赤子傳

吳彪

他，是中國(guó)自主培養(yǎng)的第一位紅外物理博士，發(fā)現(xiàn)了最完整的用于研制紅外探測(cè)器的碲鎘汞紅外本征光吸收光譜，發(fā)展了碲鎘汞能帶結(jié)構(gòu)理論和光躍遷理論，提出了碲鎘汞禁帶寬度、吸收系數(shù)、折射系數(shù)等多個(gè)有關(guān)碲鎘汞基本物理性質(zhì)的重要表達(dá)式，建立了窄禁帶半導(dǎo)體表面二維電子氣子能帶結(jié)構(gòu)理論，解決了碲鎘汞紅外焦平面材料器件研制中涉及窄禁帶半導(dǎo)體光電激發(fā)動(dòng)力學(xué)的重要基礎(chǔ)問(wèn)題，促進(jìn)了我國(guó)航空航天紅外探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展。

他，身為院士，心系科普，平均每月做1？2場(chǎng)科普?qǐng)?bào)告、擔(dān)任《十萬(wàn)個(gè)為什么》叢書《能源與環(huán)境》分冊(cè)主編、撰寫了近百篇科普文章，因在科普領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)而獲得首屆“全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)?wù)隆薄?/p>

他，勇于承擔(dān)參政議政的社會(huì)責(zé)任，關(guān)注國(guó)家大政方針與科研領(lǐng)域的研究進(jìn)展，積極為國(guó)家科技政策的制定建言獻(xiàn)策，促成多項(xiàng)國(guó)家相關(guān)法案的修訂與完善。

他，就是中國(guó)科學(xué)院院士、華東師范大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員褚君浩。

幼時(shí)啟蒙 終生追求

回顧褚君浩的科研生涯，他與紅外物理的結(jié)緣并非“一見鐘情”，而實(shí)屬無(wú)意之舉。

褚君浩的父親褚紹唐先生是我國(guó)第一位地理教育學(xué)碩士生導(dǎo)師，我國(guó)著名地理教育家、歷史地理學(xué)家。受父親影響，褚君浩從小就喜歡看家里訂閱的《科學(xué)畫報(bào)》《科學(xué)大眾》等科普雜志和科學(xué)家傳記，且動(dòng)手能力極強(qiáng)，時(shí)不時(shí)做些小發(fā)明。小學(xué)五年級(jí)時(shí)，褚君浩做成了第一個(gè)科學(xué)小制作：一只“天文望遠(yuǎn)鏡”。他找來(lái)兩塊一大一小的凹凸鏡片，再用硬紙板做成望遠(yuǎn)鏡的外殼，裝配出一只“土土的”望遠(yuǎn)鏡，用來(lái)看月亮比肉眼所見時(shí)放大了將近一倍。

上中學(xué)后，褚君浩迷上了物理學(xué)。在徐匯中學(xué)念初三時(shí)，他從圖書館借閱《從近代物理學(xué)來(lái)看宇宙》《眼睛和太陽(yáng)》，以及天文學(xué)方面的教科書，高中時(shí)就閱讀了《原子物理學(xué)》《科學(xué)家奮斗史話》《相對(duì)論ABC》等科學(xué)類書籍。雖然只能讀懂小部分，但對(duì)科研的興趣已經(jīng)在少年褚君浩心里萌動(dòng)。高二時(shí)，他開始寫論文探究一些問(wèn)題，比如《相對(duì)—絕對(duì)觀念的初步探討》。

1962年高考時(shí)，褚君浩只填報(bào)了一個(gè)專業(yè)——物理?！爱?dāng)時(shí)我的想法就是，非物理系不上！”值得注意的是，在上海師范學(xué)院物理系學(xué)習(xí)及接下來(lái)的10年物理老師生涯中，褚君浩感興趣的都是理論物理，對(duì)相對(duì)論、基本粒子等理論目眩神迷。

1978年我國(guó)恢復(fù)研究生考試，在中國(guó)科學(xué)院院士嚴(yán)東生先生的推薦下，褚君浩參加了中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理所的研究生錄取考試。盡管在物理領(lǐng)域?qū)W習(xí)、工作多年，但他一直接觸的多是理論物理，此次報(bào)考的卻是紅外及半導(dǎo)體物理。隔行如隔山，“我過(guò)去并不了解半導(dǎo)體材料學(xué)，也不能稱得上喜歡這個(gè)專業(yè)，而且我完全沒(méi)有接觸過(guò)半導(dǎo)體物理學(xué)，可以說(shuō)是一個(gè)徹頭徹尾的‘門外漢?！瘪揖普f(shuō)。

