当前位置:首页 > 思想教育

【学科前瞻三十年】赵永涛:前瞻布局物理学科 实现大国创新引擎全面升级

来源:    2021-03-11    作者:    

物理学是研究一切物质最基本的运动形式和规律的科学,不仅对客观世界的内在联系和运动变化规律进行了最深刻的揭示,同时建立和形成了一套卓有成效的唯物主义思想方法体系。物理学作为最重要的基础学科,为科技革命提供源头性供给,是新时代国家发展的重大关切。以重大需求和问题为导向,以相关核心基础科学问题为牵引,推动学科交叉和科教融合,是实现大国创新引擎全面升级的必由之路。

一、回应时代关切,整合优化资源配置,持之以恒加强基础学科建设

当今世界正经历百年未有之大变局,而中国正处于国家大发展的战略机遇期。推动世界大变局和中国大发展历史性交汇进程的根本动力在于科技革命的突破性进展,即以人工智能、新材料技术、量子信息技术、可控核聚变、清洁能源以及生物技术为突破口的第四次工业革命。要在新时代错综复杂的世界大调整大变化和瞬息万变的科技革命浪潮中保持战略定力、赢得战略主动,根本在于科技创新和制度创新,在于“有针对性地部署对高质量发展、高效能治理具有牵引性的重大规划、重大改革、重大政策”。

基础研究是科技创新的源头。以科技创新引领国家高质量发展,不仅需要针对“卡脖子”技术问题快速推进、逐点突破,还需要针对事关战略全局、久久为功的基础科研进行前瞻性部署。当今许多关键核心技术的形成依赖于核心科学问题的突破,如芯片升级、5G通讯等都需要新材料、新结构、新原理和新方法的科学突破,因此必须加大基础研究投入,推动以重大需求为导向、以关键基础科学问题为牵引的交叉创新。正如习近平总书记指出,我国面临的很多“卡脖子”技术问题,根子是基础理论研究跟不上,源头和底层的东西没有搞清楚。因此要明确我国基础研究领域方向和发展目标,久久为功,持续不断坚持下去;要加大基础研究投入,形成持续稳定投入机制;要创造有利于基础研究的良好科研生态,建立健全科学评价体系、激励机制,让科学家潜心搞研究。

对于西安交通大学而言,一定要时刻保持清醒的战略定力,整合优化资源配置,持之以恒地加强物理等基础学科建设。这既是建设“双一流”高校的需要,也是响应时代和国家关切的要求。支持基础学科建设的战略定力应该保持、阻力应该克服、举措应该落到实处,因为只有做强基础学科,我们才能在未来三十年赢得战略主动。

二、强化需求和问题导向,聚焦若干物理科学前沿,主动融入国家发展战略

国家战略规划部门近期提出,面向前沿性、原创性基础科学问题和事关国家经济国防安全的核心技术问题,由政府主导、科研院校与企业组成“双引擎”,打造一大批能够引领国家乃至国际科学与技术突破的大规模、跨学科和多功能的国家实验室,通过有组织、有战略布局的创新来加速基础研究与核心技术供给。人工智能、新材料技术、量子信息技术、可控核聚变、清洁能源以及生物技术等是第四工业革命的突破口;未来三十年,物理学科将在这些突破口上大有可为。

1.面向深空深蓝等领域的世界科技前沿,发展光学与量子科学技术。随着嫦娥五号和“天问一号”的升空,我国深空领域探索已经迈出坚实的一步,并迎来了蓬勃发展的机遇期。以此为契机,我们要充分发挥学校物理学院在超高分辨光学遥感探测、多维光信息一体化获取技术、深空辐射环境地面实验模拟技术等方面的特色和优势,联合中国科学院西安光机所、西安卫星测控中心、航天研究院等深空领域的优势单位,主动谋划、积极参与和承担国家探月工程、火星探测、载人航天等战略工程的相关科技任务,作出具有代表性的贡献。

所谓“深蓝”通常是指信息技术和人工智能等高新技术领域,量子科学技术是该领域极具原创性和颠覆性的世界前沿。量子科技革命将催生量子计算、量子通信和量子测量等一批新兴技术,从而极大地改变和提升人类获取、传输和处理信息的方式和能力。学校物理学院和电信学部在高维量子计算、拓扑量子计算、固态量子计算和高密度量子通信等方面具有特色,今后要进一步加强国内国际交流与合作,积极主动地参与到国家在量子科技领域部署的重大科技计划中,为我国在量子科技领域的突破性和引领性发展贡献交大力量。

