世界上最好的年轻科学家正在研究什么？
·与会者认为，期刊、排名、引用等指标所反映的“学术影响力”可能并不能反映某些科学研究是否优秀，很多研究的重要性需要很长时间才能被人们所认识。盲目追求用这些简单的指标来评价科学，不仅给年轻学者带来了很大的压力，也不利于科学的健康发展和关键的突破。
在科学研究领域，有些人“积累财富”，有些人“早而不晚”。随着科学工具的发展和科学专业化的深入，许多研究人员在年轻时就取得了重要的科学突破，成为顶级期刊、教授和团队领导者...成为科学探索的前沿力量。
2024年10月25日，世界顶尖科学家青年科学家大会在上海召开。会上，来自不同国家和领域的9位杰出青年科学家向观众介绍了他们的研究成果，主题包括探索行星、身体、大脑等不同规模结构规律、观察和应用量子现象、太阳能新材料、生物资源回收利用等可持续能源问题，从理论到应用。
在随后的小组讨论阶段，与会青年科学家和老同行讨论了他们对科学创新、学术自由和激励制度以及跨学科合作的看法。
年轻的科学家在大会上介绍了研究成果。本报记者 季敬杰 摄
年轻科学家的研究：从星星到地面，从生物系统到量子世界
“对我来说，研究是由好奇心驱动的。当我还是个孩子的时候，我经常盯着星空，想象正在发生的事情。”当被问及为什么从事科学研究时，年轻的天体物理学家乔安娜·拉兹科夫斯卡在德国马克斯普朗克太阳系研究所工作（Joanna Drążkowska）回答。
这项研究试图回答行星是如何形成的。在古典行星形成理论中，像太阳这样的恒星形成后，剩下的气体和灰尘会围绕它形成一个旋转的“原始行星盘”（protoplanetary disk），并且通过不断的碰撞和吸附，形成更多的“星子”（planetesimals），然后通过吸积气体将具有引力的行星核心转化为行星。
通过对比太阳系外星系的先进数学模型和新证据，拉兹科夫斯卡团队发现了一种厘米级固体颗粒“卵石”，由灰尘形成。（pebble）它起着关键作用。行星不是从尘埃的匀称演变而来的，而是通过卵石、星子和尘埃的吸收逐渐形成的。行星的形状是由这些过程中的位置等特征决定的。这种新的范式调整了古典理论。
就像宇宙一样，身体也是一个多层次的复杂系统。由于组学技术（omics technology）随着发展，我们可以在一定程度上深入分析人体内基因、蛋白质等分子的特征。然而，如何在人体空间中分布这些分子是一个很难回答的问题。
在美国宾夕法尼亚大学，邓彦翔开发了两种全新的空间组学技术Spatial-CUT&Tag 还有Spatial-ATAC-seq，通过机械工程、大数据分析、生物化学等技术的结合，首次实现了观察组织在空间和全基因组程度上发展的表观遗传机制，为人们理解或生物过程提供了有力的工具。
“我是一名训练有素的工程师，所以我对技术问题非常感兴趣。但与此同时，我也想用这些技术解决一些具有挑战性的生物问题，造福人类健康。”他说。
伴随着科技的发展和科学探索的深入，这种跨学科研究已成为新一代研究者工作的新常态。香港科技大学的王怡雯在对神经系统的研究中成功建立了人工智能。（AI）模型，下游区域(其他响应区域，如运动皮层)的信号可以根据大脑上游区域(神经活动起始区域)的神经信号进行预测。在学习过程中，她和合作者一起训练小鼠按声音轻按杠杆，记录他们的神经活动，然后用所得数据训练AI模型。
在传统方法中，由于伦理和技术的限制，需要通过植入电极来获得精确的大脑下游信号。通过AI模拟，研究人员可以通过行为结果预测大脑信号，这对脑损伤康复、脑机接口等领域极其重要。
“大脑如何产生不同的行为，我们如何学习并与环境互动，这些都是我感兴趣的话题。”王怡雯说:“这实际上是人工智能和生命科学之间的共同问题，我只是在这个交叉领域工作。”
面对未知的科学领域，研究人员需要尽最大努力“铺路修桥”，创造新的观察、测量和分析工具，比如面对神秘的量子世界。科学家发现，当光子、电子等微粒相互作用时，它们会陷入“量子纠缠”的状态——它们的位置、动量、自旋等物理性质相互关联，即使相距甚远，也能“珍惜彼此的心”，相互感应。
“就像一男一女在跳探戈，互相配合改变舞步。”梅胡尔·马利克来自英国赫瑞-瓦特大学。（Mehul Malik）生动地解释说明。
这种“舞蹈”可以同时反映男女两位舞者的位置信息，处于多种可能状态，即“量子叠加状态”（superposition）。利用这一特性，每个人都可以构建“量子比特”，比计算机比特包含更多的信息，并且可以进一步纠缠通信。（qubits），有可能建造计算速度更快的量子计算机。
从理论上讲，超过两个“舞者”的“舞蹈”可以包含更多的信息，这就是高维量子位（qudits）。这样的单位计算量更大，信息噪音更大，难以实现。马利克领导的实验室致力于通过大数据建模和实验验证的结合，不断推动高维量子技术的发展。
