本刊記者 范佳樂
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專家簡介:
劉翔,蘭州大學(xué)萃英特聘教授。2000—2006年就讀于南開大學(xué)理論物理專業(yè),先后獲碩士學(xué)位和博士學(xué)位;2006—2008年,在北京大學(xué)物理學(xué)院理論物理研究所從事博士后研究。隨后獲葡萄牙科學(xué)技術(shù)基金會(FCT)資助,在葡萄牙科英布拉大學(xué)從事粒子物理研究。
主要從事高能物理唯象學(xué)研究,特別是量子色動力學(xué)與強子物理的研究工作。目前,已在Physical Review Letters、Physical Review D、Physics Letters B、The European Physical Journal C等國際著名物理學(xué)術(shù)刊物上以第一作者或通訊作者身份發(fā)表了170多篇研究論文。并分別為Physics Reports和Reports on Progress in Physics撰寫綜述文章各1篇。
江湖是什么?是刀劍,是武功,是俠客之間的巔峰對決、一任快意恩仇,武俠小說里的江湖大致如此。刀光劍影、生死對決的虛構(gòu)世界似乎離我們很遠(yuǎn),但有人卻說這樣的世界離他很近?!芭c高手過招、不停地精進(jìn)武藝,這樣的情節(jié)像極了我們在科研江湖中闖蕩的狀態(tài)?!痹诟吣芪锢砦ㄏ髮W(xué)領(lǐng)域摸爬滾打十幾年的蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授劉翔,常常拿武俠精神與自己的科研狀態(tài)做比。像《射雕英雄傳》中的郭靖那樣,親臨山川湖海,遍識天下高人,拜“北丐”為師,與“老頑童”結(jié)義,聽“東邪”銷魂蝕骨的簫聲,見“南帝”救死扶傷的功力,與“西毒”拼死搏斗,登華山論劍,救襄陽國難,是劉翔少年時心之向往的俠義夢想,投身科研后,這些便化為他廣納知識、堅韌勤奮的精神動力。
“大漠孤煙直,長河落日圓”,茫茫戈壁灘有一種獨特的悲壯之美,在武俠小說中正是巔峰對決的絕佳境地。作為核物理國家布局的重要區(qū)域,現(xiàn)實中在如此壯美之地上演的科研對決,絕不比小說描繪得遜色。
2009年,受聘“蘭州大學(xué)萃英特聘教授”來到大西北任教的劉翔,之前對蘭州的唯一印象是去青海開會途中,火車在漆黑的夜晚經(jīng)過時,從車窗閃過的一列列朦朦朧朧的高山。地處大西北的蘭州對于出生地在江西的劉翔來說,無疑是一個遙遠(yuǎn)的存在。
“當(dāng)年來蘭大,我覺得是一個很悲壯的選擇,這個選擇是沒有退路的,如果做不好的話,只能在此沉寂,就像戈壁灘上的一粒粒沙子一樣?!钡轿鞅比谓蹋瑒⑾枘贸龅氖菈咽繑嗤蟮挠職?。
從葡萄牙科英布拉大學(xué)結(jié)束博士后研究回國的劉翔,舍棄了條件優(yōu)越的東部地區(qū),毅然選擇了大西北。
剛與蘭州大學(xué)接觸伊始,時任物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長的薛德勝教授,就給劉翔留下了非常深刻的印象。薛院長的開誠布公讓劉翔深深感受到了他對人才的求賢若渴。也正是在他的帶領(lǐng)下,全院上下形成了濃厚的重視人才的氛圍。劉翔記得很清楚,在未做出最后的選擇前,他打算親自去蘭大看一看。剛下飛機,學(xué)院的楊毅書記(時任物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院黨委書記)已經(jīng)在機場等候了很久,他要親自把劉翔接到學(xué)校。“機場到學(xué)校距離很遠(yuǎn),交通并不方便,學(xué)院能夠拿出誠意做這件事,是對人才的重視,體現(xiàn)的是一種胸懷。沖著這份誠意,我也應(yīng)該來?!眲⑾韪嬖V記者。
