吉林日报|九层之台起于垒土——我省基础科学研究发展掠影

发布日期:2021-05-28 浏览量:

“基础科学研究的深度和广度,决定着这个国家原始创新的动力和活力。”

作为东北老工业基地,吉林省一批又一批科技工作者,在中国共产党的领导下,艰苦奋斗,敢为人先,以组织实施自然科学基础项目为主线,以强化打造科技平台为支撑,取得了一系列突破性成果,在中国共产党波澜壮阔的百年征程中,留下了不可磨灭的印记。

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遨游寰宇 光耀苍穹

1953年,中国科学院仪器馆熔炼出了第一埚光学玻璃,从而结束了中国没有光学玻璃的历史。1958年,中国科学院院士、中国工程院院士、“两弹一星”功勋奖章获得者、长春光机所第一任所长王大珩率领光机所科研人员,研制成功8种先进的光学仪器和一系列光学玻璃,被称为“八大件一个汤”,开创了新中国光学事业的新纪元。

作为我国近代光学工程的重要学术奠基人、开拓者和组织领导者,王大珩怀揣报国之心,求实创新、甘做人梯,推动中国光学事业取得巨大发展,给后人留下了不竭的精神财富。

从上世纪60年代开始,王大珩主持研制成功多种大型光测设备,为我国原子弹爆炸、导弹发射、氢弹试验、人造卫星上天等作出了重大贡献。此外,他主持研制成功一系列靶场测试仪器,为我国国防建设作出了巨大贡献,同时为激光技术、彩色电视、光学计量仪器等贡献了开创性成就。

成就不止于此。长春光机所相继建立起了光学设计与检验、光学工艺、光学镀膜、光学计量测试等十多个学科的工艺和技术,每一项成果对中国科技事业发展来说都具有里程碑的意义,并由此奠定了我国国产精密光学仪器的基础。

以王大珩的光学理论为基础,长光所先后研制出米级分辨率航天相机和四米碳化硅反射镜等一系列创新成果;先后分别为神舟五号、神舟六号、嫦娥三号、天宫一号、天问飞船升空研制了TV摄像机和瞄准镜、极紫外相机、高光谱成像仪、高分相机搭载设备,为国家实现飞天梦提供了强大的科技支撑。

几十年来,以王大珩为代表的一代又一代“长光人”以党和国家的事业为己任,创造了从无到有、从地上到天上的一个个光学奇迹。

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苦心孤诣 黑土花开

不只是“卡脖子”技术问题需要通过基础研究来解决,它也是保障民生的基石,没有坚实的基础研究,一切都将是空中楼阁。

正是秉承这一理念,一位位科研工作者通过实际行动和不懈努力,将基础研究转化为生产力,为党和国家、为人民带来了实实在在的收益。

美丽的松花江畔盛产大豆高粱。而这里,正是我国杂交大豆科学研究的开拓者、“大豆之父”孙寰成长的地方。吉林省种植大豆历史悠久,素有“大豆之乡”的美誉。改革开放40年间,吉林又诞生了世界上第一个大豆杂交种,而这个世界第一,离不开孙寰和其团队的不懈努力。

上世纪90年代中期,我国对大豆的需求急剧增加,而供应却出现短缺。1982年,正在美国做访问学者的孙寰着手研究如何大幅度提高大豆单产,并选定了一生的研究方向——大豆杂种优势利用。回国后,孙寰与其团队分别在福建泉州、湖南长沙、浙江杭州、河南郑州、江苏徐州、吉林公主岭6个试验点,选用不同类型栽培大豆与野生大豆广泛杂交。1995年,孙寰育成世界上第一个大豆细胞质雄性不育系,并实现“三系”配套。这项研究成果,先后荣获省科技进步一等奖和农业部科技进步二等奖,引起国内外的广泛关注。

然而,孙寰团队并没有满足于一时的成功,他算过一笔账:如果培育成功大豆杂交种,按平均增产20%计算,每亩可增产20公斤,增收40元。假设全国有三分之一的大豆面积种植杂交种,则可增产9亿公斤,年增收18亿元。而要实现这个增收目标,就必须攻克制种这一难题。

