“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛总结

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao)

447 March

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007,23(3)：447-454

“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛总结

国家自然科学基金委员会化学科学部“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛秘书组

一、引言

化学的中心任务是按人们的意愿创造新的化学物质和控制化学过程。这一中心任务要求化学必须具有科学指导意义的核心方法、研究手段和理论基础。物理化学正是化学的核心方法、研究手段和理论基础,所以物理化学能否健康发展,影响甚至制约着整个化学学科的健康、协调发展。进入21世纪,物理化学不仅在化学,而且在生命、材料、能源和环境等重大科学领域中发挥着越来越不可替代的作用,同时也面临着前所未有的挑战。国家自然科学基金委员会化学科学部自成立以来,就一直关注物理化学学科的发展方向和研究前沿,曾经进行了多次的调研和研讨,其中最近一次是国家自然科学基金委员会化学科学部于2003年12月在吉林省长春市召开的“新世纪物理化学学科前沿与发展趋势”研讨会,该会议的成功召开对于认清学科发展前沿与趋势,促进我国物理化学的繁荣起到了积极的引导和推动作用,并于2005年出版了《新世纪物理化学学科前沿与发展趋势》一书。

值此国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)颁布之际,如何从国家需要和学科自身发展两方面,不断提出新的思路和战略思考,探寻我国物理化学进一步发展的契机和突破口,特别是在认真总结学科发展的经验,及时发现和修正目前物理化学学科繁荣的背后还可能存在的问题,同时探讨如何更好地发挥自然科学基金的政策导向作用,是十分必要的。经过反复酝酿,国家自然科学基金委员会化学科学部于2006年11月30日至12月3日组织召开了“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛。该论坛由厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室承办,在厦门大学召开。

参加本次论坛的代表既有来自全国重点高校和中国科学院所属各部门从事物理化学研究的专家,也有来自无机化学、高分子化学以及分析化学等相关学科的专家,共计70余人。

和以往的研讨会不同,本次论坛的特色在于要求所有的报告人不是报告自己的科研进展,而是着眼于物理化学学科发展的趋势,以及我国物理化学学科的现状分析、所存在问题的根源和未来战略的布局。会议不设主席台,不称院士等头衔,提倡学术面前人人平等。会议共有56位专家做了主题发言。会议的形式从以往的“表扬与自我表扬”转变为“批评与自我批评”。学术争鸣是本次会议很强的特色。三天的会程自始至终充满了精彩的发言和热烈的讨论,甚至不乏针锋相对的争论。通过这次集思广益、百家争鸣的交流,为我国物理化学学科的发展,开拓了思路,总结了经验。

二、物理化学发展的瓶颈与思路

一个学科的内涵或核心内容,决定了其在科学知识和探索领域中的基本定位；而其外延,即其核心内容与相关学科之间的关系,则决定了其发展的空间和生命力。物理化学学科自19世纪末以来,逐步形成了以化学热力学、结构化学、化学动力学、催化化学、胶体化学、光化学、量子化学和电化学等为核心内容的知识体系。这些核心内容逐步发展和完善,在20世纪末已经达到了非常复杂和综合的程度,物理化学的实验方法和理论工具变得前所未有的强大。但这也为物理化学在21世纪中的发展前景提出了严峻挑战：是被淹没在已有的成功之中呢,还是探寻新的发展契机和动力？

448

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23这一挑战的严峻程度在于物理化学研究前沿和新知识内容的变迁已经直接影响到了物理化学学科的教育和人才训练方式、人才结构。更为重要的是,已经影响到了从事物理化学前沿研究的方式和资助方式。这也正是国家自然科学基金委员会所最为关心的核心问题,即：以什么样的方式、资助什么样的人才、进行什么内容的研究,来应对物理化学学科所面对的挑战,从根本上推动本学科和相关学科的发展和进步。

以下便从物理化学的学科内容,研究手段和方法,人才和评价标准等方面进行总结。

1.物理化学学科的内涵和外延

(1)物理化学的研究范畴

物理化学是研究化学学科中的原理和方法、研究各种体系化学行为最一般规律和理论的学科,是化学的理论基础。具体来讲,物理化学是以物理的原理和实验技术为基础,从宏观唯象到微观分子层面研究物理变化(包括温度、压力、浓度、体积等)以及物理因素(如声、光、电、磁等)对化学过程的影响,发现并建立化学体系中一般规律的学科。因此,物理化学也是一切与分子科学相关科学问题的基础科学。物理化学是物理与化学交叉融合的产物,是联系物理与化学的纽带。