但正是這位“門外漢”，硬是憑借本科學(xué)習(xí)打下的基礎(chǔ)自學(xué)了黃昆和謝希德的《半導(dǎo)體物理學(xué)》，將其中的公式來(lái)回推導(dǎo)，終至融會(huì)貫通，在半導(dǎo)體物理考試中取得90分的高分，以總分第二名的成績(jī)順利進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理所。他師從中國(guó)半導(dǎo)體科學(xué)和紅外技術(shù)開拓者之一、著名紅外物理學(xué)家、中科院院士湯定元，開始了在紅外物理領(lǐng)域的科研生涯。

那時(shí)，褚君浩跟隨湯先生研究遠(yuǎn)紅外探測(cè)器材料碲鎘汞。攻讀碩士期間，湯先生交給了褚君浩一個(gè)難題——測(cè)量出碲鎘汞紅外本征光吸收光譜！要知道，這是一個(gè)世界級(jí)難題，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外研究人員都未攻克，而湯先生將這個(gè)難題擺在了一個(gè)初窺門徑的碩士研究生面前。被導(dǎo)師交待了這樣一道“超綱”的題目，褚君浩卻并沒(méi)有惶恐不安，反而從容接下了任務(wù)，磨刀霍霍地展開了探索。一個(gè)輕描淡寫地布置了任務(wù)，一個(gè)淡然地接下，在旁人眼中不可思議的事情，這師徒倆卻順理成章地做了，并且成功了。

褚君浩說(shuō)：“要做出碲鎘汞紅外本征光吸收光譜，必須要解決一個(gè)如何測(cè)量高吸收系數(shù)的問(wèn)題，需要將材料磨到很薄的程度，而這就需要大量的樣品?！敝档米⒁獾氖牵@種樣品的價(jià)格十分昂貴，全數(shù)購(gòu)買并不現(xiàn)實(shí)。所幸，當(dāng)時(shí)研究所里有其他的小組在生長(zhǎng)這種材料，且自愿贈(zèng)予褚君浩以供研究?！坝兴麄兲峁┑拇罅繕悠焚Y源作為后盾，我最終發(fā)現(xiàn)了碲鎘汞紅外本征光吸收光譜，解決了這個(gè)國(guó)際難題。”褚君浩說(shuō)，“當(dāng)初同事給我的樣品袋我一直保存在辦公室的抽屜中，因?yàn)檫@不僅僅是一個(gè)個(gè)樣品，也是合作精神的體現(xiàn)?！?/p>

碩士畢業(yè)之際，褚君浩有了留學(xué)美國(guó)的機(jī)會(huì)，湯先生卻建議他在國(guó)內(nèi)攻讀博士繼續(xù)自己的研究方向，以求更進(jìn)一步。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)外的博士生待遇差距很大：在美國(guó)有兩萬(wàn)多美金一年，而國(guó)內(nèi)是80多元一個(gè)月，一年約1000元人民幣。留美的誘惑不可謂不大，但褚君浩沒(méi)有動(dòng)搖，而是選擇了留在國(guó)內(nèi)。1984年，他成為我國(guó)自主培養(yǎng)的第一位紅外物理博士。

1986年3月，受洪堡基金會(huì)邀請(qǐng)，褚君浩來(lái)到德國(guó)慕尼黑技術(shù)大學(xué)從事客座研究，在柯霍教授的實(shí)驗(yàn)室參與半導(dǎo)體二維電子項(xiàng)目研究工作。當(dāng)時(shí)，在研究二維電子躍遷過(guò)程中，他遇到一個(gè)難題，即要求遠(yuǎn)紅外激光器非常穩(wěn)定，而實(shí)驗(yàn)室的遠(yuǎn)紅外激光器非常不穩(wěn)定，每回做實(shí)驗(yàn)時(shí)，幾乎連5分鐘也穩(wěn)定不了。不僅是他，德國(guó)的年輕博士們對(duì)此也一籌莫展。當(dāng)時(shí)他想出很多辦法反復(fù)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一連幾天的觀察、摸索，弄清了這臺(tái)儀器的運(yùn)作原理和運(yùn)作方式，在一周內(nèi)把儀器調(diào)節(jié)到可以連續(xù)穩(wěn)定工作6？8個(gè)小時(shí)，令一向嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡聡?guó)人佩服不已。

