关于问题的思考
世界是物质的，也是能量的，能量与物质在时空上转换！在这个过程中产生了许许多多的宏观问题和科学问题！
人类面临的问题都是在能量与物质转化过程产生的，那么解决时就得输入/输出能量，输入/输出物质，才能实现问题的解决，所以就产生了各种各样的解决问题的方法和形式，
但是本质上都是用能量和物质的相互转换来解决。所以，所有的科学问题可以分为能量类和物质类两大类，能量类的是能量的传递，物质类就是结构调控。
最近阅读美国一位中学校长的书，书中就明确指出按照学科分类的人类知识体系很不合理，尤其对中小学教育
人类更应该按照提出问题，思考问题，解决问题角度分类，即问题角度把人类知识体系进行重新划分，这样能够更加为人类认知世界服务。
基金申请书中的科学问题是最核心，最重要的东西，体现了申请人科学素养和科学理念的认知深度。
科学问题是指本学科中关键，共性，基础的理论问题，是多个技术，多个工艺背后的问题，是通过技术和方法所展现出来的灵魂。
经过300多年的积累，人类已经进入的一个科学发现瓶颈期，因此很多申请书缺少发现（科学），大部分都是发明（技术）。
因此，基金申请书中通过宏观干预或一招鲜，干预选题方向的基本物理，化学，生物过程本质，这个本质就是科学问题。
如何化工领域的三传一反（传热，传质，传动量，反应工程），界面结构；材料领域的多尺度结构，构效关系。
能量类科学问题
这么多学科，为何偏偏选中化工类和材料类课题，讲科学问题呢？
原因有三个，第一，我本人是学化工的，学科科学问题比较熟悉，研究多年便于比喻和表达；
第二，化工的科学问题，即有化学部分，也有物理部分，而这两个部分又能牵出很多学科；
第三，材料类更加具有广泛性和普适性，很多学科都在做材料。
我们知道近代科学史是以物质和能量转移转化为目的的发展过程，很多学科都在研究物质转化和能量转移
在这个过程会产生很多问题，这些问题便形成了不同领域的方法和理论
也就导致学科的分类，其实自然界本来没有学科之分，只是人类的研究过程，便于分类而已，形成不同学科和理论，用来解释不同尺度，不同领域的现象和问题。
所以，科学界研究的对象无非是物质和能量的问题。而基金委的终极目的就是打破学科界限，找到共性的本源，从一般学科找到共性学科本质，这样才能打通问题的本质，找到最本源的东西。
人类认识未知世界的方法和逻辑，首先经过分类，再进行类内讨论整理，获得推论，再进行总结和归纳，获得结论。
这个过程，对于很多领域和学科具有明显的优势，然而发展到今天，需要逐渐打破学科界限，突破知识边界，实现学科交叉和集成。
分类是人类认知的第一步，这个步骤对申请人写基金也很重要，把文献和研究现状进行整理和分类，是一种非常有效找到关键科学问题的方法。
例如，如何将100个样本，按照不同分类方式，分成若干类别，在类别内进行对比分析和讨论，获得不同的结论。
化工是化学工程和化学工艺的简称，化工学科以三传一反为核心，三传是指传质，传热和传动量。
而每个传递过程务必在两相界面处发生，如果在同一相内则无法称之为传递。日常生活中沏茶和盐溶于水过程均属于传质过程，茶多酚和盐中钠离子由固相中渐变成液相中的分子或离子，形成渐变结构，就是典型的传质过程。
一反是指反应工程，即化学工程化过程中电子得失的规律和行为。
三传是基本的物理过程，属于物质和能量的传递过程，而一反是物质和能量的转化过程，因此，只要涉及到这些过程的行业和学科都可以用三传一反作为科学问题。
化工学科的涉及到很多的基本单元