21世纪,随着各种实验和理论研究手段和研究方法的进步,化学的研究内容将更加丰富多彩,化学的研究层次将进一步拓宽,几乎渗透到了物质科学和生命科学研究、工业和国防技术发展、生命、健康和环境等社会可持续发展相关的研究和技术发展的各个方面。从目前化学的发展趋势上看,化学从传统的只注重研究原子层次和分子层次的反应和变化规律,发展到超分子层次、多分子聚集态层次,出现超分子化学、介观聚集态化学、宏观聚集态化学、复杂体系的化学等新分类。化学与生命科学交叉,出现化学生物学,与材料科学交叉,出现纳米(材料)化学,与资源和环境科学交叉,出现绿色化学,与数学、信息和生命科学交叉,出现化学信息学等。但作为联系物理与化学的纽带,物理化学的角色不会变,而且其内容将更丰富,作用将更大。

(2)学科交叉中的物理化学

21世纪被称为是生命的世纪,生命科学在20世纪后期已经发展成为带头学科。物理化学、甚至整个化学的作用从社会层面上看,有被“淡化”、“边缘化”和“模糊化”的趋势,人们认为化学正从认识、控制和改变客观世界的中心科学的地位退后。但与会专家指出,没有独立于化学物质之外的生命物质,也没有独立于化学过程之外的生命过程。21世纪的生物学将愈来愈需要化学,而化学也将愈来愈靠近生命科学。没有化学的介入,人类就永远无法了解生命的本质。

作为化学的理论基础,物理化学对化学的发展起着核心推动的作用,并成为许多其他学科攻坚科学难关的武器库。随着学科间的交流和渗透的日益密切,其他学科应用物理化学方法日益普遍,而物理化学已深入到其他学科,以其他学科的重大问题为自己的研究对象。有专家举例道,早在上世纪初,A.V.Hill将物理化学中表面吸附的Langmuir方程引入到药理学,推导出药物?受体相互作用的定量方程,即Hill?Langmuir方程。该方程是现代药(理)学的基础,Hill也由此获得1922年Nobel医学和生理学奖。

从诺贝尔化学奖颁发的一百多年的历史可以发现,和物理化学相关的课题占化学奖的大多数,物理化学家占了很大比例。由此可见,物理化学学科自身及其培养出来的人才,在重大科学发现中扮演了关键的角色。不只是物理学科,其它学科领域,如生命、能源、材料、环境等与化学的关联,往往也是在物理化学的层面上发生的。这些学科的发展都离不开物理化学在原子、分子水平上进行的结构化学、量子化学、分子反应动力学、化学热力学、催化化学、电化学、胶体化学与光化学等多种基础研究。因而,物理化学需持续不断地为相关学科提供新思想和新方法以及掌握这些思想方法的人才,发挥其对化学以及其他原子、分子层次上的学科的牵引与支撑作用。物理化学在不断地扩充化学研究领域的过程中,在促进相关学科发展、造就具有创新思维的人才的同时,日益强盛。

有代表指出,我国的物理化学工作者在研究生物、材料、环境等现实问题时,缺乏应有的创造力、想象力和表现力。目前,由于科研条件和经费的明显改善以及合作的便利,化学的各个分支学科的研究者们均有条件直接使用各类物理化学仪器,甚至有能力发展物理化学方法；物理学家也积极介入化学甚至跨跃化学直接进入生命领域,在生命科学的新研究方法的引进和新理论方法的建立上发挥作用。大家认为,物理化学工作

449 No.3“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛总结

者应充分认识到学科交叉与融合(和)是科学发展的必然规律。应顺应其发展,及时调整科研方向和学科布局。围绕人类所面临的重大科学问题,积极主动地开展学科交叉,寻找交叉学科中的共同语言。在针对重要科学问题的研究中,必须着眼于科学问题本身的特点,能够做到“眼中有科学,胸中无学科”,力求打破学科的固有局限,不断开拓新的研究领域。

