第26次聯合國氣候大會正在蘇格蘭城市格拉斯哥舉行。在一個被新冠大流行重創的世界裡，一個避免氣候災難的機會之窗正在迅速關閉。“如果我們不采取果斷行動，我們就是在浪費最後一次扭轉局勢的機會”。

“碳中和”正在成為全人類的共識和目标，這一理念代表着一種希望：通過節能減排和植樹造林等儲碳方式，最終将人類活動産生的碳排放完全抵消。一批科學家正在為這一目标做着孜孜不倦的努力并提供卓越的貢獻。來自北京大學的郭少軍、清華大學的林波榮和香港科技大學的顔河都是其中的一員，他們分别從氫能、綠色建築、有機光伏的領域出發，從碳排放中關鍵的節點入手，為環境和氣候帶來改善。

他們都是旨在獎勵最優秀青年科學工作者“科學探索獎”的獲得者。正如人們可以想象的，科學家們總是要經曆一定的迷茫和多次的嘗試，才能達到現在的成就。失敗的實驗、難發表的文章、現實的經濟壓力等都曾困擾着他們。當被問到進行科學工作最需要的品質時，他們給出的答案有堅持、認真、責任心、包容和平和的心态。而在工作得到注目和嘉獎之前，這些也就是他們故事裡的關鍵詞。當步入新的階段之後，他們都選擇了去做學術界限之外的事——産業化，即使這意味着未知和阻礙。但在科學上的探索不僅是在學術道路上的追求，更是一個人關于自己邊界的探尋。

文|李漫漫

#01

節碳的道路

在清華大學建築學院的大樓裡，有幾間獨特的房間，工作空間和儲物空間錯落有緻，室内安裝着智能化的新風和照明系統，這是林波榮教授為自己和學生們改造的辦公室。他在個人生活中的建設與他的工作内容相符——創造更好的人居環境。

人生活在建築裡，而并非與建築隔絕。建築物制造了聲、光、熱環境，這些都和人的感受與健康息息相關。林波榮的工作就是運用技術，使人工作生活的環境更健康舒适，同時建築本身也更節能低碳。以大型公共建築為例，建築物每年的能耗接近每平方米兩百度電左右，但是林波榮的團隊通過優化可以使它降到六十度電甚至更低。

實現這樣的跨越，靠的是建築、能源、材料和信息等學科的交叉融合。首先是設計建築環境控制系統，處理和輸配空氣，控制燈光，此外還可能要改變建築能源結構。最近幾年裡，一些醫學知識也會被運用進來。林波榮團隊設計了多個人工氣候室，用真實人群作為實驗對象進行模拟測驗，研究什麼樣的溫度、濕度、二氧化碳濃度、色溫和照度等環境參數組合，最有利于人體的健康并實現節能。

林波榮并非是一開始就找到了這一研究方向，他本科專業是暖通空調。正如它的名字所顯示的那樣，這個專業學習的東西是非常專一的，專注于建築的供暖通風和制冷空調。等到他讀研究生的時候，因為院系調整，整個學科從熱能工程系轉移到了建築學院，林波榮從這一調整中獲益匪淺。在建築學院，他有機會和大量的一線建築設計師合作。在具體的工程裡，他逐漸找到了一條明晰的研究線索。

圖|林波榮

“建築設計是在上遊，有點像在重慶，甚至是唐古拉山，接近于我們說的長江的源頭。我原來做的暖通是在下遊，等于說是在上海。我做的東西相當于從最下遊一直回溯到了最源頭，這個過程裡體會到了每一個階段的創新需求。”林波榮用河流的上溯來形容他研究的轉向。

與林波榮的工作不同，顔河的研究聚焦于碳氣體産生的根源之一——發電。在碳中和的大趨勢之下，太陽能電池的應用越來越廣泛，不同類型的太陽能電池的開發成為了研究重點。化學背景出身的顔河的研究對象即是有機太陽能電池材料。這種有機材料能夠吸收大量的光，實現高效的光電轉換。

圖|顔河

在北大讀本科的時候，顔河就發覺了自己對應用化學的興趣。“可以用化學的東西去發光，做顯示器的屏幕，做太陽能電池。”這是他對前沿有機化學的直觀認識。這一領域最吸引他的地方還在于，一切的知識都可以學以緻用。所以在研究生升學時，他很順利地選擇在有機材料研究上進行深耕。

郭少軍所做的工作則是如何實現綠色氫能的高效轉換與利用。即是如何把太陽能、風能等可再生能源轉成電，再用電驅動水分解制氫，然後用氫做燃料實現高效氫氧燃料電池。郭少軍的研究就是如何實現氫能和燃料電池所用的催化劑和膜電極高性能化。

圖|郭少軍

而他的研究目标落實到現實世界裡特别有價值：“燃料電池技術突破之後，新能源汽車的價格就會下降。比如現在日本Mirai燃料電池車價格是40萬，未來希望它能降到20萬。開發出超低鉑載量的高性能膜電極是其中最關鍵的一步。”“氫能和燃料電池的技術創新是實現碳中和的重要途徑之一。”

