探索始于兴趣 知识源于创新

● 新闻中心记者 张莞昀

  在英国物理学家斯蒂芬·霍金眼中,描述宇宙物质根本结构的物理定律就像“上帝的思想”,让人难以捉摸。何红建却偏偏是一个喜欢在寻访“上帝思想”的道路上探索的人。

“我总是着迷于揭示物质结构本质的研究,兴趣与好奇激发了我的探索,而创新则是研究的根本、知识的源泉。”何红建这样说。

  创新精神在“毕设”中尽显

在何红建的字典里,“创新”是至关重要的一个词,这一点在他的学生时代就已充分显露出来。

1981年,刚满16岁的何红建考入我校工程物理系近代物理专业。在大学里,他不是那种“读死书”型的学生,也没有把学习成绩作为第一目标,而是广泛涉猎自己感兴趣的书籍,从自然哲学到相对论、量子力学,都在他的阅读范围内。《物理学的方向》就是那时让他印象很深的一本书:“我在图书馆读到这本书时相当激动,很快就看完了。”这本书是量子力学创始人、诺贝尔奖得主、物理学大师狄拉克一系列精彩讲演的文集,包含了大师本人关于新物理概念和思想的很多独到精辟的见解。让何红建着迷的书还有《泡利物理学讲义》以及爱因斯坦的《The Evolution of Physics》和《Relativity: The Special and The General Theory》等。

 不过,研读这些经典著作时,他并没有盲从,而总是对书中的论述抱有深深的怀疑与批判。他认为,迷信权威是学习与创新的一大误区。“书上告诉你一个定理或公式,你一定要通过自己的独立思考和推导再过一遍。阅读名家的著作,不仅仅是学习他发现了什么,而且要理解他是如何发现的、他的工作中有哪些尚未解决的疑难。要用心领会大师的思考方式,洞悉现有物理理论的症结。”

研究式的阅读、充满怀疑与创新精神的思考在何红建的专业学习中越发显现出其重要性,并在他的本科毕业设计中得到了最好的展示。

何红建的学士论文导师尚仁成教授给他提出了“用蒙特卡络方法研究硅(锂)探测器响应函数的相互作用机制”的课题。当时尚老师从加拿大访问归来,带回一摞一尺多厚的计算程序,并推荐给何红建两篇参考文献。要是按部就班地死钻这一大堆没有系统说明的程序,在仅仅4个多月的毕业设计中是很难调通并解决实际问题的。于是,何红建决定另起炉灶,从分析基本理论机制的第一原理入手,建立自己的新算法。然而这远非易事。当时真正精通蒙特卡络方法的人很少,为此他专程坐长途汽车到房山的中国原子能研究院请教“高手”,又通过书信与上海一位教授深入讨论,还去中科院、情报所和北京图书馆查阅了大量最新英文文献。就像搭建一座房子,何红建从“地基”开始步步垒筑,最后终于建成一套新的机理和系统算法。这篇论文以95分的全班最高成绩获得了“清华大学优秀学士论文”,其主要结果发表在国际核物理学权威刊物Nuclear Instrument & Method上。何红建的新预言与实验符合的精度比当时美国North Carolina大学一个权威研究组发表的结果提高了5~10倍。

何红建的博士论文方向是电弱统一理论中关于对称性破缺机制和表征它的等价定理的研究,导师是物理系邝宇平院士。这是一个国际竞争激烈而且难度很大的热门领域,美国加州大学伯克利分校和哈佛大学的同行也在研究同一课题。当时国内在这个领域的真正专家极少,科研条件相对落后,何红建选择的新研究方向与硕士论文方向又完全不同,面临的困难之大可想而知。在何红建之前,伯克利的两位权威教授已发表过经典文章,而且其博士生的学位论文声称继续支持其结果,但学术界对此一直争论不休。在这种情况下何红建没有畏惧和盲从,他深入细致地研究了权威论文和大量相关文献,并按自己的思路独立进行了所有理论推导和计算。敏锐的物理直觉和独立思考,加上大胆的怀疑与创新精神使他再次挑战国际权威,并最终建立了严格的理论表述和证明。他的论文成为迄今为止国际上该领域发表在最权威的物理学杂志Physical Review Letter上的唯一论文。斯坦福大学著名教授、美国艺术与科学院院士Michael E. Peskin在2002年写给我校的推荐信中这样评价道:“何红建是中国在过去15年中培养的最优秀的粒子唯象物理学家。”