2009年6月10日,劉翔攜妻子來到大西北,成為當(dāng)時蘭州大學(xué)最年輕的三級教授和博士生導(dǎo)師,開始了他服務(wù)西部、奉獻(xiàn)蘭大的征程。
2007年左右,“孔雀東南飛”造成的大量人才流失和老先生們的陸續(xù)退休,使整個蘭州大學(xué)物理學(xué)院陷入了人才極度匱乏的窘境。曾經(jīng)在核物理和粒子物理方向有很好傳統(tǒng)的學(xué)院就此沉寂,并陷入了發(fā)展的低谷。如何讓學(xué)院重現(xiàn)輝煌,成為劉翔這一批年輕人責(zé)無旁貸的使命。
從零開始,對于他們是挑戰(zhàn),同時也是機遇。正是這個沒有束縛的環(huán)境,為他們創(chuàng)造了更多自由的空間,提供了更多大膽去闖的機會。
學(xué)院在粒子物理方向的人員基本已流失,工作無法開展。馬上招人,組建一支新團(tuán)隊,并不現(xiàn)實?!瓣犖榈慕M建不能只局限于蘭大,工作單位雖在蘭大,但開展工作的背景卻是整個蘭州,甚至整個中國?!鞭D(zhuǎn)變思維方式,向現(xiàn)有資源要團(tuán)隊,是劉翔組建團(tuán)隊的新思路。
離蘭大不遠(yuǎn)的中科院近代物理研究所成為劉翔首要考慮的合作對象。想法一出,劉翔鼓起勇氣找到了當(dāng)時中科院近代物理研究所的徐瑚珊副所長,向他談了自己的想法。沒想到劉翔的大膽提議得到了回應(yīng),近代物理研究所愿意與蘭州大學(xué)合作,聯(lián)合共建“強子與CSR物理研究中心”。
籌建工作如火如荼地展開,作為發(fā)起人的劉翔全身心地投入其中,在這個過程中一支有特色的合作團(tuán)隊也在慢慢形成?!按蠹叶际悄贻p人,為了共同的目標(biāo)陸續(xù)來到蘭州,很快從陌生變得相熟,因為有相似的研究背景,大家配合得很默契?,F(xiàn)在回想起來,仍覺得那段時光很美好?!?/p>
從籌建到正式建成,“強子與CSR物理研究中心”的工作漸漸步入正軌,團(tuán)隊也慢慢在壯大。作為中心的主任,劉翔迫不及待地謀劃著接下來將要開展的工作?;诖似脚_,在他的積極推動下,蘭州大學(xué)邁出了物理研究與“國家大科學(xué)裝置”直接對接的步伐。繼成功與中科院近代物理研究所的重離子加速器冷卻儲存環(huán)(CSR)成功對接后,2009年11月,劉翔代表蘭州大學(xué)正式加入北京正負(fù)電子對撞機上的BESIII實驗國際合作組,這一合作使得蘭州大學(xué)成為了西北地區(qū)唯一一所加入BESIII國際合作組的高校。劉翔的謀劃和努力,直接帶動蘭州大學(xué)與其他科研院所在強子物理研究方面的科研力量整合邁上了新臺階,團(tuán)隊建設(shè)——這個放在劉翔心頭的大問題也迎刃而解。
憶起初到蘭州的那段時光,劉翔并不愿意多談自己的付出與努力,相反他更多提及的是那些曾經(jīng)幫助過他的人和事。
他記得,來蘭州之前,在一個會上他遇到了高能所的張宗燁院士,聽說他要來蘭大工作,老先生語重心長地對他說:“希望你在那邊能把一支隊伍帶起來?!边@不只是張宗燁院士對他的期望,也是好多老前輩對他的期望。
簽字儀式
帶著這些老科學(xué)家們的囑托,劉翔來到蘭大,他發(fā)現(xiàn)自己并不是孤軍奮戰(zhàn),來自各方的無私幫助帶給他無限的溫暖與感動。
為了讓劉翔順利開展工作,學(xué)校提前為他招好了學(xué)生,2009年剛?cè)肼?,劉翔就有了自己的研究生。在學(xué)校寬松的科研環(huán)境下,有了學(xué)院對自己的支持,劉翔很快便靜下心來投入到了科研工作中。隨著研究的逐步開展,除合作團(tuán)隊外,劉翔自己的團(tuán)隊也在逐漸壯大。