#02

找到那塊積木

顔河用搭積木來形容他的工作：“我們科研就像小孩搭積木一樣，隻不過我們用的是碳，氫，氮，硫等幾種原子來搭積木，小孩做的是遊戲，我們做的是科學。”因此愛上科研的原因也變得很簡單：“搭積木創造新的東西。”實際上，做科研的過程的确類似于一場創造的遊戲，實力和運氣缺一不可。

在顔河剛剛到香港科大的時候，有本科生來到他的實驗室做畢業設計。在貌似簡單的合成過程中，這位學生偶然發現了一個性能極佳的神奇材料。顔河意識到這個材料有着極其不同的性質，在他的堅持下，課題組對這個材料進行了進一步的挖掘，由此在科研領域開創了很大的一片天地。但其實在内地，也有老師曾經發現過這個材料，卻因為材料的形态直接錯過了。這種材料在室溫下是凝膠狀态，一般來說是無法使用的，顔河想到了辦法将它加熱，讓它像油漆一樣可以刷上關鍵部件。同樣很好的一個機會，除去運氣的因素，隻有即時的敏銳觀察力才能把握住。

在芝加哥做課題的時候也是這樣。有一個顔河冬天研發出來的材料，當它被交予實驗室的研究生繼續做的時候，卻發現怎麼都無法重複做出來，直到第二年冬天才重現當時的工作性能。當時大家都以為中間的間隔時間是必經的摸索和碰壁的階段。但是顔河通過自己再次上手制作材料發現了奧妙：這個實驗隻有冬天能做出來，因為這個材料非常吸水，在潮濕的夏天工作性能會受此影響。“實驗不一定是可以預測可以設計的，要通過仔細的觀察才能體會。”顔河說。

圖|顔河在實驗室

2006年，顔河遇到了一個新的機會，過去博士的老闆給他介紹了一家材料創業公司的經理職位。創業失敗了，但他在創業過程中發表的文章讓他意識到了新的職業選擇，他可以去當教授。回國找到教職之後，他的工作卻停滞了一段時間。在最初的一兩年裡，他做了很好的工作，卻發表不出論文。理所當然的，他感到郁悶和難受。

“就是等”，顔河回憶那時的境況，“等到把這個論文熬出來。”他一直等到翻過了這個坎。當現在有年輕的同事或者學生遭遇相似的情況，被一個坎困住，他知道該怎麼去勸慰他們：“路還長着，不要拘泥于眼前的得失，前面的起起伏伏多得是。”

同樣是2006年的夏天，林波榮在清華大學博士後出站留校，拿着1500元的工資，隻夠養活自己。學術上的困難是很具體的：前沿的理論并不是馬上能應用到工程；做的東西過于交叉，難以在學科上歸類，以至于難以找到前人的經驗借鑒。“其實走了一條相對比較難的路，也沒有什麼經費，也不是熱點。”林波榮回憶說。當時跟着他的學生也感到迷茫，有讀博士的學生找他問，說這東西太前沿，太創新，要不自己轉讀一個碩士畢業算了？現實的壓力也擺在眼前。他想把妻子和孩子接到北京來，但各種困難顯然讓他無能為力。

圖|林波榮（中）疫情期間在武漢

“感覺自己感興趣的就是這方面，而且我這個人屬于天生的樂觀派。”他概述自己如何渡過難關。在郁悶的時候，他會打開水木清華BBS，看看笑話等雜談趣聞版塊，一笑了之。他還喜歡看電影，無論類型，隻是讓自己放松。有一首偶然看到的詩讓他感受很深刻：“手把青秧插滿田，低頭便是水中天，六根清靜方為道，退後原來是向前。”他的理解是：“隻要你想清楚了，有時候就算看起來退步了，其實也是向前。”

圖|林波榮在進行室内光環境測試

忘記壓力的方式最重要的是持續不斷地工作。他一天工作時間接近17個小時，白天做科研，晚上處理工程上的事情，出去吃飯都很少，活動範圍就是宿舍、食堂、辦公室。因為沒有時間運動，從畢業到2012年，他重了三四十斤。在堅持之下，長久的努力帶來的轉折點，2012年之後，他明顯感覺到自己的研究進入了一個更加順利的軌道。曾經的煩惱也解決了：愛人毅然辭掉了蘇州的好工作，家庭在北京團聚；曾經擔心博士課題做不下去的學生們，連續獲得清華大學優秀博士論文，畢業後也找到了很好的教職和工作。

“做科研就像是登山一樣，或者說像旅行一樣，你過了很多山，才會發現感受到了旅途上的美。”林波榮說。“每一步都很重要。”他也感念自己的幸運：“非常感恩行業内的很多大學者對我的指點和支持，他們在學問、見識和為人上對我指導很多，讓我學會着眼于整個行業、整個學術界進行思考和開展研究。”

