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    杨荣贵:惊艳世界的科技翘楚

      □翁志军 余兆禄

      【引题】“美国人的智慧在中国人的脑袋里,美国人的财富在犹太人的口袋里”,这是一句流传甚广的名言。近日,来自莆田的旅美青年学者杨荣贵教授和合作伙伴尹晓波教授的一个重大科研成果“降温塑料”在大洋彼岸美利坚合众国及全球科技界引发了极大的轰动效应:数十家全球顶尖科技出版媒体、公共频道和权威研发杂志予以联袂报道;中东、欧洲也有诸多国家媒体纷纷报道了此项成就……其实,早在2005年夏天,杨荣贵因获得国际热电学会的戈德史密斯奖和在旧金山举行的国际电子封装会议上获得全世界500多篇论文中甄选出的最优秀研究论文奖,他的成就给科学家们留下了极其深刻的印象。当时国际热电学会的网站宣称,杨荣贵同学在热电领域取得了“很少一名学生能取得的成就”。2008年,时任科罗拉多大学波尔德分校机械工程学助理教授的杨荣贵博士因跻身在国际科学界久负盛名的麻省理工学院出版的《科技评论》从全球医药、计算机、通讯、电子、纳米技术和能源等领域年龄在35岁以下的的杰出青年科学家和技术专家中推选出的35位“世界顶级青年创造者榜”中而名闻天下。2009年美国国家科技委员会的资深委员格里夫在其创作的《美国科技沉浮录》一书中对杨荣贵博士的科研成就做了大篇幅的传记描写,认为他是能扭转美国的科技人才之一……幸运的是,对杨荣贵这位独步全球的莆籍旅美青年科学家,笔者几年前就从他哥杨荣清那儿陆续获得他在科研上取得成就的信息并关注他的成果。经杨荣清介绍,我与远在美国的杨荣贵有了几次长时间的电话连线采访,因为是家乡人,我俩的沟通显得格外亲切……

      重大发现  独领风骚

      鸡年的热闹气氛还没散尽,大洋彼岸美利坚合众国就传来了一个令全球科技界振奋的好消息:

      不用插电,不用烧油,自己就能降温;不把负担转嫁给地球上任何别的东西,直接把多余的热量送到外太空;同时节能、低碳、高效、绿色、环保……这款理想的降温材料并不是想象出来的,而是由两名在科罗拉多大学工作的华裔教授——杨荣贵和尹晓波完成的发明,该研究成果已在2月9日的美国权威的《科学》杂志率先发表。随后,全球顶尖的科技媒体《自然》杂志、《科学》杂志网站、老牌财经杂志《经济学人》和《福布斯》立即跟踪报道;天气频道,权威研发杂志《R&D Magazine》、科学时代《Tech Times》、 科学美国人《Scientific American》在线报道;英国广播电台 BBC,中东、欧洲多国国家媒体蜂拥而至报道华裔学者杨荣贵和尹晓波的成就;几乎与笔者同步采访的中国科技日报和中央台4套午间也分别在2月23日和27日,先后报道了这个可能给人类的未来生活产生重大影响的惊人发现。

      在这些科技报道中,他们写到:

      这种材料是真正可以大规模生产的廉价材料。从微观上看,这种新材料是由许多直径在8微米左右的小玻璃珠子随机地镶嵌在透明塑料中制成的。普通的塑料、普通的小玻璃珠,组合起来却是一种室温辐射的“黑体”。

      这个室温辐射黑体薄膜材料可以以远红外电磁波的形式向外太空辐射能量从而达到降温的效果。这种材料发射的电磁波波长是8~14微米。对这个波长的能量,地球的大气层几乎没有任何阻力。也就是说,这些被发射的热量几乎不被大气层通过反射、吸收和散射等方式“转换消化”掉,而是直接穿过大气层,进入外太空,一去不复返。形象地说,这种“塑料”是我们居住的室温环境和外太空零下270℃的极冷环境的能量输送通道,可以源源不断地把地球上利用不了的热量垃圾输送出去。

