深耕基礎研究，以“面向未來的耐心”
【青春在創新探索中閃亮】
光明日報記者 陳鵬 光明日報通訊員 江盛盈 陳藝嫺
開欄的話
創新，是人類進步的源泉；青年，是創新的重要生力軍。
如今，越來越多科研青年在重大科研攻堅中挑大樑、擔重任，為攻克“卡脖子”問題、服務國家戰略急需、實現高水平科技自立自強而執着努力、貢獻力量。今起，本版推出“青春，在創新探索中閃亮”系列報道，把視線投向高校裏的國家實驗室、國重實驗室、高水平創新團隊，聚焦其中的青年科技工作者、科研團隊等，與大家一起感受青春創新的力量。
首期關注的，是在科技創新的星辰大海中破浪前行的基礎研究者。他們以十年磨一劍的定力深耕“無人區”，用寂寞中的堅守澆灌科學之花。這些艱難而重要的探索，恰是顛覆性創新的源頭活水。讓我們珍視這份“面向未來的耐心”，為敢闖“智識荒原”的探索者喝彩。
小小探測器，追尋宇宙大奧秘
光明日報記者 陳鵬 光明日報通訊員 江盛盈
在浩瀚宇宙中，一束絢爛的伽馬射線暴（簡稱“伽馬暴”）劃破夜空，僅持續短短幾秒，卻釋放出堪比太陽一生的能量。這一幕，被清華大學“天格計劃”團隊自主研製的衞星載荷精準捕捉，並以完整、未飽和的獨家觀測數據，為人類探索宇宙提供了全新視角。
這是一羣青年學子向星空深處執着追問的成果。
青島理工大學（黃島校區）理學院實驗室，學生在調試完全自主研發的數字全息顯微鏡。王海濱攝/光明圖片
2025年5月，這支由清華本科生主導的基礎研究團隊在酒泉衞星發射中心迎來又一個振奮人心的時刻。隨着藍箭航天“朱雀二號”火箭點火升空，“天格計劃”第十三顆衞星載荷——GRID-09成功入軌。這顆由“天格人”自主設計、裝調、標定的科研載荷，具備高通量與在軌自適應觀測能力，還搭載了為中國空間站“POLAR-2”項目定製的SiPM輻射損傷研究載荷。
作為主力成員之一，清華工程物理系博士生楊紫瑞參與了整個載荷的設計與研製。他説：“能把自己做的探測器發射到宇宙，這很酷，我們每個人都全力以赴！”
其實，早在2023年，楊紫瑞就親歷了“天格計劃”的一個“高光時刻”。是年8月12日，GRID-05B衞星意外捕捉到代號為GRB 230812B的伽馬暴。這場宇宙“煙花”雖只閃現3秒，卻是迄今第三明亮的伽馬暴。由於天格探測器適宜的有效面積與亮源特性高度契合，成了全球唯一記錄到該伽馬暴全過程的觀測設備。在天文系博士生王晨宇牽頭下，團隊比對多國衞星與地面觀測數據，發現該事件與超新星坍縮相關，挑戰了“短伽馬暴只源於緻密天體併合”的傳統理論。這項成果不僅填補了我國學生科研自主主導的空白，更被國際權威期刊《天體物理學報》收錄。
時間回到2016年，幾位清華大三學生髮起組建了這個團隊，起初只是想“找個辦法看見伽馬暴”。從一個本科興趣小組成長為全國領先的大學生科研平台，“天格計劃”取得的成果並不只是因為好運氣。他們邊學邊做，自主完成探測器原型設計，2018年成功將首顆實驗載荷送入太空。在穿越無數次試驗失敗與測量偏差的“闖關”背後，是實驗室裏成百上千次的標定，是日復一日拆解問題、細化目標的“科研體力活”，以及那份對抗枯燥與挫折的好奇心。
“這羣學生用實際行動證明了，納衞星探測器雖小，但經過嚴格的設計和標定，它也可以是一個真正的‘科學儀器’，它一樣可以用來做有價值、有意義的科學研究。”“天格計劃”指導教師、工程物理系教授曾鳴表示，“參加這項科研的學生未必天分過人，只要你有興趣、肯努力，‘天格’就願意為你提供成長的空間。”
在團隊中，每顆衞星背後都留下了數十位本科生的身影。
從結構設計、軟件開發到飛控調試，核心成員必須“主刀”完成關鍵環節，每學期還通過“老帶新”機制開展技能培訓。複雜工程被切分為一個個“新手任務包”，即便是零基礎的新同學也能迅速參與。每週組會攻關、集體討論解決卡點早已成為常態，遇到科學數據處理的難題，他們還會請教學校裏超算學生團隊的夥伴。工程與科學的雙輪驅動，塑造了一個協同成長、代際傳承的學生科研共同體。
