做科研要有兴趣,既要像玩一样做科研,又要像小和尚打坐念经一样虔诚——
李传锋 挑战光学经典 追寻宇宙奥秘
■ 本报记者 桂运安本报通讯员 杨保国
【人物简介】
李传锋,中科大中科院量子信息重点实验室教授,国家杰出青年科学基金获得者,曾获中科院自然科学奖二等奖、安徽省科学技术奖一等奖、王大珩光学奖等荣誉。他率领的研究小组在世界上率先制备出八光子纠缠态和保真度最高的量子存储器,日前荣获第十三届中国青年科技奖。
光是什么?到底是一种波,还是一种粒子? 3个世纪以来,科学界一直争论不休。中科大教授李传锋在一个实验中,同时探测出光子的波动性与粒子性,在世界上首次观察到光的波粒叠加状态。这一成果以封面文章形式,发表在2012年9月出版的《自然·光子学》上,让世界量子科技专家“眼睛一亮”。可能很多人没想到,这一成果竟出自年轻学者之手。
在中科大量子信息研究领域,郭光灿、潘建伟院士是两面旗帜,40岁的李传锋教授正是郭光灿院士旗下的“先锋人物”。这位中科大土生土长的“科坛”新秀,近年来好事连连,继2012年获王大珩光学奖后,2013年获国家杰出青年科学基金,日前又荣获中国青年科技奖,并作为代表发言。然而,鲜为人知的是,李传锋曾因太贪玩没考上初中,大学时代又因玩过头被导师郭光灿“狠训”。不过,他最终将玩的兴趣转移到科研上,像玩游戏一样专注做科研,以轻松的心态和执着的精神,出色地完成了人生的“逆袭”。
玩过头被同学“甩掉两条街”
“天上的星星为何眨眼睛”“星星能摘下来吗”……出生于山东莱芜农村的李传锋,从小就对宇宙充满好奇。三四岁时,家里大人拌嘴,他却嚷着要摘星星,让父母哭笑不得。不过,面对这一“荒诞不经”的问题,只上过初中的父亲和没有文化的母亲从来没有半句指责,也没有表现出一丝不耐烦。“没大人批评我,从此胆子更大了。 ”
上山捉鸟、下河捞鱼,自由的家庭环境,让他小时候无拘无束地“玩”。因为过人的天赋,李传锋小学时成绩一直名列前茅。但后来因为太贪玩,小学升初中时居然没考上。最终,家人到处托关系,才以“插班生”身份坐进教室。因为酷爱物理,他不断得到老师鼓励。 1990年,高考填报志愿时,他发现中科大物理专业最多,第一志愿4个专业全都填了中科大物理系。
“玩是孩子的天性,要把学习当作玩。”“玩”是李传锋口中的高频词,在他看来,人只有玩的状态下,最专注,效率也最高。刚进科大时,秉性贪玩的他很紧张:“因为班上同学个个都是佼佼者,还有几个高考状元。 ”当时坊间流传 “不要命的上科大”,李传锋经常到通宵教室学习,累了就在金庸、古龙的武侠世界里休憩,学习成绩从来“不掉队”
骨子里喜欢挑战的李传锋,大三确定专业方向时,选择了当时国内最前沿的量子光学,到郭光灿院士实验室学习,大四结束后正式“分流”到郭光灿门下读研究生。由于课程不多,李传锋又“玩过头”,整天沉迷于街机游戏和电脑游戏,连导师主讲的《量子光学》也没考好。郭光灿把他叫到办公室,狠批了一顿,并以同班同学段路明的优异表现“刺激”他。
“被同学甩掉两条街,当时就痛下决心,保证不玩了。”李传锋说,郭老师让他研究“玻色-爱因斯坦凝聚”(BEC理论),他很快发表了论文,但又慢慢觉得自己不太适合做理论,BEC理论研究已有70多年,一点“不好玩”。 1999年,博士毕业留校后,他提出转做量子信息实验研究。“以前没学过,能行吗?”郭光灿疑虑,李传锋笃定地说“能”。
挑战“大牛们”玩过的东西
做实验研究,首先要搭建实验平台。 “我留校时的愿望,就要搭建世界上一流的物理实验室。 ”李传锋表示。当时,中科大中科院量子信息重点实验室正处于起步阶段。在郭光灿的指导下,李传锋带着几个学生边看文献、边尝试搭建实验室。 “我的想法很简单,就是让喜欢物理的学生,好好在实验室里‘玩’”。
