科学为什么独立？创新性科学思维从哪来？科研与应用什么关系？| 赵东元院士演讲

12月28日上午，中国科学院院士、复旦大学化学与材料学院院长、复旦大学相辉研究院首任院长赵东元以“‘孔’中看世界——无尽的科学前沿”为题，在第五期浦江科学大师讲坛上作报告分享。

此次分享，赵东元院士从遥远的古希腊哲学谈起，分享化学这一学科从无到有、从有到专的曲折历程，以及他对于科研工作返璞归真的思考。

做化学研究要充满想象力

要有做探险家的能力

什么是化学？

化学是一门非常古老的学科，其起点最早可溯源至中世纪的炼金术。人们研究物质的起源、构成，从一开始就伴随着神秘。希伯来语中的“Chaman”，便是“谜团”的意思。

“造化钟神秀，阴阳割昏晓”，赵东元结合甲骨文与杜甫诗句，揭示了“化”字所蕴含的变化之意。在他看来，“造化”正是化学的本质，大自然创造了万物，通过事物与事物之间的相互变化，造就了大千世界。

谈及化学的特点，赵东元认为：“化学没有数学那么‘精确’，也没有物理那么‘高大上’，很多时候也看不见摸不着。一代代化学研究者，都是在黑暗中慢慢摸索前进。”比如，仅仅为了弄清楚空气的组成，人们就前前后后花了三百多年的时间。

“化学家要充满想象力，要有做探险家的能力。”赵东元强调。而与此同时，化学也是合成的艺术，是一门艺术的科学，需要被传承和创新。

开启近代化学之路的“化学之父”罗伯特•波义耳、创立原子论的约翰•道尔顿、“有机合成天才”罗伯特·伯恩斯·伍德沃德……回顾漫长的化学科学史，赵东元紧扣关键人物，分享了他对于科学精神的深入思考。其中，“独立”是关键词。

为什么科学是“独立”的？赵东元表达了自己的见解：科学的每一次重大突破，都是一个人或者极少数人对人类共识的挑战。新实验结果催生的新理论往往是突破性的、跳跃式的，不可能从已存共识中演绎出来。常规科学是演绎的，而革命性的科学思维是破坏性的、超逻辑的。

创新的科学思维从何而来？赵东元认为，“正确的选题”，“好的科学方法”，“抛开功利、深邃思维和大胆质疑”，“科学合作和科学道德”，缺一不可。

赵东元还分享了一张经典照片——玻尔祖孙三代在一块黑板前讨论科学。其中，托马斯·玻尔（中）、阿格·玻尔（右）获诺贝尔奖。这个简单又温馨的画面，无疑是科学精神传承的极佳注解。

玻尔祖孙三代合影

“化学没有圣杯。我的哲学气质不在于为解答大疑问做研究，而是在于在美丽的化学庭院里研究很多小的问题，将目光放在它们之间的关系上。”他最后借1981年诺奖得主罗尔德·霍夫曼的话勉励大家，做科研不能好高骛远，而要脚踏实地。

基础研究的翅膀一旦插上

应用的铅砣，就难以高飞远举

介孔材料是指孔径在2-50 nm之间的纳米多孔固体，是纳米材料的一个重要分支。与微孔材料相比，介孔材料的孔径更大，更适用于大分子参与的化学反应过程；与大孔材料相比，介孔材料具有更大的比表面积和更多的活性位点，显示出独特的纳米限域效应。

介孔高分子和碳材料的电子显微镜照片

过去20多年里，赵东元及其团队深耕介孔材料研究，开发大量介孔材料的合成方法，创制一系列全新的介孔材料，相关成果被数十个国家和地区的千余家科研机构跟踪采用。而他所创造出的20种新型功能介孔材料，全部以FDU（复旦大学）命名。2020年，他带领团队获国家自然科学奖一等奖。

如今，赵东元团队将介孔材料研究发展到了前所未有的新高度。其构建过程包括从原子到分子，再到功能基元和器件的逐级组装，为前沿交叉学科的发展提供新范式。此外，他们还将介孔材料广泛应用于催化、储能、生物检测、化妆品、水处理、电子材料等诸多方面。

赵东元研发的介孔材料在工业上的应用

如何看待科学研究和应用之间的关系？面对现场听众的提问，赵东元回答，尽管化学是离工业最近的一门基础学科，很多研究成果都能实现转化，但基础研究不能只考虑经济效益和应用价值，而应当专注于提出问题和回答问题本身。

“正如化学在炼金术、炼丹术中存在了很长时间，当人们以获取黄金为目的时，它就不是科学。”赵东元说，1661年，当罗伯特·波义耳写下第一本化学“教科书”并开始研究物质的本质和物质的变化时，化学才成为了一门科学。

“基础研究的翅膀一旦插上了应用的铅砣，就难以高飞远举了。”他强调，做科研不要总是问“有什么用”，只有先回答好基础问题，才可能围绕已有的科研成果，实现更为广泛的应用。

面向未来，如何设计具有特殊功能和动力学特征的分子？细胞的化学基础是什么？思考和记忆的化学基础是什么？怎样能够探索全部元素的可能组合？赵东元认为，这些议题是化学基础研究亟需解答的问题。

而面对生成式人工智能的兴起，赵东元也感受到了紧迫感。“现在，我们利用AI可以设计出200多种晶体材料，放在以前，人们要不断试错，花掉10年甚至更长时间。”目前他正在带领团队致力于将人工智能与传统化学研究相结合。

就在今年11月，复旦大学成立相辉研究院，赵东元受聘为首任院长。该研究院聚焦攻关前瞻性、挑战性、高价值的关键科学难题，着力营造宽容、开放、活跃、自由的学术环境，为人才“十年磨一剑”提供制度保障。

“只问是非，不计利害”的科学精神，是赵东元始终倡导的。他期待与更多科学家并肩努力、心无旁骛，“让科学成为未来中国重要的文化基因，让科学伴随我们的梦想实现”。

主讲人简介

赵东元

中国科学院院士

世界科学院院士

国家自然科学奖一等奖获得者（2020）

赵东元教授长期致力于功能介孔材料研究，提出了界面取向组装原理和技术，建立了功能介孔材料合成制备体系。在功能介孔材料合成和应用研究领域，共发表 800余篇高水平论文，被引用超过14万次，H指数190，介孔材料领域国际排名第一，成果被数十个国家和地区的千余家科研机构跟踪采用。曾获得国家自然科学奖一等奖(2020)、二等奖(2004)，中石化前瞻基础科学奖一等奖(2021)，中国化学会“化学贡献奖”(2018)，中国分子筛协会成就奖(2017)，TWAS-联想科学奖(2016)，夸瑞兹密国际奖(2019)，纳米研究奖(2020)以及全国创新争先奖章 (2023)，全国杰出专业技术人才（2021），上海市科技功臣（2022）和感动上海年度人物（2023）等国内外重要奖项。

完整演讲内容，请在复旦大学视频号-直播回放中收看~

文字：殷梦昊、丁超逸、张校毓

摄影：戚心茹、浦江科学大师讲坛