1993年,54岁的孙寰再次踏上了大豆杂交种制种这条艰难的科研之路。功夫不负有心人,2002年,世界上第一个也是目前唯一经过正式品种审定、可以商业化应用的大豆杂交种“杂交豆1号”通过审定。之后,孙寰提出了“昆虫—环境—植物”三位一体的综合调控”理论,并研究出一套高效制种技术,用以解决杂交大豆商业化的问题。2004年3月,中国农科院依托省农科院建设中国农业科技东北创新中心,这标志着全球第一个大豆杂交种开始迈出产业化的实质性一步。

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“搞科学研究,要有创新意识、责任意识。满足现状,不是科学家的价值观。”为实现大豆强国梦,孙寰是这么说的,也是这么做的。

虽然孙寰在世界大豆杂交种系插上了中国的标志,但在食用菌方面,却是另一番景象。那时,世界上已发现的500多种黏菌中,没有一种是中国人命名的。对此,中国工程院院士、吉林农业大学教授李玉一直心有不甘。

菌物学这门不具名的“神秘”学科,同样面临着没有专业人员、没有专业教材、没有经验的“三无”现状。为了改变这一局面,李玉踏上了菌物研究的拓荒与创新之路。

通过菌物资源调查,系统开展菌类资源收集、保存、评价和利用等基础研究。40多年的时间里,他们共获得了1.2万份标本与菌株,其中仅黏菌就有400多种,占世界已知黏菌数的三分之二,发现并命名了36个新种。同时,建成了全国第一个食用菌多组学数据库,使我国黏菌研究跃居世界前列。

随着我国菌物基础研究的深入,相关人才的需求匮乏成为了制约学科进一步发展的短板。于是,作为行业内的领军人物,李玉率先行动,挑起了建设我国第一个菌物专业的重担。不久,菌类作物自主设置学科博士点和硕士点率先在吉林农业大学设立,开创了菌物人才高等教育的先河。2019年“菌物科学与工程”专业正式列入国家普通高等学校本科专业目录,成为我国首个菌物类本科专业,构建起全国第一个从专科、本科至硕士、博士完整的多层次菌物人才培养体系。

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学科建立起来了,人才培养起来了,可科研工作者还不“知足”,“菌物基础研究也能换来真金白银!”

在吉林省洮南市那金镇好田村里,一栋栋非传统建筑样式的冷棚被黑色遮光布覆盖,棚内,一排排菌袋整齐地悬挂在钢梁之上,片片洁白温润的玉瓣在黑暗中散发出点点荧光。这就是李玉团队研发的食用菌新品种玉木耳。因其产量能达到黑木耳的2至2.5倍,而且有着好看的卖相、较高的营养价值,市场前景十分广阔。也正是凭借它,好田村这个曾经地瘠人贫的穷地方发生了巨变——村民富起来了,日子好起来了。

几千公里外的陕西省柞水县金米村,吉林农业大学建立起院士专家工作站,启动了“柞水木耳”品牌打造计划,并制定了木耳的生产标准和规程。先后为柞水选育出5个宜栽品种,辐射带动全县9个镇42个村,并开展深加工产品研发。如今,柞水木耳年栽培规模维持在7500万袋左右,年产干木耳3750吨,实现产值近3亿元。柞水县依靠木耳产业实现了脱贫摘帽。“小木耳,大产业。”2020年4月20日,习近平总书记前往金米村了解脱贫攻坚工作情况时,更是为柞水木耳点了赞。

新时代,基础科研引领下的食用菌产业也将继续为国家、为老百姓创造更多价值,持续助力乡村振兴和农业现代化建设。

筚路蓝缕 奠基化学

大学,既是培养人才的摇篮,也是基础科研创新的重要阵地。从70多年前服务于数理化等国家重大需求,到当下关键核心技术攻关,从推动人类基础研究探秘,到直接服务生产生活的应用科研,吉林大学始终在基础研究领域中发挥着“主力军”的作用,这其中,最具代表性的就是化学学科。

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新中国成立之初,大学化学教学落后于学科快速发展的要求,人才匮乏,要想在中国开创理论化学教研事业,就必须自力更生,从培养较全面的数理化基础人才做起。为此,以唐敖庆为代表的第一代科学家们的科教活动就这样开始了。

1952年,唐敖庆来到吉大化学系,他的教研活动、人才培训和学科建设全面展开。他一个人主讲了无机化学、物理化学、物质结构、量子化学、热力学、动力学、统计力学等十几门课程,培养了一批基础理论扎实、治学作风严谨的主讲教师,更是为我国理论化学研究打下了坚实的基础。

