星光｜江苏科研大咖：潜心基础研究，致力0到1的突破

编者按：2021年政府工作报告里，基础研究再度成为科技关键词。报告提出，基础研究是科技创新的源头活水，要健全稳定支持机制，大幅增加投入，中央本级基础研究支持增长10.6%。科研人员为此深受鼓舞。潜心科研，做出“从0到1”的突破绝非易事，需久久为功。江苏科研人正勇闯基础科研突破的无人区，不断向科学技术广度和深度进军。

郭万林院士：抓住科研的“黄金时代”

儒雅，是许多人对中国科学院院士、南京航空航天大学教授郭万林的最初印象。全国先进工作者、南京航空航天大学纳米科学研究所所长、江苏省力学学会常务理事……荣誉和称谓为我们勾勒科研大咖的学术风采和内涵，而当《科技周刊》记者7日与郭院士面对面，更深感他是一个怀有赤子之心的科学家，也正是因为这颗赤子之心，他才能在基础研究的道路上一往无前数十年。

并非一蹴而就，突破源自积累

蒸发无时无刻不在发生，但你想过蒸发可以直接发电吗？也许未来的办公室中间摆放一方水，靠蒸发就能供一整天的用电需求。这不是什么科幻小说，这是郭万林团队的成果之一。

有趣的是，这项创新性的发现竟来自一次实验中的“失误”。当时国际上有人报道有流水的管子里放一片石墨烯会发电，郭万林团队的学生反复实验都没有成功。他查看实验记录时，发现有一处信号特别强，便追问怎么回事。学生回答是实验结束未关测量记录设备就把石墨烯拿出来导致的。

郭万林敏锐地察觉到此处可能有文章，如果反复放进去、拿出来，或石墨烯不动，让水沿石墨烯波动呢？如果让水滴落在石墨烯上呢？用毛笔拖动又会怎样？这些看似突发奇想的猜想，通过后面的实验发现了“波动势”“水滴/雨滴势”和“书画势”等水沿石墨烯表面运动产生电势的新的物理效应。

在此基础之上，他们和华中科技大学合作，进一步发现水从材料表面蒸发时也可以产生电。

“水通过蒸发形成云、雨、河流、湖泊，自然的水循环昼夜不停的能量转换。”郭万林说，蒸发的能量远远大于全人类现在每年消耗电量的几千倍，也就是说，把这种能量的千分之一用过来就足够人类所有的生产活动。

他把这类以水为媒直接转化我们周围环境中的热能为电能的现象称为“水伏效应”，在水伏领域，实现了0到1的突破。

郭万林笑言，看似是实验中的失误带来了新的突破，其实这既是“必然中的偶然”，也是“偶然中的必然”，成果源自大量基础工作的累积。

时至今日，郭万林仍把引他入门的黄玉珊先生挂在嘴边。当一个懵懂的青年踏入飞机系的门槛，遇上损伤容限设计这一新的飞机结构设计概念，是导师黄玉珊先生的理念把郭万林带进了这一当时的前沿领域研究中。

郭万林用“乐此不疲”来形容当年的自己，飞机结构裂纹竟然蕴藏着丰富的材料学、数学、力学知识，要掌握背后的机制，只能像海绵一样拼命吸收养分。但逐渐地，他生出一种“不满足”的情绪，二维断裂理论发展得相当完善，但对于实际飞机的三维结构，该理论具有很大的局限性。如何考虑飞机结构三维尺寸和形状，研究三维结构中的裂纹行为呢？

他日复一日的实验与测算，推翻与重来，终于发现利用三维约束参数的有限特性，能够把无法求解的三维裂纹问题化为可解。这也是国际上首次获得三维弹塑性裂纹问题的理论解。虽然取得了这样的成绩，但郭万林认为自己“只是在前人的基础上往前踏了一小步而已。”

