如何成长为一流的科学家？

张  杰

（2026年9月20日）

今天，我想跟大家聊一个大家一直在思考的，同时也非常希望尽早有答案的问题：如何成长为一流的科学家？

为了回答这个问题，我先给大家讲一个关于李政道先生的故事。这个故事，关乎一个年轻学生如何真正踏入科学之门，也关乎一位伟大的导师如何培养出一位伟大的科学家。

一把特殊的计算尺：科学从亲手求证开始

1946年，20岁的李政道在芝加哥大学攻读博士学位，师从物理学大师恩里科·费米先生。费米先生对李政道的培养非常特别，他每周都会和李政道见一次面，一讨论就是一下午。有一次，费米先生问李政道，太阳中心的温度是多少。李政道回答约一千万度左右。费米先生接着问：你是否自己核算过？李政道回答说，这涉及对流、核物理过程对温度的依赖、状态方程等诸多要素，比较复杂，计算量巨大，不好核算。费米先生说：你不能轻易地直接采信别人的计算结果，必须亲自核验。

大家知道，对太阳中心温度的计算非常麻烦，涉及多个复杂的物理过程，需要反复积分，很繁琐。直接手算工作量巨大，普通商用计算尺不适合处理这套幂次方程。于是费米先生建议，咱们一起专门制作一把专用对数计算尺，把复杂幂次运算转化为简单滑动比对，快速完成积分估算。

费米先生进行了分工：费米负责木工，加工木头尺身；李政道负责推导对数刻度、摄影放大制作标尺刻度。费米先生动手能力极强，从小动手自制实验装置；在罗马、芝加哥时期，经常自己在车间动手切割、加工材料，做实验需要的工件；曼哈顿计划里，他也亲自参与石墨构件装配，习惯亲手做实物，而不只是停留在纸面计算。他们花了一周的时间，制作了长度大约1.8米颇为壮观的大算尺，一边的刻度是18log x，另一边是6.5log x。有了它，连积分也变得好玩了。李政道很快检验了所有的计算结果，然后转入下一个课题。

同学们，这个故事告诉我们：一流科学家的成长，从来不是靠知识的灌输，而是靠思维方式的锻造。费米没有直接给李先生一个结论，而是用了整整一周的时间，带着他亲手制作计算尺，让他在动手的过程中理解：科学的本质不是记住答案，而是学会追问、学会验证、学会用自己的头脑和双手去抵达真理。这种“不迷信权威、自己动手求证”的精神，是李先生从费米教授那里继承的最宝贵财富，也成为他一生治学的底色。这件事情给李先生留下了非常深刻的印象，他后来一直保存着他与计算尺的这幅合照。

更重要的是，李政道从费米先生身上学到的，不仅是如何做科学，更是如何培养人。费米先生用“每周一次、每次一下午”的方式，手把手地将一位年轻人领进科学的殿堂。李政道后来终其一生，也在用同样的热忱，为中国的年轻人搭建通向科学前沿的道路。

从1972年至2010年这38年间，李先生先后63次返回祖国大陆。他建议并推动了中科大少年班、CUSPEA中美联合培养物理研究生项目、博士后制度、自然科学基金制度，捐资设立䇹政奖学金等，这一系列举措的核心只有一个：为中华民族的伟大复兴培养高层次科研人才。李先生曾说，他一生最看重的就是人才的成长。因为他深知，一个国家的强盛，归根结底要靠人才。

让祖国的基础研究能够为人类文明进步作出根本性贡献，是李先生多年的愿望。20世纪的玻尔研究所是量子力学的发源地，它建立了人类认知微观世界新的研究范式，极大地推动了世界科技的发展，形成了哥本哈根学派，同时也培养了大批一流学者，包括十几位诺奖获得者。李先生希望，中国也应该建立属于自己的“玻尔研究所”，通过开展对根本性科学问题的研究，培养中国自己的顶级科学家，为中华民族的伟大复兴贡献力量，为人类文明进步作出中国贡献。

2014年12月18日，李先生致信习近平总书记，正式提出“很希望能在上海交大建立一个国际化的科学研究所，寻找宇宙中极大和极小间的关联，探索自然界最基本和最深刻的相互作用规律”。这一建言得到了习近平总书记的批示，这就是李政道研究所的初心与使命。

