在清华学习做科学研究

——记清华大学精仪系博士后、2012年瑞士乔诺法青年研究奖获得者付星

学生记者 向小雨 许亚伟 记者 高原

图为付星近照。

    付星,2002年考入清华大学精仪系,2006年直读本系博士,2012年留校做博士后研究。其间,以第一作者在国际学术刊物《光学通讯》等发表SCI论文9篇,平均影响因子高于2.0,文章曾被国际权威期刊《量子电子学杂志》选为封面文章、另一篇被国际光电子领域顶级会议“环太平洋激光与光电子国际会议”录用。曾获2012年清华大学优秀博士学位论文、清华大学2012届“优秀博士毕业生”等荣誉。2012年荣获瑞士乔诺法(Chorafas)青年研究奖,是首位以在中国大学的研究工作获此奖项的中国博士生。

   即使从未见过付星,将他从图书馆里来来往往的同学中区分出来也不是件难事,高大挺拔、面容和煦的他在人群中特别醒目。周末傍晚,窗外冬阳斜照,很多人已陆续起身离开,付星仍然若有所思地沉浸在书本之中旁若无人,时而奋笔疾书,时而抬头凝望窗口。外面寒风萧瑟,图书馆内温暖如春,有年头的书柜和桌椅泛着老家具特有的淡淡香气,仿佛诉说着无尽的故事。这样静谧的时光,是付星进行独立思考最好的时间。2011年结束在MIT的留学访问后,付星回到清华做博士后,正式将科研作为自己的终身职业。回忆起自己在清华学习做科学研究的经历,付星将其形象地比喻为 “婴儿蹒跚学步的过程”,虽然免不了摔跤跌倒,却最终迈开了大步。

初识科研 学术研究的法宝是积累

     付星是被一句 “有魔法”的断言吸引到科学世界中的。大二时,付星选修了一门公选课“激光加工概论”,任课老师刘文今教授在课上的一句话“20世纪是电的世纪,21世纪是光的世纪”,仿佛是一颗“魔法种子”在付星心中生根发芽。一年后推研,付星听从内心的兴趣和好奇心的召唤,毫不犹豫地选择进入精仪系激光与光子技术研究室,进行高性能固体激光器的研究学习。

  研究生第一年,付星在导师巩马理教授指导下进行了大量的文献阅读。为了开展固体板条激光器的科学研究,付星从美国工程索引数据库通过关键词检索找到800多篇相关文献,从中筛选出300篇作为泛读,50篇列为精读,并对每一篇精读论文做了笔记。这样读下来,付星不仅系统地梳理了该研究领域的发展脉络,而且对于前沿研究有了一定认识。

  此外,他也“没放过”学长们的博士论文。“很多人都会忽视博士论文的学习,但我认为博士论文最重要的特点是会记载一些科研中失败的经历和教训,这是期刊论文很少提及的。”刚进研究组时,为了学习软件和算法,付星对一位师兄的博士论文的图表和曲线进行仔细研究,很快便熟悉了软件的操作方法。

  “博士期间不要急于出成果、写文章,一定要注重积累,尤其是在研究生的前两年。”付星时刻牢记着导师的告诫,视文献阅读为学术研究的重要基础。

渐入佳境 主动寻找学术创新点

     在付星的电脑里,有一本“科研流水账”,上面记录着他在学习中产生的想法、实验室购买的器件、工作中出现的问题以及解决方法……“隔一两周再回顾,说不定就会激发灵感、产生新的想法。”对于如何获得学术创新点,付星用三个生动的词语进行归纳:“第一种是命题作文,为解决实际问题、实现某种需求,指标本身就是创新;第二种是自由冥想,在对权威的思考与质疑中获得独到的、反传统的见解并加以验证;第三种是幸运礼物,属于研究中不经意的收获,机会不多,一旦出现就一定要把握住。”

  付星发表的第一篇文章就是“自由冥想”所得。在大四进入激光研究室做毕业设计时,他发现一篇刊登在《国际光学工程学会会议录》上的描述激光晶体的发射截面随温度变化规律的报道,心里产生了疑问:激光晶体的吸收截面是否也会随温度变化?如果是,对传统激光运转理论会产生怎样的影响?付星的想法得到了导师的赞赏和支持,并沿着这一方向进一步深入。后来,付星作为通信作者将该成果发表在 《美国光学学会会刊B》上,首次报道了增益介质吸收截面随温升的变化,并揭示了激光器中多物理场的耦合关系。目前该文已被德国夫琅禾费激光技术研究院等国际权威机构引用超过15次。

  战胜困难培养分析、解决问题的能力在学习做科学研究的道路上,学生的每一步成长都离不开老师的辛勤培育和付出。在付星眼中,导师巩马理是一位醉心于学术的“工作超人”,是一位充满智慧的科技工作者,也是一位“善于修剪小树”的好老师。

