深耕基础研究，以“面向未来的耐心”
【青春在创新探索中闪亮】
光明日报记者 陈鹏 光明日报通讯员 江盛盈 陈艺娴
开栏的话
创新，是人类进步的源泉；青年，是创新的重要生力军。
如今，越来越多科研青年在重大科研攻坚中挑大梁、担重任，为攻克“卡脖子”问题、服务国家战略急需、实现高水平科技自立自强而执着努力、贡献力量。今起，本版推出“青春，在创新探索中闪亮”系列报道，把视线投向高校里的国家实验室、国重实验室、高水平创新团队，聚焦其中的青年科技工作者、科研团队等，与大家一起感受青春创新的力量。
首期关注的，是在科技创新的星辰大海中破浪前行的基础研究者。他们以十年磨一剑的定力深耕“无人区”，用寂寞中的坚守浇灌科学之花。这些艰难而重要的探索，恰是颠覆性创新的源头活水。让我们珍视这份“面向未来的耐心”，为敢闯“智识荒原”的探索者喝彩。
小小探测器，追寻宇宙大奥秘
光明日报记者 陈鹏 光明日报通讯员 江盛盈
在浩瀚宇宙中，一束绚烂的伽马射线暴（简称“伽马暴”）划破夜空，仅持续短短几秒，却释放出堪比太阳一生的能量。这一幕，被清华大学“天格计划”团队自主研制的卫星载荷精准捕捉，并以完整、未饱和的独家观测数据，为人类探索宇宙提供了全新视角。
这是一群青年学子向星空深处执着追问的成果。
青岛理工大学（黄岛校区）理学院实验室，学生在调试完全自主研发的数字全息显微镜。王海滨摄/光明图片
2025年5月，这支由清华本科生主导的基础研究团队在酒泉卫星发射中心迎来又一个振奋人心的时刻。随着蓝箭航天“朱雀二号”火箭点火升空，“天格计划”第十三颗卫星载荷——GRID-09成功入轨。这颗由“天格人”自主设计、装调、标定的科研载荷，具备高通量与在轨自适应观测能力，还搭载了为中国空间站“POLAR-2”项目定制的SiPM辐射损伤研究载荷。
作为主力成员之一，清华工程物理系博士生杨紫瑞参与了整个载荷的设计与研制。他说：“能把自己做的探测器发射到宇宙，这很酷，我们每个人都全力以赴！”
其实，早在2023年，杨紫瑞就亲历了“天格计划”的一个“高光时刻”。是年8月12日，GRID-05B卫星意外捕捉到代号为GRB 230812B的伽马暴。这场宇宙“烟花”虽只闪现3秒，却是迄今第三明亮的伽马暴。由于天格探测器适宜的有效面积与亮源特性高度契合，成了全球唯一记录到该伽马暴全过程的观测设备。在天文系博士生王晨宇牵头下，团队比对多国卫星与地面观测数据，发现该事件与超新星坍缩相关，挑战了“短伽马暴只源于致密天体并合”的传统理论。这项成果不仅填补了我国学生科研自主主导的空白，更被国际权威期刊《天体物理学报》收录。
时间回到2016年，几位清华大三学生发起组建了这个团队，起初只是想“找个办法看见伽马暴”。从一个本科兴趣小组成长为全国领先的大学生科研平台，“天格计划”取得的成果并不只是因为好运气。他们边学边做，自主完成探测器原型设计，2018年成功将首颗实验载荷送入太空。在穿越无数次试验失败与测量偏差的“闯关”背后，是实验室里成百上千次的标定，是日复一日拆解问题、细化目标的“科研体力活”，以及那份对抗枯燥与挫折的好奇心。
“这群学生用实际行动证明了，纳卫星探测器虽小，但经过严格的设计和标定，它也可以是一个真正的‘科学仪器’，它一样可以用来做有价值、有意义的科学研究。”“天格计划”指导教师、工程物理系教授曾鸣表示，“参加这项科研的学生未必天分过人，只要你有兴趣、肯努力，‘天格’就愿意为你提供成长的空间。”
在团队中，每颗卫星背后都留下了数十位本科生的身影。
从结构设计、软件开发到飞控调试，核心成员必须“主刀”完成关键环节，每学期还通过“老带新”机制开展技能培训。复杂工程被切分为一个个“新手任务包”，即便是零基础的新同学也能迅速参与。每周组会攻关、集体讨论解决卡点早已成为常态，遇到科学数据处理的难题，他们还会请教学校里超算学生团队的伙伴。工程与科学的双轮驱动，塑造了一个协同成长、代际传承的学生科研共同体。