如蒸馏，精馏，过滤，干燥，萃取，蒸发，结晶，这些单位操作不仅在化工领域，在冶金，能源，材料，矿业，环境，制药，煤炭，石油，选矿、生物质等学科均有这些单元操作，只是不叫化工领域的名称。
因此，凡是具备基本单元操作和三传一反特征的工业，我们称之为过程工业，其中的物质和能量转化的工程问题，为过程工程。
其核心科学问题就是三传一反，而三传一反的传递物质基础则是界面结构，因此很多学科的科学问题都是三传一反和界面结构。
然而随着学科的发展，过程工程很多领域发现，占主导的问题，已经慢慢由三传一反逐渐演变为介尺度问题或介科学问题，这里所谓的介尺度不是指具体某一个尺度，而是指极大和极小之间的尺度，这个尺度是很难认清，只有认清这个过程才能实现宏观问题的解决。
如化学家研究分子尺度结构的问题，材料学家研究纳微米尺度的结构，而中间尺度很难认清，也只有认清这些中间尺度的问题，才能实现由分子向目标材料合理调控，如纳米球形，纳米方形，纳米线等。
因此，很多情况下介尺度和介稳中间相属于介科学问题。
矿物加工、催化过程等学科中界面性质是科学问题，还界面结构是科学问题？
很多情况下，矿物加工，界面化学反应，催化过程都涉及到界面问题，然而很多学科把这里的科学问题归结为界面性质，其实不然，界面结构才是本征科学问题。
界面性质只是一种功能的体现，不是本质科学问题，界面性质由界面结构决定，因此界面结构调控和构效关系才是本项目的科学问题和本质问题。
反应界面的事情，界面结构是本质，结构决定了性能，性质是界面的功能属性，并不是界面问题的本质科学问题。
结构是核心，三传一反之所以能够顺利进行，是通过界面处的结构完成的，界面性质只是界面处三传一反的现象而已。
比如炒菜和泡茶过程中味道分子通过液体或固体扩散到每个角落
形成均匀化的味道，而这个渐变扩散的过程就是传质，无限微分的每个浓度区间就是一个相，存在若干个这样的相界面，
其实本质上的科学就是这个相界面结构决定了一切动力和阻力，也就是界面结构决定了界面性质。
因此化工学科的科学问题的本质就是能量的传递，显然只要把自己的课题向三传一反，界面结构靠，就能写出科学的东西，让评委觉得申请书很科学。
物质类科学问题
世界是能量和物质的组合体，是能量也是物质的。
世界丰富多彩源于物质丰富多彩，物质丰富多彩源于结构丰富多彩，结构的丰富多彩源于多尺度和多组元。
无论是什么物质都可以说成是材料，而材料的丰富多彩源于结构的丰富多彩，因此多尺度或多级结构是材料的核心和本源。
无论是什么对象，或是我们研究的目标，都具有物质属性，只要我们深入分析其材料属性和物质属性，便可找到结构这个核心。
我国著名科学家卢嘉锡院士的学术思想就是结构决定性能。
写作基金过程中很多课题是材料类的课题，其科学问题就是结构，然而很多申请人写成了性能和功能，认为优异性能才是核心。
广义的结构就是事物的搭配，布局，安排，构筑，构造等。如房屋的结构，建筑的结构，书法的笔画结构，药物分子结构，飞机的结构。
很多领域都是材料问题，即都是结构问题，只是我们没有时时刻刻去想这个结构的范畴而已，导致宏观上或是应用上只想到了性能。
化学：有机化学中的同分异构体，晶体化学中相同分子，不同晶型的物质。最经典就是碳材料，都是由碳原子组成，然而却是千奇百变，如石墨，石墨炔，石墨烯，富勒烯，纳米管，煤（焦），碳量子点。
机械（物理）：不同型号的导弹或运载火箭射程不同，载荷不同，都是因为结构不同；飞机的发动机，导弹的发动机，汽车的发动机，电动车的发动机，手表的发动机，都是发动机，为何力量和功能不同，其本质也是结构不同。