來自外界的關(guān)懷并不止于此。作為見證人,劉翔更感受到了國家對理論物理的重視。2010年,國家自然科學(xué)基金委理論物理專款領(lǐng)導(dǎo)小組決定,在蘭大設(shè)立理論物理交流平臺項目,這為學(xué)院的發(fā)展帶來了勃勃生機。
“對于做理論物理的人來說,新思想對于我們很重要,沒有新思想,我們的科研生命就相當(dāng)于結(jié)束了。所以我們希望有更多的交流與合作機會,期待在不同思想的碰撞中產(chǎn)生新的火花?!眲⑾韪嬖V記者。
截至2017年,蘭大已獲得該項目連續(xù)8年的支持,并且每年的經(jīng)費都在持續(xù)穩(wěn)定地增長。在項目的支持下,蘭大不僅壯大了自己的理論物理隊伍,還在運行項目的過程中形成了具有蘭大特色的新模式,在全國起到了標(biāo)桿性的示范作用。
8年過去了,在各方的支持和幫助下,物理學(xué)院陸續(xù)引進(jìn)的那批年輕人,已成長起來,變成了中堅力量,有的已走上學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)崗位。通過他們的努力,學(xué)院已從低谷中慢慢地走出來。
2014年答辯合影
背負(fù)著眾多人的殷切期望,8年來,劉翔對自己的工作絲毫不敢懈怠。他說:“每當(dāng)遇到困難,我總會想到臨行前那些老先生對我的囑托,耳邊仿佛會出現(xiàn)這樣的聲音——那個年輕人到那里后,干得怎么樣?到底能不能闖出一片天地來?”眾人的期待,變成了劉翔前行的動力。
他熱愛理論物理并沉浸其中,奔波在科研、教學(xué)的第一線而不知疲憊。憑借強烈的責(zé)任感及追求卓越、勇攀高峰的精神,一路走來,劉翔的堅持已為他收獲了諸多榮譽。
2009年,他入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”;2012年,獲得首屆“國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金”;2013年,入選科技部“中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”;2015年,入選中組部萬人計劃“青年拔尖人才”;2016年,獲得蘭州大學(xué)國華杰出學(xué)者獎。
作為探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的前沿學(xué)科, 粒子物理經(jīng)不斷演進(jìn),已形成高精度和高能量兩大前沿。劉翔從事的強子物理研究正是高精度前沿的代表性方向,它涉及到的尺度是10-15m。在如此微小的尺度上,劉翔從事研究的核心目標(biāo)之一就是發(fā)現(xiàn)以夸克為基本組成單元的“強子”物質(zhì)。談起強子物質(zhì)的構(gòu)成,劉翔做出了形象的解釋,他告訴記者:“強子物質(zhì)可以是由兩夸克構(gòu)成的介子、三夸克構(gòu)成的重子、也可以是四夸克物質(zhì)和五夸克物質(zhì)等等。對于多夸克物質(zhì)的尋找就像人類對“元素周期表”中“元素”的尋找那樣,兩者對人類認(rèn)識物質(zhì)世界都具有極為重要的意義?!?/p>
從1964年夸克模型誕生伊始,眾多的介子和重子就在實驗室中被陸續(xù)發(fā)現(xiàn),最具代表性的就是1976年由諾貝爾物理學(xué)獎獲得者丁肇中和里克特教授分別領(lǐng)導(dǎo)實驗組發(fā)現(xiàn)的粲偶素J/ψ。但遺憾的是,此后在長達(dá)50年的時間里,人類一直未捕獲到四夸克和五夸克物質(zhì)存在的任何跡象,多夸克物質(zhì)的尋找在那期間就如同在無際的荒漠中尋找出口一樣,一直未有任何結(jié)果。那么問題出在哪里呢?劉翔告訴記者,是傳統(tǒng)理論遇到的瓶頸,微擾方法的失效,導(dǎo)致了理論預(yù)言精度不夠造成了這樣的局面。