點(diǎn)線成面 榮譽(yù)等身

在褚君浩的心中，國(guó)家利益、社會(huì)責(zé)任始終擺在最重要的位置上。在德國(guó)兩年零10個(gè)月的時(shí)間里，他從事的研究項(xiàng)目與中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所原來(lái)的研究密切相關(guān)?！芭c國(guó)外相比，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的研究條件很有限，我非常珍惜這個(gè)機(jī)會(huì)，利用外國(guó)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，吸收他們先進(jìn)的研究方法，那段時(shí)間的成果和經(jīng)驗(yàn)對(duì)國(guó)內(nèi)今后的研究是一次很好的積累?！?/p>

也是因?yàn)閷?duì)祖國(guó)科學(xué)發(fā)展的責(zé)任感，1988年，當(dāng)中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所召他回國(guó)時(shí)，褚君浩義無(wú)反顧地舉家回國(guó)。作為一名科研工作者，他始終牽掛著國(guó)家利益和社會(huì)責(zé)任，且義不容辭地身體力行。

回國(guó)后的褚君浩科研成果井噴，漸入佳境。其致力研究的碲鎘汞帶間躍遷光譜等14項(xiàng)結(jié)果，作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和關(guān)系式被寫入《科學(xué)技術(shù)中的數(shù)據(jù)和函數(shù)關(guān)系》；獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)3次、部委級(jí)自然科學(xué)獎(jiǎng)或科技進(jìn)步獎(jiǎng)10次；在擔(dān)任紅外物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、主任期間，實(shí)驗(yàn)室被連續(xù)4次評(píng)為國(guó)家A級(jí)實(shí)驗(yàn)室。

具體而言，他發(fā)現(xiàn)了窄禁帶半導(dǎo)體碲鎘汞帶間光躍遷本征吸收光譜，發(fā)展了碲鎘汞能帶結(jié)構(gòu)理論和光躍遷理論，提出碲鎘汞禁帶寬度關(guān)系式，被國(guó)際上稱為CXT公式，獲得廣泛引用并認(rèn)為與實(shí)驗(yàn)結(jié)果最符合；建立了窄禁帶半導(dǎo)體表面二維電子氣子能帶結(jié)構(gòu)理論，發(fā)現(xiàn)碲鎘汞禁帶帶間躍遷、雜質(zhì)躍遷等基本光電躍遷特性，提出吸收系數(shù)、折射系數(shù)等多個(gè)表達(dá)式，確定了材料器件的光電判別依據(jù)；解決了碲鎘汞薄膜材料和焦平面列陣器件研制中涉及的重要基礎(chǔ)問(wèn)題，發(fā)展了碲鎘汞材料器件設(shè)計(jì)理論。

2005年，褚君浩撰寫的《窄禁帶半導(dǎo)體物理學(xué)》中文版出版，湯定元院士在序中評(píng)價(jià)這本書是“全面綜述窄禁帶半導(dǎo)體有關(guān)研究成果的國(guó)際上第一本專著”。同年，褚君浩當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院信息技術(shù)科學(xué)部院士。

多年來(lái)，他在碲鎘汞領(lǐng)域的研究由點(diǎn)到線，連線成面，最終取得了多個(gè)方面的創(chuàng)新成果，并運(yùn)用于中國(guó)風(fēng)云衛(wèi)星、神舟飛船等紅外系統(tǒng)材料器件的研究，促進(jìn)了半導(dǎo)體學(xué)科的發(fā)展，為我國(guó)紅外物理和技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。美國(guó)碲鎘汞物理化學(xué)國(guó)際會(huì)議主席A·Sher認(rèn)為，褚君浩的成果“不僅趕上世界水平，而且在某些方面走在國(guó)際前列”。

近年來(lái)，其研究方向向鐵電薄膜材料傾斜，開展了鐵電薄膜材料物理和非制冷紅外探測(cè)器研究，成功研制了 PZT、BST及PVDF鐵電薄膜非制冷紅外探測(cè)器并實(shí)現(xiàn)了熱成像。

作為博士生導(dǎo)師，褚君浩認(rèn)為，在指導(dǎo)學(xué)生時(shí)，比傳授知識(shí)更重要的，是培養(yǎng)他們的探索精神?！耙胝嬲龊脤W(xué)問(wèn)，首先要選好方向，這是研究的起點(diǎn)。在選擇之前做好調(diào)查，確定一個(gè)有前景的方向，一旦確定了，就不要輕易改變。其次就是在合作進(jìn)程中要有團(tuán)隊(duì)合作的精神；最后要在工作中找好切入點(diǎn)，切入點(diǎn)找得好的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著研究的加深，越來(lái)越多的問(wèn)題等待被解決，循序漸進(jìn)地探索后，研究成果就連成了一片，形成自己的研究領(lǐng)域?！边@是他多年研究的心得，也是給學(xué)生們的指路明燈。這些年來(lái)，他已培養(yǎng)70多名博士，其中獲得全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)2名，中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)特別獎(jiǎng)2名、優(yōu)秀獎(jiǎng)2名。