永葆纯粹初心，不甘落于人后

2019年郭万林曾在国际百年断裂力学峰会上就三维疲劳断裂发表邀请演讲，“回家的路上我怎么想都不满足，那些坐在台下的先生早在五六十年代就创建了弹塑性断裂理论，他们才是先驱，而我只是把他们的理论从二维拓展到三维而已。”

谦逊种在他的骨子里，但不妨碍他提起自己成果时那种孩童般的快乐。“科研带来的惊喜是直达内心的，因为你知道这一个发现将会变成所有人的惊喜。” 他也一直是这样做的，除了吃饭睡觉，把所有的兴趣、精力都与工作合为一体。

为什么会养成这样的性格，可能与他早年的经历分不开。从小就愿意对事情“刨根问底”，家里颇为珍贵的收音机和钟表也被他偷偷拆开，想看看里面到底是什么构造。少年时代在生产队的岁月更让他珍惜能再回课堂的机会，也锻造了他勤劳的品质。停学近六年后初回课堂，他发现自己连基本的数学公式都记不全，别人休息、玩耍的时间，他都用来看书和解题，这种珍惜光阴的紧迫感、执着学习的拼劲，后来也一直贯穿他的研究生涯，什么事情都要认识透彻才罢休。

今年春节响应就地过年的号召，郭万林也没能全家团聚。大年初一刚吃过饭，他转身回了办公室。“你放假，世界科技不放假啊。”

这种紧迫感，是他长久以来内化于心的思考创新性问题的源泉。准备写本科毕业论文时，指导老师把数学求解孔边裂纹的问题给了他。他的第一反应是：这有人做过吗？仅用了一个晚上的时间把问题推导出来后，郭万林和老师说：“别人做过的，我再解一遍有什么意思！”从此留下了每次做研究前拷问自己“我都想到了，别人会想不到吗？”的习惯，力求做别人没做过的事。

郭万林还保持着一个长久的习惯，每周出版的《自然（Nature）》《科学（Science）》，他一定及时认真阅读。他比喻说就像将军打仗前，要通盘了解地形、军情。做科研也一样，没有丰富的知识网络，不知道别人都在做什么，那就无法一览众山小地展开原创性研究。“科研设备再先进，也永远都是有限的。只有在对各种知识都了然于胸的情况下，加强深度思考，才能有思维的火花迸发。”

此刻就是春天，踏实做好现在

有朋友和郭万林感慨道：“做研究的黄金时间是不是过去了，怀念读书时能静下心的状态。”他不赞同这一说法：“国家这么支持科技创新，基础研究投入增加10.6%，研发经费在国民经济占比中提高到 6%。只要自己能定下心来，任何时候都是黄金时代。”

他的确这样认为，比起当年想了解一个方向的研究文献，要开证明去情报所、北京的图书馆去查阅还未必能找到的时代来说，现在的学生能第一时间接收国际最前沿的成果，也有了一流的科研条件、设备、师资，更应当能潜心研究。

“动机”是青年研究者最应具备的，自驱力能让人锚定目标，不断进步。只想着靠导师交代任务，显然无法成材。实际上老师的作用非常有限，决定一个人能不能出成果最重要的除了1%的天赋，还有勤奋敬业、勇敢执着的精神。“很多学生刚发表几篇文章，本应进入佳境，结果他觉得自己可以毕业了就不再继续深入研究。”这样的例子出现，总让郭万林感到遗憾。

“谋科学引领，树教育自信。”在他看来，科学引领和教育自信是分不开的。只有我们在科学领域国际领先，才会有更多优秀的人才愿意来学习，也会进一步促进科学的发展。

至于如何从基础研究走到成果转化，他用一个波浪线形象地解释：在已有的框架下做所谓的科学研究很容易，这是一个波峰；在已有的技术条件下做一些应用研究也很容易，这是另一个波峰。但基础研究如何突破、如何应用、能否真正解决问题是三处波谷。“每个环节的人都踏实做好自己的事情，不能要求一个学者既考虑基础研究，又想着如何落地，成果转化的最后一公里就交由社会和市场两只手来完成，让更多学者安心地拥有纯粹的书房。”

