开讲啦杨培东演讲稿：科学是从零到一百的探索
今天我想要讲的是比较高大上一点的，我想讲的就是纳米科技是怎样在改变着我们现在和将来的世界。回过头来先做一些简单的科普，什么是纳米？刚才我们也提到了，纳米这个东西只是一个尺度，肉眼是看不到的，我们通常是要用电子显微镜来做这个东西。我们现在看一下几张图，像这样，大家看到的是一个厘米级跟毫米级的东西。这些蚂蚁，肉眼还是可以看得到的，毫米到微米差了三个数量级，大家的头发大概是几十个微米左右，微米级的结构肉眼已经看不到了，微米下面再小三个数量级就到了纳米级。这样的一个结构，一根纳米导线放大几十、几百万倍以后出现的一个东西，那个白点是什么？原子，材料到最小的单位，它都是由原子构成的。一个原子基本上是零点一个纳米，比纳米还要小，像这样一根导线的话有那么十来个，或者二十个原子排成一个方阵，就形成了一个纳米结构。我们所说的纳米科技就是把这些材料合成出来，研究它的这些性质，然后再把它应用到各种各样的地方。你可能看不到它们，但是真真切切是在被用。
我们做科研通常有人会问：“我们为什么要做这个东西？我们为什么要做这个纳米技术？”在这点上，我想大家都知道爱迪生，他说我首先去发现这个世界需要什么，然后我就去发明它。事实上告诉我们什么？告诉我们科技首先是要服务于社会。
接下来我给大家看一张图，这张图是我女儿画的，她六岁的时候画的。2011年的时候，我带我女儿去欧洲讲学，在飞机上我就跟她讲人工光合作用，我跟她讲这是我做的科研。当然2011年的时候，我们那时候还没有做出来现在的纳米导线跟细菌的一个复合体。所以她当时听了以后，就有这么一个对将来的愿景，有一个手段能够把大气当中的二氧化碳采集下来，做光合作用。将来的加油站，你就可以在现场合成这些东西了，合成汽油、合成天然气，应该说人工光合作用在这方面的应用是越来越可能变成现实。所以这是一个很令人欣慰的事情。今天（录制当天）也正好是我女儿的生日，所以我也在这儿祝她生日快乐。
那么什么是人工光合作用？这跟纳米科技有什么关系？我们来看这样一个公式：二氧化碳加上水，再加上太阳光，一部分我们把它变成氧气了，另一部分我们把二氧化碳里的碳，变成了有可能是燃料、汽油、天然气。我们可以把它变成各种各样的化学品，这是我们想要做的事情。这里有一个关键的东西，就是我们通常所说的催化剂。这个过程应该说对于我自身来说有一个脑洞大开的时刻，我知道在大自然当中有这样那样的细菌，这些细菌能够做到非常非常好的一个催化作用，能够把二氧化碳转化成各种各样的化学品。那么我就说，为什么我们不能把半导体的纳米导线跟这些细菌结合在一块？现在回想起来应该是七、八年前的事情，跟科学界里头的一些人讨论的时候，他们都在说你这个是异想天开，这怎么可能呢？我当时去申请美国的科研基金的时候，他们都说这个是肯定不行的，怎么会想到这两个东西结合在一块来做这个事情。不会给你钱，但是我坚持，我还是想要把这个事情至少要去试一下。经过大概六、七年的时间，第一次真正地把纳米导线跟细菌复合体做出来了，而且第一次真正能够做到从二氧化碳、水、氧气方面，去生产燃料、天然气，能够生产各种各样的化学品，然后一边还产生氧气。所以这在当时的科学界是一个挺大的轰动，人工光合作用真正做起来了。现在大家看到的就是一个从零到一的过程。
我是在1993年从中国科大毕业，去哈佛攻读博士学位。在哈佛那一段时间也是真正意义上我的科研生涯一个开端了。第一年的时候，我的科研项目应该说不是太顺利，作为出国留学的留学生来说，就需要担心我接下来做什么来完成我的博士学位。当时摆在我跟我导师之间就两个选择：一个是你可以随大流，第二个就需要冒险了。1994年的时候，大部分人都在做一种材料叫碳纳米管，非常非常热门，我们决定就是不去做这个东西，发扬一下革命的冒险精神。1994年我们开始做这个东西，第一次引进了半导体纳米导线这个概念。在过去二十年当中，这个领域越来越大，现在全世界大概有几百个研究组都在做这样那样的科研。从现在回头看，这是一个很好的决定。有个思想家叫爱默生，他说了这么一句话：不要去走别人走过的老路，要在还没有路的地方给别人趟出一条道来。所以当时我们做的这一件事情，就是给别人趟出了一条道，这里头就是一个原创精神。如果我们把整个科研过程看成是零到一百的过程，那么这个从无到有，从零到一的过程是非常重要的。从零到一，这是个原创过程，也是一个产生新的知识的过程，也就是说这个过程很多东西是要进课本的。然后接下来就是譬如说从一到九十九的过程，是一个不断优化的过程。九十九到一百，另外一个非常关键的过程，这个阶段是你真正有了看得见、摸得着的产品，产业化了，能够应用到各种各样的地方去了，这就转化成生产力了。
大家有没有看过《火星救援》？还记得马特·达蒙在火星上非常绝望地使用一切办法来生长土豆的故事吗？火星上气体的两个主要成分，第一个主要成分是二氧化碳，第二个是氮气。人类将来如果要移民到火星，我们就可以把它的二氧化碳、水、阳光变成各种各样人类所需要的一些物质，而且还可以给人类提供氧气。火星上还有氮气，氮气就是运用我们这样的概念，我们可以把它转化成肥料。事实上，我们也正在跟美国宇航局讨论这个事情，我们很有可能先在太空站做这个事情，这是完全可行的。
人工光合作用的确是取得了很重大的突破，所以引起了一些很有意思的事情。我有一个朋友，做音乐的，在最近一年开始，我们在做一个事情，把整个人工光合作用的过程编成一个音乐剧。很少有人把一个科研题材转化成一个音乐剧，接下来我想跟大家一块儿(www.xinlizhi.cn)听听其中的一段，讲的是用太阳能把它转化成氢气。好的，我今天就讲到这儿，谢谢大家。
【开讲啦杨培东演讲要点】：
1、纳米科技究竟是个什么东西？
2、为什么要研究纳米技术？它到底有什么用？
3、人工光合作用从无到有，靠的就是“坚持”二字。
4、科研是一个从零到一百的过程。不要去走别人走过的老路，要在还没有路的地方给别人趟出一条道来。
5、人工光合作用让人类移民火星越来越变成可能。
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