为了“看到”这些微观世界中各种奇特现象的细节，需要更高效的观察工具。塞尔希奥·卡瓦霍瓦，美国加州大学洛杉矶分校。（Sergio Carbajo）设计了一个光子“视频”系统，可以观察到处于量子纠缠状态的光子。而且浙江大学的宫晓春开发了世界上第一个阿秒团簇复合检测系统。由于其为单位的脉冲光能帮助科学家用“慢镜头”观察电子电离过程等现象，阿秒相当于10的负18次方秒。
青年科学家在更“接地气”的材料、能源等领域，除了上天、入微的科学探索外，还取得了巨大的成就。年仅29岁的浙江大学教授薛晶晶主导开发了一种新型钙钛矿光伏材料。这些材料通过在无机结构中混合有机部件，表现出优异的性能。香港科技大学曾超华教授领导了多项研究项目，致力于提高有机垃圾等生物资源的降解和回收效率，优化循环路径。
年轻科学家关心的问题：创新，自由与合作
在小组讨论中，主办方向与会的年轻科学家提出了科学创新、科学社会影响、跨学科合作、与社会各界沟通、研究与创业、科学共识等7个主题。
年轻的科学家正在小组讨论科学创新、学科合作等话题。本报记者 季敬杰 摄
对科学创新而言，在场的年轻科学家认为，跨学科合作是创新的源泉之一。而且“科学家通常在沉默中工作”，他们的研究普遍狭窄而深刻，缺乏更宏观的视角，有时没有意识到其他领域正在发生什么。不同学科使用的术语、思维方式也存在差异，不同专业的人往往难以沟通。另外，一些科学家也缺乏沟通技巧，不善于寻找“队友”。这样就阻碍了合作创新。
“有时候我不会在会上和任何人说话，不是因为我刻薄，而是因为我是一个内向的人。”薛晶晶说:“即使你张开嘴，也不容易找到合适的合作伙伴。”
对于这一点，与会者认为，给来自不同背景的学者带来更多的交流机会，学习一些交流与合作的知识，可能会有所帮助。
有人说，目前“发布至上”的科学成果评价体系在很多方面也阻碍了科学创新。比如一个软件发明，相关论文可能会得到一定程度的认可，但是软件本身没有问题。
与会者认为，期刊、排名、引用等指标所反映的“学术影响力”可能并不能反映某些科学研究是否优秀，很多研究的重要性需要很长时间才能被人们所认识。盲目追求用这些简单的指标来评价科学，不仅给年轻学者带来了很大的压力，也不利于科学的健康发展和关键的突破。
“这种带来科学进步的关键突破，其实应该是由好奇心、追求乐趣和自由的动机驱动的。”一位年轻的科学家说，他总结了他的演讲。
一位年长的科学家提到，许多“顶刊”手握着判断科学研究质量的“生死大权”，其中有许多非学术行政因素参与其中，这是不合理的。
目前的科学评价体系对于一些研究，比如应用研究，更“喜欢”，导致很多基础研究创新得不到资金支持。对于年轻的研究者来说，这不仅限制了他们的研究自由，也导致了一些好的研究理念无法付诸行动。对此，与会者一致认为，为年轻学者和基础研究设立专门的资助机构是一种切实可行的方式，在欧洲等地区已经有了一些经典案例。
对此，科学家有责任向社会各界展示基础研究的重要性。然而，有人说，科学家与政府、媒体和公众之间的沟通并不顺畅，主要是因为科学语言往往很难“翻译”成一般语言。因此，有可能通过开设更顺畅的沟通渠道，加强与媒体的联系，从事科普工作。
至于科学家创业的话题，很多年轻学者都说他们“爱恨交加”。一方面，创业带来的经济回报可以提高科学家的生活质量，帮助他们安心进行科研，甚至成为科研基金。另一方面，大多数科学家不仅可能因为不熟悉商业世界而失败，还可能因为创业而搁置科研。
一位年轻的科学家说：“如果成功了，财富就会自由，但是如果失败了，那么很可能连科研都做不到。
最后，与会者还讨论了国际科学合作的难题。一些国家限制跨国研究合作，极大地损害了学术自由和创新。一位与不同国家的研究机构有合作关系的研究人员表示，这些限制给年轻学者的发展带来了极大的不便和不利影响。
“我相信在场的人都强烈同意科学应该是开放的，而不是被视为国家的“秘密”，而是被“国家化”（nationalize）。这些都违背了科学进步背后的原则。“美国纽约科学院院长兼首席执行官杜宁德会议主持人（Nicholas B. Dirks）他说：“我们的讨论是科学家们愿意合作的证词，也是我们建立全球科学社区的坚定承诺。”
这个论坛是2024年世界顶级科学家论坛之一。据报道，世界顶尖科学家协会将由世界顶尖科学家协会举办。（WLA）主办，鹏瑞公益基金会联合主办。自2018年成立以来，论坛已成功举办六届，诺贝尔获得者总数超过250人，中国两院院士总数超过150人，世界杰出青年科学家总数超过750人。它已经成为连接世界顶尖科学家、促进国际科学界高端对话的重要纽带和平台。与世界上最高学术水平的论坛伴生“顶科协奖”相比，截至今年已评选出三届共9位杰出科学家。
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