简介

        院士口述故事是通过院士口述、组织访谈、史料编纂等方式,以挖掘整理广大院士在科研生涯中亲身经历的中国科技界的重要事件、所承担的重大创新成果以及为国家科技事业作出的贡献为重点,以“小故事”的呈现方式,通过多媒体相结合的传播形式,面向公众传播,弘扬科学精神,展示科学家风范,扩大中国科学院和学部的社会影响。

闵乃本:把知识献给祖国与人民


闵乃本在实验室调试设备(图片来源:中国科学院院士文库)

我童年时代,正值日寇侵略我国,山河破碎,生灵涂炭,幼小的心灵萌生了振兴中华的理念。如今,国泰民安,中国知识分子迎来了振兴中华、实现理想的最佳年代。我和我的团队正处于这样的年代,感到十分幸福。

关于介电体超晶格的研究项目,自1986年启动,至2005年完成,其间经历了19年。在此,我将就这19年来我们做了些什么、如何做以及心得体会,作一简要总结。

1.关于介电体超晶格

当代信息产业的基础是微电子产业和光电子产业。微电子产业的基础材料是半导体,而光电子产业的最重要的基础材料是介电体。例如,传输信息的光纤材料、石英玻璃、产生激光的材料:钕玻璃、红宝石等;调控激光的非线性光学材料:铌酸锂、钽酸锂等等,这些都是介电体。通常材料科学家追求材料结构、成份的均匀性,而我们在均匀的介电体材料中引入了不均匀性,而这种引入的不均匀性是有序的。材料中存在有序分布的不同微结构,于是就出现原来不具有的、全新的、可以应用的性能和效应。我们将这类材料称为介电体超晶格。

我们通过19年的努力使得这类材料从冷门变成国际热门领域,使得在光电子学、声电子学、材料科学的交叉领域中诞生了称之为“畴工程学”的新生学科。由于我们所做的是基础科学研究,因而它影响面较广,为全固态激光技术提供了新原理、为微波器件和材料的设计、超声器件和材料的设计和制备开拓了新途径,还在原理上为新型拉曼激光器、新型激光医疗器械、量子通讯的新光源的设计提供了新方法。例如,我们的研究成果:多波长激光器,其中3传部三基色激光器可以用于激光彩色投影显示,其他类型的多波长激光器有可能去发展一种激光医疗仪器,它的好处在于:有些病症的病灶对某一个波长的激光比较敏感,就可以用它来检测和定位,然后用另一波长的激光对它进行手术治疗。当然,目前这只是设想,还没有做出来。

2.关于团队建设

1984年,中国发生的两件大事鼓舞了我,使我感到自己的学术设想有了实现的客观条件:一是中央决定建立国家自然科学基金会,二是南京大学固体微结构物理国家重点实验室成为国家计委确立建设的首批4个国家重点实验室之一。当时,我已49岁,意识到自己最富创造的年华已经流逝,不可能一个人单枪匹马地完成全部的学术设想。当1986年我决心实现自己的科学设想时,就决定通过建设团队来完成,通过招收研究生,边培养人才、边推进研究工作。

建设一个勇于创新、团结和谐的团队并不容易,不是招收一些有潜质的人、添一批先进设备就能成就的,而是一个科学知识、实验技能、研究成果等不断积累的过程,一个学术传统、学术氛围、科学精神不断传承的过程。

19年过去了,成果出来了,更令人欣慰的是一个勇于创新、团结和谐的团队形成了。正如我多次说过的,关于介电体超晶格的成果是从凝聚态物理、材料科学到光学工程再到固体激光技术的综合结晶:朱永元教授在建立基础理论方面做了主要贡献,祝世宁教授在主要效应的验证和器件发展方面作了重要贡献,陆亚林教授、陆延青教授各自都有独特的重要贡献,他们坚持合作了十几年,做了系统的工作。还有名字没有写进奖状的许多人,如陈延峰教授、王振林教授、王慧田教授、何京良教授他们在不同方面也都做出了重要贡献,不少研究生,他们也都是贡献者。物理系还有很多教授、学者对这项工作给予了多方面的关心和支持。可以说,一个勇于创新、团结和谐的团队和有利发展、催人奋进的研究环境是我们的研究走向深入直到开花结果的基本点。

闵乃本(左2)在实验室指导学生(图片来源:中国科学院院士文库)

3.关于奉献精神

我们坚持了19年,这就需要奉献精神。科学的追求旨在对全人类的奉献,而不是以科学家本人的功利为目的。不少伟大的科学家为科学真理而献身,他们的成就在死后才得到社会的承认。事实上,也只有不以功利为目的,在科学研究过程中遇到艰难险阻时,才能不患得患失、不随风摇摆,才能拒绝浮躁、不急功近利,才能甘心情愿的“坐冷板凳”,十年如一日地追求下去。

我们的项目从1986年起步,1990年建立了理论,一直到1997年在实验方面取得突破,才为国际学术界重视。这11年中,我们的工作没有得到国际上的重视,但我们心平气和地坐了11年“冷板凳”。当然,最终我们将一个冷门发展成国际热门领域。应该说,如果没有甘坐冷板凳的奉献精神,我们是不会取得今天这样的成果的。