变形金刚一会是人形，一会是车型，都是一样的物质为何可以变换，变换后又有不同功能，本质上还是结构调控导致。
生物：蝴蝶的翅膀，老鹰的翅膀，蜻蜓的翅膀，鸽子的翅膀，蜂鸟的翅膀，都叫翅膀，为何功能和性能不同，还是结构不同而导致。
不同的生物物种之间，就是利用不同DNA，蛋白质结构而区分的，所以有一个学科叫做结构生物学，著名的科学家就是施一公，颜宁等。
物质：更加直观的理解就是水的结构，虽然相对简单的H-O-H结构，然而在不同环境下，可以是液态，可以是气体，可以是固态，固态可以是冰，可以是霜，可以是雪，可以是雹，液态水也可以是各种分子结构或离子结构，真是百变H-O-H结构。
建筑与书画：建筑和书画是最讲究结构（层次）和布局的，中国书法绘画最讲究的就是结构与布局，因此，书法、绘画、建筑都一样，其核心也都是结构与布局。
对于医药而言，也是同样，不同分子结构具有不同功能，不同功能主要源于分子结构，活性结构，手性结构的调控，因此，医药材料的科学问题仍然是结构。
那么医学呢，其实也是一种变相的结构分析，我们可以这样理解，正常人的身体结构属于正常结构，当患有某种疾病，其身体结构发生了变化，变成了病变结构，因此只有把病变结构调理成正常结构，人类的疾病才能被治愈。
各种治病的过程，其实就是调控人体结构的过程，调控方法就是属于治疗方法或医术等。
然而，很多情况下只有某一尺度下的关键结构其主导作用，只有这个主导尺度下关键结构才是最重要的核心结构。
其实，所有尺度的结构都影响材料和物质的属性和性能，但是只有这个主导尺度的关键结构占比最大。
因此，材料问题的核心是如何找到这个主导尺度下关键结构。
催化材料核心结构是电子结构
医学材料的核心是纳微米结构或是分子结构
药物结构的核心则是分子或离子结构。
主导尺度关键结构
材料类的科学问题核心是结构
第一个层次则是结构调控，即关心结构如何获得，通过什么样的，物理，化学，生物的手段获得结构，即结构调控机制；
第二个层次则是调出来的结构与性能之间具有什么关系，也就是什么结构对应什么性能，一般称之构效关系。
然而很多情况下，很多申请人看不出自己选题属于材料类，更想不到是结构调控和构效关系这两个方面的科学问题，而只是盯着材料性能或技术性能。
因此，最难的不是写出结构调控，而是找到主导尺度下的关键结构，以及找到一种宏观一招鲜实现主导尺度下关键结构的高效调控，这是最难的，也是最创新的。
跨尺度结构问题：还有一类选题属于跨尺度问题，也是多尺度或介尺度问题。极端例子，如宏观上受到牛顿力学的调控，微观上研究各种粒子的运动规律或运动状态，这就属于跨尺度问题，这是非常难得问题。
因此，需要申请人找到其中必然联系，把关联机制写清楚，才能打动评委。
跨尺度问题本质上是经典牛顿力学和量子力学的关系，统计热力学与宏观受力分析的关系。
因此，化工类和材料类的科学问题适合以下学科：化学、化工、材料、冶金、能源、矿物、煤炭、石油、资源、环境、生物、物理、信息、计算机、医学、人工智能、机械、热能、地质、电池材料、医学材料、环境材料、生态环境、食品科学、轻工、纺织。
我想谈谈大结构观点，世界也是有结构的，宇宙也是有结构的，所以时空也是有结构的，不同的结构空间里，不同规律和基本运行法则，这也体现了爱因斯坦的广义相对论。
因此，对于我们每个人在自己的领域认知是有限的，局限的，片面的，零碎的，肢解的，所以要想全面看问题，必须跳出自己的环境，从更高的角度看自己的选题和方向，才能找到更加合适的科学问题。
