从童年发问到顶刊破题 江苏青年科学家用“可预见”对抗“不可预见”

日前，三位江苏“80后”青年科学家以颠覆性成果入选2024“中国科学十大进展”。这些突破背后，不仅是青年科学家对未知的纯粹追问，更折射出江苏在基础研究领域的长期呵护与制度突围。

“我成长于上世纪八九十年代，每天的爱好就是仰望星空，对宇宙万物运行的规律充满好奇。”3月31日，在第二十届中国青少年发展论坛上，杜灵杰这样分享了自己童年时的发问。日前，他作为主要完成人完成的“凝聚态物质中引力子模的实验发现”这一成果入选了2024年度“中国科学十大进展”。

本硕都在南大度过的杜灵杰，历经美国莱斯大学深造与哥伦比亚大学博士后研究，在量子计算、激子绝缘态等领域持续深耕。2016年诺贝尔物理学奖得主邓肯·霍尔丹（Haldane）提出，分数量子霍尔效应（一种二维电子中的奇异量子态）可能涌现出“引力子”，这种准粒子可以理解为两维空间的有质量引力子，因为其在实验上表现为低能模式激发，所以也被称为引力子模或引力子激发。这一设想如同打开新世界的钥匙，却因实验条件极端苛刻（需接近绝对零度的低温、强磁场、超高精度测量）而长期停滞。

真正的创新往往源于对未知的纯粹好奇。

2019年，杜灵杰在一次实验中意外发现了一种从未被观察到的激发。随后他回到南大任教，带领一支平均年龄仅24岁的团队潜心钻研。为验证猜想，团队耗时三年，自主研发了全世界第⼀台能测量引力子激发的先进实验设备，这台两层楼高的仪器，虽不及引力波探测器4千米的臂长，却以“微型化”优势实现了突破。据悉，这台设备也是目前世界上唯一一台能测量引力子激发（引力子模）的实验设备。

从好奇到突破，于杜灵杰而言，这是一个跨越三十年的科学梦。而今，这个梦仍在进行中。

“当前，我们正通过引力子模来探索半导体电子系统中的微观量子结构，并且进一步验证非阿贝尔物态等新的量子态，以推动新一代信息技术发展。”杜灵杰说。

入选此次“中国科学十大进展”的，还有南京大学天文与空间科学学院王涛教授团队的研究成果——“发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据”，这个成果向着最终揭开星系生死之谜迈出了关键一步；苏州大学王殳凹、王亚星和西北核技术研究所、湘潭大学欧阳晓平等提出的新型锕系辐射光伏核电池技术方案，这个方案通过创新制造高能量转化效率的核电池，让核废料变废为宝。

“星系是构成宇宙的基本单位，探索星系中恒星形成的触发和停止机制，即这个星系如何由生至死，是星系宇宙学的核心任务和研究热点之一。”王涛教授告诉记者，半个多世纪以来，理论推测，星系中心的超大质量黑洞，可能是影响星系由“生”到“死”的重要机制。

“以往研究多聚焦黑洞短暂活跃期的单一类型天体，却未找到星系演化关键证据。我们团队则突破短时标事件的局限性，从更大尺度——星系长达数十亿年的演化史切入，追踪黑洞质量长期积累的过程。最后我们通过统计式的证据给出证明，直接印证了黑洞对星系活力的抑制作用，且将星系演化研究从短时标事件推向十亿年尺度的系统分析，为理解银河系宜居性提供新视角。”

更大尺度，到底有多大？

“我曾经给学生举过一个例子，孙悟空一个筋斗云能翻到十万八千里，约与光速同量级。按照超星系团的尺度，悟空这个跟头，要翻500亿年。”王涛说。

从南大本硕到国际联合培养，王涛的科研之路始终瞄准天文前沿。回国组建团队后，依托南大平台取得突破，他特别感谢学生、博士后的贡献。

王涛说，现代天文研究已进入多信使时代，可以结合电磁辐射（可见光、X射线等）、引力波等不同“信使”获取天体信息。“大型望远镜（如FAST、巡天望远镜）的发展，使我们能以前所未有的精度解析宇宙结构。未来我们还将进一步探寻星系生死转变背后的物理机制，这对于人类进行宇宙空间探索、寻找地外生命等，也都有着重要意义。”

苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室主任王殳凹的研究领域是新型核电池。王殳凹介绍，传统核电池因多次能量转换导致效率低，而他们通过新架构，将放射性核素与能量转化材料在原子层面结合，使99%以上的辐射能直接作用于光电转换单元。这项成果的技术挑战在于要同时保障效率突破和材料的稳定性。

“我们与传统的构架相比，实验证明，放射性核素内置模式下，从衰变能到光能的能量转化效率比传统结构提高近8000倍。这个项目也得到了江苏省重大科技专项很大的支撑。”

如今，在科技前沿、战略性新兴产业、未来产业等领域，中国优秀青年科技人才广泛地活跃在国家科技创新的第一线和最前沿。数据显示，在国家自然科学基金项目中，80%的项目由45岁以下的青年人员承担。在北斗导航、探月工程、“中国天眼”这些大工程中，许多项目团队平均年龄刚过30岁。而在江苏，一套的“耐心培育”体系正为青年科学家托底。

2023年，“1820”基础研究策源行动设立“攀登”专项，长周期稳定支持青年拔尖人才提出原创学术思想；江苏省杰出青年项目资助金额提升至180万元，覆盖人数翻倍；同时，江苏省科技厅在中国率先试点设立“应用基础研究特区”，赋予科学家自主选题权，支持高风险研究，比如杜灵杰所在的江苏省物理科学研究中心是其中之一。

在新一轮科技变革背景下，基础研究已经成为了各国争夺战略主动权的核心领域。今天的中国既需要“点石成金”的应用研究，更需要“从0到1”的基础研究，后者可能更难，因为它需要更强的决心，更大的耐力和更多的投入。

王殳凹说，科学探索的本质恰恰要求他们做未知疆域的拓荒者。“我们就是要做填补人类认知边界、服务国家重大需求的科研，勇闯‘无人区’，坚持纯粹的研究导向。重大成果往往诞生于耐得住寂寞的坚持，而非预设的功利目标。”

这也是杜灵杰眼中，自己当下工作的最大意义。

“做科研，尤其是做基础研究，往往是不能预见的，并且越是不能被预见的东西，越重要。基础研究主要解决‘0到1’的问题，它不能告诉我这个有什么用，但就像建造房屋前，至少可以把‘毛坯房’给你开出来，凿出地基框架。对世界多认识哪怕一点点，最后都会带来指数级的变化和造福全人类的好处。”因此，杜灵杰常常跟团队成员说，要敢于走出“舒适区”、挑战“无人区”，闯出⼀条前人未曾走过的道路，瞄准最前沿、引领新方向。

在时间的长河里，有些答案正穿越光年而来。

（来源：江苏广电总台·荔枝新闻中心 记者/刘正则 编辑/刘嘉）