截至目前，“天格計劃”已有來自清華7個院系、前後11屆的200餘名學生參與，成功發射13顆衞星載荷，累計在伽馬射線暴協同觀測網上發佈10餘例觀測事件，部分科研成果被中科院國家空間科學數據中心收錄，並發表多篇國際期刊論文。
如今，越來越多從“天格計劃”走出的畢業生奔赴“中國錦屏地下實驗室”“神光Ⅲ”“懷柔一號科學衞星”等國家大科學項目一線崗位，在更廣闊的空間中繼續追光逐夢。
科研不是“短跑”，而是“馬拉松”
光明日報記者 陳鵬
在北京西北五環外的一座實驗室裏，總有一盞燈亮到深夜。
燈光下，中國農業大學生物學院教授楊光輝和他的團隊，正與顯微鏡、培養皿和鹽鹼土為伴，試圖解開一個困擾人類千年的農業難題：“鹽鹼地上，作物如何高產豐收？”
2008年，在“21世紀是生命科學的世紀”這句話激勵下，楊光輝考入中國農業大學生物學院。本科畢業後，他進入清華大學生命科學學院深造，師從結構生物學家施一公院士。在清華的7年裏，他沉浸在蛋白質結構與功能的世界裏，日益體會到結構生物學的魅力。
湖北省組織省內多所高校、科研院所、企業進行科研攻關。圖為武漢格藍若智能技術股份有限公司研發團隊成員在調試人形機器人。新華社發
2019年，再次回到中國農業大學時，29歲的楊光輝以“傑出人才”身份被引進，任生物學院教授，進入植物抗逆高效全國重點實驗室。該實驗室以提升主要農作物抗逆性和資源高效利用為主攻方向，開展植物環境適應性的前沿基礎研究。
進入實驗室不久，楊光輝就選擇了一個極具挑戰性的方向：破解作物抗鹽脅迫的分子密碼。
這個課題有很強的現實意義：我國是全球第三大鹽鹼地分佈國家，目前擁有各類可利用鹽鹼地資源約5億多畝，其中有農業利用前景的達1.85億畝。楊光輝介紹：“鹽鹼地被稱為‘地球的牛皮癬’，傳統改良方法成本高、週期長。如果能讓作物自己‘學會’抗鹽，就能變廢為寶。”
然而，科研之路從不是一帆風順。
一開始，楊光輝和團隊每天面對的是無數次失敗——蛋白質結晶條件不對、基因編輯效果不理想、實驗數據與預期不符……
“幾乎99%的時間都在試錯。”楊光輝説，“但每一次失敗，都意味着我們排除了一個錯誤選項，離自然規律更近一步。”
不斷試錯，終見曙光。
2023年，楊光輝和郭巖課題組合作解析植物抗鹽脅迫關鍵蛋白SOS1的結構和功能調節機理的文章在《Nature Plants》發表。
“植物在適應鹽脅迫的過程中進化出了一系列抗鹽信號通路，弄明白其中蛋白質作用的機理，有助於植物抗鹽鹼化，促進農作物更好生長。”這讓楊光輝感到興奮，“這些成果可能是作物豐收的下一個增長點。”
“和所有基礎學科一樣，大家最關心的是，自己的研究能不能用，什麼時候能用上？”楊光輝表示，“在自由探索和目標導向這兩個維度上，生物科學都能得到很好應用。”
在楊光輝的實驗室裏，博士生徐瑕曾經歷過一次“至暗時刻”。她花了兩年時間研究一個關鍵基因的功能，卻在論文即將投稿時發現，同一成果已被國內其他高校團隊搶先發表。這意味着，她的研究必須推倒重來。
“做科研就像賽跑，你永遠無法預測競爭對手會有多快。”徐瑕説，“壓力像一張無形的網，籠罩着你，有時真讓人喘不過氣。”
楊光輝安慰她：“科研不是短跑，而是馬拉松。真正的突破往往來自長期積累，而不是一時的領先。”
鍥而舍之，朽木不折；鍥而不捨，金石可鏤。這是楊光輝給學生的建議，也是自己故事的縮寫。
“基礎科學研究就像坐‘冷板凳’，過程可能會有點苦，我們要苦中作樂，要學會給自己正向反饋。”採訪中，楊光輝不止一次談到了科幻小説《三體》,“科學的魅力在於發現未知領域，不被外物干擾時的專注本身就很迷人。”