学科交叉的进一步深入是21世纪科学发展的重要特征。物理化学需不断将新的在数学、物理及其他学科中发展起来的研究手段引入到化学研究中。这是物理化学学科的职责所在,也是物理化学自身发展的需要。因而,如何在不断继承和学习数理学科的新老理论的基础上继续创新,发现和创造新的理论、方法、手段,以解决能源、环境、国防等提出的各种难题,是物理化学所面临的挑战。

在这些交叉科学领域,物理化学面临的挑战与机遇是并存的。例如,化学生物学作为一个化学与生物学的新兴交叉学科,为物理化学以及整个化学学科的发展带来新的机遇。化学生物学以揭示生命运动的化学本质,发展生命调控的化学方法,提供生命研究的化学技术为基本任务,因而也是物理化学的一个新生长点。又如,以纳米科技的发展为例,物理化学研究的发展对于实现以原子、分子为起点制备出具有特殊功能的纳米器件这一重要目标无疑是至关重要的。亟待解决的问题包括提供纳米尺度上及介观体系中,物理、化学性质的检测和表征的有效手段,以及建立相应的结构与性能关系的基本理论等。再如,作为物理化学的最重要的分支学科之一,催化是面向重大能源、资源和环境问题的永恒的主题。许多新催化反应过程的建立和新催化剂的开发,都有力地推动了社会的进步,同时也促进了学科自身的发展。在社会对能源和资源的有效利用及对环保的要求越来越高的新世纪,如何缓解能源短缺,摆脱对存量有限的化石燃料的依赖；如何开发环境友好的绿色过程,清洁被污染了的环境,探寻真正的可持续发展道路,催化将彰显其重要的核心作用。只有融合仿生、均相、多相和光催化各领域积累的研究成果和思路,并充分利用其他相关领域如金属有机化学、合成化学、表面化学、理论化学、纳米化学等领域的成就,才有可能在分子层次实现以结构、功能、机理为导向的催化剂设计。

2.物理化学学科的方法和手段

物理化学的首要任务之一,是为化学和相关学科提供新的理论、方法和实验技术手段。因此,实验物理化学和理论化学是物理化学中最为重要的核心研究内容。我国物理化学研究在实验物理化学和理论化学的原创性研究方面,与国际水平还具有相当大的差距,不仅影响了我国整体科学研究和技术发展的水平,也限制了所培养人才的水平和能力。

(1)实验仪器和实验方法的自主研发

古人云：“工欲善其事,必先利其器”。新研究工具和研究手段能够带领我们去探索新的未知领域,是物理化学学科创新和发展的源泉。近几十年来,物理化学应用实验研究手段和测量技术,特别是各种谱学技术,取得不少里程碑式的成就。从高真空技术、扫描显微技术,到非线性光学技术对表面物理化学的深入研究；从X射线对无机、有机和生物结构的测量,到现代质谱技术对团簇、生物分子质量的精确测量,以及现代高分辨核磁共振技术对生物分子结构的精确测定和生物成像研究；从光电子能谱、各种精细激光光谱技术对分子内部能态结构的精确测量,到单分子检测技术对单个分子化学行为的研究；从闪光光解技术,到纳秒及飞秒激光技术对化学反应过程的直接测量,到交叉分子束技术对基元化学反应过程的研究；从超高速计算技术对化学结构的量子化学计算,到对化学反应过程的能量、反应速率的计算；等等。所有这些重要的物理化学进展都与物理化学研究手段的发展密切相关。然而,在看到国际上这些20世纪物理化学的辉煌成绩的同时,有些专家指出,我国的物理化学的工作者对物理学的新方法了解不够,发展新的研究工具和研究方法总体薄弱,不利于取得原创性的成果。

大家普遍呼吁,我国物理化学在新世纪的发展,亟需加强仪器设备方面自主创新能力,改变我国物理化学检测设备落后的被动局面。建议应从以下三个方面入手：(1)基于新原理、新技术、新方法的新设备的研制;

(2)现有仪器设备基础上的新功能研发;(3)进口设备的国产化。只有发展自己的检测技术及仪器制造业,才能从源头上进行自主创新,才能摆脱对国外设备的依赖性,才能突破发达国家对我国的高技术封锁,才能实

