国家最高科学技术奖揭晓，今年诞生了最年轻的获奖者
薛其坤：中国实验室里第一次发表诺贝尔奖级的物理论文
现任南方科技大学校长薛其坤是凝聚态物理领域的著名科学家。近年来，薛其坤已获国家自然科学一等奖1项，获国家自然科学二等奖2项，获巴克利奖\第三世界科学院物理奖、陈嘉庚科学奖、求是杰出科学家奖、何梁何利科学与技术成就奖、未来科学大奖－物质科学奖、（首届）全国创新争先奖章、菲列兹·伦敦纪念奖等奖项。
2012年底，薛其坤和团队在全世界首次成功在实验室中观测到了量子反常霍尔效应。该成果于2013年5月在美国《科学》（Science）杂志发表，被审稿人称之为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。诺贝尔奖获得者杨振宁评价道：“这是从中国实验室里，第一次发表出了诺贝尔奖级的物理学论文！”
量子霍尔效应是凝聚态物理中的一个重要量子效应，可以改变电子的运动轨迹，使其像在高速公路上行驶的汽车一样有序，减少了中间阻碍，降低热量消耗率，加快运行速度。整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的实验发现分别于1985年和1998年获得诺贝尔物理学奖。
由于传统量子霍尔效应需要强磁场、极低温、高载流子迁移率样品才能出现，因此很难真正得到应用。而量子反常霍尔效应的好处在于不需要任何外加磁场，该项研究成果将推动新一代低能耗晶体管和电子元器件的发展，可能加速推进信息技术革命进程。
实现这一神奇的量子现象，材料必须同时满足三项非常苛刻的条件：材料的能带结构必须具有拓扑特性，从而具有导电的一维边缘态；材料必须具有长程铁磁序，从而存在反常霍尔效应；材料的体内必须为绝缘态，从而对导电没有任何贡献。薛其坤曾撰文解释称，这就如同要求一个人同时具有短跑运动员的速度、篮球运动员的高度和体操运动员的灵巧[1]。
早在2002年初，薛其坤团队在拓扑绝缘材料生长动力学机制方向的开拓便奠定了今日的领先优势：一个融合分子束外延设备、扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱三种实验设备的超高真空互联系统。现在，国际上很多团队都采用了薛其坤团队发展的这种技术。
在四年的时间里，他们生长和测量了超过1000个样品，质量上乘的拓扑绝缘体薄膜面对巍然不动的“三座大山”也需要反复调整、反馈，把每一步做到极致。最终他们成功研制出非常复杂的（四组分的）三维磁有序含Cr的拓扑绝缘体（CrBiSbTe），并且观测到了非常清晰的量子反常霍尔效应。
中国科学院理论物理研究所于渌院士在接受《国家科学评论》采访时说道，“当薛其坤的文章投稿到Science杂志的时候，审稿人并不相信，但当他们看到原始数据时就信服了”[2]。
薛其坤团队在超导方面也有丰硕的成果。2012年，他们发现了单层铁硒与钛酸锶衬底结合而衍生出的界面增强的高温超导现象，虽然温度只是并未达到液氮温区，但综合多个物理参数的推测来看，这是一种新的高温超导体系。这一发现挑战了当时学界的主流共识[3]。
接下来，薛其坤有两个探索方向。一是如何提高量子反常霍尔效应实现的温度，以及高温量子反常霍尔效应的应用。二是希望发现新的常压下在77K液氮温区以上的高温超导体系，并且在超导机理上做出贡献。
李德仁：中国测绘遥感从无到有的突破
李德仁院士是国际著名的摄影测量与遥感学家。他同时作为中国科学院院士和中国工程院院士李德仁院士，是全国34位“双院士”之一。
1939年，李德仁出生于江苏泰县的书香门第。高中毕业后原本报考数学力学系、打算研究火箭的他，意外被刚成立一年的武汉测绘制图学院录取，专业是航空摄影测量。大学就读期间，敢于给教科书挑错的李德仁。引起了“中国摄影测量与遥感学科之父”王之卓的注意。
1978年国家恢复招收研究生，李德仁成为王之卓的研究生，并且成为中国第一位派到联邦德国学习航测的学者。在波恩大学求学的半年内，他针对西方学者发现和消除粗差的倾向性方法，推导出比丹麦法更具优势的新方法，被国际测量学界称为“李德仁方法”。
转入斯图加特大学后，仅仅用了两年半时间，李德仁就完成了博士学业。同时解决了误差可区分性理论这一测量学界的难题，这个问题涉及到如何在众多测量数据中区分偶然误差、系统误差和粗差，这直接关系到测量结果的准确性和可靠性。由此写就的博士论文，至今仍保持着斯图加特大学历史最高分的纪录。回国前他的导师表示，“我为此文而激动，它把一个百年的难题解决了[4]。”
毕业后他没有对留在国外工作的机会动心，而是立刻回国。那是他觉得自己使命感最强烈的时期，“我回国以后，了解中国和外国差距，认为我们要用最短的时间去追赶、赶超。这个一直没有停，没有断。”
