坐热基础研究的“冷板凳”

今年是“十五五”开局之年，习近平总书记在加强基础研究座谈会上强调：“基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关。”

习近平总书记的重要讲话，让从事基础研究几十年的我倍感振奋，又深感责任重大。基础研究常被喻为坐“冷板凳”的工作，周期长且充满不确定性。其研究人员是开创性研究的探索者，甚至是“孤独常败”者。

但回望过去100多年，哪一次技术革命，不是源于看似“无用”的基础研究突破？作为一名长期从事凝聚态物理研究的科研人员，我想结合自己的经历，谈一谈对基础研究的理解、实践与思考。

“从0到1”为什么如此重要

纵览科学技术发展之路，科学研究大致可划分为3个层次：发现/发明、拓展与应用。发现/发明为科学界带来全新的理论、视角与工具；拓展阶段将这些发现/发明转化为一个个研究领域；应用阶段则是将某领域的研究成果转化成产业化的技术，推动经济社会发展。

换言之，发现/发明解决“从0到1”，拓展解决“从1到10”，应用解决“从10到100”。每个层次都具有独特而重要的意义，但如果没有“从0到1”的突破，之后研究领域与产业的延展便无从谈起。

发现/发明就属于基础研究的范畴。基础研究是跨越式发展的关键。以量子力学为例，起初只是科学家对微观世界的纯粹探索，并无直接应用目的，却催生了半导体、激光、核能、全球卫星定位系统等一系列新技术，推动了整个信息时代的到来。

从国际竞争角度看，谁能掌握基础研究的制高点，谁就能把握科学的发展走向、引领下一轮技术革命。各国在前沿领域的竞争，表面上是技术与产品的竞争，实质上是基础科学储备和原始创新能力的竞争。在基础研究领域落后，往往就会在核心技术上受制于人。因此，如何加强基础研究、筑牢科学根基，是一道时代必答题。

而从更广的时空维度来看，基础研究不仅带来了新知识、新工具、新产品，更重要的是改变了我们理解世界的方式，拓展了人类认知的边界。这种认知层面的进步，超越了技术本身，成为人类文明不断演进的内在动力。

“从0到1”的跨越何以实现

钱学森曾说过：“常常是最后一把钥匙打开了门”。在我看来，这至少包含两层意思：一是在找到开锁钥匙之前，要坚持不断试错；二是坚信总会有一把钥匙把锁打开。

基础研究亦是如此。周期长、不确定性高，从事基础研究容易带来挫败感和自我怀疑。坚定不移的信念与坚持不懈的行动，缺一不可。我常与团队成员分享“失败是成功之母”这句老话对于基础研究的意义：“通过努力证明‘此路不通’，本身也是对科学的贡献，是探索正确道路上的铺路石。”

这些年，我有一个体会：重要的科学发现不是从天而降、无迹可寻的，而是仪器、材料与发现3个关键要素相互叠加、共同作用的结果。

2008年起，我带着清华大学物理系和中国科学院物理研究所联合团队，利用5台特色精密实验仪器，制备测试了1000多个样本，历时4年多，于2012年底最终完成量子反常霍尔效应实验。过程中，每当我们用实验结果排除掉某些材料组分和实验条件时，团队成员都异常兴奋，代表着我们已经解决了一些重要问题，前进的路更加清晰了。这如同推翻了一个“旧理论”，给人以难以名状的幸福感和成就感，这也是“冷板凳”能被坐热的驱动力。

破解高温超导机理之谜，是40年来凝聚态物理领域的重大科学难题，也是近年来我和团队发力的又一方向。去年，我带着南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心、清华大学联合研究团队，在常压环境下实现了镍氧化物材料的高温超导电性，使镍基材料成为第三类在常压下突破“麦克米兰极限”的高温超导材料体系。今年，团队在这一方向接连取得突破，成果相继发表于国内外学术期刊。突破背后是我们提升了强氧化能力薄膜生长技术，成功获得晶体质量更高的薄膜材料。

回看这几次的突破，都能从仪器、材料和发现这3个维度来理解：仪器是研究工具，材料是研究对象，发现是研究目标。正是由于同时具备仪器能力的拓展、新材料的制备以及新效应的发现，我们才能不断突破。这也说明，科学研究本质上是一个环环相扣、相互促进的复杂过程。

“未来的力量”如何锻造

人才是基础研究发展的“第一资源”。实现基础研究突破，需要研究者成为“多面手”：不仅要有炉火纯青的理论基础、驾轻就熟的专业实验技术，也要有好的科学直觉、强大的辩证思维能力与科学兴趣，更要有“虽千万人吾往矣”的勇气与坚韧。

而面向科学难题的基础研究过程，往往又是锻造这些能力、培养人才的课堂，二者相辅相成。纵观科学发展史，一大批杰出科学家正是诞生于基础研究的事业中。

在基础研究人才的成长中，高水平研究型大学要勇于承担重要责任，支持青年科技人员挑大梁、当主角，锻造“未来的力量”。以我所在的南方科技大学为例，我们一方面通过加快建设粤港澳大湾区量子科学中心、自由电子激光、材料基因组等一批大科学装置和平台，为青年科技人员打造开展科学研究的“金刚钻”；另一方面，积极推行符合基础研究规律和青年人才成长规律的长周期支持机制，既鼓励“项目负责人制”下的自由探索，也围绕国家需求开展有组织科研，鼓励青年人才在基础研究中深挖深潜，追求“从0到1”的原始创新。

基础研究从来不是空中楼阁，它需要深厚的学科交叉实践与产业视野支撑。“十五五”规划纲要在部署“强化战略前沿领域科技布局”时，提出“实施人工智能、量子科技、生物科技、新能源等科技战略部署，加快突破基础理论和底层技术，促进转化应用”。这些领域既是国家给科研工作者列出的考题，也是未来10年科技突破的主战场。这种以国家战略需求为牵引、以重大科技问题为导向的科研组织模式，已成为新时代基础研究的重要特征。

这也启示我们，仍需进一步打破界限、集中力量、协同攻关，在解决重大应用目标导向问题的过程中，真正培养出能打硬仗、引领未来的基础科研人才。