2.面向能源与安全领域的重大需求,发展高能量密度物理与核科学技术。能源事关国家重大战略,也是人类社会发展面临的重大难题;聚变能源环境友好且取之不尽用之不竭,是最终解决人类能源问题的理想途径和主要希望所在。经过半个世纪的不懈努力,惯性约束聚变和磁约束聚变均取得了一系列重大成果,中国作为该领域的新兴科技大国,逐步掌握了其中一些关键科学技术问题,并相继启动和建议了一系列大型设施,例如“神光四”大型激光聚变装置(SG-VI),“十二五规划”重大基础设施强流重离子加速装置(HIAF),未来中国聚变工程实验堆(CFETR)等,一些新型的聚变方案也在中国提出和立项。随着我国在该领域综合实力不断加强,可以判断,未来30年,中国必将成为聚变能源科学技术研究领域的引领者。物理学院将围绕聚变等离子体中的粒子输运和辐射性质、高能量密度物理、强场物理等若干关键科学技术问题开展基础研究,依托国家强流重离子加速器和强激光大科学装置以及自主建设的强流离子束平台,不断推动高能量密度物理科学探索向宏观拓展、向微观深入、向极端推进,与此同时,积极推进激光与粒子束科学技术在国家安全等领域的创新应用。

3.面向经济主战场以及若干“卡脖子”难题,发展新材料科学技术。材料服务于国民经济、社会发展、国防建设和人民生活的各个领域,新材料技术是新一代高新技术的基础和先导,是新工业革命的物质保障,因此也是世界各国战略战术科技竞争的前沿热点。结构功能一体化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备及应用过程绿色化等是新材料技术发展的重要方向。物理学院围绕极端条件下和非平衡过程中物质的构相变化微观机理及其性能调,已形成了磁性材料、高性能金属材料、真空断路器CuCr触头材料、电解制氢催化材料、微纳辐射制冷材料等特色研究方向。未来将进一步加强与电气工程、3D打印、清洁能源、微纳制造等领域的交叉创新,从原子、分子、相态等多层次、多尺度调控材料的微观结构,瞄准若干重大应用场景,发展新材料技术,服务于创新型国家经济发展。

4.面向人民生命健康,发展软物质及放射医疗科学技术。生命物质运行规律和基本结构功能原理的揭示和应用,是回答生命起源与演化和人类健康相关核心科学问题的根本途径,是满足人口健康、医疗康复、现代农业、国家安全等重大需求的战略保障,也是当前基础学科在生命领域深入的重大历史机遇。物理学院建设了国内技术手段最全面、先进的“分子物理生物学”平台,提出了单粒子冷冻透射电子断层成像方法,解决了水环境物质动态纳米级三维结构的实验解析难题,在典型生物大分子、有机—无机复合纳米体系、自组装软物质系统的动力学机理研究方面形成了特色和优势。未来将根据生命物质研究的发展趋势,借助蛋白质科学研究设施等国家大科学装置,在生命物质结构与功能、生命物质调控与合成、新一代智能生物药物等重大基础科学问题、重大技术方法和重大应用基础等3个层次进行部署。与此同时,联合中国科学院和一附院等共同推进基于先进加速器的离子束放射医疗、硼中子俘获治疗以及靶向放射性药物等新一代放射医疗科学技术的部署和研发,实现生命物质和放射医疗领域的原创性突破,产出国际领先、具有长远影响的标志性成果,占领生命健康领域科技创新的制高点,服务国家乃至全人类生命健康事业。

三、加强学科交叉、科教融合,发挥基础学科引领性作用,培养复合型创新人才

物理学院将继续坚持“立德树人、守正创新”的育人理念,坚持“科教融合、协同发展”的工作思路,坚持“四个面向”和问题导向,开展基础科学前沿研究,继续深化与国内外一流科研院所的实质合作,发展并强化物理学科与信息、深空探索、能源、材料、生物、医学等学科领域的科研教学合作与交叉创新,借助物理学科“拔尖人才计划”和“强基计划”,共同建设“物理+”的高水平科研创新和人才培养基地,产出一批具有高度创新性的一流科研成果,培养一批国家科技创新发展急需的一流人才,显著提升西安交通大学物理学科的科技创新能力和国际影响力,牵引相关学科实现跨越式发展,为新一轮科技革命和产业变革提供源头供给和战略保障。

作者简介:赵永涛,西安交通大学物理学院教授,博士生导师。2000年本科毕业于西安交通大学,2006年博士毕业于中国科学院近代物理研究所,曾长期在德国重离子研究中心GSI工作访学,2015年入选西安交通大学青年拔尖人才支持计划。目前主要从事基于传统加速器和超强激光的“离子束驱动高能量密度物理”研究,主持国家重点研发计划项目和国家自然科学基金大科学装置联合重点项目以及国防科工局科学挑战专题高能量密度科学领域课题等10余项,在Nature Communications, Physical Review Letter,《中国科学》等学术期刊发表SCI论文100余篇,其中第一作者或通讯作者70余篇;10余次受邀在相关国际学术会议做口头报告

扫一扫 分享页面

专题

专栏ZhuanTiZhuanLan

登录

还没有账号?

立即注册

注册

我已阅读并同意 服务条款

已有账号?立即登录