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研究与生活,无处不精彩 ——访北京大学物理学院研究员方哲宇

北京大学2019-05-21 04:44:13

记者曾跟一个物理学院的同学提起方哲宇老师,对方停下脚步,两眼放光:“他好牛的!”

方老师的办公室放了万年青、绿萝等四五盆绿色植物,花草长得都很好,几团绿意正浓,角落的水池下面有一盆水,他说不能直接给植物浇自来水,“因为有氯气,要先晾三四天。”方老师笑着给记者传授养花秘诀。

喜欢自己动手研究问题

2012年,方老师从美国RICE大学完成博士后研究回到北大,“本来还想在国外待两年,但考虑到国内这方面研究刚起步,为了填补国家在这个领域的空白,我就决定回到北大,和我的博士生导师朱星教授合作,一起对石墨烯等离激元这个课题进行攻关。”回国后,他加入北京大学“优秀青年人才引进计划”,成为我们所熟知的百人计划研究员中的一员。



方老师主要研究凝聚态实验物理,谈及为何不选择理论物理时,他说他从小就爱动手做实验,喜欢既动脑又动手,“本科二年级的时候我就加入了近场光学实验室,毕业时已经发了不少学术论文。”当然,实验物理并非只是简单动手操作仪器,而需要从物理的原理出发,“从所谓的‘道’出发”,方老师解释,“我们做实验都需要建立在理论的基础上,只不过我们用的理论比理论物理学家研究的理论更偏应用。”


记者要求方老师用最通俗易懂的话介绍他的研究方向,他笑,“让我组织一下语言。”

他研究的是凝聚态物理,简单的讲就是材料物理,研究不同的材料,“我做的是纳米材料的光电特性表征和分析,包括材料为什么会发光、光电之间是怎么转换的,器件能不能做得更小,比如我们的手机以后能不能缩小一半体积而它的信号处理速度却可以提高数十倍?”方老师拿着手机给记者比划。他继续用电脑CPU举例,现在很多电脑的CPU都标明是“四核”技术,那是因为单个CPU的运算速度已经达到了极限,而电脑在使用时都是先用完一个核再开始用下一个核,所以电脑的整体速度依旧由单核来决定。“我们研究的终极目标就是要突破传统半导体材料的限制,把CPU做得越来越小,越来越快,满足未来的应用需求,实现‘光子计算机’。”



其实化学和材料等学科也都有老师在做这方面的研究,术业有专攻,方老师告诉记者,“这是个前沿交叉课题,大家可以从不同的角度去研究,我们的合作团队除了北大物理学院的老师,还有来自化学学院、信息科学学院和工学院的课题组,大家一起协作,共同完成这个前沿科学问题的研究。”

天南海北到处跑,重在交流

方老师是个喜欢天南海北到处跑的人,“平均每年我都会去参加一两次我们学科领域的国际研讨会。”即使是方老师在研究生期间,他也会尽他所能争取各种短期出国访问和参加学术会议的机会。方老师给记者讲了一些自己学术交流的经历。

2008年暑期,他独自一人申请去了德国慕尼黑大学参加联合研究项目,“我们研究小组有三个人,分别是我、一个西班牙人和一个德国人。我们主要研究太阳能电池并想办法提高它的光电转换效率。”方老师颇为得意地说到,“我们小组做的蓝莓型燃料敏化太阳能电池,最后作为研究成果被安排在慕尼黑市政厅进行展览,参加慕尼黑这个城市建市100周年的庆典活动,还被当地新闻报导了。”事实上,这次德国的科研训练对方老师今后开展的有关石墨烯光电探测器的研究有着很大的启迪,这也是方老师一再要求学生要练好英语出国锻炼的原因。


2010年,方老师代表北京大学去莫斯科参加上海合作组织教育周活动,和中亚国家及俄罗斯的学生们畅谈中国学生眼中的上海合作组织大学,期间他还去访问了莫斯科大学,在这所古老而又神秘的高等学府,方老师体验了一把不同于欧美的教育和科研氛围。然而方老师觉得收获最大的是去参观了莫斯科庄严华丽的地铁站,“莫斯科地铁站是非常漂亮的一道风景,体现了俄罗斯历史的发展与变迁,每一个站台都做得和宫殿一样,所以我觉得要是去莫斯科而没有去过地铁站的话,那会是非常遗憾的一件事。”科学和艺术想通,虽是个科学研究者,方老师心里却永远住着个文艺青年。


