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勇于在“无人区”探索——访2021未来科学大奖得主张杰院士
率领研究团队通过调控激光与物质相互作用产生精确可控的超短脉冲快电子束，并将其应用于实现超高时空分辨高能电子衍射成像和激光核聚变的快点火研究。他也因此获颁2021未来科学大奖“物质科学奖”。
身兼中、美、德、英、第三世界等5个不同科学院与工程院院士的荣誉，张杰曾担任10年上海交通大学校长，还在科研机构从事过管理工作——在这样的科学家眼中，中国基础科学该如何更好地发展？创新之路如何行稳致远？
20余年追梦：要为“人造太阳”点火
用多路高能量激光均匀辐照圆珠笔头大小的核聚变燃料小球，产生极高的密度与温度，以实现“人造太阳”的梦想。
“在我们的方案中有一个非常重要的过程，产生超短脉冲的高能电子束，让它携带能量到高密度等离子体中实现点火。”张杰说，“过去的20年里我们一直在为此而努力着。”
从1997年产生最初的想法，经过多次理论和实验证实技术细节，直到2018年启动大型实验，至今已完成6轮实验。张杰感慨：“科学研究没有任何捷径，只有提出真正创新的想法、付出真正艰辛的努力，才有可能取得一点突破。”
今年11月底开始，张杰将带领团队开始第7轮实验，预计到2026年之前完成共计18轮实验。
张杰团队“制造”出的高能电子束，除了为“人造太阳”点火之外，还有一个重要用途，那就是在原子尺度上探测物质微观结构随时间快速变化的过程。
“在空间上做到百亿分之一米的分辨率，时间上做到千万亿分之一秒的分辨率。”张杰说，有了超高时空分辨高能电子衍射与成像技术，就可以在原子尺度上观测许多超快物理和化学过程。这就好比对高速运动物体的摄影，只有相机快门速度足够快，才能清晰成像。
“激光核聚变瞄准人类社会当前面临的清洁能源挑战，超高时空分辨高能电子衍射与成像则是要解答物质微观结构的时间和空间特性等问题。”张杰说，“物理学家的责任，就是解决困扰人类发展的难题，探索自然界不可理解的奥秘。”
大科学装置：“好钢”用在“刀刃”上
张杰院士团队取得的科研成果，离不开大科学装置的支撑。
“近年来我国科学研究取得了重要原创性成果，其中一个重要因素就是我国的大科学装置一马当先冲在最前面，在一些领域形成良性循环。”张杰说。
放眼国际，从哈勃望远镜到大型强子对撞机，现代科学发展到今天，大科学装置越来越成为重大科学创新的执锐利器。长期以来，许多国家均投入巨大的人力物力建设各类大科学装置，不仅带来科学上的丰硕回报，也引领了世界高技术发展。
2000年至2006年曾担任中国散裂中子源预研项目的负责人；任中国科学院基础科学局局长时，曾支持“中国天眼”的前身预研项目；带领外国专家代表团去贵州平塘深山为平方公里阵列射电望远镜（SKA）考察过选址……张杰对中国大科学装置建设与运行的“酸甜苦辣”有切身感受。
建什么样的大科学装置，能把“好钢”用在“刀刃”上？张杰说，以前我国大多数大科学装置的建设都以跟踪为主，面向未来，我们应该改变思路，针对自己自身需求或针对前沿科学发展趋势、建设一个形成专门重大突破的大科学装置，“中国大科学装置建设需要走出一条自己的道路来”。
2005年，在国家有关部门支持下，张杰与同事们一起研究制定了我国大科学装置发展规划，把路线图前瞻性地做到了2020年。
“大科学装置，不仅规模大、用户多，更重要的是一个学科交叉的平台，会对原创研究、高技术发展、人才培养等许多方面产生巨大的推动作用。”在张杰看来，比建造大科学装置更重要的，是让更多优秀科学家一起使用装置，获得最大收益。
创新自信：要让科学家勇于在“无人区”探索
从国家的科技奖励大会，到民间设立的未来科学大奖、科学探索奖等，为加快实现“高水平科技自立自强”，奖励导向正在激发更多中国科学家的创新自信，也为青年科学家攀登科学高峰提供价值认同。
“要让科学家勇于在‘无人区’探索，培养一流的科技领军人才，一方面是改善科研生态，一方面是保障科研时间。”张杰说。
担任上海交通大学校长时，张杰通过“科研启动经费”“生活补贴”“购房补贴”“6年不考核”等举措。“让一批年轻教师有最基本的资源和生活保障去实现他们的创新想法。”张杰说，失败的实验、难发表的文章、现实的压力等都会带来困扰，科学家们总是要经历一定的迷茫和多次的尝试，才能达到现在的成就。
6年不考核，不等于一直不考核。“破四唯”之后，还要靠什么“立”去做指引？
“考核标准不能‘一刀切’，也不能简单化，要个性化。”张杰认为，科研评价也要“量体裁衣”。
“人才优势是中国最大的创新红利，只有充分发挥人才优势，我国创新发展的基础才能更扎实。”张杰说。
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