其实每位我们耳熟能详的大科学家无一不是自动自觉底践行了物质是有结构，结构决定物质性能这一特性的，如杨振宁、吴健雄、薛其坤、赵忠贤等知名物理学家
杨振宁先生在多次场合描述宇宙结构时，经常用窗花剪纸结构比如宇宙结构，其实宇宙也是有结构的，只不过是也在不停的变化过程当中，而我们人类如此渺小无法获得其真实的存在结构。
也就是说这个世界只有一个科学，就是结构学，不同学科，研究的是不同领域，不同尺度，不同角度的结构，其本质和根源都是结构问题，原子结构工程，分子结构工程，电子结构工程，原子核结构工程等。如下图
结构学分类
我们不难发现物质世界丰富多彩，其原因是物质的丰富多彩，物质的丰富多彩是因为结构丰富多彩
无独有偶中科院卢嘉锡院士学术思想认为结构决定性能（性质），因此我们必须认清世界的本质是结构。
但是每种物质都由各种结构或多个尺度结构所控制，影响，决定，因此这样研究起来主次不分，主要矛盾不分。
因此，我们可以通过找到决定物质性能的主导尺度下的关键结构，即分析关键性能的主导尺度，及这个尺度下的结构问题，从而解决这个物质的运动过程的基本规律和和行为。
物质世界的核心科学问题是结构，结构是主导物质的核心。
化学工程的科学问题是“三传一反”和“界面结构”，为何界面结构如此重要，原因是界面结构是“三传”的核心热力学环境
只有界面结构适合“三传”才能强化“三传”
否则界面结构不适合“三传”，“三传”发生的热力学条件不够
导致“三传”效率下降。“三传”本质是能量和物质的传输，而界面结构是能量和物质传输的载体与热力学环境，显然结构才是整个物质科学的基础。
结构也可以分为广义与狭义的，狭义的结构观来源于物质世界，材料结构，其实世界上每种物质本质上都是材料，所以材料的核心就是结构。
除了材料和物质以外，很多地方的结构也是结构，即广义结构，如中药药方，建筑学，管理构架，人类器官（组织）、蛋白质结构（结构生物学），
中国书画，能源结构，经济战略布局，军队制度，宏观调控机制等等都属于广义结构范畴。
很多情况下，我们无法找到或者发现结构，如选矿，环境，管理，冶金，煤炭，石油，生物质等领域的研究课题，其实这些都可以归结于结构
因此我们可以将结构分为硬结构和软结构两类，或本征结构和机制结构。
我们可以把所有学科的核心看出是结构工程，只是不同尺度，不同对象，不同形态而已，结构工程才是所有学科的科学问题。
搞催化的就是电子结构工程，搞有机（无机）化工的就是分子结构工程，搞生命的就是蛋白质结构工程，搞混凝土的就是硅酸盐结构工程，搞MOF的就是MOF的结构工程。
组织管理结构和宏观调控机制，是一种组织意识形态和模式调控，是一种重要的社会学结构形式，属于社会科学关注的尺度和结构；
电子，分子，纳微，米，公里，光年等是物理、化学、生物学结构关注的主要尺度和对象，这些属于自然科学和生命科学关注的结构尺度。
因此，很多课题的科学问题是结构调控和结构与性能之间的构效关系
我们称之为结构调控机制和构效关系
所以我们面对的课题和选题本质就是利用各种物理，化学，生物的方法调控对象不同尺度下
不同环境下的结构，进而实现结构调控和构效关系的认识和调控。
本文内容已在本文作者国科大研究生《资源环境化学与工程》课内讲解多年，获得了学生们的一致认可和好评。感谢学生们！！！
从本质上看，竞争就是模仿，与他人竞争。
是因为你跟别人在做一样的事情。
但，每个人都是独一无二的
释放自己的独一无二，或许可曲径通幽……
科研圈尤为如此