2011年春,他去日本东京参加了诺贝尔奖得主的见面会(“希望HOPE”会议),多位物理诺贝尔奖得主和他进行了交谈和并对他的研究内容进行指导,当时1974年诺奖得主江崎玲于奈(Reona Esaki )对他说了这么一句话,令他终身难忘,“去做别人没有做过的研究,那样才有可能创新”,这也成为了他开创二维平面材料等离激元研究方向的主要动力。不过,“自从那次之后,目前还没有再没去过日本”,方老师坦言,那是他最难忘的一次经历,因为会议期间发生了仙台9级大地震,那是他第一次经历地震,“那时整个人脑子里想到的只有父母,自己最亲的人。”



去过那么多的地方,走过那么多的路,和不同的科学家交流学习才是真正的目的所在。“做研究其实是一个创造的过程,首先要做的就是开拓自己的眼界,如果永远只呆在自己的实验室里,对事物的研究就会落后而没有新意。创新就来源于不同学科的讨论,从不同的角度去思考同一个问题,只有各种知识的相互碰撞,才会有思想上创新的火花。”

研究乐大于苦

方老师是物理学院的博士生导师,目前他的课题组里有八名博士研究生。平时方老师会先给学生一个研究方向,让他们据此去查找和阅读相关文献,学生同时也会被要求通过大量的文献阅读提出自己的研究想法,并和方老师进行细致的讨论,“学生刚开始并不知道自己的研究想法是否可行,通过我和他们相互讨论,他们可以从自己的想法中选取某一个切实可行的具体方向进行后续的研究。”

和其他学科不同的是,物理研究需要从原理出发,首先分析和预测实验的结果,“从物理的本源去预测,然后才能设计和优化我们的实验,得到实验结果后再和理论做对比。”如果实验结果和理论较为符合,那就可以开始着手分析整理数据,“如果实验不符合理论预测,那就得看是理论上模型有缺陷还是实验操作有问题?我们会通过多种不同的控制实验去研究其中的原因,在这个过程中,说不定我们就会有一些新的重大突破。”方老师倒是觉得,在研究中遇到一些奇怪的实验现象对科学发展很重要,这也是创新思维的源泉。

方老师通常会在调研后选一些热门的课题进行研究,“但不是说冷门的方向不好”,方老师谈到,“我最近的一个学生,动手能力很强,我就打算让他跟着我去研发一些高精尖的科学仪器。现在国家每年都用大量的外汇去购买国外的仪器,而我国自身却没有很好的仪器研发,研究单位依靠购买国外的先进仪器做研究,发论文,这种现象很普遍。”仪器研发可以说是目前让人望而却步的方向,除了要花大量的时间去做仪器,而且有时候还不能被同行认可,“都是一些技术活”,但方老师同时却认为,“今后我国的科学研究会更趋向于提升我国的综合科学实力,提高科技水平,而不仅仅以发表学术论文为唯一标准,这其中主要一点就是发展具有自主产权的高精尖科学仪器,并利用这些国外没有的仪器设备做一些有代表性的科学工作,解决一些科学问题,开创属于自己的研究领域。”

方老师觉得自己是个要求很严格的人,他的学生平时会比较辛苦,“但是他们也非常充实,我虽然严格,但给学生很多信心,他们相信我,所以我会尽我的全力去指导他们,让他们变得越来越优秀。我的研究生平时不会觉得无聊,因为他们忙得只会觉得睡觉时间都不够用。”方老师笑。

方老师的学生从不抱怨,他们清楚地知道这是在给自己的人生积累经验,这条路可能会很辛苦,但是却可以让他们迈向最终的成功。“经过这样的科研工作,磨练的是个人的能力,对于学生以后不论是出国还是找工作,都是一笔非常丰厚的资本。”



“总体来说,做研究是乐大于苦。”做一个项目带来的成就感是其他很多事情无法匹及的,“很多时候也会遇到挫折,但是通过给自己设定不同阶段的目标,一步一个脚印去完成它,成就感就会越来越大。”

经常有人问方老师应该怎么去克服困难,方老师自己喜欢列一个“做事计划表”,每做完一个事情就用铅笔划掉,“当把所有事情都完成时就会很有信心。”同时,方老师喜欢看历史和人物传记之类的书,通过这些传记,去感受成功的艰辛,激发自己的斗志。方老师从年轻时候就开始明白,“当你不知道该做什么的时候,去看看别人是怎么做的。”通过学习别人的成功之路,方老师摸索出了一条属于自己的道路,虽然有坎坷,但追寻科研梦的道路总是痛并快乐着的。


一个物理学院老师的日常

“对我来说,工作日和假期没有什么区别,我没有假期这个概念。”方老师笑。

方老师现在带着八个博士研究生和十个本科生在做科研项目,加上本学期教授的两门课,每天时间被安排得满满当当。他有一门面向研究生开设的选修课《表面等离激元导论》,虽说是面向研究生,但高年级本科生也可以选,这学期这门课由几个本科生和十几个研究生组成了一个二十人左右的班,方老师进行全英文授课,无论是板书还是讲解全都是英文教学。

