科技奖励是对科学家做出贡献的肯定与鼓励,科技奖励包括物质奖金与荣誉称号等,包含国际、国内两个层次,国际奖项奖励的主要是某领域具有世界性影响的研究成果,国内奖项除奖励对某领域的创新研究成果外,还会奖励对国家经济、军事有重大影响的研究成果。
1)华裔物理学院士获得国际科技奖励的分析
华裔物理学院士在国际物理界较有影响的科技奖励中均有涉及(见表2.11)。在这些国际奖励中,最有分量的当属“诺贝尔物理学奖”,该奖项旨在奖励那些在世界物理学领域内,做出突出贡献的物理学家。获得诺贝尔物理学奖的华裔物理学院士有6位,他们的研究成果几乎可以代表华裔物理学家在20世纪取得的最高成就。杨振宁、李政道的科技贡献集中于理论物理领域;丁肇中从事高能加速器中的基本粒子物理研究;朱棣文的研究兴趣在于应用光学手段研究原子分子物理学;崔琦从事电子学与凝聚态物理学的交叉研究;高锟的主要贡献是光纤在通信领域的应用。
表2.11 华裔物理学院士获得国际物理学奖项概览
(续表)
21世纪以来,华裔物理学家在凝聚态物理学、光学、生物物理学等领域贡献突出。美国物理学会颁发的奥利弗·巴克利奖(Oliver E.Buckley)是国际凝聚态物理领域的最高奖,狄拉克奖是国际理论物理中心颁发的理论和数学物理领域的最高荣誉,而李雅达、张首晟、文小刚凭借自己在凝聚态理论的成就,均获得奥利弗·巴克利奖和狄拉克奖两个奖项。华裔物理学家吴茂昆、朱经武获得了美国物理学会颁发的超导材料研究的最高奖项——马蒂亚斯奖。斯坦福大学沈志勋教授对铜基超导体和其他量子材料的认知做出了开拓的贡献,由此获得了世界超导实验物理最重要大奖——卡梅琳-昂尼斯奖等。在纳米材料方面,获得国际奖项最多的华裔物理学家当属王中林院士,他将氧化锌纳米结构发展为纳米技术的一大材料体系,发展了在透射显微镜中进行纳米力学测量的方法,首次研发出由超声波驱动的可独立工作的直流纳米发电机和可以利用衣料来实现发电的“发电衣”的原型发电机,目前正在研究一种基于摩擦纳米发电技术的稳定实用的波浪能发电网络装置即“蓝色能源”。在光学领域,1994年,卓以和院士在贝尔实验室发明了量子级联激光器(quantum cascade laser,QCL),对Ⅲ~Ⅴ族化合物半导体、金属和绝缘体的异质外延等开展了大量先驱性的研究工作,开创性地研制成功量子阱级联式新型激光器及其他光电子仪器,被誉为“分子束外延技术之父”,因在广义的热学与光学领域做出杰出贡献,2015年获得“拉姆福德奖”。在生物物理学领域,目前在国际上较有影响的华裔物理学家当属工作于哈佛大学的庄小威,她在哈佛大学建立了以自己名字命名的单分子生物物理实验室,带领研究团队发明了突破光学衍射极限的STORM荧光成像技术,使得光学显微镜分辨能力接近纳米尺度,极大地推动了亚细胞微观结构的研究[25]。基于她在单分子动力学、核酸与蛋白的相互作用、基因表达机制、细胞核病毒的相互作用等领域做出的杰出贡献[26],获得了赛克勒国际生物物理学奖和2019年度生命科学突破奖等。
综上,从获得国际科技奖励的角度看,华裔物理学家在国际重大物理奖项方面均有获得,就获奖项目看,20世纪50年代具有代表性的是理论物理领域,20世纪后半叶主要集中于高能粒子物理、原子分子物理、光学等实验物理与应用物理领域。21世纪以来,凝聚态物理、光学领域集聚了优秀的华裔物理学家,生物物理领域也发展潜力较大,成果显著的主要在凝聚态理论、超导材料、纳米材料等方面。
2)中国本土物理学院士获得国际科技奖励的分析(www.daowen.com)