章文华：为藏粮于技持续蓄力

走进实验室最角落这间十余平米的房间，一张办公桌、一个书柜、一张茶几，除此之外再无其他装饰。从柜子上到地面，四处堆放的各类论文、资料让你恍惚以为这是一个文件存放处，怎么也想不到这是南京农业大学生命科学学院教授、江苏省植物生理学会理事长章文华的办公室，也是他产出许多科研成果的地方。

章文华算是“误打误撞”进入植物生理学这一领域，他当年高考时第一志愿是经济专业。没想到天意弄人，被调剂到作物栽培专业，“直到大学三年级的时候突然发现，自己很喜欢做实验。”正是这种单纯的喜欢，拉开了他科研生涯的序幕。

1990年硕士毕业后留校任教，其间还攻读了博士学位，但章文华总是觉得“不解渴”，一心想追求更前沿的东西，提升自己。“当时我没事就往图书馆跑，除了中文期刊外，经常阅读《自然（Nature）》《科学（Science）》这些顶尖杂志，逐渐确定了自己感兴趣的磷脂信号方向。”

章文华介绍，磷脂是细胞膜的重要组成部分，过去教科书中只知道磷脂的化学特性，但对其功能的认识并不清晰，存在大片的空白亟待探索。2004年回国后，他及团队通过研究发现，磷脂对植物活性氧产生具有调控作用。这篇内容在随后近8年的时间里一直保持着高引用，证明了其在基础研究方面的突破性意义。随着研究的深入，章文华还发现了磷脂参与细胞感受外界刺激和传递信号，参与植物生长、发育和胁迫等重要生物过程。

2019年，章文华团队创建了活体监测植物细胞膜磷脂酸（PA）的探针，波尔多大学两位科学家评价说，这项研究不但揭示了PA在植物细胞中的新功能，为其他同行提供了有效的研究工具；同时，也为设计监测线粒体、质体、细胞核等PA的生物感受器铺平了道路。这一重大进展，在学界引起极大兴趣，章文华告诉《科技周刊》记者：“到目前为止已有超过5个国家的近20多个实验室前来询问、索要相关实验材料。”

不为人知的是，这项研究前后共做了7年时间。章文华对此不以为苦，“想出成果就要有耐心、肯花时间”。他调侃说，社会上说的“996”，对于科研人员来讲是常规工作模式。

“比之于看专业论文，我更喜欢看文学、艺术作品。”章文华开玩笑地说，“但是既然选择了做研究这一行就要将它做好。”这种干一行爱一行、耐得住寂寞、埋头苦干的精神好像也贯穿他的研究生涯。他对另一个研究方向——水稻的耐盐性问题其实早在上世纪90年代就已经开始关注了。

这也是基础研究具有前瞻性的魅力所在，“十四五”规划中多次强调粮食安全的重要地位。章文华清醒地认识到土壤盐渍化是制约世界范围内水稻生产发展的主要因素之一。从国家需要出发，把更多本不合适做粮田的盐碱地变成耕地、改善水稻耐盐性是他这20多年不断求索的问题。

章文华团队长期致力于研究植物响应盐胁迫的生理和分子机制，探索提高作物耐盐性的遗传改良方法，发现了有些基因能参与控制水稻的耐盐性，同时他也不断从更广泛的水稻品种中寻找其他未知基因，有望对未来水稻种质资源的发掘和利用有指导作用。

学术成果不是一蹴而就的，想要在基础研究领域取得“0”到“1”的突破，除了眼光还要有耐心。在出成果前，谁都无法确认自己的方向对不对，只能下“笨”功夫不断试错、修正。章文华多次谦虚地说自己所做的远称不上“零”的突破，只不过是站在了前人的肩膀上。