我在这里说“心平气和地甘坐冷板凳”,不是说我们就没有苦闷、没有焦虑。而是说,即使在仿徨不安、走投无路的情况下,也要静下心来,心无旁鹜地积极思考、上下求索。1990年,我们建立了准周期超晶格的多重准位相匹配理论,理论预言“一块准周期介电体超晶格能够将一种颜色激光同时转换成三四种颜色的激光”,这一理论预言让我们兴奋不已。但要用实验验证这一理论是否正确,就必须制备出准周期介电体超晶格。我们屡试屡败,从1990—1992年是我们19年中最为苦闷的时期。直到1992年底,我在香港中文大学访问时,在物理杂志上看到的一篇报道触发了我的灵感,又花了两年多时间,于1995年才成功地发展出一种制备准周期介电体超晶格的新技术。到1997年才用精确的实验证明了我们1990年建立的理论是正确的,并得到了国际学术界的公认。

奉献也需要坚持到底的精神。100步走完了99.9步,仍然无法得到准确的结论,如果你不坚持到底,那么你前面的一切努力只能为0。历史上不少伟大发现与某些人擦肩而过,这种屡见不鲜的情形之所以发生,就是因为他们没能坚持到底。前辈科学家经常告诫我们:科研成果要么为0,要么为1,只有得到彻底的结论才能松一口气。   

20世纪90年代初,我有两位研究生的学位论文的题目是有关铌酸钡钠声学超晶格的研究。由于铌酸钡钠晶体中的复杂的孪晶结构,使他们的论文工作遇到了很大困难,离预定的论文答辩时间只有两个多月,主要结果还没有得到。他们动摇了,希望放弃这项研究。我鼓励他们走完最后一步,否则两年多的辛勤努力将为零。他们坚持了下去,最后终于得到了极具创新的结果。这个事例深深地教育了我们,奉献需要坚持到底的精神。

4.关于创新

要提倡继承、发展、创新。要在继承前人创造的知识的基础上加以发展,在发展当代前沿的过程中才能创新,或者说,要在继承中发展,在发展中创新。我们这个项目的设想不是凭空从天上掉下来的,而是有所继承的结果。我们继承了诺贝尔奖得主美国学者Bloembergen20世纪60年代初的准位相匹配理论,继承了70年代的半导体超晶格理论,并受到80年代中期准晶发现的启发。

创造适合于创新的学术氛围,要提倡平等精神。学术领导人不专横、不武断,青年人不信、不盲从,一切以事实为依据,只服从真理,在科学面前人人平等。这样,学术思想就会活跃,学术气氛就会民主而宽松。在这种自由的学术气氛中,通过经常的交流讨论乃至争论,往往会不断的撞击出创新的火花。有了平等精神,就有自由活跃的学术气氛和取长补短的团结合作,历史上玻尔物理研究所自由活跃的学术气氛曾吸引过海森堡、泡利、德布罗意、薛定锷、狄拉克、朗道等一大批世界顶尖的物理学家前去工作,形成了世纪最负盛名的物理学派——哥本哈根学派,为量子力学的建立作出了巨大贡献。

创造适合于集成创新的学术团队,要加强多学科交叉融合。我们的项目从1986年到1997 年是基础科学研究,其后8年涉及了应用研究。我们的成果实质上是集成创新的结晶,不是仅靠物理学家所能独立完成的。当初我们起步时,研究生确实全都来自物理系。随着研究的深入,我们愈感知识面太窄。于是,从1988年起我们就开始招收工学硕士材料科学与工程、化学化工来读理学博士,招工学博士来做理学博士后研究。及至1997年部分工作进入应用研究,又引进了非线性光学专家和固体激光技术专家。

5.追求真理,修正错误

要提倡实事求是、追求真理、修正错误。科学研究的实质是不断地通过科学实验和创造性的思维去认识未知的过程,是不断地改变主观思想去接近客观实在的过程。也就是说,科学研究本身就是不断地修正错误和接近真理的过程。19年来,每当发现在自已原来的实验基础上构建的理论与更精确实验不符时,我们总是将它视为进一步完善理论的机遇,废寝忘食,直到更完善理论的建立。我们觉得修正错误和接近真理的过程是一个令人激动不已的过程,也是科学工作者崇高的精神享受。

科研实践所揭示的客观自然规律,不仅要经过实验定量检验,还要用来指导实践,来不得半点虚假。每当我们有所发现时,总有一段时间坐立不安,处在兴奋、激动、怀疑等复杂的情绪之中,反复检查是否有错误,甚至从反对者的立场来挑自己的毛病。科研实践不仅能丰富与提高研究者的科学知识、科学方法,更重要的是培养研究者严格、严谨、求实的科学态度。目前,学术界频频出现的不端行为,不是与科研实践共生的,更不是内生的,而与科研实践不相容的,必然要被唾弃的。

(节选自《江苏科技信息》.2007,(5):1-4)

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