      如果在材料的背面再镀一层纳米级别的金属膜,降温效果会更好,不仅可以把热量送走,还可以反射太阳光,阻止需要降温的物体因为吸收阳光而变热。实验显示,这种材料在中午阳光直射下最高可达93W/平方米的辐射冷却功率,可以轻松让与它接触的物体降温10~16℃。

      紧接着,该报道不无憧憬地写道:地球变暖一直是人类面对的一个共同课题。这种利用外太空零下270℃的冷源的新技术是解决地球变暖问题的一个新的探索方向。教授们目前正在努力,争取将该材料早日商业化,让更多人享受到它的好处,早日减缓地球变暖的趋势。

      或许这就是这个重大科技发现的价值所在!也是全人类的又一个福音!

      李嘉诚说过:每一个革命性工具的发明都会诞生一个新的商务时代,而每一个新的商务时代的到来都会锻造一批大富翁。或许,杨荣贵和他的合作伙伴们的这一重大发现,焉能不会给人类带来福音并造就一批新时代的富翁呢?这一发明发表后,杨荣贵和尹晓波在三周的时间里收到了几百个要求合作和投资的电话和邮件。

      可喜可贺的是,取得这项重大发现的华裔科学家杨荣贵是个地地道道的莆田人!杨荣贵博士,这位从妈祖故乡莆田走出来的平民子弟的研究课题和成果,正越来越引起全人类高度关注和探询的目光。

      术有专攻  誉满天下

      为了完整了解杨荣贵博士的不凡的学术成就,不妨历数他攻坚克难、前进不止的奋斗轨迹,显然,他的步履扎实而辉煌。

      杨荣贵博士是美国科罗拉多大学博德分校机械工程系终身正教授, 纳米能源转换、存储、和热管理研究室负责人。他于1996年获得西安交通大学电厂热能工程学士学位,1999年获得清华大学工程热物理硕士学位后赴美国加州大学洛杉矶分校留学, 就读微机电系统工程专业。2001年转学麻省理工学院机械工程系,师从陈刚教授和Mildred S. Dresselhaus教授,于2006年2月获得工学博士学位。杨博士从2006年1月起任职于科罗拉多大学博德分校,于2011年提前两年晋升副教授(终身教席)并于2016年晋升正教授。而他的团队一直致力于纳米材料、器件和系统的能量输运机理和热控制研究,是声子导热的多尺度模拟和超快激光探测方面的国际权威,在纳米复合热电材料和器件、锂电电池的三维纳米电极、高功率电子设备的热管理技术等方向有着开创性的贡献。他的研究成果先后获得诸多国际奖项:如2004年美国国家航空和宇宙航行局技术创新奖,2005年国际热电学会戈德史密斯奖, 2008年美国国防部高等研究局青年教师奖,2009年美国国家科学基金会的教授职业奖, 2010年美国机械工程师学会的青年研究奖,2012年和2013年被瑞士苏黎世工学院院和日本学术振兴会聘请为特邀研究员,2014年国际热电学会青年研究奖。

      值得一提的是,杨荣贵博士的科技地位一直稳步攀升。他已在《科学》,《自然-材料》,《先进材料》,《物理评论快讯》等顶级科研刊物发表了120篇期刊论文,并在国际会议和科研机构做过100多个特邀讲座。他的论文已被 SCI 引用4600次 、谷歌学术搜索引用7400次(其中2014年的引用率超过1000次)。他的研究生和博士后多次获得国际会议的最佳论文/海报/演讲奖。杨荣贵的研究成果称誉科坛,迄今为止他已拥有15项已审批和待批发明专利。他先后培养的30多位博士生和博士后, 已有近20多位被中国科学院、吉林大学、东南大学、同济大学、华中科技大学聘为研究员,副教授,和教授,有3位任职于美国一流大学,也为Inte, Cummins, Chevron 输送了一批高端科技人才。

