王美喬：追隨物理前輩尋靈感

唐昕瑞

王美喬，中國科學(xué)院大學(xué)物理專業(yè)大四學(xué)生，師從張杰院士，大二春季學(xué)期加入慣性約束可控核聚變的雙錐對撞點(diǎn)火（Double-Cone?Ignition，?DCI）的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，大四就以第一作者身份發(fā)表學(xué)術(shù)論文。在2023年第九屆全國大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽中，他獲得基礎(chǔ)題組一等獎(jiǎng)

愛好容易研究難

王美喬從小喜歡航模，在讓航模飛上天的過程中找到樂趣。但進(jìn)入物理系后他發(fā)現(xiàn)，從興趣愛好出發(fā)接觸物理比較輕松，深入學(xué)習(xí)卻相對困難，需要思維的一貫、持之以恒地探索。

王美喬至今還記得，與學(xué)業(yè)導(dǎo)師張杰院士第一次交流時(shí)，院士向他拋出的一個(gè)探索性問題：煮餃子。有一個(gè)眾所周知的生活妙招：餃子浮起來后，再往鍋中點(diǎn)三次水，就能將餃子完全煮熟。為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？向鍋中點(diǎn)水，為什么又要控制在精準(zhǔn)的“三次”呢？為什么餃子煮熟了就會浮起來呢？這一連串的問題成為王美喬進(jìn)入大學(xué)后的第一個(gè)研究性課題。

對于現(xiàn)在的王美喬，這問題顯得有些簡單，但卻讓剛開始系統(tǒng)學(xué)習(xí)物理的他翻遍手邊的資料、陷入長時(shí)間的冥思苦想?！澳菚r(shí)我還不理解如何抓住主要的物理矛盾，只能像無頭蒼蠅一樣亂打亂撞，盲目翻資料?！碧岬侥谴螄L試，王美喬笑了笑，顯出些不好意思。經(jīng)過多次論證后，他大膽提出自己的想法：餃子里的水變成水蒸氣后，餃子變大，才會浮起來。

“從愛好者變?yōu)檠芯空撸⒉皇且患p松的事。幸運(yùn)的是，在國科大的基礎(chǔ)物理課程中，我邁出了轉(zhuǎn)變的第一步：建立研究型思維?！蓖趺绬陶f。

在對物理現(xiàn)象一次次地發(fā)現(xiàn)、假設(shè)和推翻重建中，他構(gòu)建了敏銳、可靠的物理直覺，學(xué)到了最真實(shí)的“研究型思維”。研究型思維在物理學(xué)研究中的具體體現(xiàn)之一，就是需要化簡為繁，再化繁為簡，抓住主要矛盾。

在張余洋老師的課上，曾有一句話讓王美喬印象深刻：“物理研究是復(fù)雜的。”真正的物理學(xué)家需要將復(fù)雜的過程簡化，抽象至最簡單、清晰的形態(tài)。由簡，至繁，再至簡，每個(gè)轉(zhuǎn)折，都是物理學(xué)學(xué)習(xí)路上的一道坎。

“我現(xiàn)在還在第二道坎上掙扎?！蓖趺绬绦Φ馈Ｋx定的畢業(yè)設(shè)計(jì)方向是慣性約束可控核聚變中高密度等離子體體系的研究，對于一個(gè)剛剛完成本科課業(yè)的學(xué)生，這并不輕松。在從導(dǎo)師手中接過這個(gè)任務(wù)后，他便開始了漫長的文獻(xiàn)閱讀和調(diào)研。從理論建立至今的整個(gè)研究過程，他都需要一一了解清楚。在很長一段時(shí)間里，王美喬的生活就圍繞著“讀書”展開。每日泡在文獻(xiàn)中，遇到問題隨即詢問導(dǎo)師、師兄，是那段日子的“主旋律”。