作为博导，他还要带很多学生，章文华叮嘱年轻科研工作者摆正心态，不要太急功近利。“现在国家越来越重视对基础研究的投入，大家更应该能心无旁骛地做科研。”他也相信，当整个社会都以原创性研究、科学家精神为荣时，基础研究的更多突破会是随之而来的奖赏。

高山：为抗癌药物研发打牢根基

近日，中科院苏州医工所研究员高山成功获得国家杰出青年科学基金，在未来5年的项目资助过程中，他将聚焦于肿瘤驱动突变，并从中找到具有早期诊断价值的生物标志物和治疗靶点，验证其临床意义等，为抗癌药物的研发提供最前端的基础研究依据。

“我的工作简单来说，就是从癌细胞成千上万的基因突变中，找出那些能够驱动正常细胞发生癌变，促使肿瘤的发生、发展和恶化的关键突变基因。”高山说，这就好像在大海里捞针一样，是实现从0到1的突破，然而一旦发现了这些关键突变点，就能够为后续的抗癌药物研发和靶向治疗等指明方向，从而实现1-100的巨变。

从英国牛津大学医学肿瘤学专业攻读完博士学历后，多年来，高山一直围绕肿瘤的诊断、预后还有治疗靶点的鉴定，以及临床应用开展基础研究和应用基础研究。在采访过程中，他不断地提及基础研究的重要性，“我们有些关键技术之所以被‘卡脖子’，根源在于基础理论没跟上。”

他联想到自己曾经养了一棵小树苗。“有一天不知道为什么它就不行了，我以为它死掉了，就剪去了所有的枯枝败叶，结果没过两天它就从底部长出了新枝叶，现在两年过去了，它长得特别好。我想这是因为它的根在土里面扎牢了。我们做基础研究也是一个道理，基础研究就是科技创新的‘根’，把这个‘根’扎牢了，不怕我们的科技创新搞不好。”

他认为，从科学发现到技术应用，必然会经历一个非常漫长和艰辛的过程。“比如我做生物标志物，在1万个里面能做成一个就不错了。但是如果没有1万个里面的这一个，找不到靶点，连诊断都诊断不清楚，那就不可能存在后面的对疾病的判断和对患者的治疗。所以整体诊断的进步还是依赖基础研究。”

他坦言，多年来做基础研究和应用基础研究，最大的感受就是要有“定力”。“没有一个良好的心态是做不好基础研究的。因为可能10年时间都没人关注你，无法短期内看到效益。或者一个很小的成果，都需要花费三五年的时间。但是我们必须要有定力，不急不躁，不争不抢，甘于沉下心来坐在那里，而且千万不能人云亦云，只要坚持一个方向，把自己的一亩三分地耕耘好了，总有一天会有收获。”

科学研究永远走的不是一条“直线”，可能会走弯路，会遭遇“此路不通”。“但是我们不能害怕失败。”高山说，科研人员要允许自己失败，接受自己失败，但在失败的基础上，要有重新出发的勇气，“此路不通，就换一条路，或者披荆斩棘开出一条新路！”

目前，高山在中科院苏州医工所担任学术委员会副主任、总师、博士生导师。其以通讯（含共同）作者在美国科学院院报、国家科学评论等国际知名核心期刊上发表多篇高水平论文，同时，已申请专利7项（包括2项PCT国际专利），其中5项专利已得到授权。围绕肿瘤微环境研究，高山也正在做一些工作，“这些工作都刚起步，我希望两到三年内能出一些成果”。

作为基础科研工作者，高山把自己比作科技创新浪潮中的小水滴：“你看大海波涛汹涌，但是如果没有我们这些小水滴去推动，它永远没有浪尖。我相信，只要国家持续不断地重视基础研究、投入基础研究，我们科研人员沉下心去钻研，总有一天会取得重大的科学成果突破。”

新华日报·交汇点记者 蒋明睿 蔡姝雯

编辑: 谢诗涵