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作者:李晓明 来源:科学时报 发布时间:2008-4-15 2:0:26
北大教授龚旗煌:追问让物理学如此美丽

 

龚旗煌,北京大学长江特聘教授,人工微结构和介观物理国家重点实验室主任,北大现代光学研究所所长。 

北京大学校长许智宏院士(右)到实验室指导工作。
 

诺贝尔奖获得者Zewail(左)参观北大物理学院实验室。
 
今年43岁的龚旗煌已经是“老北大”了,档案放在北大已近30年。
 
这30年的人生轨迹很简单,15岁入北大,19岁考上硕博连读,27岁升为副教授,31岁被破格提为正教授。龚旗煌的北大生活颇有点传奇色彩。
 
这不过是生活自身的延续。
 
龚旗煌的故乡在福建仙游。老家虽然穷,但读书的风气很浓郁。少年时读书、考试,对他而言,不过是一种智力游戏。
 
那年龚旗煌走出高考考场,物理老师来问,听说会做的都做了,满意而去。化学老师也来问,赶上那一年题目特别难,闻言稀里糊涂考下来,居然也不以为意。成绩出来,物理得了满分100分,化学80分也属不易,当年化学及格率不到20%,平均分仅为55分。
 
当时北大物理系最好,当然去那儿念物理了,一切理所当然。15岁的龚旗煌放弃了去科大上少年班。
 
不学物理那学什么啊?这个问题让龚旗煌颇感苦恼,沉吟半晌说,即使现在去选择还是会学物理。
 
“物理最吸引你的是什么?”
 
“物理是最根本的自然知识,比别的学科更能培养人的思维能力。”
 
6年前北大到福建高考招生,家长问,孩子到大学应该学什么?当然学物理!龚旗煌现身说法,动员几个好学生上北大念物理。
 
搞物理的人总是会追问事物的本质,老爱问为什么,这最能锻炼人的思维能力。即使有一天他不做物理去搞经济了,也会搞得非常好,培养了良好思维能力的人,总能够找到问题的本质。
 
问学之途
 
龚旗煌现在的身份,是北京大学长江特聘教授、人工微结构和介观物理国家重点实验室主任、北大现代光学研究所所长。同时他还任国家“973”项目首席科学家和国家基金委创新群体负责人。
 
他的日程总是满满的。前两天他刚主持了两场国际学术报告会,马上又召开了国家重点实验室年度工作总结会议,而在平时,他一周基本上没有休息,除了上课,就在实验室里工作。
 
碰上在外面开会,对龚旗煌来说,总算找到了休息的机会。这不,忙完白天的实验室总结,他终于可以坐下来喝杯咖啡,暂时放松一下。
 
回想求学的时光,刚刚40出头的他,会动情地开怀大笑,无所拘束,一如当年。
 
19岁龚旗煌本科毕业那年,同学纷纷出国留学,他冷静地选择留守北大。1988年,龚旗煌作为中英联合培养的博士到英国曼彻斯特学习。一年多后,见过了“世面”的龚旗煌还是毅然决定回国,在北大做博士后。
 
博士毕业那年,龚旗煌得到了一条终生难忘的建议。王淑坤是北大物理系的一名普通老师,他告诉龚旗煌,你要做就做新的,要做到最前沿。犹如醍醐灌顶,龚旗煌顿时彻悟作科研的真谛。在做博士后时,龚旗煌的研究方向从原来做气体原子分子光学性质研究,转到做新型凝聚态非线性光学材料和应用研究。
 
1991年,刚刚27岁的龚旗煌已经是北大副教授,那时候科研任务不像现在这么饱和,他每周都要到勺园附近的排球场打球。碰上球友,一问是物理系的,他就招呼来实验室做论文。现在龚旗煌的课题组里,有几位都是他当年在球场上招来的研究生。只不过,现在项目多了,打排球渐成奢望。
 
1994年,龚旗煌又一次出国深造,他受日本理化学研究所的聘请,担任前沿科学研究员。当日方准备和他签一份为期三年的工作合同时,他从北大赴日考察团了解到,“国家杰出青年基金”已经启动,遂果断放弃在日本的工作机会回国。
 
31岁获得国家杰出青年基金资助是龚旗煌学术道路上的一个关键节点。“那是我科研的第一桶金,连续三年、每年20万元的科研经费对年轻人的吸引力太大了。这也透露出国家非常重视青年科学家。”龚旗煌回想起来,依然感念当时科研经费的及时资助。
 
1995年,第一年国家杰出青年基金的20万元经费到位,但龚旗煌想买的激光器一下就需要50多万元。那一阵子,他天天去找北大科研部的负责人,表示愿意把三年60万元的科研经费作抵押,先向学校举债50万元购买仪器,要不然连基本的实验平台都没有,什么也做不了。
 
40平方米的实验室,一台超快激光器,龚旗煌带着两个学生挤在里面,这个研究团队从这里白手起家了。如今他的14位教员和近50名研究生的研究组已经拥有两个“973”项目、两位首席科学家,一个国家基金委创新群体,让人无法小觑。
 