截至目前，“天格计划”已有来自清华7个院系、前后11届的200余名学生参与，成功发射13颗卫星载荷，累计在伽马射线暴协同观测网上发布10余例观测事件，部分科研成果被中科院国家空间科学数据中心收录，并发表多篇国际期刊论文。
如今，越来越多从“天格计划”走出的毕业生奔赴“中国锦屏地下实验室”“神光Ⅲ”“怀柔一号科学卫星”等国家大科学项目一线岗位，在更广阔的空间中继续追光逐梦。
科研不是“短跑”，而是“马拉松”
光明日报记者 陈鹏
在北京西北五环外的一座实验室里，总有一盏灯亮到深夜。
灯光下，中国农业大学生物学院教授杨光辉和他的团队，正与显微镜、培养皿和盐碱土为伴，试图解开一个困扰人类千年的农业难题：“盐碱地上，作物如何高产丰收？”
2008年，在“21世纪是生命科学的世纪”这句话激励下，杨光辉考入中国农业大学生物学院。本科毕业后，他进入清华大学生命科学学院深造，师从结构生物学家施一公院士。在清华的7年里，他沉浸在蛋白质结构与功能的世界里，日益体会到结构生物学的魅力。
湖北省组织省内多所高校、科研院所、企业进行科研攻关。图为武汉格蓝若智能技术股份有限公司研发团队成员在调试人形机器人。新华社发
2019年，再次回到中国农业大学时，29岁的杨光辉以“杰出人才”身份被引进，任生物学院教授，进入植物抗逆高效全国重点实验室。该实验室以提升主要农作物抗逆性和资源高效利用为主攻方向，开展植物环境适应性的前沿基础研究。
进入实验室不久，杨光辉就选择了一个极具挑战性的方向：破解作物抗盐胁迫的分子密码。
这个课题有很强的现实意义：我国是全球第三大盐碱地分布国家，目前拥有各类可利用盐碱地资源约5亿多亩，其中有农业利用前景的达1.85亿亩。杨光辉介绍：“盐碱地被称为‘地球的牛皮癣’，传统改良方法成本高、周期长。如果能让作物自己‘学会’抗盐，就能变废为宝。”
然而，科研之路从不是一帆风顺。
一开始，杨光辉和团队每天面对的是无数次失败——蛋白质结晶条件不对、基因编辑效果不理想、实验数据与预期不符……
“几乎99%的时间都在试错。”杨光辉说，“但每一次失败，都意味着我们排除了一个错误选项，离自然规律更近一步。”
不断试错，终见曙光。
2023年，杨光辉和郭岩课题组合作解析植物抗盐胁迫关键蛋白SOS1的结构和功能调节机理的文章在《Nature Plants》发表。
“植物在适应盐胁迫的过程中进化出了一系列抗盐信号通路，弄明白其中蛋白质作用的机理，有助于植物抗盐碱化，促进农作物更好生长。”这让杨光辉感到兴奋，“这些成果可能是作物丰收的下一个增长点。”
“和所有基础学科一样，大家最关心的是，自己的研究能不能用，什么时候能用上？”杨光辉表示，“在自由探索和目标导向这两个维度上，生物科学都能得到很好应用。”
在杨光辉的实验室里，博士生徐瑕曾经历过一次“至暗时刻”。她花了两年时间研究一个关键基因的功能，却在论文即将投稿时发现，同一成果已被国内其他高校团队抢先发表。这意味着，她的研究必须推倒重来。
“做科研就像赛跑，你永远无法预测竞争对手会有多快。”徐瑕说，“压力像一张无形的网，笼罩着你，有时真让人喘不过气。”
杨光辉安慰她：“科研不是短跑，而是马拉松。真正的突破往往来自长期积累，而不是一时的领先。”
锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。这是杨光辉给学生的建议，也是自己故事的缩写。
“基础科学研究就像坐‘冷板凳’，过程可能会有点苦，我们要苦中作乐，要学会给自己正向反馈。”采访中，杨光辉不止一次谈到了科幻小说《三体》,“科学的魅力在于发现未知领域，不被外物干扰时的专注本身就很迷人。”