中国本土物理学家也获得了一些国际物理学奖项,这代表他们在各自研究领域取得的成就得到了世界的公认。通过对中国本土物理学院士获得国际物理学奖项的梳理(见表2.12),量子信息领域的潘建伟、工程热物理领域的郑平、超能物理学家赵忠贤、电子物理学领域的刘盛纲、高能物理学的王贻芳及低温物理学家洪朝生等在国际相关领域影响较大。
表2.12 中国本土物理学院士获得国际物理学奖项概览
(续表)
在量子通信技术领域,2003—2008年,潘建伟致力于发展冷原子操纵技术,获得了奥地利科学院施密德奖,并申请成功了德国洪堡基金颁发的索菲亚基金、欧盟玛丽·居里杰出研究奖基金、德意志研究联合会尼托研究基金,基于他在量子电子学和量子光学领域做出的杰出贡献,欧洲物理学会向其颁发菲涅尔奖。2008年后,潘建伟在中国科学技术大学全时工作,一直从事量子信息学领域的研究工作,致力于解决量子态隐形传输距离短的难题。2012年,为表彰潘建伟在量子通信实验研究领域的卓越贡献,量子通信、测量与计算国际学术大会(QCMC)授予他国际量子通信奖,他是获得这一荣誉的首位华人物理学家。郑平是国际知名的工程热物理专家,20世纪60年代,他主要从事辐射换热和航天器热控研究,相关研究成果获得2003年度美国航空航天学会颁发的热物理学奖。1974—1994年,郑平在美国夏威夷大学工作期间,开始多孔介质传热理论及其在地热能源和其他可再生能源开发中的应用研究,相关研究成果获得1996年度美国机械工程师学会传热学纪念奖和2006年度ASME传热学经典论文奖,成为多孔介质传热学的奠基人。他20世纪末任职于香港科技大学,2003年任上海交通大学机动学院全职教授,开拓了纳微尺度流体流动与传热传质的基础研究,研究成果获得了2007年中国国家自然科学奖二等奖。基于他在辐射换热、多孔介质传热、微尺度传热传质等领域的杰出贡献,美国机械工程师学会和美国化学工程学会,共同给他颁发了2006年度马可杰克纪念奖,该奖是国际传热学领域的最高学术奖。郑平院士成为目前世界上,唯一囊括工程热物理学领域,最顶尖的四项国际大奖的中国(含华裔)学者,2010年,他还获得了日本机械工程学会颁发的热能工程国际奖。王贻芳是目前中国本土高能物理领域的“领头人”,2000年入选中国科学院百人计划,2001年在中国科学院高能物理研究所工作,从事高能物理实验研究,2012年3月8日,王贻芳领导的大亚湾反应堆中微子实验团队测得中微子混合角θ13不为零,首次发现了中微子的第三种振荡模式,开启了未来中微子发展的大门,该实验曾入选美国《科学》杂志评选的“2012年十大科学进展”。基于这些成就,王贻芳于2014年获得潘诺夫斯基实验粒子物理学奖,2015年获得基础物理学突破奖,成为第一位获得该奖项的中国本土物理学家。
华裔物理学家在凝聚态物理领域的作为越来越多,本土物理学家也不甘示弱。在金属物理学方面,葛庭燧早年从事金属弛豫谱(内耗)和金属力学性质的基础研究,1949年,提出晶粒间界无序原子群模型,被称为“葛氏晶界模型”,获得内耗与超声衰减领域的最高奖——甄纳奖。20世纪80年代末期,葛庭燧开创了晶界内耗研究与晶界原子研究相结合的先河,获得了桥口隆吉材料科学奖和美国金属、矿物、材料(TMS)学会颁发的最高奖——梅尔奖。此外,周本濂首先在国内开展材料仿生研究,研究出了材料制备中的非平衡仿生处理体系,也获得了1996年度的桥口隆吉材料科学奖。在低温物理领域,中国低温物理与低温技术研究的开创者之一洪朝生,率领团队研制成功了深度制冷机和微型高频同轴脉冲管制冷机等,获得了国际制冷大会林德奖、国际低温工程理事会颁发的门德尔森奖和美国低温工程大会颁发的Samuel C.Collins奖,在世界低温物理领域影响力较大。