)認(rèn)真傾聽，然后給出明確的指導(dǎo)意見。”

回望來時(shí)路，楊學(xué)明和張東輝最初邁入這個(gè)領(lǐng)域都是興趣使然。

學(xué)生時(shí)代的楊學(xué)明，曾做了近10年的分子光譜學(xué)研究，但一直沒有發(fā)掘出真正的興趣點(diǎn)，未曾體會(huì)到激動(dòng)的感覺。讀博期間，他遇到了年僅28歲的年輕教授Alec Wodtke。

“他很有想法、有創(chuàng)造力，傳遞給我一種敢闖的精神。從那時(shí)起，我覺得做科學(xué)就是要有一種敢于挑戰(zhàn)和超越極限的精神。”楊學(xué)明說。

于是，博士后期間，楊學(xué)明毅然決然地為興趣換“跑道”，開始研制科研儀器，做分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)研究。“研發(fā)科學(xué)儀器是系統(tǒng)工程，需要技術(shù)與科學(xué)緊密結(jié)合，這樣才能做出世界一流的科學(xué)儀器。”

無獨(dú)有偶，張東輝的經(jīng)歷與楊學(xué)明有些相似。

高中時(shí)期的張東輝物理成績名列前茅。1985年，他獲得了保送復(fù)旦大學(xué)物理系的機(jī)會(huì)。入學(xué)兩年后，曾獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的李遠(yuǎn)哲到學(xué)校作了一場關(guān)于“分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)”的報(bào)告。“分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)”從此在張東輝心里留下深深的印記。

赴美國紐約大學(xué)留學(xué)后的某天，張東輝在學(xué)校公告欄上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)熟悉的詞語——分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，這使他心中的“種子”復(fù)蘇。他隨即了解到做這項(xiàng)研究需要通過程序計(jì)算，而這與他的興趣不謀而合。

幾乎沒有任何猶豫，張東輝就轉(zhuǎn)向了分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，一扎根就是30余年。他形容自己的科研生涯“越做越有意思”。

所以，在看到“有興趣”“想動(dòng)手”的年輕學(xué)生時(shí)，兩位院士內(nèi)心都十分激動(dòng)。“興趣是科研的內(nèi)在推動(dòng)力。”楊學(xué)明說。

有所為，有所不為

除了興趣是重要的參考標(biāo)準(zhǔn)外，兩位院士對(duì)年輕學(xué)者也有著獨(dú)特的教育模式。

目前，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)都有大量的年輕人，其中“90后”占三分之二。在院士和學(xué)生的“新老”沖擊中，雙方都不覺得有代溝。

提及在院士團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)工作是否壓力很大，王玉奉說：“有壓力是一定的，因?yàn)橹車�的人都很努力。但是不�?huì)覺得難受，因?yàn)槲覀兊姆諊��?lsquo;自由’。”

這里的自由是指在確定研究方向后，大家可以自主研究，導(dǎo)師只會(huì)提一些指導(dǎo)意見，并不會(huì)干涉學(xué)生具體怎么做。

“有的實(shí)驗(yàn)室買了一臺(tái)裝置，可能要求大家都要‘呵護(hù)’這個(gè)寶貝。”王玉奉提到，“而我們研究組拿到裝置后，第一時(shí)間就會(huì)上手‘摸一摸’，搞清原理。”

在日常實(shí)驗(yàn)中，王玉奉常常遇到各種儀器故障，等工程師維修可能需要一兩周時(shí)間。在與工程師溝通之后，他便著手拆卸儀器，仔細(xì)查找問題，再更換部分零部件，讓儀器恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、實(shí)驗(yàn)得以繼續(xù)進(jìn)行。王玉奉已經(jīng)忘了修過多少臺(tái)儀器，敢于動(dòng)手維修設(shè)備讓他學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的知識(shí)。

“我們一直以來堅(jiān)持‘有所為，有所不為’。”張東輝告訴《中國科學(xué)報(bào)》。

“有所為”指的是給予科研人員寬松、自由、公平的科研環(huán)境，并創(chuàng)造機(jī)會(huì)鼓勵(lì)合作，給予經(jīng)費(fèi)支持；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室也堅(jiān)持“有所不為”——不監(jiān)管科研人員的細(xì)節(jié)，尤其是給予年輕人機(jī)會(huì)，允許其在各自的科研方向上試錯(cuò)。

在教育過程中要敢于對(duì)青年學(xué)者放手，但不是徹底“撒手不管”，而是給予一定的自主性，讓他們?cè)趶V闊的科研天地中施展拳腳，在遇到挫折時(shí)，能及時(shí)給予鼓勵(lì)和反饋，幫助他們快速成長，成為研究組不可或缺的支柱。

楊學(xué)明對(duì)此深表贊同：“要保持實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新能力，需要支持年輕一代的發(fā)展。要讓年輕人挑重?fù)?dān)，同時(shí)給他們充分支持。我們這些年紀(jì)大的人往后退一退，年輕人才有更多發(fā)展機(jī)會(huì)。”

而年輕人關(guān)于未來的思考又是怎么樣的呢？王玉奉這樣說：“在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域這8年，我把理想變成了現(xiàn)實(shí)。雖然基礎(chǔ)研究并不能立刻產(chǎn)生對(duì)生產(chǎn)生活有用的成果，但它一直是化學(xué)研究的基礎(chǔ)。未來我會(huì)繼續(xù)在這個(gè)未知領(lǐng)域進(jìn)行探索，力爭取得更多的突破。”