经过十年的努力，今天的李政道研究所为大家提供了世界上非常好的科研条件，我们如何才能利用李政道研究所这些好的条件做出最好的成就，成为一流的科学家呢？李政道研究所给出的答案是：研究最根本的科学问题。

所谓根本性科学问题，是那些关系到我们如何认识自然、认识宇宙、认识物质基本规律的问题。为什么要让博士生去研究这些最根本的问题呢？因为这是培养一流科学家最好的方式。回顾诺贝尔物理学奖一百多年的历史，绝大多数顶尖科学家，都是在探索根本性科学规律的过程中成长起来的。

科学家于社会的重要性，就在于我们是人类社会不断提出问题和解决问题的那群人，而李所长期聚焦的研究方向，包括极端宇宙条件下物质的起源与演化、高容错拓扑量子计算。这些一方面是我们人类研究宇宙最根本的科学问题，另一方面，是我们人类社会发展到这个阶段所面临的最困惑的问题。对这些问题的研究，最能催生原创成果，也最能锻炼人。对你们而言，选择一个真正重要的问题，比选择一个容易出论文的问题更有价值。因为只有在面对根本性挑战时，你的思维能力、创造力和坚韧的品格才能得到真正的锻造。

研究根本性科学问题，需要大科学研究范式。大科学研究方式的五大关键要素是：根本性科学问题、专用科学装置群所提供的极限探测能力、有组织的科学研究、国际化研究环境和稳定的资助体系。对于博士生而言，这意味着不再是一个人在战斗，而是在一个有组织、有平台、有国际视野的大科学环境中成长。

李所正在形成“研究部+大平台”的大科学研究范式。不同的研究方向共同面对根本的科学问题，大型科学平台把这些问题变成可实验、可观测、可计算的问题。在这种范式下，青年学子不再局限于某一学科的视野，而是在跨学科的交流中碰撞思想、拓宽视野。做理论的学生，可以从实验物理学家那里了解观测的极限；做实验的学生，可以从计算物理学家那里学到数据分析的新方法。这种跨学科的熏陶，是小作坊式的科研无法给予的。

同时，大科学研究范式强调有组织的科研。这并不意味着压抑个人的创造力，而是让年轻人在团队中学会协作、学会沟通、学会在共同目标下发挥各自的专长。未来的重大科学突破，越来越多地依赖大规模合作，而李所正是培养这种能力的最佳场所。

工欲善其事，必先利其器。探索根本性科学问题，离不开极限探测能力的支撑。这里所说的极限探测能力，指的是人类认知边界上的探测能力。李政道研究所已经布局了覆盖天、地、海的专用科学装置群，构成李所的科研版图，为青年学子提供世界级的研究平台。

上海张江大本营，建有实验室天体物理、拓扑材料和大规模科学计算三大一流的研究平台，为博士生提供从实验到计算的完整研究条件。

在李所科研版图上展示的还有三大前进观测基地。在上海西北方向2800公里的青海冷湖，海拔4300米的赛什腾山B点上，杨小虎教授团队正在建设4.4米口径JUST光谱望远镜，2027年年底将建成中国首台大型通用型光谱望远镜，博士生将有机会使用这台大国重器开展前沿观测。

在正西方向2000公里的四川锦屏，刘江来教授团队正在2400米埋深的实验室里升级PandaX液氙探测器，2027年将建成全球最大规模的新一代暗物质探测器，这里是博士生开展暗物质前沿研究的最佳平台。

在正南2000公里的海南南海，徐东莲副教授团队正筹划在3500米深海布设海铃中微子望远镜，探测能力比第一代提高一个数量级，博士生将参与这一国际领先的大科学工程。

这些研究能力代表着人类的极限，它们的组合使李政道研究所拥有了世界上独一无二的观测能力。

近几年，李所已在暗物质探测、拓扑材料等方向取得一批原创成果，其中很多都有博士生参与。未来几年，这些平台将具备稳定的极限探测能力，为青年学子提供最广阔的舞台。在这些大国重器上亲手操作、亲身参与，是这一代科研人的幸运，也将成为其科研生涯中最宝贵的财富。

但有了极限探测能力还不够，真正决定科学能走多远的还是人，尤其是年轻人的成长。基础研究的突破，从来不是闭门造车的结果。回望20世纪，玻尔研究所之所以能成为量子力学的摇篮，正在于它汇聚了当时来自世界各地的年轻头脑：海森堡来自德国，泡利来自奥地利，狄拉克来自英国。不同文化背景、不同学术传统的碰撞，恰恰是根本性科学问题最需要的思维土壤。