上世纪60年代,唐敖庆与“物质结构学术讨论班”的骨干成员建立了一套从连续群到点群的不可约张量方法,从而统一了配位场理论的各种方案,创造性地发展和完善了配位场理论,为发展配位化学、稀土化学、工业催化剂的研究和激光材料的设计等提供了新的理论依据。此项研究成果于1982年获国家自然科学奖一等奖。

1978年,全国科学大会的召开给中国学术界吹来了科学的春风,吉林大学也在物质结构研究室的基础上,获准正式建立理论化学研究所。该所下设两个实验室:理论化学计算实验室和超分子结构与材料国家重点实验室。现在,这个研究所已正式命名为唐敖庆研究所,继续成为我国理论化学研究的重要中心,不断产出更多高水平有影响的基础科学研究成果。

将黏稠的石油(原油)变成清澈透亮的汽油、降低水的硬度增强洗涤剂的洗衣效果、吸附冰箱压缩机里的水蒸气使之保持干燥……这些都离不开一种叫“分子筛”的催化材料。这一概念虽然陌生,但是它在日常生活中却有着广泛的应用和极高的科研、商业价值,并担负着“催化”我国精细化工产业的重任。如今,我国“分子筛”技术已达到国际先进水平,这离不开以徐如人为代表的第二代科学家们的扎实苦干和默默奉献。

上世纪70年代初,扶余县三井子公社,当徐如人和工人们用水热反应釜生产出第一批水玻璃时,他们欢呼雀跃。这意味着,徐如人在我国首次开拓了石油加工工业中的“水热合成路线”。此后,他开发出了“高温长效的NaY导向剂”,解决了石油生产中的关键难题,获得了授权专利。上世纪80年代初,他的团队又在国际上率先开发出近20种含传统分子筛骨架元素Si,Al,P等以外的其他杂原子分子筛,这些杂原子分子筛用以研发刚兴起的杂原子分子筛催化,支撑了当时我国石油加工工业的兴起。

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另一边,作为唐敖庆“八大弟子”之一,孙家钟一直传承着老师的治学衣钵,传承着科技报国的精神,在理论化学领域数十年如一日坚守,取得了辉煌成就。

上世纪80年代,针对国际上广泛使用的Xα理论的缺陷,孙家钟在得到了格林函数在四个不同区域的双中心展开公式的基础上,推导出正确的原子氛重叠模型的多重散射Xα自洽场方程,拓展了Xα方法的应用范围,被国际同行誉为“严格的Xα理论”。之后,孙家钟用标度概念揭示高分子固化本质是溶胶—凝胶转变,得到了描写这种转变的广义标度律,并建立了含内环化反应的高分子固化理论,使国际高分子统计理论上了一个新的台阶。

孙家钟将自己的大半生都奉献给了理论化学研究,为我国理论化学事业的发展作出了卓越贡献。

中国科学院院士、吉林大学教授沈家骢是我国超分子化学的开拓者之一。上世纪80年代中后期,国际上超分子化学的研究刚刚起步,沈家骢就意识到,超分子化学、组装化学是创造新物质、新器件的重要渠道,是创新思想的重要源头。于是,他及时抓住机遇,与德国科学院院士合作,开展了超分子化学与层状组装体系的研究,并创建了吉林大学超分子结构与材料教育部重点实验室。1994年,沈家骢在《科技导报》上发表题为“超分子科学—21世纪新概念与高技术的一个重要源头”的文章,阐述了超分子科学研究对于创作新物质和新器件的重要性。

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在不断开拓新的研究方向的同时,沈家骢也非常重视青年人才的培养和教育,多次向“唐敖庆教育基金会”捐款。他常常把年轻人带到学科发展的前沿,鼓励他们不断进取,到国际科学前沿上去竞争。至今,沈家骢已培养博士和博士后70余名,可谓是桃李芬芳。

近年来,吉林大学化学基础科研领域不断扩展。更值得欣喜的是,以冯守华、于吉红为代表的第三代科学家们迅速成长了起来,他们思维活跃,创新能力强,壮大了研发力量,并取得了一批具有国际水平的研究成果。

时代向前,创新不辍。昔日豪言“用双手开创祖国事业春天”的老一辈科学家,用几十年时间为我省基础科学研究打下了雄厚的基础。新时代新征程,他们的报国激情至今依然被传承,依然感染、激励着新一代吉林科研人永续奋斗、不断超越。