在杨光辉的设想里，下一步，他将继续攻坚种源“卡脖子”问题的基础科学瓶颈，以助力品种选育。“希望我们能在作物抗逆、抗病、抗虫、高产优产，畜禽高效生产、疫病防控、遗传改良、资源可持续利用等关键方向实现突破。”
在量子世界潜心“追光”
光明日报记者 陈鹏 光明日报通讯员 陈艺娴
夏日的阳光炙烤着每一位赶路人。在南京大学鼓楼校区唐仲英楼内，有一间毫不起眼的“黑屋子”，其内部温度却低得惊人，仅比宇宙最低温度零下273.15摄氏度高出约0.03摄氏度。
在这间“魔法黑屋”里，南京大学物理学院教授杜灵杰带领学生团队成功“追光”，在世界范围内首次成功捕捉到了引力子激发。这一重要成果同时入选2024年度“中国科学十大进展”和“中国十大科技进展新闻”。
在南京举行的中国高校科技成果交易会展区，哈尔滨工程大学的科技网红全海深AUV（无缆水下机器人）悟空号吸引观众。王路宪摄/光明图片
走近杜灵杰办公室门前的展示板，上面张贴着六份发表在《自然》主刊及其子刊上的论文。
2019年，杜灵杰与合作者在分数量子霍尔效应中意外观察到一种新的集体激发，这一成果被科研界认为可能是分数量子霍尔引力子（即引力子激发）存在的证据。随后不久，杜灵杰结束留学，回到母校南京大学任教，并决心解决这个基础物理问题。
当时的引力子领域还是科研“无人区”，研究的首要条件是要有合适仪器设备。当时，全球都没有现成的实验设备，团队只能从零开始自主搭建。
2022年8月，杜灵杰带领团队历时三年，从无到有设计组装出实验装置，搭建起一间能够开展实验的“黑屋子”。最初一段时间，杜灵杰及其团队一无所获。他们对海量的实验数据进行分析复盘，发现了引力子激发的微弱信号，满怀期待投稿，却被期刊回复“证据不足”。的确，因为该发现如被证实，意义将极为重大，期刊编辑部不得不谨慎对待。
杜灵杰没有放弃，带领学生冷静复盘每一步实验步骤，仔细排查，直至找到办法。2024年3月，团队研究成果——“在分数量子霍尔效应中首次观察到引力子激发”终于在《自然》正式发表。
杜灵杰的团队里，几乎全是年轻人。课题组大组会每周一次，每位学生都要汇报科研进度，分享学习成果。学生王一帆告诉记者：“实验中遇到任何困难咨询杜老师，不管多晚，他都会及时回复。”
实验上的问题总是一个接一个。杜灵杰建议学生专注眼前任务，先解决今天的问题，再去琢磨明天的问题：“只要每天有进步，哪怕微小也值得开心。”
如何让团队保持科研热情？他也有自己的策略：大胆探索前沿领域，做好长期攻关准备；也开展一些把握较大、短期内能出成果的工作，以正向激励科研团队。
“基础研究是种大树的事业，可能几十年后才会开花，但‘埋头种树’和‘低处摘桃’并不矛盾。种树过程中难免劳累饥饿，顺手开展些短期工作，就像摘颗桃子吃下肚，补充体力、增加动力，一步步实现终极目标。”杜灵杰说。
“选择科研领域时，不要以冷热门为唯一标准。冷热周期变化不定，对科研人而言，坚持耕耘、保持战略耐心，产出意义重大的成果，助力社会解决难题才是关键。”杜灵杰说，“关键是做自己感兴趣且国家社会需要的事。”
实验室成立初期，科研经费不足，南京大学拨付专项科研基金以解燃眉之急。成果完成后，仍然面临着经费不够支撑后续研究的状况。好在，江苏省科技厅通过省自然科学基金攀登专项紧急拨款300万元给予支持。而江苏省物理科学研究中心的成立和国家长周期项目的开展，也为基础研究提供了更稳定的支持。
基础研究与其他学科不同，需要根据自身特点灵活探索。杜灵杰将科研比作小船：“基础研究是探索未知，所以其突破往往有不可预期性，如果让更多的小船从不同的可能方向进行探索，那会更有机会找到基础研究的‘新大陆’。当然，有组织科研对于深化基础研究是极为重要的，尤其是在‘新大陆’的方向被确定之后。如此一来，形成良性循环，基础研究的动力将越来越强。”
《光明日报》（2025年07月08日 13版）