450

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23现由输血向造血的转变,促进我国未来高新技术产业的发展。

物理化学实验方法的发展要适应新的挑战,加强与生命、材料、信息、能源、环境、表面等新兴学科的交叉,开发在原子、分子甚至量子水平上,具有高灵敏度、高分辨(时间分辨、空间分辨、能量分辨)率,适用于复杂体系和复合体系(原位、动态、实时、在线、在体、活体)的检测手段。如,在多相催化研究中,应大力发展原位(实态),特别是动态(实时)表征方法,包括发展短寿命、低浓度反应中间体直接观测的仪器设备和技术。在表面和纳米化学研究中,应进一步发展扫描探针显微技术,以直接检测微米、亚微米及纳米表面的物理化学性质,进而认识小尺度表面的结构和反应性能。在单分子化学以及分子反应动力学研究中,应发展在位置空间、能量空间、时域空间进行单分子结构与行为的高分辨、高灵敏检测、调控技术与方法,实现单个化学键的选控,促进化学反应本质与量子调控以及分子器件等问题在单分子层次上的研究,并适应分子反应动力学由基态扩展到激发态、由单势能面的绝热物理化学深入到多势能面的非绝热动力学、从基元反应的态鄄态动力学研究扩展到大分子体系、复杂体系以及界面和凝聚相的动力学研究以及时间尺度上从微秒、纳秒走向飞秒,甚至阿秒的发展趋势。

(2)理论方法的创新及理论与实验的实质性合作

20世纪初量子力学和化学的结合,诞生了量子化学。量子化学开创了化学新纪元,一举将整个化学带进了原子、分子层次。在这个层次上,实验和理论能够相互协作,共同探讨分子体系的性质。目前,严格的量子化学方法已经能够对小分子体系的所有物理化学性质,如结构和反应机理等进行准确的计算。随着计算技术的迅猛发展,可以预计,21世纪量子化学计算会更加蓬勃发展,深入到所有在原子、分子层面上研究物质运动的学科里,进入到每一个化学家的实验室,帮助解释实验数据,揭示实验现象的内在本质,并起到预测和指导实验的作用。但是,人们感兴趣的化学体系和化学过程都十分复杂,精确求解量子力学方程还不可能。所以,理论化学家的主要任务是发展近似数学方法或创建能够反映所研究问题本质且容易求解的简化模型。如何越算越大和越算越精确是理论与计算化学的重要发展方向。

总体来讲,我国的理论、计算化学发展势头良好,研究方向基本覆盖了所有领域。但整体上与国际相比,理论研究主要集中在现有方法和软件的常规应用上。理论方法发展方面还是较弱,不利于学科的可持续发展。且目前国内尚无具有自主知识产权的多功能、通用的电子结构计算软件包,这成为制约我国理论化学发展的主要瓶颈之一。今后应多注重理论方法的发展；搭建自己的计算平台,并以此为基础,整合国内外的理论方法和计算程序。

在这次会议中,许多实验科学家都不约而同地强调了理论的重要性,但同时认为目前理论发展在许多方面都不能跟上实验发展的步伐,成为制约学科发展的最主要瓶颈之一。提出应加强重视和亟待解决的问题有：纳米结构与性能关系的理论、纳米生长过程的控制机理、(纳米)催化(剂)作用机理和反应机理、双电层模型和理论、固/液/气三相界面体系的模型和理论、分子聚集体中的电子转移、能量传递和化学变化规律等等。大家普遍认为,21世纪理论化学在进一步深化分子层面量子化学的理论研究的同时,应更注重分子以上层面,深化分子间的弱相互作用,如氢键、范德华力、疏水作用等的研究,认清这些弱作用力的本质,及它们如何通过协同作用形成复杂有序且具有特定物理、化学和生物性质的超分子体系等问题。这些问题的突破将为整个化学科学发展注入新的动力,同时将大大促进材料科学和生命科学的发展。