何红建老师与学生在一起  

  不断探索研究“新大陆”

何红建在一次演讲中把探寻物理世界的奥秘比做“哥伦布寻找新大陆”,而他则穿行在探寻未知世界的冒险与乐趣之中。

过去20年间,粒子物理同核物理以及宇宙学与天体物理的研究前沿愈加紧密地结合起来,取得了一系列富有革命性的进展。何红建在本科和研究生阶段分别攻读核物理和粒子物理,又在毕业多年后进入了它们的交叉领域——中微子物理。

“兴趣和眼光引导我不断调整研究方向。做物理研究就像哥伦布寻找新大陆,我们对自己会驶向哪里有预期,但我们无法事先知道最后答案,只有通过探索才能确定发现什么,很可能自然界的答案与我们所预期的完全不同。因此,要学会置疑,不断探寻未知,不断发现和创新。”何红建说他很高兴能赶在划时代的大型强子对撞机LHC即将在西欧核子中心(CERN)竣工的前夕从美国回到母校工作。LHC是人类有史以来试图发现自然界物质最深层次结构的“新大陆”的一个伟大创举,它将揭示物理真空的本质和一切基本粒子质量的起源,而这也正是何红建目前的主要研究方向。《纽约时报》在最近的一篇专栏文章中把LHC上预期的发现称为“A new glimpse into the workings of the Mind of God”。

创新让何红建的研究道路越走越宽,也登上了更高的科学山峰。根据美国斯坦福大学Spires最近的官方记录,他的论文被引用总次数为2557次,SCI论文平均每篇被引用42次,单篇最高引用次数为391次;他有17篇SCI论文被列为“Famous,Very well-known or Well-known”;他还应邀担任Physical Review Letters等国际一流SCI杂志的审稿人,并受国际杂志主编特约撰写专题评论文章。

但何红建没有把发表论文的数量看作衡量研究水平的标准,他更愿意静下心来,把精力集中在解决他认为最重要和紧迫的课题上。谈到这里,何红建真诚地说,自己取得的这点成绩微不足道,在研究中,他从长辈和合作者们那里受益匪浅。

  带领学生迅速进入前沿

2004年秋,何红建作为“百人计划”教授被引进,回到母校任教。他指导学生的原则是让学生在最短的时间内、以最快的速度进入研究状态,他鼓励学生一边学习一边积极思考问题、发现问题,敢于攻读大师的论文,勇于接触国际上最前沿的课题。

葛韶锋是他的第一个学生,执著的兴趣与大胆的创新是这对师徒共同的特质。在何红建的指导下,葛韶锋从大四开始学习中微子物理,并在今年春天把论文的焦点对准中微子质量混合与味道对称性,这也是许多国际物理学大师正在积极研究的课题。在不到半年的时间里,这对师生就对中美合资的大亚湾中微子实验要测量的关键参量θ13混合角做出了具有普遍意义的新预言,葛韶锋同学也因此获得“清华大学优秀学士论文”奖和“清华大学叶企孙奖”。

何红建深有感触地说:“科学研究要有一种勇于探索的热情和强烈的创造欲望,而不是只满足于老师的讲授和考个好分数。我真心希望学生们能够珍惜今天清华提供的学习和科研条件,现在清华在许多科研方向上的水平和科研条件并不比国外一流大学差。学校提供的资源非常好,与国外的实质性交流也越来越频繁。”何红建目前已招收了3名博士后,两名毕业于中科院,另一名日本籍博士后来自Osaka大学。

现在,何红建已经开始准备明年春季将为工物系和物理系开设的研究生课程。在几位美国同事的主动建议下,他也正在与美国大学的对应专业建立课程与讲稿交流机制,联合培养研究生,并为研究生在论文阶段出国参加短期培训与合作创造条件,从而大大开拓他们的视野。

2006年10月31日 08:26:16  清华新闻网

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