直到2003年,情況出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機。伴隨世界范圍內(nèi)高能物理實驗技術(shù)和裝置的巨大創(chuàng)新和長足發(fā)展,大量的新強子態(tài)和相關(guān)的新現(xiàn)象也隨之被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。正是在此背景下,劉翔投入到了關(guān)于多夸克強子結(jié)構(gòu)的相關(guān)探索中,他愿意通過自己的努力,為這些問題尋找答案。
多年來,劉翔同他的合作者一道,深入探索,潛心鉆研,在如何提高理論預(yù)言精度上下足了工夫,在他們的不懈努力下,一系列新強子態(tài)的性質(zhì)終于被確定下來,唯象理論也被進(jìn)一步發(fā)展和構(gòu)建,預(yù)言精度也最終取得了實質(zhì)性的突破。
在與北大、蘭州近代物理研究所同行合作,分別于2011年及2012年預(yù)言了四夸克和五夸克物質(zhì)的存在后,隨著實驗精度的逐步提高,2013年,BESIII實驗組和Belle實驗組分別發(fā)現(xiàn)了四夸克物質(zhì);2015年,LHCb實驗組發(fā)現(xiàn)了五夸克物質(zhì)Pc(4380)和Pc(4450),預(yù)言被陸續(xù)驗證。之后,憑借敏銳的物理直覺和豐富的理論儲備,在LHCb實驗組剛剛報道發(fā)現(xiàn)了Pc(4380)和Pc(4450)后,劉翔又與合作伙伴們率先發(fā)表了相關(guān)研究的理論文章,從而對支持LHCb中國組的實驗研究工作做出了巨大的貢獻(xiàn)。相關(guān)成果發(fā)表在物理學(xué)頂級雜志Physical Review Letters上后,引起了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。
科研無止境,劉翔也并未停下繼續(xù)探索的步伐。2016年,劉翔又與合作者一起受邀為物理頂尖綜述期刊Physics Reports撰寫了關(guān)于隱粲四夸克態(tài)和五夸克態(tài)的長篇綜述,并獲得了強烈并積極的反響,近兩年的時間內(nèi),綜述已被引200多次,并入選了2016年中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文。
時間到了2017年,喜訊再次傳來。11月2日,由中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院、中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報中心、科睿唯安聯(lián)合發(fā)布的《2017研究前沿》報告中,“四夸克態(tài)和五夸克態(tài)的實驗和理論研究”被列為物理學(xué)Top10的熱點前沿之一。然而,讓劉翔感到振奮的不止這一個消息,在“四夸克態(tài)和五夸克態(tài)的實驗和理論研究”研究前沿中31篇核心論文和施引論文的Top產(chǎn)出國家和機構(gòu)的排名中,他所在的蘭州大學(xué)排名分列第6位和第8位,能取得這樣的成績與劉翔課題組的努力分不開。