面对世纪之交我国卫星、航空、地面系统多处落后和受制的情况，李德仁提出：“中国要有自己的高分辨率卫星，要有自己的测绘卫星“。2002年，李德仁作为牵头人向国家提出“建设我国高分辨率对地观测系统”。2010年，我国高分辨率对地观测系统重大专项全面启动实施，李德仁担任项目的副组长[5]。
经过十多年的努力。我国卫星分辨率提高到了民用0.5米，遥感信息服务时间从数小时缩短至8分钟，使我国卫星遥感及应用达到世界先进水平。这是一项高度自立的成果，李德仁表示“这项成果是在元器件受限的情况下，用中国人的智慧、用我们的数学和过程控制方法创造的[6]。”
此外，李德仁还研制了我国天-空-地3S集成的测绘遥感系统；建立了自主可控的国产地理信息技术体系。从基础理论到重大技术创新，让中国测绘遥感实现从无到有、从有到优。这些成就让他前后六次获得国家科技进步奖。
2020年中国布局北斗时，基站建设在一些国家受到限制。李德仁组织团队攻关，创造性地研究出中国第一个低轨卫星导航增强系统和室内外一体化亚米级手机导航定位系统。在缺少基站的情况下，定位精度达到了GPS同等水平，而且多项技术性能超越GPS。
针对卫星遥感存在的“成本高、效率低、不稳定、应用少”等问题，李德仁带领的团队又投入到了“东方慧眼”智能遥感星座项目。预计到2030年发射252颗卫星，包括高分辨率光学和雷达卫星、高光谱卫星和热红外卫星，形成“星网”。
这些成果不仅是科技上的突破，而且真切地改变了我们的生活。汶川地震期间，带领武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室团队，对唐家山堰塞湖地形进行了扫描，以科学可靠的数据辅助决策。
“东方慧眼”系列中的“珞珈二号”卫星，在去年河北洪灾期间观测到一处堤防决口，判断这个决口很危险后。团队立即向有关部门发布预警。由此得以迅速组织撤离，6400多人转危为安[7]。
最高科学技术奖之变：突出基础研究，突出国际影响力
对于本次最高科学技术奖的评选，教育部科技发展中心原主任李志民表示，这次的评选“突出了基础研究，突出了民用。”
在过去的获奖者中，不乏对国计民生影响重大的科学家，比如杂交水稻之父袁隆平、两弹一星元勋于敏等。很多获奖者的研究成果都有着很高的实用性，与国家的重大战略需求紧密相关，如能源、环境、健康、信息等领域。获奖者从事应用研究的偏多，基础研究的比例相对少。
李志民认为。相对于我国科技的整体进步水平程度来说，今年的评议也侧重国家的战略需求，但评出了在国际上更有影响力的成果。如李德仁院士的高精度航空与地面测量系统，不仅对国家安全、城市安全、环境保护有着重大应用，也是全球通用的技术。薛其坤院士的研究则在国际物理界产生了重大的影响，体现了我国在基础研究领域的实力，也是我国科技进步的一个重要的代表。
“过去评选了很多长期性的保密的项目，对我们国家有重要的意义。但是在国家科学技术发展的今天，我们也有更多在国际上有影响力的学术成果能够拿得出去。”李志民说。
对基础研究的重视，也符合今年5月刚刚修改过的《国家科学技术奖励条例》最新要求，“国家加大对自然科学基础研究和应用基础研究的奖励[8]。”
另外一点，从最高科学技术奖的评选的过程看，这次实现了从推荐制到实名制的转化。
2017年5月，经党中央、国务院同意，国务院办公厅印发《关于深化科技奖励制度改革的方案》，明确国家科技奖励由“推荐制”调整为“提名制”[9]。2020年10月，国务院第三次修订发布《国家科学技术奖励条例》，进一步落实了提名制改革要求。
提名制改革对国家科学技术奖学术性的提高非常关键。去年底科技部制定的《国家科学技术奖提名办法》明确提出。“提名制的实施，对于增强国家科技奖励的学术性、激发人才创新活力发挥了重要作用[10]。”
李志民解释，2020年《国家科学技术奖励条例》有多处修订，最重要的变化就是把国家科学技术奖励的评选，从推荐制改名改成提名制。
经过实践中的多次调整，国家科学技术奖的提名机制已得到优化。现在，除了传统的部委推荐和省市推荐途径外，各学术团体和学会也有提名权，特别是赋予中国科协及其下属的各类学术团体提名权。
这样的改革不仅拓宽了提名渠道，也使得评选过程更加多元和专业，确保了更广泛的学术视角和行业认可能够被纳入到国家最高科技荣誉的评选之中。李志民表示，这样的改革“能够真正发挥学术团体对于奖励的影响力，更有利于奖励的国际接轨。”
参考文献：（上下滑动可浏览）
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