如何实质性地开展理论与实验的合作问题,是另一个得到热烈讨论的问题。从Pauling的化学键理论到Woodward和Hoffmann的分子轨道对称性守恒原理及福井谦一的前线轨道理论,这些都是理论与实验密切合作的光辉典范。我国物理化学近年来在单分子化学物理以及化学反应动态学上的突出成绩,也是理论、计算和实验通力合作的结果。成功的经验告诉我们,实验化学家需要懂理论,正确地提出理论能解决的科学问题；理论化学家则要善于分析、总结实验结果,并参与设计新实验以检验、完善理论成果。理论和实验化学家需要密切沟通、推敲重点,才能抓住关键,并在不断探索和不断调整中,找出最佳的攻关途径。

归结起来,在理论方法上,我们需将量子力学更好地与分子力学和统计力学结合,发展多尺度和变尺度的新算法,并关注复杂系统的非线性、非平衡状态的行为,进而阐明物质在分子以上层次所展示的各种性质,如手性、自复制、自组织、自矫正等难点问题,以及揭示生命现象的化学本质。在应用研究上,我们要更加紧密

451 No.3“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛总结

地与实验,特别是与国内的重要实验相结合,针对某些具有重大科学意义、国家需求和重大应用背景的难点、热点问题(如涉及能源、环境等的多相、均相及酶催化反应过程等)进行深入系统的研究,以解释实验,总结规律,抽提新概念,进而指导实验设计为目标,推动我国化学学科的整体发展。

3.物理化学学科发展的关键

(1)具有创造性思维的人才的培养、评价和选拔

人是科研的主体,因而思想和方法创新的关键在于人才的培养和学科队伍的建设。一个学科若不能持续不断地吸引、培养和训练具有创造性思维的人才,这个学科就将失去发展的推动力。根据著名科学社会学家、Columbia大学教务长Jonathan Cole的科学计量学和对美国自然科学基金的同行评议的研究成果,以及Nobel奖获得者Julius Axelrod的观点,“99%的发现是由1%的科学家做出来的”,应适当地控制科学研究的规模,提高质量,以精干的队伍,充分利用有限的资源。这样做,不但不会影响好的科学家的数量,反而更能满足社会对科学的需要。

如何做好新世纪物理化学人才的培养,“帅”(学术带头人)、“将”(青年骨干)和“兵”(研究生)各人才层次之间的关系和比例问题也得到了热烈的讨论。

学术带头人手中握着大量的包括人力、物力和财力在内的各种学术资源,其自身的能力与素质直接影响到这些学术资源的有效利用,同时也影响着年轻人才的学术培养。因此学术带头人的培养和扶持、遴选和引进以及评价与退出等机制的健全尤为重要。研究单位对人才的重视也是一个非常重要的因素。一个单位引进一个真正优秀的学术带头人,并且在各方面给予长期、稳定和充足的支持,可以带动一个学科的迅速成长。一个真正优秀的学术带头人应德才兼备,不仅具有卓越的组织能力和敏锐的洞察力,而且应该坚持工作在科研第一线。

专家们对当前人才严重流失、科研队伍青黄不接的状况普遍表示出了忧虑。基金委有关负责人也通报了近期的一个问卷调查结果,表明80%项目负责人在40岁左右。因而应加紧对30岁左右的年轻人的培养,避免出现断层和人才危机。而且对青年骨干的培养不能急功近利,要允许他(她)们花一定的时间进行独立的科学研究,给予他们宽松的研究环境,并鼓励他们多参加国际学术交流,向本学科的大师面对面的请教。应该提倡兴趣相近或互补的研究小组多开一些非正式的小型的研讨会,对某个具体前沿课题进行深层次的交流。

如何培养优秀学生、对新世纪人才培养的知识体系问题也得到了热烈的讨论。教育是科研的基础,如果教育急功近利,科研发展就没有后劲。人才培养要从大学教育入手,打好数理基础,要重视基础知识学习和学风培养并举；应加强引导博士生对源头学科的兴趣,关注数学与物理领域的新进展和新技术；提倡博士后和青年教师在源头学科、交叉学科方面进行再培训；提倡活跃在科研第一线的研究人员积极投入教学第一线。与会代表也提出了学科交叉中人才培养上的困惑,认为巨细无遗地掌握多学科的所有知识是不现实的,从而建议应全面深入且科学地探讨跨学科人才的知识构架,做到“博大”与“精深”的互动上升。