劉翔是一個既勤奮又有悟性的研究者,每天必讀arXiv上最新的實驗和理論文獻(xiàn),是他多年來的一個習(xí)慣。他要求自己,不僅要對新發(fā)現(xiàn)和一些奇特的觀測結(jié)果有所了解,更要深入思考,看基于已有的理論,自己是否能對這些新的實驗結(jié)果做出解釋。此外,在既有的研究方向上,努力拓展自己的視野,從而開拓出新的研究方向,也是他對自己的一個要求。在這樣的要求下,承載著劉翔新觀點、新視角的文章陸續(xù)被發(fā)表,因極具時效性和針對性的特點,文章受到了國內(nèi)外學(xué)者的高度重視?;厥走M(jìn)入該研究領(lǐng)域的15年,劉翔在國際重要物理期刊上發(fā)表的論文已達(dá)170余篇,被引次數(shù)達(dá)4500多次,影響力不可小覷。
除了在科研上的孜孜不倦,在教學(xué)上劉翔也絲毫不敢懈怠。他勇于承擔(dān)教學(xué)任務(wù),長期工作在教學(xué)第一線,儒雅的風(fēng)度,精湛的業(yè)務(wù),為他贏得了來自學(xué)生的好評和尊重。在2017年蘭大的教師評選活動中,劉翔被評為“師德標(biāo)兵”。
評選結(jié)束后,學(xué)校采訪了他的學(xué)生,他的學(xué)生孫志峰副教授這樣評價他:“劉翔教授將我領(lǐng)進(jìn)了粒子物理的大門,是我學(xué)術(shù)上的領(lǐng)路人;他的勤奮、他的高效深深地影響著我們。在他的教導(dǎo)下,我們不斷成長,不斷進(jìn)步?!彼难芯可醪ㄕf:“劉老師時刻用自己的實際行動來感染學(xué)生。比如我們把寫好的文章初稿發(fā)給他之后,第二天起來總能收到劉老師半夜十一二點發(fā)來的修改意見。劉老師時刻提醒大家要勤奮,而他也用實際行動給大家做了表率。”
近5年來,劉翔研究組里的學(xué)生已先后有10人次獲得了研究生國家獎學(xué)金,多人已獲國內(nèi)高校教職,在劉翔心中,學(xué)生能取得成績,能超越他,是他最欣慰的事。他說:“站在講臺上,看到下面那一雙雙渴望求知的眼睛,會想起自己的學(xué)生時代,誰都是這么走過來的。老師對學(xué)生更多的是一種感染,你給學(xué)生樹得標(biāo)桿有多高,就決定了學(xué)生做得有多好。我是在前輩們的言傳身教下成長起來的,因為有他們的栽培,我才站在了今天的講臺上和研究的國際前沿,我也希望我的學(xué)生都能夠成長起來,超越我、優(yōu)秀于我?!?/p>
劉翔喜歡用“江湖”一詞,來形容做科研的狀態(tài)。他說:“在科研江湖中,你會接觸不同的人,學(xué)到不同的東西,你的功力會逐漸增強,這是個不斷進(jìn)階的過程?!?/p>
劉翔的進(jìn)階,就得益于眾多前輩的相助。他的研究生導(dǎo)師南開大學(xué)的李學(xué)潛教授就是其中一位。隨著2003年高能物理實驗精度的提升,一批新奇現(xiàn)象開始在實驗中被發(fā)現(xiàn),這為研究強相互作用的非微擾行為提供了極好的平臺。進(jìn)入南開大學(xué)理論物理專業(yè)攻讀博士的劉翔,有幸趕上了這波浪潮,在李學(xué)潛教授為他營造的寬松氛圍中,他找到了自己的研究方向。
與外界保持廣泛的交流與合作是李學(xué)潛教授的風(fēng)格。在他的鼓勵下,2003年開始,劉翔就參加了北京正負(fù)電子對撞機上的BESⅢ實驗發(fā)現(xiàn)的新強子態(tài)的一系列學(xué)術(shù)研討。由此劉翔接觸到了許多業(yè)內(nèi)的老前輩,在他們的影響下,劉翔的視野逐漸被打開。
“中國科學(xué)院研究生院大學(xué)的丁亦兵教授,上海交通大學(xué)的何小剛教授,北京師范大學(xué)的郭新恒教授等,他們都是李學(xué)潛教授非常好的合作伙伴。在一起做研究的過程中,我從他們身上學(xué)到了很多。如何做科研,如何跟進(jìn)一個實驗,在激烈的競爭下如何提出自己的想法,他們給了我很多啟示。”