工作漸入佳境之後，重要的機會也紛至沓來。2013年1月，北京的最高樓中國尊就綠色建築和節能技術方案招标。當時團隊裡的其他老師都去東南亞旅遊了，林波榮一個人去了現場。現場氣氛很緊張，甲方和中外建築設計公司的負責人抛出了很多臨時性的超高層建築技術問題，但他都一一解決了。他提出的節能目标比外方咨詢公司低，技術咨詢費用卻比外方高。但是經過一個半月裡的四輪答辯，他成功拿下了這個項目，為此驕傲不已。之後，很多類似的喜訊傳來的時候，林波榮反而沒有那麼在意了。“最近幾個重要的項目、獎項答辯完之後，我要麼在休息，要麼在幫家人帶小孩子。”因為把手機靜音了，多次遲遲回複師友們早已發來的祝賀。

在進入新能源領域之前，郭少軍在好幾個不同的學科裡打過轉。博士他主要從事電分析化學領域的研究，博士後第一站，研究方向是無機材料，第二站則做的是半導體材料與超快光譜研究。等回國任教後，他思考自己的科研要走向何方時，第一時間想的就是要把之前從事的研究交叉起來。新能源電池馬上進入了他的視野。

圖|郭少軍帶領學生進行實驗

在博士、博士後不斷地轉換方向，其實讓郭少軍吃過苦頭，每到一個新的方向，他都要經過一段艱難的時間去适應。但是學科交叉的好處在他回國從事新能源電池研究之後顯現出來：“由于科學層面涉獵較廣，過程中遇到的障礙都能相對容易地找到解決方案。當回顧自己回國六年的科研經曆，郭少軍自己覺得很少遇到挫折感強烈的時刻。

當然也有過不順利，但是他都用自己強大的心态化解了。“就當積累經驗。”經驗幫助他更好地去探索這個科學世界。

#03

實驗室到産業之躍

在科學層面上取得相當的成果之後，郭少軍把研究重心移向了工程開發和産業應用。對于基礎研究創新，郭少軍積累了較多的經驗和信心，但他發現産業化不是很容易把握，挑戰性很大，往往需要凝結團隊的力量，把外圍和内部的事情有機地結合在一起，才能把有價值的産品做出來。

過去的幾年裡，他的研究團隊做出了一些成果。 已能夠制備出國際先進的催化劑和膜電極。後續研究的關鍵在于從實驗室到大規模應用和好的産品。郭少軍說這：“将會是一個長期的挑戰，也許要花費五年、十年甚至更久。要實現一個有價值的産品，其實比發表一篇好的科學論文要難得多。”

林波榮博士時期做的建築性能優化模型和方法研究，到真正工程運用，花費了六年時間。中間經過了很多步驟，他需要先把研究出來的學術成果試用在已有的項目上，再就效果進行一個基于實測數據的回顧式評估，總結經驗後才能用在新的工程裡面。

“你做的東西被行業和工程真正認可和應用，這點是最實在的。”項目落地，一直是林波榮的追求。2014年，林波榮開發了一款室内環境健康監控與診斷傳感器，它能實時搜集建築的能耗、溫度、濕度、照度、二氧化碳濃度、PM2.5等各種參數數據，到目前為止，這款傳感器已經被運用到了國内外的兩百多個建築項目，收集的數據超過了1.1TB，建立了全球最大的綠色建築性能數據庫。基于此，可研究不同真實環境參數組合下對使用者的長期健康效應。

圖|疫情期間感染區室内測試

2020年，林波榮獲得了科學探索獎。在頒獎交流時間裡，他和其他獲獎者讨論到了更前沿的應用空間——地球南北極，甚至是太空。回來之後，他把在這些前沿應用的創新需求進行了梳理，并從安全與健康、節能與高效、易于建造三個維度來考慮這一充滿想象力的工作。這樣的暢想背後是一套成熟的知識體系，林波榮将它概括為“健康環境營造與智慧低碳運維”。“就像杜甫講的，安得廣廈千萬間，大庇天下寒士俱歡顔。”

顔河同樣在從實驗室到産業的路上進行着努力。“你說我是科學家，我覺得不對，我應該更像是一個創業者”，顔河說。“我的下一個目标是把我們更多科研成果，轉換成有用的産品。”産業化所面臨的問題也是實際且嚴峻的，甚至從第一步開始就充滿兩難。當科學家們為自己的項目籌集資金的時候，就必須承受來自投資人的壓力，被催着問成果，但是前沿的産業創造并不是完全可控的，就像顔河所感受的，它需要時間。

圖|生活中的顔河是一個熱愛籃球的人

但是産業化依舊是顔河不能放棄的追求。很多時候，他把這視為自己能對學界做出的獨特貢獻，來自業界的背景，使得他對産業化有着更深刻的理解。當他展望低碳技術的未來時，産業化是最令他興奮的部分。

“當每個人想未來要做什麼事情的時候，首先要想的是你自己能做一些什麼獨特的事情。而産業化，這是别人都做不了的，隻有科學家能做的事。”他說。

當一個科學家在學界獲得了認可，生活的壓力已經不再重要，支撐他們繼續走下去的動力往往發自内心。驅動他們去完成從實驗室到産業這艱難一躍的，都是這種根本的内驅力。他笃定地說：“但是我想做得特别有價值、有意義。 （點擊閱讀原文可查看2021年“科學探索獎”獲獎名單）

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