心系科普 矢志不渝

與大多數(shù)低調(diào)的科研人員不同，褚君浩的知名度很高。這個(gè)知名度，指的不是在同行中，而是在民眾中——他被民眾親切地稱為“心系科普的院士”。作為一位國(guó)際著名科學(xué)家，他并不滿足于科學(xué)研究的原創(chuàng)性探索，而是更熱心地將科學(xué)家的成果向公眾推廣，尤其注重科學(xué)家探索新知的精神在青年一代人中的培育和傳承。他說(shuō)：“做科研只是一種能力的體現(xiàn)，而科普則會(huì)讓年輕科學(xué)家更多的能力得到鍛煉與發(fā)揮?！?/p>

關(guān)于自己的科普之路，褚君浩這樣描述：“做科普，先是有興趣，另外自己也能講講，到后來(lái)覺得是責(zé)任，再到后來(lái)覺得也是學(xué)問(wèn)?！?/p>

褚君浩對(duì)科普的情感從幼年就扎根了。曾經(jīng)，科普讀物使他樹立成為科學(xué)家的夢(mèng)想，是推動(dòng)他走上科研道路的源動(dòng)力之一。因此，褚君浩深知，好的科普作品，帶給人的不僅是知識(shí)和好奇心，更有縝密的邏輯思維、鍥而不舍的科學(xué)精神。他回憶說(shuō)，當(dāng)時(shí)邊看書邊做筆記，記錄下點(diǎn)滴思考，至今他還保留著一本本泛黃的讀書筆記。

早在當(dāng)中學(xué)老師時(shí)，褚君浩就在報(bào)刊上發(fā)表了20多篇科普文章，出版科普著作。1978年，他加入上海市科普作家協(xié)會(huì)后，更是積極組織、參與各類科普活動(dòng)。1986年，他在九三學(xué)社發(fā)起舉辦“科技與社會(huì)”論壇，策劃組織12場(chǎng)重要報(bào)告，請(qǐng)錢偉長(zhǎng)、嚴(yán)東生、曹天欽等著名科學(xué)家為公眾解疑釋惑。這一系列科普講座逐漸使褚君浩的科普工作不再僅僅是個(gè)人化的興趣愛好，而成為上海乃至全國(guó)科普工作的重要組成部分。上海世博會(huì)期間，沈允鋼、郭重慶、楊雄里、范滇元、張永蓮、王恩多、褚君浩等多位院士以“九三學(xué)社上海市委科普講壇”顧問(wèn)團(tuán)的身份參與“相約名人堂——與院士一起看世博”活動(dòng)，圍繞植物與城市生活、后世博上海經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、腦科學(xué)等話題，與市民分享前沿科學(xué)理念和思考。2012年，他組織舉辦“解讀科學(xué)類諾貝爾獎(jiǎng)”系列科普?qǐng)?bào)告會(huì)以及“回望阿西莫夫、繁榮原創(chuàng)科普”研討會(huì)等科普活動(dòng)。

“我有個(gè)能耐，就是把復(fù)雜的東西講得簡(jiǎn)單，把不容易懂的事情講得明白，做科普效果比較好?！瘪揖祁H有幾分自豪。曾做過(guò)多年中學(xué)老師的他，科普時(shí)十分講究因材施教，科普內(nèi)容也因人而異。他為不同聽眾群體量身制定科普?qǐng)?bào)告：面對(duì)中小學(xué)生，他喜歡講科學(xué)家的小故事，激發(fā)他們探索科學(xué)的興趣；面對(duì)社會(huì)大眾，他聊科學(xué)常識(shí)，也聊“物聯(lián)網(wǎng)”等最新科技動(dòng)態(tài)，解讀公眾對(duì)科學(xué)問(wèn)題、社會(huì)現(xiàn)象的疑問(wèn)；面對(duì)公務(wù)員、產(chǎn)業(yè)界人士以及各行業(yè)領(lǐng)軍人士，他講高科技發(fā)展趨勢(shì)，從光電信息獲取聯(lián)系到智慧城市建設(shè)，從光電能量轉(zhuǎn)換聯(lián)系到可再生能源和低碳城市建設(shè)，將科學(xué)的理念和思想傳播給他們，希望有利于決策制定的科學(xué)性。