1996年正赶上国家教委在重点高校启动“211工程”。学校让龚旗煌负责功能材料学科群的建设。他写了一份申报计划,提出要建光子学材料实验室。当时可以说什么都没有,光学还不是重点学科,要建实验室得从头建起。龚旗煌从零开始,利用学校批的近400万元建设经费,用了5年时间,建起了一个300平方米的超净实验室,里面的设备都是国际一流的。
 
有了先进的实验手段支撑,实验室产出的多项研究成果处于国际先进水平。龚旗煌承担或完成的科技部和国家“863”等资助研究课题有20多项。他在国内较早开展超快光子学研究这一前沿研究,带领研究组建成了先进的飞秒时间分辨实验平台,取得了有国际影响的成果。通过观测动态荧光验证并发展了分子激发态无势垒异构理论,被该理论的提出者和最新综述较大篇幅引用。他及合作者对汉勒效应的验证工作,被效应的发现者汉勒教授命名为“新一类汉勒效应”并在专著中介绍。他们还深入开展飞秒非线性传输和微加工应用研究,实现了突破衍射极限的加工技术和永久三维数据存储,为微光子学器件的集成奠定基础。
 
目前,龚旗煌又将研究拓展到既有基础理论创新又有重大应用前景的时空小尺度光学上,在国内率先开辟了介观光学研究新领域,并获准担任“973”信息领域“介观光学与新一代纳微光子器件研究”项目首席科学家。龚旗煌另一个方面成就是新型光子学材料研究,他是国际上最先研究新型富勒烯分子和碳纳米管光学非线性的学者之一,发表了富勒烯分子非线性光学研究的经典文献,提出了气态富勒烯分子特性研究新方法。这些工作在国际上也引起较大影响,相关论文得到多次引用并被总结在专著和手册中。龚旗煌还应邀为专集撰写论文,其成果推动了富勒烯光子学材料的研究,对光电子学和光子学的发展起到促进作用。
 
作研究,贵在坚持
 
熟悉龚旗煌的人都说他是一个执着投入的人,要做一件事肯定是尽最大的努力,这是他的原则。
 
当前的社会环境,充满了各种可能性,守不住自己的人可能很快就迷失在光怪陆离中。龚旗煌认准了物理学,一旦咬住,就再也没有动摇过。
 
做学问,坚持是必须的。
 
1996年,他带着两名小组成员做一个课题,为了在计算机上找到信号,他们每天需要做的只是重复调光路。实验设计肯定没错,仔细分析,从晶体的转角,到时间、空间的重叠,都可能有影响实验结果,找不到誓不罢休,累了,再换一个人。这一找就是近一年,三个疲惫的身影在光学仪器前走马灯似的来回切换,每天都要与体力和意志作斗争,身心俱疲却还要像走钢丝者一样绷紧所有神经。
 
犹如一道闪电划过夜空。1997年6月30日晚上,香港回归前夜,龚旗煌他们终于捕捉到了期待已久的信号——在光子读数是5~6光子/秒的背景噪音下,出现了一个读数仅为12~13光子/秒的波峰。如此细小的差别,稍有疏忽就有可能失之交臂。
 
当时的心情无法形容,太高兴了!半夜里3个人跑到大街上到处找馆子吃饭庆祝。现在回想起那一刻,龚旗煌依然无法平抑激动的心情。
 
2008年3月,龚旗煌研究组的一项工作发表在国际权威刊物《自然—光子学》上。这篇题为《低泵浦功率超快有机光子晶体全光开关》的论文一经网络刊登,即被英国物理学会光学网站以题为《光子晶体加速全光开光》以及《自然》杂志中国网站以《一个低功率光开关》研究亮点所评述。
 
这篇文章写作历时近半年,前后修改不下20遍,却在投稿时差点被编辑“枪毙”。龚旗煌的一封信让事情有了转机。其中有一位审稿人大概认为文章是作者既有工作的延续,对创新性提出一些疑问。龚旗煌回信答辩。他把上世纪90年代以来在有机非线性光学材料研究方面发表的最好的文章列了10篇,又把近5年在光子晶体方面五六篇高水平论文列上,并告诉审稿人,投稿的论文的确是既有工作的延续,但却是一个非常大的突破。是在两个方面十多年的积累和学科交叉的基础,结合起来才获得的成果。
 
3天后编辑回信说,你的回答我们完全信服了,你的文章可以发表。
 
说起这段,龚旗煌大笑:“很多事情向前一步就可能成功,但一放松就退回去了。”
 
多数时候,他是真诚和自信的。偶尔他也会显露出深沉和忧患的一面。谈到实验室的发展、学科的未来,他浓眉挑动,面露忧色。
 
“不要光看见自己进步了,还要看见别人在进步,每个人都在往前走,竞争不是你跟自己比,你要跟别人比,跟国际比。所以,每个人都要有危机感和忧患意识。”在2007年实验室取得的一大堆研究成果面前,龚旗煌出奇的冷静,他要求实验室成员不满现状,盯紧学科前沿,持续创新。
 
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