  一次,付星在实验中由于实际的热效应高于理论计算值,过热的激光使得两块价值数万元的激光晶体相继报废,这意味着他不得不将实验延期三四个月以等待新的晶体加工完成,并需要做大量的重复性工作以恢复实验条件,整个实验的进度停滞甚至倒退。想到长时间以来的劳动将付诸东流,付星感到十分沮丧。巩马理没有任何责怪,和他进行了一次深谈,并鼓励他做实验出问题是很正常的,只有什么都不做的人才不会出问题。付星对这次挫折教育至今记忆犹新。

  付星把与导师讨论学术问题看作是享受,导师对科研的理解是使他在思想上迅速成熟起来的重要推动力。“我们要做科学家,不要做工匠。把庞杂的实验数据简单罗列起来并不会成为一篇好文章,正如宏伟的建筑物并不是砖石的生硬累积。做科研,需要思考和分析数据中蕴含和反映的机理,而不是简单地成为一名实验记录员。”导师的谆谆教诲让付星很早就意识到,研究生阶段最重要的是培养分析问题、解决问题的能力,这是科研人员最核心的能力。

自我超越 科研需要忘我的拼搏精神

     在直博的第四年,付星早早完成了博士论文,并接到了科技巨头企业的工作邀请。但他没有急于就业,而是做出了一个冷静的选择———出国深造。“清华读博的几年让我已经确定将科研作为终身事业,自己应该在攻读博士的黄金阶段多一些积累和沉淀,通过清华的国际化平台,到国外进一步深造。”

  2009年,付星顺利通过国家留学基金委的选拔,作为国家公派联合培养博士生赴美国麻省理工学院(MIT)访学,在世界超快光学领域著名教授弗朗兹·卡特纳(FranzX.Kaertner)的课题组开展阿秒的前沿研究。

  “MIT低调务实的风格,就像它朴实无华的校园一样。在MIT,没有人会因为自己聪明就不够勤奋。我以前觉得海外名校的高材生能够出类拔萃是因为智商超群,实际上并不尽然。他们真正热爱着自己的事业,有一腔热血,更重要的是对研究课题抱有极大的兴趣,使工作成为一种享受。”让付星印象深刻的是在一次组会上,卡特纳教授想了解学生们在这一年里希望每周工作的时间。他在黑板上写下50、60、……、100几个数字。付星和同学们考虑再三,都选择了60小时,只有一位学长选择了70小时。大家选完之后,卡特纳教授认真地说,其实他自己的工作时间是每周100个小时。后来,那位选择70个小时的学长在顶级杂志《自然光子学》上发表了一篇文章。

  在MIT,付星与团队夜以继日地工作。在2011年5月的一天凌晨,他们在实验室首次采用2微米的激光脉冲激发获得了深紫外波段的光子,这是阿秒激光领域一个突破性的研究成果。付星和团队成员击掌欢呼,激动之情难以言表,九名成员在一张1美元的纸币上签名留住了那个难忘的重要时刻。后来,付星在MIT独立完成了Nd∶YLF放大器的设计和搭建工作。

  在MIT的那段经历,让付星深深体会到科研工作者忘我的拼搏精神和勇于攻坚的科学精神是多么可贵,也使他在学术研究上实现了再一次的自我超越。

 清华十年 做科研还是要脚踏实地

     付星在MIT留学即将结束时,卡特纳教授曾力邀他毕业后再回到MIT研究组做博士后,付星考虑到激光器研究主要应用于国防领域这一特殊性,毅然婉拒了邀请回到清华。

  从刚刚走过高考独木桥的青涩学子成长为一名科研工作者,付星在清华度过了飞扬的青春十年,留下了难以磨灭的科研成长记忆。“清华有别于其他大学的地方,在于清华人代代相传的风骨和精髓。来到清华学习做科学研究,不仅仅是学习做科学研究的方法,还有科学研究的态度,以及清华人骨子里对于国家民族和人民的责任与担当。”

  闲暇时分,热爱篆刻的他会雕刻几枚印章,“篆刻和科研很像,都是要求人特别踏实、耐心、坐得住。”付星视科研为自己的终身事业,希望将来为中国的激光技术发展作出贡献。“未来要一步一步走,因为做科研还是要脚踏实地,不能太急躁。”付星在获得瑞士乔诺法青年研究奖后坚定地说。

  相关链接:

  瑞士乔诺法(Chorafas)青年研究奖于1992年由迪米特里斯.N.乔诺法(DimitriN.Chorafas)基金会设立,用于奖励在世界范围内遴选出的合作大学最优秀的博士生,以表彰他们在攻读博士学位期间在科学研究方面取得的杰出成绩,是欧洲最有影响力的青年学术奖励之一。

    来源:新清华 第1901期 2012-11-23

 

2012年11月27日 10:25:57  清华新闻网

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