潛心科研攻關(guān)

馬玲

任何一位成功的科學(xué)家，其從來不是單純的思想和智慧的傳播者，他們精勤不倦的步伐中，除了有堅(jiān)定執(zhí)著的力量外，還有濃濃的社會(huì)責(zé)任感。以史為鑒，敢于直言，盡顯學(xué)者的赤誠無私的心態(tài)；不斷創(chuàng)新，更要不斷反思，在科學(xué)家傅國勇心中，科學(xué)和真理更需要坦蕩的情懷。

傅國勇，浙江大學(xué)"千人計(jì)劃"引進(jìn)教授，聚變理論與模擬中心主任，普林斯頓大學(xué)等離子體物理實(shí)驗(yàn)室資深研究員。他長期從事等離子體物理研究，在該領(lǐng)域取得了一系列國際領(lǐng)先的科研成果，由于在托卡馬克等離子體中高能量粒子驅(qū)動(dòng)的阿爾芬本征模的原創(chuàng)性研究而稱著于世，并在仿星器的磁流體穩(wěn)定性方面作出了杰出工作。在權(quán)威刊物上發(fā)表了143篇學(xué)術(shù)論文（包括在物理學(xué)頂級(jí)刊物Physical Review Letters上發(fā)表了11篇論文）。1998年由于其在托卡馬克試驗(yàn)聚變反應(yīng)堆（TFTR）中發(fā)現(xiàn)了alpha粒子驅(qū)動(dòng)的環(huán)Alfven本征模而榮獲了Kaul Foundation Prize。2006年由于其在高能量粒子驅(qū)動(dòng)的阿爾芬本征模和仿星器的磁流體穩(wěn)定性方面的開創(chuàng)性工作，被選為美國物理學(xué)會(huì)會(huì)士。

據(jù)傅國勇教授介紹，目前國內(nèi)外都開展了對(duì)等離子體物理的研究，且主要分為三大方面，一方面是地球附近的空間等離子體物理，包括太陽物理、地球等離子體層（磁層）。其中太陽風(fēng)就是從太陽上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。這些粒子主要是質(zhì)子和電子，它們以每秒200—900千米的速度向地球移動(dòng)。其密度雖低（約8/厘米3），但還能和地球的磁層相互影響，這種現(xiàn)象被認(rèn)為是空間的天氣，而這種天氣則會(huì)影響到衛(wèi)星或通訊等，包括衛(wèi)星的壽命以及對(duì)衛(wèi)星之間的通訊的干擾等。

第二方面是比較遠(yuǎn)的天體等離子體。例如恒星隨著溫度降低會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，等到一定的體積后就會(huì)爆炸，這時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一些沖擊波，壓縮周圍的等離子體而產(chǎn)生一些很高能量的宇宙射線，而目前比較基本的研究就是這些高能量宇宙射線的加速機(jī)制；另外宇宙中一些恒星之間存在磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)是怎么產(chǎn)生的等問題都和等離子體物理直接有關(guān)，也都是目前正在研究的。

第三方面是實(shí)驗(yàn)室等離子體物理及應(yīng)用。其中低溫等離子體在工業(yè)界有很多應(yīng)用，比如集成電路的制造。高溫等離子體的主要應(yīng)用是核聚變能，包括磁約束聚變能。而傅國勇博士目前研究方向與高溫等離子體磁約束聚變能息息相關(guān)。

為新能源開發(fā)矢志不渝

隨著國內(nèi)外能源危機(jī)的不斷出現(xiàn)，尋找新的清潔能源已經(jīng)迫在眉睫，因此，研究如何利用高溫等離子體產(chǎn)生核聚變能成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，傅國勇作為這一領(lǐng)域的專家，自回國以來，依托浙江大學(xué)平臺(tái)，已經(jīng)取得了很多進(jìn)展。他表示，此項(xiàng)研究的目的就是尋找更好的能源，與煤、石油等不同，這核聚變能源不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，不會(huì)對(duì)空氣造成污染。另外，與目前的核裂變能發(fā)電相比，二者的原理不同，核聚變能源遠(yuǎn)比核裂變能清潔和安全。

磁約束聚變的原理是用強(qiáng)磁場(chǎng)把等離子體約束到一個(gè)有限的容器中加熱到很高的溫度（大概一億度）而產(chǎn)生核聚變。目前最流行的裝置是托卡馬克（tokamak），一種像甜甜圈的環(huán)形容器， 用外面的電流線圈及等離子體電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)來約束等離子體。但目前的具體問題是，產(chǎn)生核聚變能需要足夠高的溫度和密度（壓強(qiáng)）及足夠長的約束時(shí)間， 但高的壓強(qiáng)會(huì)引起磁流體不穩(wěn)定性，從而破壞等離子體的約束，影響聚變能的產(chǎn)生。因此一個(gè)關(guān)鍵的問題是如何在高壓強(qiáng)的條件下找到一個(gè)穩(wěn)定的等離子體位形。這也是傅教授的一個(gè)研究重點(diǎn)。