在学科内涵和外延比较明确,方法和手段比较明了的前提下,物理化学发展的瓶颈问题归根结底是人才问题。这包括：学科承传及发展的人才结构问题,学术带头人与一般科研人员队伍的问题。

大量的事实表明,学科带头人的个人能力和素质能够直接影响到学科的发展。然而科学活动的意义不仅仅在于研究工作本身,更重要的是传播科学思想,用科学的思想和方法直接参与社会文化和经济建设。因此一个有价值的学科必须拥有具有一定数量的高质量的科研队伍,对学科进行不断地发展、传播和应用。在国家经济持续不断发展,国家对科学研究投入持续大幅度增长的环境下,我国在相当多领域的研究投入已经达到了一定的规模,目前制约我国科学发展的根本问题在于我国具有更大规模的参差不齐的研究队伍,造成了整体研究效率低下。庞大的研究队伍,加上学术评判和人才选拔标准上的种种问题,使得我国除极少数优势资源学科能够在国际上具有相当的影响力之外,绝大部分学科都没有应该具备的影响力。物理化学学科的问题也相当严重。

缺乏良好的学术评判的庞大的研究队伍,正是造成研究环境不宽松,创新成果难以出现的重要根源。只有按正确标准经过严格选拔的人才队伍,才能在较为宽松的研究环境中产生具有创新性的成果,培养出更为

452

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23高质量的人才。缺少正确和严格的学术标准,谈论宽松的研究环境不仅成为一句空话,而且会使得研究队伍更为庞大,更为鱼龙混杂,对经费和项目的恶性竞争更为激烈,成为充斥南郭先生之所。因此,在一定的资源投入的情况下,怎样鉴别各种不同层次的人才,怎样形成一套有效的经费筹集渠道,用于支持各个层面的高水平科研活动是目前决定我国科学发展的关键问题。

(2)学风和科研成果评价的内外部标准

有什么样的人才和人才培养、评价和选拔机制,就具有什么样的学风和研究风气。物理化学中创新研究要求的是在基础理论、方法和实验技术方面的创新,因此,对于具有原创性的人才队伍的需求更为迫切。具有良好训练和原创研究能力的人才不仅决定了物理化学的研究水平,也决定了物理化学在相关学科中的影响和地位。

与物理学和生物科学相比,化学在新名词与新概念的推出能力方面相对较弱,在当前学科日益交叉和融合的大趋势下,其他学科能够不失时机地推出新的概念和名词,涵盖物理化学的固有领域。面对这样一种形势,物理化学家应当以怎样的一种心态和和态度去应对这样的局面？首先要反对放弃自己领地,盲目跟风的作风。目前有一种倾向是有一部分研究人员在申请基金的时候热衷于用时髦的新名词包装自己的研究工作,而忽视了科学问题本身之所在,这一倾向要引起注意。同时也要反对一味固步自封,拒绝一切外来新名词(概念)的保守态度。作为一个物理化学工作者,我们同样也应该深刻地反思,为什么我们不能适时地推出能够让其他学科也广为接受的新名词与新概念。

科研成果评估的定量化能够比较客观地衡量一个科学家的产出,同时也“能够”让不同领域的科学家在SCI的平台上比个高低上下。随着SCI标准执行时间的推移,其负面效应也不断暴露出来。而且这种定量化指标的应用已不仅仅局限在管理部门,科学家群体也自觉与不自觉地深陷其中,如专家在做学术报告或在平常的一般交流中,乐于用杂志的影响因子来衬托自己的工作,而不是科学研究成果本身。科学家对所从事的科研工作首先是来自自身的价值判断,过分屈就于他人的评价就难以发挥个人的创造性。物理化学的特点是新的研究方法的理论和实验的发展,新现象的发现和分析,这类原创性的成果一般而言适合于发表在专业刊物如J.Phys.Chem.,J.Chem.Phys.,Phys.Rev.等杂志上。而这些方法应用于具体的体系问题的研究,其成果如果解决了化学中的一些重要问题,则适合在J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.等一类影响因子更高的杂志上发表。因此物理化学专家的内心学术评价标准不应当为外部标准所左右,做到不以物喜,不以己悲。一个优秀的科学家首先要忠于自己的价值标准,要有甘于寂寞的勇气,研究成果不仅仅满足于发表,还要争取写进教科书,经得起时间的考验。专家认为,在物理化学领域的杰出青年基金获得者选拔时,把在J.Am. Chem.Soc.,Angew.Chem.杂志上发表文章比在物理化学领域的专业权威杂志上发表文章作为更重要的指标之一,是不合适的。如果真是这样,那么如何要求物理化学的研究人员和研究生忠于自己的物理化学的价值标准,和甘于寂寞呢？