在晶体物理学领域,陈创天采用量子化学方法,得出国际上著名的非线性光学效应的阴离子基团理论,在此理论的指导下,陈创天相继发现非线性光学晶体BBO和LBO,引起国际激光界的广泛关注,2013年,国际晶体生长协会将该协会最高奖之一的Laudise奖授予陈创天。中国功能晶体研究的先驱者和带头人之一蒋民华,提出了有机分子和无机基团相结合探索非线性光学晶体的学术思想,进而发现了许多新非线性光学材料,获得了亚洲晶体生长与晶体技术奖。在半导体物理学方面,邹世昌在中国最早将离子注入半导体,用离子注入和激光再结晶方法合成了SOI新材料,近年来SOI材料已成为21世纪硅集成电路的基础技术,邹世昌因此获得了国际半导体设备材料协会授予的中国半导体产业开拓奖。在超导物理学领域,2014年1月,赵忠贤、陈仙辉等5位中国科学家,合作完成的“40 K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”,获得了超导材料研究的最高奖项,即美国物理学会颁发的马蒂亚斯奖(Bernd Theodor Matthias Prize)。
在光学领域,本土物理学家徐至展在强场激光物理、X射线激光物理、超强超短激光科学等领域取得了重要研究成果,获得2006年激光科学杰出贡献金牌奖。干福熹在光学玻璃制造领域,在国内首先建立了激光钕玻璃系列,并建立了完整的无机玻璃性质的计算体系,因此获得了国际玻璃协会授予的终生成就奖。在电子学物理领域,刘盛纲是20世纪末最接近诺贝尔奖的本土物理学家,他是国际著名的微波电子学家,我国红外毫米波-太赫兹领域的先驱者,提出了电子注-波-等离子体三体互作用理论,发展了微波等离子体激发准分子激光的理论等,英国皇家科学院授予刘盛纲国际K.J.Button奖(毫米波-红外线领域的国际最高奖项),2016年,国际红外毫米波太赫兹学会授予他特别贡献奖。在原子核物理学领域,1946年,钱三强、何泽慧与同行合作,经过反复实验,终于发现了铀核的三分裂和四分裂,是年底,钱三强获得了法国科学院颁发的亨利·德·巴微物理学奖。此后将近60年,中国本土核物理学家几乎没有获得相关国际奖项,直到2004年,王乃彦获得世界核科学理事会全球奖,他在我国开辟并发展了粒子束惯性约束聚变研究,并在高功率脉冲技术和束流物理等方面,取得了在国内具有开创性的研究成果。在声学领域,汪德昭留学期间,在导师郎之万(P.Langevin)的指导下,从事低空大气层中大小离子平衡态的研究,提出被国际物理学界称为“Iangevin-汪-Brieard理论”(郎之万—汪德昭—布里加理论),由此获得了法国科学院的虞格奖和法国声学学会的最高荣誉奖章——银质奖章。在理论物理领域,本土物理学家一直难以超越杨振宁、李政道的理论物理贡献,李家明院士长期致力于原子、分子激发态结构和其动力过程的基础研究,发展了多通道量子数亏损理论,获得了1986年国际理论物理中心的Kastler奖。在生物物理学研究领域,本土生物物理学家饶子和主要从事与重大疾病或重要生理功能相关的蛋白质、蛋白质复合体和蛋白质复杂体系的三维结构、功能以及蛋白质工程与创新药物的研究,2006年,基于饶子和在SARS基础研究中的卓越贡献,获得了第三世界科学院最高奖——第里雅斯特科学奖。
综上,21世纪以来,获得国际物理学奖项的中国本土物理学家越来越多,在物理学的各大领域均有涉及,尤其是凝聚态物理学、量子信息、高能物理、工程热物理及光学、电子学等领域,获得这些奖项的本土物理学院士正在带领中国这些领域达到甚至超过国际水平,但相较华裔物理学家,本土绝大多数物理学院士在国际上的影响力依然很弱,中国物理学事业的发展依然任重道远。
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