褚君浩做科普很講究原則——立足于自己的科研領(lǐng)域做科普?！皼](méi)有研究過(guò)的，我不隨便涉及?！钡矔?huì)拓展，從科學(xué)發(fā)現(xiàn)，到技術(shù)發(fā)明，到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，最后到社會(huì)發(fā)展這個(gè)路線做科普。比如，他會(huì)講光電能量轉(zhuǎn)換、光電信息獲取等自己研究領(lǐng)域的內(nèi)容，同時(shí)還會(huì)拓展到物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、低碳等相關(guān)內(nèi)容。

“這是一條從科學(xué)發(fā)現(xiàn)，到技術(shù)發(fā)明，到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，最后體現(xiàn)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的拓展線路?！瘪揖普f(shuō)，這樣才能把科普的格局做大，眼界做寬，立意做高?！澳茏龊每破盏目茖W(xué)家，科研才可能有大格局。”褚君浩一直這樣教誨學(xué)生，因?yàn)槟茏寗e人聽得懂專業(yè)艱深的東西并對(duì)之感興趣，說(shuō)明自己對(duì)專業(yè)的理解一定十分透徹深厚，同時(shí)自己的邏輯表達(dá)也會(huì)受到訓(xùn)練，反過(guò)來(lái)促進(jìn)科研能力的提升。

作為國(guó)家“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家和多個(gè)國(guó)家重大項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，褚君浩的工作日程安排得很滿，但只要有單位邀請(qǐng)他去做科普?qǐng)?bào)告，他總是來(lái)者不拒：“時(shí)間擠擠總是有的，我愿意多做些科普工作，這也是院士應(yīng)盡的社會(huì)責(zé)任?！?017年，因在科普領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，褚君浩獲得首屆“全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)?wù)隆薄?/p>

參政議政 身體力行

褚君浩對(duì)于什么時(shí)期該做什么樣的事情有著明確的規(guī)劃：旅德期間，作為一名科研人員，他能做的就是貢獻(xiàn)自己的研究力量，因此受到中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所召喚時(shí)，他毅然回國(guó)；而在頂著“院士”的桂冠后，他感到自己可以為國(guó)家和社會(huì)做得更多，于是積極地參政議政，將一生所秉持的科學(xué)信念，深深地融入為國(guó)為民的濟(jì)世情懷中。

2002年，褚君浩擔(dān)任九三學(xué)社上海市委副主委、九三學(xué)社中科院上海分院委員會(huì)主委。2003年起，褚君浩連續(xù)擔(dān)任兩屆全國(guó)人大代表。說(shuō)起參政議政，他認(rèn)為這與科研工作并不沖突，“我覺得很有勁，參政議政是讓社會(huì)責(zé)任具體化，把科研環(huán)境的相關(guān)問(wèn)題與它結(jié)合起來(lái)，既凸顯特色又有現(xiàn)實(shí)意義，給我這個(gè)發(fā)表意見的權(quán)利，我就應(yīng)該盡義務(wù)推動(dòng)科研環(huán)境的改進(jìn)、促進(jìn)科技的發(fā)展”。

他積極宣傳光電技術(shù)在能源、環(huán)保領(lǐng)域的研究進(jìn)展，先后提出可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和政策方面的多項(xiàng)議案和建議，促成多項(xiàng)國(guó)家相關(guān)法案的修訂與完善?；趯?duì)光電技術(shù)在智慧地球和低碳地球建設(shè)中的應(yīng)用研究，2009年褚君浩擔(dān)任上海市政府參事后，為上海市建設(shè)提出系列建議。他建議發(fā)揮科技優(yōu)勢(shì)，利用核心技術(shù)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，使上海世博會(huì)開成一屆低碳世博會(huì)，其報(bào)告得到溫家寶、李克強(qiáng)和韓正的批示。在“上海2010參事國(guó)是論壇”上，褚君浩作題為“科技創(chuàng)新促進(jìn)上海低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展”的報(bào)告，指出“新技術(shù)是種子、政策是土壤”，呼吁大家關(guān)注新技術(shù)生長(zhǎng)環(huán)境，特別是政策環(huán)境，指出只有良好政策土壤才能將優(yōu)秀技術(shù)種子孕育成更大成果。

在褚君浩看來(lái)，哪怕身份標(biāo)簽再多，他所做的不外乎3個(gè)部分——從事科學(xué)研究、向公眾普及科學(xué)知識(shí)、為國(guó)家科技政策的制定建言獻(xiàn)策?！斑@3件事情是我工作的3個(gè)方面，我主要研究物質(zhì)光電過(guò)程，做科普和參政議政都是在這個(gè)方向上展開，它們彼此關(guān)聯(lián)，相得益彰?！倍谶@3個(gè)身份之上，縈繞其中、始終不變的，是赤子般的濟(jì)世情懷。