科研靈感從何來

時(shí)至今日，王美喬已成長為科研新秀。2023年秋天，在導(dǎo)師和師兄的指導(dǎo)下，王美喬的第一篇關(guān)于“慣性約束可控核聚變”的論文已在國內(nèi)物理學(xué)的頂級刊物《物理學(xué)報(bào)》上發(fā)表。

少時(shí)稚嫩的愛好和夢想，變成成熟的科研興趣。王美喬現(xiàn)在的夢想是，讓可控核聚變的科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)?！把胍暋堕_講啦》曾邀請李建剛院士去做報(bào)告，他的研究方向是磁約束聚變，當(dāng)時(shí)的我覺得，聚變仿佛是一個(gè)科幻作品中才會存在的概念。而現(xiàn)在，美國國家點(diǎn)火裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了激光聚變點(diǎn)火。而我也正在為可控核聚變的研究盡自己的一份力?！蓖趺绬陶f。

科研中找不到靈感的時(shí)候，他會帶上相機(jī)，去新奇的地方放空思緒。C919首航、夏夜銀河、英仙座流星雨他的視野如取景框，從不曾局限于某一領(lǐng)域。

“這種尋找靈感的方法，我也是在追隨物理學(xué)前輩的道路中發(fā)現(xiàn)的。”他說，“薛定諤在阿爾卑斯雪山滑雪時(shí)遇見了他的繆斯女神，寫下了薛定諤方程，由此建立了量子力學(xué)的波動描述?！?/p>

2023年春天，王美喬一直困惑于如何精簡地描述稠密熱等離子體中α粒子的沉積行為，他就去了趟園博園。在園博園爬山時(shí)，聽著音樂漫步山間，突然想到熱斑激發(fā)的等離子體激波正像這座陡峭的山峰，會阻礙α粒子的出射。

嘗試后，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)想法確實(shí)是可靠的，最終發(fā)現(xiàn)了稠密熱等離子體中的“α粒子吸收峰”。含著笑，他誠懇說道，“在大自然中，思維放空，放松的狀態(tài)很容易帶來靈感。心曠神怡，寵辱皆忘，也許說的就是這種心境吧?！?/p>

靈感并非俯拾即是，日復(fù)一日地沉淀后，才能瞥見那一抹靜水流深。王美喬記得那段最苦的日子：疫情那段時(shí)間，他正在參與物理系的科研實(shí)踐訓(xùn)練。父母都在單位，家中只有他一個(gè)人。在發(fā)燒半迷糊的狀態(tài)中，他的腦海里突然蹦出一個(gè)絕妙的想法。第二天，他支撐著身體起床計(jì)算，驚喜地發(fā)現(xiàn)，這病床上的靈光一現(xiàn)居然順利得到了驗(yàn)證?！叭绻麤]有興趣，也許很難堅(jiān)持下去?！蓖趺绬绦Φ?。前進(jìn)道路上不與外人道的無數(shù)辛酸和汗水，化為一塊塊敲門磚，幫助他叩開物理學(xué)殿堂的門扉。

“困于心，衡于慮，而后作。”他這樣總結(jié)自己的科研之旅，眉目間幾分快樂，幾分釋然。探索未知和遠(yuǎn)方，當(dāng)初的航模小子，一直在路上。

眼界與賽道

對王美喬而言，國科大不僅是大學(xué)校園，更是一個(gè)自由交流、探索與成長的開放空間?！皣拼蟮睦蠋煻际窍嚓P(guān)領(lǐng)域的大咖，與他們交流，了解他們的學(xué)習(xí)和研究方式，是很有意義的一件事。這4年對我最大的影響，就是眼界的開拓?！蓖趺绬陶f。

王美喬首先提到了他科研路上的引路人——張杰院士。在張杰院士的幫助下，王美喬開始慢慢地了解科研這個(gè)未知的領(lǐng)域。從提出問題、選擇課題，再到定期指導(dǎo)、課題組共同討論，張杰院士關(guān)注著他全方位的成長。王美喬回憶，他的論文投稿《物理學(xué)報(bào)》的過程中，張杰院士和其他老師、師兄，前后與他一同進(jìn)行了整整42版的修改。他在科研歷程中踏穩(wěn)的每一步，背后都有導(dǎo)師與整個(gè)課題組的傾力相助。