一切从零开始,各个实验平台研究方向不同,再加上以“玩”的心态搞科研,不太重视“产出”,李传锋好几年没出好成果。情急之下的实验室主任郭光灿,又将他叫到办公室,“狠训”了一顿。 “我思考了几天几夜,终于想明白了。 ”李传锋说,要做就选爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森堡等科学“大牛”关注过的问题,对他们争论过的理论进行实验检验。
自古以来,光就被认为是宇宙最原始的事物之一。然而,光究竟是什么?从最初牛顿的粒子说,到惠更斯的波动说,直至爱因斯坦的光量子说,一直众说纷纭。光学经典理论认为,光有时候表现为一种波,有时候是一种粒子,这两种属性既对立又互补,一个实验中具体展示哪种属性取决于实验装置,光的波动性和粒子性不能同时展现出来。2009年以来,李传锋小组在世界上首次制备出光的“波-粒”叠加状态,认为光“非波非粒,亦波亦粒”,挑战玻尔互补原理设定的传统界限,被认为“重新定义了波粒二象性的概念”。
用实验验证新形式的海森堡不确定原理;观测到量子纠缠的突然死亡和再生现象;成功制备出八光子纠缠态,刷新多光子纠缠制备与操作数目的世界纪录;在固态系统中首次实现单光子偏振态的量子存储器,保真度高达99.9%,刷新世界纪录……多年的辛勤探索和积累,终于换来柳暗花明,《物理评论快报》《自然》子刊等著名期刊先后刊发了他的研究成果。“他善于把深奥的理论问题化为简单的实验方案,然后用实验做出来。 ”郭光灿院士说,李传锋小组近年来在国际上声名鹊起,目前已和多个国际著名理论研究小组展开密切合作。
做研究要像“念经”一样虔诚
仅仅像玩游戏一样做科研,行吗?答案是否定的。说起科研态度的转变,李传锋至今仍清晰记得《自然·物理》审稿人的一封信。正是这封信,让他思考科研到底是为了什么。
2007年,他们一篇验证“宏观实在论”(LG不等式)的论文投到《自然·物理》,最后未能刊发。但一位审稿人从长者的角度,给他写来一封长长的信件,认为LG不等式是很重要的问题,实验值得肯定,但这个问题的阐述需要深厚的物理素养,需要端正的科研态度,而他们的稿件阐述太不清晰。这封信对李传锋触动很大,“我逐步意识到,做物理研究要像小和尚打坐念经一样虔诚,而不仅仅是‘玩’。”他笑言,真正做研究就要自己做个“小和尚”,将宇宙规律当信仰。从此,实验室成了他的另一个家,“白加黑”成了他的正常工作状态。
在学生们眼中,李传锋是好导师。谈起 “师傅”,年仅31岁的特任教授许金时充满感激。 “李老师对科学前沿看得很准,对实验室建设有远见,对学生以激励为主,很少批评学生,不断点燃大家对科学爱的火焰。”许金时说,在与学生讨论时,李老师让大家尽情发挥,他总能从中找出亮点,使学生兴趣盎然。遇到困难,随时找他讨论,他总能给出思路。
“他对学生很用心,不仅是自己带的研究生,实验室几个发展好的年轻教授,起步阶段都得到过他的帮助。 ”郭光灿院士说,李传锋为人宽厚谦和,淡泊名利,替别人想的多,不太在乎自己的得失。 “他指导学生做出的成果,署名时总是把自己排在后面。”如今,李传锋已培养出7名博士生,还带着6个研究生。其中,许金时的博士论文入选2011年全国百篇优秀博士论文,去年还拿到国家优秀青年基金。回首自己的学习和科研历程,李传锋认为“最重要的是找到适合自己的事”。他对学生的要求很简单:“喜欢物理。 ”
安徽日报2014年1月14日