未来科学大奖得主张杰：寻找新能源迫在眉睫

尹洁

张杰

在获奖感言中，张杰说他最想与家人分享这份喜悦，“多年来，他们一直陪伴着我，特别是我的父母亲，他们在极其艰难的岁月里，培养了我对科学的热爱和对生活的乐观”;他最想与科研团队的成员们分享这份荣誉，“20多年来，我们一路走来，甘苦与共、情同手足，没有他们，我将一事无成”。此外，张杰也提到了物理学家的责任，他认为物理学家有责任解决人类社会面临的最具挑战性的问题，探索自然界最不可思议的奥秘。

如果不是专业人士，或许很难理解张杰所从事的高能量密度物理前沿研究的意义，然而他多年来的成果与当下乃至未来的人类社会有着千丝万缕的联系，涉及每个人的未来生活——你幻想过的画面，其实正是许多像他一样的科学家正在为我们探索的明天。

45岁当选中国科学院院士

未来科学大奖给张杰的颁奖理由是：“奖励他通过调控激光与物质相互作用，产生精确可控的超短脉冲快电子束，并将其应用于实现超高时空分辨高能电子衍射成像，和激光核聚变的快点火研究。”

通俗地说，张杰的获奖理由就是，利用激光与“靶”相互作用，产生出超短的高能电子脉冲，对物质微观结构的超快变化拍出微观世界演化的电影;同时这样的高能电子束还可以像火柴一样，对实验室产生的高温高密的聚变靶丸进行点火，实现人造小太阳，获得聚变能。

作为一名物理学家，张杰对自然科学的兴趣开始于父亲的启蒙。

张杰出生于山西，从小随父母在内蒙古支边。小时候，张杰在父亲的带领下搞了很多“小发明”贴补家用。内蒙古有一种土鸡，个子很大，鸡蛋也很大，但是下蛋不勤。于是父子俩就想做提高下蛋率的“品种改良”。他们利用双金属片受热弯曲的特性，做了一个简易的温度自动调节器，再将多层瓦楞纸糊成的保温孵蛋箱放在炕上加热，达到一定温度后双金属片便会弯曲，于是马上通风、降低箱内温度，等双金属片恢复原状，再停止通风保持恒温。这是张杰小时候的第一个物理实验。

中学时，由于缺乏老师，英语课停上。张杰的母亲偶然发现陕西广播电台有广播英语节目，就鼓励他自学英语。英语广播每天早、中、晚播送3次，由于自制的收音机性能有限，中午那次播音的噪音太大，只能勉强收到早晚两次播音的短波信号。于是每天早晨6点钟，母亲就将张杰叫醒、收听英语广播;到了深夜，母亲又会将打瞌睡的他叫醒，继续收听广播。这样，张杰熟练掌握了英语。

1977年恢复高考，张杰考入内蒙古大学物理系。获得学士、硕士学位后，他又考入中国科学院物理研究所，师从著名物理学家王天眷和张道中教授。1988年获得博士学位后，他赴德国马普量子光学所从事研究工作，两年后来到英国卢瑟福实验室和牛津大学物理系，利用卢瑟福实验室的“火神”高能量激光装置，开展高能量密度物理的前沿研究。在此期间，他与研究团队成员多次打破X射线激光饱和输出最短波长的世界纪录——从20纳米、15纳米一直到接近“水窗”波长的5.8纳米的饱和X射线激光输出。

1999年，张杰回到中科院物理所工作。那时中国的科研条件还很困难，他与同事魏志义一起造出了我国第一台太瓦级飞秒激光装置和先进的实验诊断设备。这台被张杰命名为“极光一号”的飞秒激光装置，是当时高能量密度物理研究必不可少的设备。之后，随着我国对科研经费投入的增多，“极光二号”、“极光三号”以及大量实验诊断设备的相继建成，张杰研究组的科研条件得到了全面改善。

1999年，张杰（前排左三）获得香港求是科技基金会“求是杰出青年学者奖”。（视频截图）

2003年，45岁的张杰当选中国科学院院士，之后相继被德国国家科学院、第三世界科学院、英国皇家工程院、美国国家科学院选为院士和外籍院士。2006年，张杰出任上海交通大学校長。在他任职的11年里，他与交大同事们提出并实施了以制度激励为核心的现代大学治理体系建设。在全校师生的共同努力下，上海交大成为全球发展最快的大学之一。

2015年，张杰获得爱德华·泰勒奖章。这是激光聚变与高能量密度物理研究领域的国际最重要奖项，张杰是荣获该奖的首位华人科学家。

“未来的目标是用聚变能源替代化石能源”

《环球人物》：您在获奖感言中提到，物理学家有责任解决人类社会发展面临的最具挑战性的问题。您认为这个最大挑战是什么？

张杰：人类社会发展最迫切需要解决的当然是未来能源的问题。我们需要找到一种无碳或低碳的能源，效率高、成本低，这才可能成为我们未来的终极能源。聚变能是终极能源的候选之一，所以我们团队的一个重要研究领域就是激光聚变中的快点火物理过程，另一个领域是探索物质微观结构的超快动力学演化。

《环球人物》：这些前沿科技与老百姓的日常生活有怎样的关系？

张杰：人类社会现在普遍使用的是化石能源，比如煤炭，它主要存在两方面问题：第一，煤炭储量有限;第二，煤炭燃烧会产生碳排放，造成全球变暖。

大家平时可能觉得煤炭还够用很多年，其实这种想法是错误的。考虑到全球变暖的因素，危险已经迫在眉睫了。当然人类已经想了很多办法，尝试使用太阳能、风能、水能这些可再生能源。但这些能源也有一个问题——都是间歇性能源。比如太阳能，就非常依赖日照条件，因此在电网里，可再生能源的占比不能太高，目前的主能源还是化石能源。