未來科學大獎得主張杰：尋找新能源迫在眉睫

尹潔

張杰

在獲獎感言中，張杰說他最想與家人分享這份喜悅，“多年來，他們一直陪伴著我，特別是我的父母親，他們在極其艱難的歲月里，培養了我對科學的熱愛和對生活的樂觀”;他最想與科研團隊的成員們分享這份榮譽，“20多年來，我們一路走來，甘苦與共、情同手足，沒有他們，我將一事無成”。此外，張杰也提到了物理學家的責任，他認為物理學家有責任解決人類社會面臨的最具挑戰性的問題，探索自然界最不可思議的奧秘。

如果不是專業人士，或許很難理解張杰所從事的高能量密度物理前沿研究的意義，然而他多年來的成果與當下乃至未來的人類社會有著千絲萬縷的聯系，涉及每個人的未來生活——你幻想過的畫面，其實正是許多像他一樣的科學家正在為我們探索的明天。

45歲當選中國科學院院士

未來科學大獎給張杰的頒獎理由是：“獎勵他通過調控激光與物質相互作用，產生精確可控的超短脈沖快電子束，并將其應用于實現超高時空分辨高能電子衍射成像，和激光核聚變的快點火研究?！?/p>

通俗地說，張杰的獲獎理由就是，利用激光與“靶”相互作用，產生出超短的高能電子脈沖，對物質微觀結構的超快變化拍出微觀世界演化的電影;同時這樣的高能電子束還可以像火柴一樣，對實驗室產生的高溫高密的聚變靶丸進行點火，實現人造小太陽，獲得聚變能。

作為一名物理學家，張杰對自然科學的興趣開始于父親的啟蒙。

張杰出生于山西，從小隨父母在內蒙古支邊。小時候，張杰在父親的帶領下搞了很多“小發明”貼補家用。內蒙古有一種土雞，個子很大，雞蛋也很大，但是下蛋不勤。于是父子倆就想做提高下蛋率的“品種改良”。他們利用雙金屬片受熱彎曲的特性，做了一個簡易的溫度自動調節器，再將多層瓦楞紙糊成的保溫孵蛋箱放在炕上加熱，達到一定溫度后雙金屬片便會彎曲，于是馬上通風、降低箱內溫度，等雙金屬片恢復原狀，再停止通風保持恒溫。這是張杰小時候的第一個物理實驗。

中學時，由于缺乏老師，英語課停上。張杰的母親偶然發現陜西廣播電臺有廣播英語節目，就鼓勵他自學英語。英語廣播每天早、中、晚播送3次，由于自制的收音機性能有限，中午那次播音的噪音太大，只能勉強收到早晚兩次播音的短波信號。于是每天早晨6點鐘，母親就將張杰叫醒、收聽英語廣播;到了深夜，母親又會將打瞌睡的他叫醒，繼續收聽廣播。這樣，張杰熟練掌握了英語。

1977年恢復高考，張杰考入內蒙古大學物理系。獲得學士、碩士學位后，他又考入中國科學院物理研究所，師從著名物理學家王天眷和張道中教授。1988年獲得博士學位后，他赴德國馬普量子光學所從事研究工作，兩年后來到英國盧瑟福實驗室和牛津大學物理系，利用盧瑟福實驗室的“火神”高能量激光裝置，開展高能量密度物理的前沿研究。在此期間，他與研究團隊成員多次打破X射線激光飽和輸出最短波長的世界紀錄——從20納米、15納米一直到接近“水窗”波長的5.8納米的飽和X射線激光輸出。

1999年，張杰回到中科院物理所工作。那時中國的科研條件還很困難，他與同事魏志義一起造出了我國第一臺太瓦級飛秒激光裝置和先進的實驗診斷設備。這臺被張杰命名為“極光一號”的飛秒激光裝置，是當時高能量密度物理研究必不可少的設備。之后，隨著我國對科研經費投入的增多，“極光二號”、“極光三號”以及大量實驗診斷設備的相繼建成，張杰研究組的科研條件得到了全面改善。

1999年，張杰（前排左三）獲得香港求是科技基金會“求是杰出青年學者獎”。（視頻截圖）

2003年，45歲的張杰當選中國科學院院士，之后相繼被德國國家科學院、第三世界科學院、英國皇家工程院、美國國家科學院選為院士和外籍院士。2006年，張杰出任上海交通大學校長。在他任職的11年里，他與交大同事們提出并實施了以制度激勵為核心的現代大學治理體系建設。在全校師生的共同努力下，上海交大成為全球發展最快的大學之一。

2015年，張杰獲得愛德華·泰勒獎章。這是激光聚變與高能量密度物理研究領域的國際最重要獎項，張杰是榮獲該獎的首位華人科學家。

“未來的目標是用聚變能源替代化石能源”

《環球人物》：您在獲獎感言中提到，物理學家有責任解決人類社會發展面臨的最具挑戰性的問題。您認為這個最大挑戰是什么？

張杰：人類社會發展最迫切需要解決的當然是未來能源的問題。我們需要找到一種無碳或低碳的能源，效率高、成本低，這才可能成為我們未來的終極能源。聚變能是終極能源的候選之一，所以我們團隊的一個重要研究領域就是激光聚變中的快點火物理過程，另一個領域是探索物質微觀結構的超快動力學演化。

《環球人物》：這些前沿科技與老百姓的日常生活有怎樣的關系？

張杰：人類社會現在普遍使用的是化石能源，比如煤炭，它主要存在兩方面問題：第一，煤炭儲量有限;第二，煤炭燃燒會產生碳排放，造成全球變暖。

大家平時可能覺得煤炭還夠用很多年，其實這種想法是錯誤的?？紤]到全球變暖的因素，危險已經迫在眉睫了。當然人類已經想了很多辦法，嘗試使用太陽能、風能、水能這些可再生能源。但這些能源也有一個問題——都是間歇性能源。比如太陽能，就非常依賴日照條件，因此在電網里，可再生能源的占比不能太高，目前的主能源還是化石能源。