談到具體的研究內(nèi)容，傅國勇教授介紹說，目前自己主要從兩個(gè)方向展開研究。一個(gè)是仿星器的磁流體穩(wěn)定性及設(shè)計(jì)。研究中，他把氣體當(dāng)作一個(gè)流體，等離子體和別的流體不一樣，其帶電粒子會(huì)產(chǎn)生電流和電磁場(chǎng)，粒子又會(huì)和電磁場(chǎng)相互作用，形成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。磁約束裝置有兩大類型，一個(gè)是有軸對(duì)稱性的托卡馬克，其幾何位形是二維的，它的磁場(chǎng)有一部分是需要用等離子電流產(chǎn)生的。另一類是仿星器，是一個(gè)三維的磁約束裝置。為什么是三維的？簡單說是等離子體的磁場(chǎng)幾乎完全都是由外面的線圈產(chǎn)生的，所以線圈一定是要三維的。和托卡馬克相比，仿星器的穩(wěn)定性比較好，但其三維的線圈比較復(fù)雜。傅國勇計(jì)劃利用大型計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)出一個(gè)高穩(wěn)定性和高約束的新型仿星器，為將來的核聚變能反應(yīng)堆作準(zhǔn)備。

另一方面，是在高能量粒子驅(qū)動(dòng)的阿爾芬本征模方面的研究。傅國勇介紹說，這是另外一種不穩(wěn)定性，它屬于等離子體特有的一種波。等離子體如果發(fā)生核聚變就會(huì)產(chǎn)生帶電的高能粒子，這種粒子的速度剛好是和波的傳播速度差不多，所以在這個(gè)情況下會(huì)激發(fā)它的不穩(wěn)定性，而這個(gè)波不穩(wěn)定性的后果是高能粒子的約束也被破壞，影響等離子體的加熱，甚至破壞等離子體的燃燒（或聚變）。另外被激發(fā)的阿爾芬本征?？赡馨迅吣芰Ｗ訋У窖b置的壁上， 損害裝置， 后果嚴(yán)重。因此這個(gè)課題對(duì)磁約束聚變能有重大意義，這也是他做博士論文的時(shí)候提出的問題，他是當(dāng)時(shí)國內(nèi)外最早從事該方向研究的兩三個(gè)學(xué)者之一。當(dāng)時(shí)，一位普林斯頓大學(xué)研究員的報(bào)告給了他很大啟發(fā)，該研究員預(yù)測(cè)了阿爾芬本征模的存在，但并沒有涉及高能粒子。這讓傅國勇產(chǎn)生了興趣，而且當(dāng)時(shí)他也正在尋找合適的課題，于是，就開始了該工作的研究。然而，當(dāng)課題完成后，并沒有引起人們的重視，直到幾年后在普林斯頓大學(xué)進(jìn)行了嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，證明了理論的正確性，才引起了領(lǐng)域內(nèi)專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。

寄語未來科研發(fā)展

對(duì)于未來，傅國勇教授將繼續(xù)深入對(duì)高能粒子的研究，主要是用大型計(jì)算機(jī)算進(jìn)行比較精確和實(shí)際的計(jì)算。另一個(gè)方向是把高能粒子和其它的物理結(jié)合起來的研究。還有一個(gè)方向是仿星器的研究，因?yàn)橹袊谶@方面幾乎還屬于空白階段，傅教授回到國內(nèi)從事這些方面的研究，首先是因?yàn)樗e累了這方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，其次就是想填補(bǔ)國內(nèi)的這一空白，為國家科技的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

對(duì)于我國在等離子體物理研究的發(fā)展，傅國勇教授希望首先在科研環(huán)境上有所改善，這個(gè)環(huán)境包括獎(jiǎng)勵(lì)制度、人才招聘和學(xué)術(shù)評(píng)審，他認(rèn)為目前整個(gè)科研領(lǐng)域都要有一個(gè)好的大科研環(huán)境，例如，各大高校不要光看論文的數(shù)量和引用數(shù)，不要僅以一些數(shù)字衡量一個(gè)人的水平，引進(jìn)人才也不要限制太多，例如一定是國外美國名校才可以，這種限制對(duì)學(xué)科發(fā)展影響很大，同時(shí)對(duì)國內(nèi)科研環(huán)境的長期發(fā)展和年輕人的科研熱情都有直接影響。對(duì)于國內(nèi)培養(yǎng)的博士，水平和引進(jìn)的博士同等高的，也要給予同樣的待遇。目光一定要遠(yuǎn)，看一個(gè)人的水平要從創(chuàng)新的角度出發(fā)，創(chuàng)造良好的科研大環(huán)境，才有利于各學(xué)科的良性發(fā)展。

另外，評(píng)價(jià)制度要加強(qiáng)公正性，尤其是同行之間要做到客觀評(píng)價(jià)，從而提高公正性，讓真正好的科研項(xiàng)目得到更多的國家支持，盡早出成績。而不要看關(guān)系做評(píng)價(jià)，形成不好的風(fēng)氣，影響科研的進(jìn)步。最后傅國勇教授建議研究工作一定要講究質(zhì)量，不能總是以在哪些雜志上發(fā)表論文作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣年輕人才會(huì)安心做研究，取得更多創(chuàng)新成果，實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值。