李政道研究所已经形成一支国际化的研究队伍，他们来自16个国家和地区，外籍科研人员占比超过三成，100%拥有长期海外工作或学习经历。这里汇聚了诺贝尔奖获得者、中国科学院院士等享有国际盛誉的科学家，以及一批具有号召力的资深学者和年富力强的中坚力量。青年学子将在这些大师的直接指导下成长。

费米先生当年用“每周一次、每次一下午”的方式，手把手把年轻的李政道领进科学的殿堂。今天在李所，同样的故事正在上演。大师们的言传身教，不仅是知识的传授，更是科学品味的熏陶、思维方式的锻造和治学精神的传承。一次与大师的深入讨论，可能比读十篇论文更有启发；一句关键的指点，可能让人在迷茫中找到方向。

与此同时，李所不断引进和培养年轻科学家。青年学者绝大多数拥有世界名校博士学位和世界一流机构博士后经历，他们选择来到这里，是因为这里有机会面对自己真正关心的科学问题。青年学子将与这些优秀的同伴朝夕相处、切磋学问。一个研究所真正的生命力，在于十年、二十年后谁还在继续追问这些问题——而那一代人，正在今天的李所之中。

科学从来不是封闭的过程，人才的成长更需要开放的环境。李所打造了一系列品牌学术活动，包括诺奖级别的李政道大师讲坛和院士级别的李政道讲座。通过这些品牌活动，李所每年举办高端学术会议20余场、报告250余场，接待海内外访客240余人次，并与普林斯顿高等研究院等世界顶尖机构建立合作。对博士生而言，一次大师的报告可能点燃对某个问题的兴趣，一次与来访学者的交流可能改变研究方向。世界，就这样展现在他们面前。

2023年，上海交大物理学科国家高层次人才培养中心以李所为核心成为首批建设单位，“李政道博士生”项目已累计选拔217人。其培养理念是创新驱动、国际接轨、全周期培育、多元协同，把大科学研究范式贯穿人才培养全过程。与此同时，李所也在积极拓展国际合作版图，把博士生送到国际上享有盛誉的机构学习和交流。

李所博士生已参与费米实验室、欧洲核子中心等国际大科学合作，2024至2026年累计出访412人次。近年来，这些博士生以第一作者或通讯作者在顶尖学术期刊发表高水平论文30余篇，毕业生正在进入世界各地的大学和科研机构深造或工作。一代人培养下一代人，科学就这样一棒接一棒地传递下去。希望年轻人珍惜这样开放的环境，主动走出去、请进来，在国际交流中开阔视野、提升能力，成长为具有国际竞争力的一流科学家。

回顾李政道先生的一生，从费米手把手教他制作计算尺，到他63次回国推动人才培养制度，再到嘱托我们建设李政道研究所，他所做的一切，都是为了一件事：通过对根本性科学问题的探索，为中华民族的伟大复兴培养高层次人才。

今天，李所已经搭起了这样一个平台：根本性的科学问题、世界级的大科学装置、国际化的研究环境、完整的人才培养体系。青年学子已经来到这条道路的起点。未来十年、二十年，那些困扰人类几十年、几百年的根本问题，会由谁来回答？也许，正是你们这一代人。

希望大家不辜负李政道先生的期望，在探索根本性科学问题的道路上成长为一流的科学家，为中华民族的伟大复兴贡献自己的力量。

一笔一划写出的序言

最后，我想再讲一个故事。2020年，我的演讲集《十年筑梦录》结集出版，我希望李政道先生能为这本书写一段序言。那时李先生已经94岁，我也知道他因手抖已经写不了太多字，于是提议由我把序言起草好，请他过目并签字。那一次，李先生很不高兴，在他看来，序言就该由他本人一笔一划亲手写成。后来身边的人告诉我，这三页序言全是李先生手写的，为了这三页纸，他花了整整一周。他是一位极重细节、治学严谨的物理学家，只要笔画稍有抖动，就撕掉这一页重写。这本书，今天将作为礼物由我代表李政道先生亲手送给在座的每一位同学。

这本《十年筑梦录》里的序言，是李先生留给年轻人的一份希望。它让我再一次真切地体会到，李先生希望通过李政道研究所告诉年轻人的，正是怎样做人、怎样做学问、怎样成长为一流的科学家。