除了上课,方老师花的最多的时间就是去指导研究生科研。“每天早上我会和学生讨论,看大家在研究过程中有没有什么问题,学生就在我办公室隔壁,他们一般都是轮流着来找我。”一般来说,一讨论就是一个上午。他没有午睡的习惯,同时他还强迫自己每周锻炼两次,“去打打羽毛球或者游泳,不然肚子就要越来越大了。”方老师顺势摸摸自己已经鼓起来的肚子。



为了保证每天完整的工作时间,他把授课和组会都安排在晚上,“我周一和周二晚上各有一门课,周三晚上是大组会讨论。”他还特地把周四晚上的时间腾出来陪他太太,“我把周四的小组会讨论挪到了周二晚上本科生的课堂后,就在教学楼里开了小组会,通常从晚上八点多开始,一直要开到十点才结束。”由于方老师的工作量,基本上周末家里没什么事他也会来学校处理工作。

说起方老师的太太,他们经历了七年的聚少离多,去年才刚刚结婚,婚礼的日子定在五四校庆日,这一日倒有着几层特殊意义了。他们在大学本科的时候相识,“她在南开的时候,我到了北大,后来她出国去了新加坡,等她到了北京我又去了美国,真是聚少离多。”结婚后,方老师和太太平时虽然忙,但每个月会计划一次像爬山之类的短途旅行。其实学霸夫妻平时也并非举案齐眉相敬如宾,“经常为小事争论”,方老师一直在笑,“但我觉得吵吵也挺好,这样才有生活的感觉。”



懂得体验生活

方老师笑着说自己的办公室什么都有,堪比一个“世外桃源”。记者环顾四周,还真比学生宿舍的摆设齐全,角落里居然还有一张折叠床。“有时候工作太晚了,怕回家打扰太太休息,就睡在办公室。”方老师说。

一台小冰箱很抢眼,方老师说夏天来了水果就可以放在里面,桌子上还有一台榨汁机。几套衣服放在衣架上,“我住的比较远,在燕北园,每天地铁倒公交还要好几站路,经常要出去开会,有的时候要去运动,放几件衣服在办公室里比较方便,不用跑回家去换。”

方老师偷偷地告诉记者自己小时候最大的梦想就是当一名厨师。说到做饭他可毫不谦虚,“我做饭其实很有感觉的,而且那是一种享受。”在美国的时候,他喜欢自己买菜,自己做饭,“洗洗切切,炒一炒,不一定很好吃,但是自己吃吃是够了。”他常常买只龙虾回家,切成两半,放锅里蒸一蒸,再放点调料,拿杯红酒就可以吃一顿小餐了。

方老师是杭州人,对小吃和点心格外钟爱。“我特别喜欢吃小吃,而且还喜欢自己去发掘小吃。”方老师父母家有个习惯,父亲喜欢去品尝各种小吃,“面啊,小笼包啊,煎包什么的,我爸先吃,然后告诉我哪里做的有特色,然后我就去吃了。”吃货的基因似乎是可以遗传的,作为一枚讲究的吃货,没有什么好吃的食物的时候,方老师有时宁可吃水果也不愿意将就着吃饭。在校五六年,他把学校每个食堂能吃的都吃了个遍,兜兜转转,他最喜欢去的还是学五和艺园食堂,他对自己喜欢的菜如数家珍:“学五我喜欢卤味,小排骨,还有东坡肉,味道还是不错的。哈哈,有时候我也会去燕南,因为离物理学院比较近。”

问起为什么要在办公室养这么多花草,他笑着告诉记者,“人养花,花养人,养花可以修养自己的脾性。”这四五盆植物,成了他照顾的对象,看着网上的攻略挺认真地每天侍弄,“你看我养的都还不错,这盆花买来只有现在的一半大。”方老师指给记者看他买的营养液和杀虫剂,养花的那一套设施齐全得很。几盆花草,倒是让不大的办公室充满了绿色。

方哲宇简介:

方哲宇,男,北京大学物理学院研究员,美国Rice大学电子工程系兼职教授。曾获全国百篇优秀博士学位论文,主要研究表面等离激元在纳米尺度的聚焦调制、增强波导、及耦合光电探测;自2009年起,在纳米技术类高水平学术期刊上发表论文50余篇,他人引用700余次,相关工作被《自然》、《科学》等顶尖学术期刊及国内外新闻媒体多次报导,目前主持多项国家及北京市科学研究项目。


记者:张霖梅,王颖青


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