近年基金申请的统计数据表明,这几年来基金申请存在“趋同现象”,许多专家的申请集中在几个热点领域,项目的研究水平不高,研究方法模式化,缺乏创造性,应当引起足够的重视。能否把目前看似不重要的问题,做成将来重要的问题也是创新性研究的一种途径。

三、国家自然科学基金的牵引和推动作用

现代科学的稳定发展,离不开社会和国家对基础科学的持续投入,以保证社会对新知识和掌握新知识的人才的需求,促进相关知识和技术在工业、商业和国防等方面的应用。正是社会的这种需求,促进了现代科学和研究基金制度的出现、发展和完善。纵观国际上发达国家,无不具有良好的科学基金和资助制度作为其科学研究、高技术发展和社会可持续发展的基础和保证。在现代的科学基金和资助制度中,国家自然科学基金只是其中的一个重要部分,即致力于促进基础研究,促进对新知识发现和新手段的发展,以及创新人才的培养和训练,在社会发展和可持续发展中起到不可取代的牵引和推动作用。因此,充分发挥国家自然科学基金在基础学科,尤其是像物理化学这种与一切分子科学相关的基础学科的牵引和推动作用,是非常重要和尤为

453 No.3“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛总结

关键的。

自然科学基金委员会的统计数据显示,近年来在国家自然科学基金的资助下,我国化学基础研究有了长足的发展,在国际上发表论文数和被引用次数连续几年列国内各学科之冠,高水平论文数量持续增长,在国内已经形成了若干个具有国际影响的研究团队,在国际组织和期刊中任职的中国化学学者越来越多,国际交流合作的也越来越密切,中国化学家和中国化学学科在国际上影响力在不断地增强。这里有不少是物理化学学科的贡献。但我们应该清醒地看到,所取得的成就还只是在一些点上很小的突破。我国整体物理化学研究的水平与国际先进水平距离相当大,在很多方面还基本没有形成有效的竞争力,对社会需求的工业高技术和国防高技术还没有真正意义上的引领作用和贡献。这主要表现在具有系统性和原创性的研究工作相当少,机理性的研究工作也缺少,在国际上具有引领性的研究工作和科学家更少。

同其它学科相比,物理化学学科的地位和影响力也不容乐观。自然科学基金委员会的统计同时显示,从面上项目的受理情况看,物理化学基金申请量和获得资助的经费在化学科学部所占比重上并不占优势,学科组织重点项目及重大项目困难颇多。主要原因在于物理化学问题凝练得不够,学科特色不明显；有的基金项目为低水平重复,研究模式化、功利化,创新性不强；部分评审专家不认真负责(“八股文”),评审过于简单化、指标化和定量化；同姊妹学科相比,物理化学作为化学的理论基础,其表现力不够,在很多重要的场合听不到物理化学家的“声音”。

与会代表在对以上问题的自我反省的同时,对如何充分发挥国家自然科学基金对物理化学学科建设、队伍建设、科学研究的牵引和推动作用,提高我国物理化学的自主创新水平和核心竞争力进行了深入的讨论,得到以下比较一致的意见：(1)国家自然科学基金不仅要资助本学科领域的热点问题,更要注重资助解决一些难点问题,持续不断地支持那些立足基础、瞄准方向并持之以恒地开展系统性、原创性的科学研究工作。