與此同時(shí)，在公共課程的學(xué)習(xí)中，王美喬也感嘆“收獲頗豐”：“很多老師給了我確定研究方向的重要指引?！痹趶堄嘌罄蠋煹摹坝?jì)算物理”課上，王美喬了解了絕大部分計(jì)算物理的研究方式，“我的研究方向也與計(jì)算物理有關(guān)，這門課讓我覺得，這條路徑是靠譜的，相當(dāng)于幫我夯實(shí)了基礎(chǔ)”。

而豐富的課程設(shè)置、多維的自主探索，是王美喬選擇留在國科大深造的原因。在孟凡龍老師的“非平衡統(tǒng)計(jì)物理”課上，有一個(gè)課程作業(yè)令他印象深刻。當(dāng)時(shí)，王美喬所在小組分配到了一個(gè)課題——研究同位素分離問題。這引起了他的思考：在聚變等離子體中，是不是也有可能存在同位素分離的現(xiàn)象？沿著這條思路，王美喬開始深入挖掘，令他驚喜的是，激光聚變的高密度等離子體體系中，這一效應(yīng)真的不可忽略。喜出望外的他隨即把思路整理匯報(bào)給張杰院士，在獲得導(dǎo)師的認(rèn)可后，沿著這一思路，他開啟了這項(xiàng)意外發(fā)現(xiàn)的新課題的后續(xù)研究。

對自由探索的熱愛，也造就了王美喬的另一面：謙卑而富有好奇心。在物理學(xué)院，王美喬還有另外一個(gè)身份：書院小組的朋輩導(dǎo)師。每周，他都會和幾個(gè)低年級小伙伴在固定時(shí)間相聚，聊一聊彼此的心得與成長?！拔覀兪裁炊颊劊簲?shù)學(xué)、物理、生活，甚至神秘學(xué)”王美喬笑了，這種輕松隨意的氛圍讓他感到快樂，他甚至沒有把自己當(dāng)作學(xué)長，“我從來不覺得我是在對大家進(jìn)行點(diǎn)評或是指導(dǎo)。能和同輩人在一起，感受彼此思維的碰撞，自己的想法也能得到有益的補(bǔ)充。”

“在國科大，導(dǎo)師制的實(shí)行形成了連貫式的培養(yǎng)體系，這一切沒有時(shí)間節(jié)點(diǎn)的限制。”也許在大三的時(shí)候，國科大學(xué)生已經(jīng)開始學(xué)習(xí)文獻(xiàn)，大四已經(jīng)做了一些科研上的嘗試，不再需要花大量時(shí)間去重新學(xué)習(xí)一個(gè)未知的領(lǐng)域，從而會有更充沛的精力為真正的科研做鋪墊。與此同時(shí)，科學(xué)家講座和名家課堂也為同學(xué)們開闊了科研視野、培養(yǎng)了科研思維和未來科研興趣的發(fā)掘，便有可能在日積月累的科研熏陶中得到收獲。

從熟知的物理學(xué)習(xí)出發(fā)，王美喬的觀察與想法是這樣的：“對于實(shí)驗(yàn)物理方向的學(xué)生來說，可能學(xué)習(xí)一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作就能快速入門，開始科研產(chǎn)出；而對理論物理方向的學(xué)生來說，則需要更多年理論經(jīng)驗(yàn)積累后的厚積薄發(fā)。”

走走停停，松弛有度，是王美喬的人生觀。他認(rèn)為，起步遲、進(jìn)度慢，這并不可怕。重要的是，在大學(xué)4年里找到自己熱愛的事業(yè)，逐步培養(yǎng)自己的思維能力，一步一步地向著目標(biāo)邁進(jìn)。

責(zé)任編輯：樸添勤