劉翔很慶幸,似乎每個轉(zhuǎn)折點,都能遇到自己的引路人。2006年,進(jìn)入北京大學(xué)物理學(xué)院理論物理研究所從事博士后研究的劉翔,遇到了他的另一位引路人朱世琳教授,也由此開啟了他們長達(dá)10多年積極而富有成效的合作之旅。在北大時,朱世琳教授同樣為劉翔提供了自由探索的空間,與李學(xué)潛教授的“廣博”不同,他更注重在一個問題上的深挖,而這正是科學(xué)研究不可或缺的精神之一。談起與朱世琳教授的交往,劉翔說:“比我長幾歲的朱世琳教授,給予我的是兄長般的支持和幫助。從他身上我看到了一個科研工作者應(yīng)該有的堅持與執(zhí)著,他對我的影響,讓我受益終身。”
與Eef van Beveren合影
北大博士后研究結(jié)束后,劉翔獲得了葡萄牙科學(xué)技術(shù)基金會的資助,遠(yuǎn)赴葡萄牙科英布拉大學(xué)從事粒子物理研究工作。合作者 Eef van Beveren 教授豐富的實驗背景,對于偏重理論研究的劉翔來說,是再好不過的支持。和 Eef van Beveren 教授的交流接觸中,劉翔更深刻地理解了實驗與理論間的關(guān)系。
2008年,科英布拉大學(xué)一個平常的早晨,劉翔來到辦公室開始一天的工作,一個突如其來的消息打破了晨間的寧靜。一封發(fā)自北大朱世琳教授的郵件,讓劉翔第一時間獲悉了自己的博士畢業(yè)論文被評為全國百篇優(yōu)秀博士論文的好消息。除了掩面而泣劉翔已無法用別的方法來表達(dá)自己當(dāng)時的激動。他說:“那種激動別人可能無法理解??蒲腥藛T的成長需要付出巨大的努力,需要克服各種障礙,如果克服不了,他的科研生涯可能就終止了。獲評優(yōu)博論文對我是一個非常大的肯定,給了我很大的自信,至少讓我覺得,在這個領(lǐng)域打拼,我是可以的。”
劉翔常說他的求學(xué)經(jīng)歷比較復(fù)雜,因此成為了好多學(xué)校的校友。作為一個南開人,“允公允能,日新月異”的價值取向和精神品質(zhì)時刻激勵著他不斷前行。作為一個北大人,“兼容并包、思想自由”是他一直追求的學(xué)術(shù)理想。而作為一個蘭大人,“自強不息、獨樹一幟”已成為他的堅持和目標(biāo)。
他說:“蘭大的地理位置不是特別好,但我覺得從蘭大走出去的人,在業(yè)內(nèi)口碑都很好?,F(xiàn)在我是一個蘭大人了,蘭大人勤奮和踏實的品格,在我身上必須繼承下去。發(fā)揚胡楊林精神,踏踏實實地往前走,才能對得起自己當(dāng)時的選擇。”
劉翔希望通過自己的努力,通過自己的成長,為年輕一代做一個示范,通過現(xiàn)身說法吸引更多人加入蘭大,用事實告訴他們,選擇蘭大,一生無悔。
隨著蘭大入選“雙一流”建設(shè)高校,物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的兩個學(xué)科也被選為“雙一流”建設(shè)學(xué)科?!半p一流”的背景,無疑為蘭大未來的發(fā)展提供了更多的可能和契機。如何把握這種機遇也成為劉翔及眾多蘭大人在新背景下的新使命。
正如已傳唱了70多年的校歌中描繪的那樣:“西北的青年莫要再耽延,割斷我們長衫拋卻我們浪漫,大時代的使命奔臨在眼前……甘肅的青年莫要再遲延,搗碎我們花冠停止我們歌筵,大時代的擔(dān)子緊壓在兩肩。乘長風(fēng)沖上青天,望一眼卷世的狂瀾?!?/p>
“自強不息、不畏艱難”,已成為蘭大人對未來向往與追求的共同語言。執(zhí)著于對理論物理那份純粹的熱愛,面對未來,劉翔已做好了準(zhǔn)備。