用物理视角探索化学问题，CUSPEA打开了通往科学前沿的渠道

1979-1989年间，李政道、吴瑞（Ray Wu）、William von Eggers Doering和陈省身（Shiing-shen Chern）通过物理、化学、生化、数学四个中美博士生考试与申请项目（China-US PhD Examination and Application Programs, CUS-PhD-EA）选派1700余人赴美攻读博士，培养了大批顶尖人才。该系列访谈旨在通过展示这些校友在过去半个世纪中对中国乃至全球发展所做出的集体贡献，彰显这些项目不仅对中国，也对全球都具有划时代的历史意义。

曹建树：我叫曹建树，浙江大学物理系本科毕业。我是大学三年级，1985年参加的CUSPEA考试，1986年去的美国，去哥伦比亚大学攻读博士学位。1998年开始在麻省理工学院化学系工作，一直到现在。

墨子沙龙：您是如何与CUSPEA项目结缘的？这个项目对您有什么影响？

曹建树：这个项目对我们的影响当然很大。因为当时对国外的了解不多，也不知道有什么渠道可以出国，但同时又希望能够接触到科学的前沿。CUSPEA项目就提供了这样一种机会，可以去美国学习，然后从事科研工作，这样就改变了我们生活和事业的轨道。所以在当时的情况下，我觉得这个项目意义特别重大。当时中国刚开始开放，对外面的了解还不是很多。

墨子沙龙：您觉得CUSPEA项目在哪些方面对中国科研人才的成长起到了独特作用？

曹建树：中国有很多物理学人才，但没有机会跟美国一流的学校和导师一起工作学习。CUSPEA项目提供了一个很好而且很有效的渠道，一下子就把中国的人才和美国当时物理的发展结合在一起，同时也让美国的同行、导师、同学都了解到中国的物理人才。这是当时的影响。长远的影响，就是因为有了CUSPEA，物理学在中国以后几十年的发展一直比较稳定。

墨子沙龙：您学的是物理，但工作是在化学系，您主要研究什么方向？

曹建树：我拿的是物理学位，但跟的导师做的是理论化学和物理化学。物理化学这个领域实际上是在化学和物理之间，所以这个过渡还是比较平缓的。

我做的方向会比较分散一些。比较通俗的一个课题是量子与经典的关系。早期物理学的一个很关键的概念就是量子力学，包括李政道先生的贡献都属于这个方向。但我们看到的化学现象——包括输运、反应、液体的流动——实际上都是宏观的、经典的。所以就有一个问题：怎么用牛顿力学来理解甚至预测量子力学的现象？早期的量子力学就是要解决量子力学与牛顿经典力学之间的过渡问题。我们的工作是把这种关系延伸到动力学，一方面可以提高计算效率，另一方面可以更直观地去理解一些现象。

物理学的训练对我做化学研究有很大帮助。化学跟生物一样，属于经验型的科学、观察型的科学，而物理属于逻辑型的科学。所以用物理学的训练去学化学，会有不同的视角，看问题的方法不一样，这样就产生了一些比较新的想法。

墨子沙龙：您也研究光合作用，这项研究为什么有挑战性？

曹建树：光合反应是生物界的一个基本过程，它对能量转化有很大影响。研究光合作用涉及化学生物，也有一些物理概念，所以是多学科的。它的挑战性主要在于：在生物体内，光合作用的效率和稳定性都比人工合成的有巨大优势，我们需要去了解它为什么会有这样的优势。但这个系统比较复杂，涉及到很多生物体，不像物理系统那么均匀、可控，所以有一定挑战性。

因为它是在自然界自然发生的事情，所以会引出一些很有意思的问题——为什么现在的生物体这么有效？是不是因为进化、演化造成的？演化又是怎么在分子层次上产生影响的？这些问题还是有一些根本性的意义。

墨子沙龙：您怎么看待量子计算对化学领域的影响？

曹建树：量子计算是个很新的方向，现在对我们领域有很大影响，特别是计算化学。计算化学是用基本的物理原理去计算一些化学过程。但化学系统的结构比物理系统更复杂、更不均匀，所以计算量更大。很多理论建议用量子计算来做化学上的应用，但真正要实现还有很长的距离，特别是在硬件上，还有很大的挑战。所以这还是一个很长远的发展，但应该有很大的前途。

墨子沙龙：您对年轻学生和科研工作者有什么建议？

曹建树：我觉得首先是兴趣——你觉得这种生活方式、这种工作方式有意思，这样才能驱动你往前走。另外一方面，也受到一些前辈的影响，包括李政道先生这些榜样，他的人生是很完美的，我们当然也希望自己的人生能够更有意思。

我觉得应该开放思想，比较开放地看学术发展，不应该太强迫自己，应该更多地发展兴趣，在兴趣的基础上慢慢找到自己的方向，而不是强迫地去学习。

中国学生都有很好的基础，不管学什么都可以学得好，只是要找到对的方向。而这个方向可能也不是预先可以设定的——比如说现在很多新的方向，量子计算、人工智能，在十年前都是没有的领域。现在很多学生会对这些感兴趣，然后思考怎么把传统领域跟这些新方向结合在一起。每个时代都有一些新的概念、新的方法出来，所以应该更灵活地去选择方向。