在楊光輝的設想裏，下一步，他將繼續攻堅種源“卡脖子”問題的基礎科學瓶頸，以助力品種選育。“希望我們能在作物抗逆、抗病、抗蟲、高產優產，畜禽高效生產、疫病防控、遺傳改良、資源可持續利用等關鍵方向實現突破。”
在量子世界潛心“追光”
光明日報記者 陳鵬 光明日報通訊員 陳藝嫺
夏日的陽光炙烤着每一位趕路人。在南京大學鼓樓校區唐仲英樓內，有一間毫不起眼的“黑屋子”，其內部温度卻低得驚人，僅比宇宙最低温度零下273.15攝氏度高出約0.03攝氏度。
在這間“魔法黑屋”裏，南京大學物理學院教授杜靈傑帶領學生團隊成功“追光”，在世界範圍內首次成功捕捉到了引力子激發。這一重要成果同時入選2024年度“中國科學十大進展”和“中國十大科技進展新聞”。
在南京舉行的中國高校科技成果交易會展區，哈爾濱工程大學的科技網紅全海深AUV（無纜水下機器人）悟空號吸引觀眾。王路憲攝/光明圖片
走近杜靈傑辦公室門前的展示板，上面張貼着六份發表在《自然》主刊及其子刊上的論文。
2019年，杜靈傑與合作者在分數量子霍爾效應中意外觀察到一種新的集體激發，這一成果被科研界認為可能是分數量子霍爾引力子（即引力子激發）存在的證據。隨後不久，杜靈傑結束留學，回到母校南京大學任教，並決心解決這個基礎物理問題。
當時的引力子領域還是科研“無人區”，研究的首要條件是要有合適儀器設備。當時，全球都沒有現成的實驗設備，團隊只能從零開始自主搭建。
2022年8月，杜靈傑帶領團隊歷時三年，從無到有設計組裝出實驗裝置，搭建起一間能夠開展實驗的“黑屋子”。最初一段時間，杜靈傑及其團隊一無所獲。他們對海量的實驗數據進行分析覆盤，發現了引力子激發的微弱信號，滿懷期待投稿，卻被期刊回覆“證據不足”。的確，因為該發現如被證實，意義將極為重大，期刊編輯部不得不謹慎對待。
杜靈傑沒有放棄，帶領學生冷靜覆盤每一步實驗步驟，仔細排查，直至找到辦法。2024年3月，團隊研究成果——“在分數量子霍爾效應中首次觀察到引力子激發”終於在《自然》正式發表。
杜靈傑的團隊裏，幾乎全是年輕人。課題組大組會每週一次，每位學生都要彙報科研進度，分享學習成果。學生王一帆告訴記者：“實驗中遇到任何困難諮詢杜老師，不管多晚，他都會及時回覆。”
實驗上的問題總是一個接一個。杜靈傑建議學生專注眼前任務，先解決今天的問題，再去琢磨明天的問題：“只要每天有進步，哪怕微小也值得開心。”
如何讓團隊保持科研熱情？他也有自己的策略：大膽探索前沿領域，做好長期攻關準備；也開展一些把握較大、短期內能出成果的工作，以正向激勵科研團隊。
“基礎研究是種大樹的事業，可能幾十年後才會開花，但‘埋頭種樹’和‘低處摘桃’並不矛盾。種樹過程中難免勞累飢餓，順手開展些短期工作，就像摘顆桃子吃下肚，補充體力、增加動力，一步步實現終極目標。”杜靈傑説。
“選擇科研領域時，不要以冷熱門為唯一標準。冷熱週期變化不定，對科研人而言，堅持耕耘、保持戰略耐心，產出意義重大的成果，助力社會解決難題才是關鍵。”杜靈傑説，“關鍵是做自己感興趣且國家社會需要的事。”
實驗室成立初期，科研經費不足，南京大學撥付專項科研基金以解燃眉之急。成果完成後，仍然面臨着經費不夠支撐後續研究的狀況。好在，江蘇省科技廳通過省自然科學基金攀登專項緊急撥款300萬元給予支持。而江蘇省物理科學研究中心的成立和國家長週期項目的開展，也為基礎研究提供了更穩定的支持。
基礎研究與其他學科不同，需要根據自身特點靈活探索。杜靈傑將科研比作小船：“基礎研究是探索未知，所以其突破往往有不可預期性，如果讓更多的小船從不同的可能方向進行探索，那會更有機會找到基礎研究的‘新大陸’。當然，有組織科研對於深化基礎研究是極為重要的，尤其是在‘新大陸’的方向被確定之後。如此一來，形成良性循環，基礎研究的動力將越來越強。”
《光明日報》（2025年07月08日 13版）