      与此同时,杨荣贵博士是包括科学、自然,自然-材料,自然-纳米技术,自然-通讯,物理评论快报,纳米快报,ACS纳米,物理评论等50多个高影响学术刊物的常年评审人。他也是包括国家科学基金会(NSF)、 能源部(DOE)、国防部(海陆空三军研究办公室 ONR, ARO, AFOSR 和国防部高等研究局 DARPA) 等美国联邦资助机构的常年评审,还是包括欧洲研究理事会和中国国家奖励办公室等其他国家和地区的科研资助和奖励机构的评审人。此外杨博士现兼任美国机械工程师学会能源和可持续发展纳米技术指导委员会主席(2015-2017年)和美国机械工程师学会传热部纳米传热学委员会主席(2015-2017年)。他还是美国机械工程师学会《Journal of Heat Transfer》期刊的副主编和Begell House 的《Heat Transfer Research》的副主编。这些成果充分显示出,杨荣贵不愧是一位硕果累累、驰名天下的世界级科技英豪。

      执着追求  夯实基础

      是金子总会发光的,但发光需要过程。在接受笔者专访时杨荣贵自嘲:自己是莆田沿海乡间一个普通农家的孩子,更是一个在涵江六中读高中时莆田话说不好、到西北读大学和清华大学读研时普通话说不好、而赴美留学时连英语也说不好的“丑小鸭”。那么,他究竟是如何一步步走向成功,走向科学的殿堂,走向世界科技前沿,为人类做出自己的辉煌贡献呢?让我从他的家乡谈起。

      杨荣贵1973年出生在秀屿区南日岛镇西高村一个多子女家庭,父母皆是老实巴交的普通农民。他家兄弟四个,杨荣贵排行老三,家里还抱养了一个女孩。由于家庭负担重,父母曾两次要把杨荣贵送人换一个女娃回来做童养媳,条件都谈好了又不忍心送走,否则,杨荣贵的人生命运只能改写。

      南日岛缺水的现实导致当地村民一年到头只能在地里种花生和地瓜,夏季父母都得挑水浇地,家里每年都养一只猪作为额外副业收入。在哥哥杨荣清记忆中,少年的杨荣贵乖巧懂事,读书之外常帮家人做农活、拾柴火、挖猪菜等。据杨荣贵回忆说,自己的性格形成与善良耿直的父母操持这个大家庭息息相关,是父母的身体力行、潜移默化使他从小就懂得体贴人……杨荣贵当年在西高小学读书时,遇到了他永生难忘的第一位恩师——吴国根。海岛渔民一般多子女也不太重视文化传承,不少人连小学没读完就早早辍学当渔民或农民去了。深知有文化是一个民族素质提高和进步的必经之路的吴老师有教无类、爱生如子,尤其对有潜质的学生更是喜爱有加,经常鼓励他们并抽空家访。杨荣贵四个兄弟当时都是其学生,吴老师对他们都很关爱,尤其小小年纪的杨荣贵聪颖活泼,小学时一直考第一,四五年级时接近南日岛全镇小学第一,吴老师格外疼爱,当然那时的吴老师不会知道20年后的杨荣贵竟会在海外成为一名著名科学家。念及师恩,多年后在北京清华大学读硕士和国外读博士时的杨荣贵仍不忘给小学时的这位恩师写信致谢,这是后话。

      杨荣贵的初中是在岛上的南日中学就读的,当年刚从福清师专毕业回南日教数学的杨国仁老师说,小杨是89届毕业生,与同班同学相比他的性格活泼好动,他虽然不是特别努力的人,但他学习效率高,成绩也很好,尤其解答难题特有办法,确实天资聪慧,在应届生中他常独占鳌头,是他从教生涯中教过的非常出色的一名学生。

      1989年杨荣贵以优异的成绩初中毕业,那时父母希望他早日考到一个国家包吃住和包分配的师范学校,以减轻家庭负担。然而因为那时的他身高仅1.45米,不符合师范生招收要求而落榜,杨荣贵第一次遭遇到人生的滑铁卢。那时,南日岛的学生大多首选到莆田六中就读,毕竟当地出岛太不方便,顺利的话也得坐三小时渔船才能到达涵江海岑前码头,有时遇到海浪大或潮水低小渡船根本无法进码头,他还得到同学家中借宿。用后来杨荣贵不夸张的说法,是“比去一次上海还远呢!”