(2)应注重保护非共识项目,支持探索性较强、风险性较大的创新研究。并遵循科研规律,营造鼓励探索、鼓励创新、允许失败、宽容失败的文化氛围。(3)应加强对理论和实验方法研究的长期有力支持,推动研制和开发具有特色、优势和自主产权的仪器和软件包。(4)建议国家自然科学基金委员会应该进一步促进学科的交叉,增设交叉学科的项目,鼓励跨学科申报课题。发挥自然科学基金基金委员会在机制上的引导作用,强调理论和实验的交叉、仪器研制和具体实验的交叉。(5)在大力鼓励自由探索的同时,重点、重大项目应服务于国家目标。应改进其立项、申请模式,以充分发挥重点项目、重大项目和重大研究计划的导向和带动作用,把握科学发展总体趋势和学科发展前沿,以关键科学问题带动不同学科和领域的实质性交叉和联合攻关。(6)应建立更科学的评价体系,对理论和实验方法应注重其原创性,而对应用研究应注重其系统性,用不同的评价标准来正确评价这两类项目的科学价值。

大家提出,青年骨干的培养在经费上要给予足够的支持,研究生等人员费方面应当成为一种正常的科研消耗。目前基金的管理规定面上项目劳务费≤15%,重点项目劳务费≤10%,远远不够支持学生正常的日常花费,建议适当提高国家自然科学基金(尤其是物理化学项目)的人员费,及早应对高等院校研究生收费改革,保障研究队伍的稳定和壮大。

大家还倡议,通过自然科学基金委员会立项,经过开放式的反复交流探讨,在3年内总结并提出物理化学在实验、理论和反应体系三大方面的各自十个最具挑战的难题(最重要的基本问题)。通过把本学科长期遗留的难点问题,清楚地摆在科研人员特别是年轻的科研人员和学生面前,正确地激发他们的挑战意识和聪明才智,将年轻人的兴趣引导到攻克一些难点问题上,变难点为热点,变冷门为热门,走在科研的前沿,提高物理化学原始创新能力,推进整个化学的健康、和谐发展。

目前对用于科学传播方面的支持偏弱,希望总体上要加强,充分发挥最新科学成果对国民的教育功能。应用科学研究方面,虽然国家投入很大,但企业参与力度不够,如何通过立法手段从制度上鼓励并保证企业更大规模地进行应用科学研究是我国决策机构应该慎重考虑并加快实施的问题。

国家对基础研究已经形成了以国家自然科学基金委员会为执行机构的比较健全的机制,虽然国家自然科学基金委员会在公平、公正和注重基础研究方面已经做了很大的努力,但从实际的情况来看,在运作过程中需要更加注重优秀学科带头人的选拔标准和根据研究内容和方向选择合适的资助强度。

454

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23四、结语

21世纪,物理化学的研究内容将不断深入,研究对象将不断扩展,研究领域将不断扩充,研究手段将不断进步。物理化学在继续分子层次的基础研究的同时,将更重视分子以上层次的复杂体系的基础研究,并密切与生命、材料、能源、环境等领域交叉。我国物理化学的发展应强调理论与实验方法的自主创新和理论与实验的紧密结合,加强对具有创新思维人才的培养,更好地服务于建立创新型国家目标和产业革新。

物理化学在21世纪中的发展和前景面临的严峻挑战,来源于物理化学过去的巨大成功,使得物理化学的发展进入了相对缺少重要新思想和方法的瓶颈期。这表面上看是学科内容和前沿课题的问题,但实际上却是优秀研究人才缺乏的问题。没有优秀的具有原创能力的人才,物理化学学科很难正视这样的挑战和把握好继往开来的机遇,从而开创学科发展的新局面。这种情况,与世界各科学发达国家相比,我国面临的形势尤为严竣。

在这种情况下,国家自然科学基金委员会的牵引和推动作用尤为关键和重要。国家自然科学基金委员会必须严格把握严谨的学术标准,选拔并支持具有良好训练的、具有创新潜力的研究人才,按照科学发展的内部要求去评价和支持他们的研究,才能真正发挥在基础学科,尤其是物理化学这种作为一切分子科学相关学科基础的学科,国家自然科学基金委员会在其长期、健康及协调发展中所起的牵引和推动作用,显得举足轻重。如果纳税人最后发现获得资助的只是平庸人才进行的二流研究,不仅是物理化学学科,而且整个科学界都会无法向公众交待。本次“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛正是国家自然科学基金委员会化学科学部正视这一问题的一个尝试和努力。通过整个论坛上物理化学领域的专家和学者的“批评与自我批评”,针对物理化学和各个分支学科中存在的问题提出了宝贵意见,将会更有利于研究和学科的发展,以及基金工作的开展。