      杨荣贵高中时就读于莆田六中,开始了他的人生新旅程。如今70岁高龄的叶瑞申女士是杨荣贵当年高一年级的班主任和数学老师,回忆这名学生时,叶老师说:那时的杨荣贵基本功很扎实,属于学习好的上游学生,但当时确实看不出他日后竟如此冒尖。由于杨荣贵个子不高但很可爱,所以她也把他当作自己的孩子一样疼,有时也帮解决些生活困难,没有想到日后他的成就非同小可 ……优秀学生无疑是老师最好的作品,直到几年前叶老师偶然在电脑中才查阅到杨荣贵在国外已取得重要的成就,她为自己的学生感到由衷的高兴。

      据杨荣贵二哥说,高二时的杨荣贵迷上了游戏,以致成绩跌落到家人都担心他能否考上重点大学。正好在大学读书的二哥杨荣清赶紧在寒假回家督促贪玩的弟弟。好在弟弟资质好,高三时又轻松赶上同班的先进同学。由于深受家乡缺电之苦,加上哥哥杨荣清就读于东北电力大学,1992年高考时他就报考了西安交通大学的电厂热能工程专业。多年后已有成就的杨荣贵与熟悉的美国能源部官员说起这段故事,老美大佬听了大为感动。回忆自己的高考经历,杨荣贵说大一那年他回母校时,当年的语文老师陈鸿龙不无惋惜地说:荣贵如果稍微努力一下考上北京大学应该没问题(注:高考语文120份,杨荣贵只考了72分)……回忆在西安交通大学就读大学的经历,杨荣贵说自己的普通话很蹩脚,但他善于团结人,故而拥有大批兄弟般情谊的同学。他还说自己心态好,学习成绩一般都在前五六名徘徊,但他从不在意自己的成绩是否第一,并觉得自己待人接物还不赖。他认为做人应该德才兼备,学习第一未必就是最好的。

      1996年9月,以优异成绩大学毕业的杨荣贵又一次走到人生的十字路口,那时父母盼望他赶紧参加工作以养家糊口,这也是每个普通家庭的父母的正常想法,然而那时的中国处在改革开放的发展期,经济远没有现在这么发达,家乡唯一对口的湄洲湾发电厂未能达到心中的理想愿景,唯一的希望还是考研。于是他又以优异成绩考上清华大学工程热物理硕士专业。而他的考研还有一个有趣的小插曲:在大一期末考高等数学时, 杨荣贵出于“侠义”在交卷时把试卷让邻座的同学瞄了一眼而被记为零分。当时清华大学研究生招生办的同志颇为惊奇,“高等数学零分还敢报考我们学校?”不过由于其他科目的成绩实在优异,清华大学的教授们几经斟酌最后拍板果断录取,否则杨荣贵的科学之路又得改写。

      清华大学英才辈出,竞争激烈。入学后看淡分数的杨荣贵依然没有去争第一名,但他遇到了本校一位科研成就堪比院士水准的彭晓峰教授,投缘的脾气和科研上的共同志向,使这对师生因而结下了深深的学术缘和师生情。杨荣贵于1999年获得清华大学工程热物理硕士学位,出国是那个年代大多数学子的选择。杨荣贵获得了美国多个一流大学提供的奖学金。经济上没有后顾之忧,于是他选择到美国加州大学洛杉矶分校攻读博士。此时他额外获得“李王十二妹留学奖学金”5000美金的支持,杨荣贵开玩笑说,那时这些钱可以买半套单元房。追寻这一段历史,在他写给小学恩师吴国根的信中流露出他当年的心态:我将远渡重洋,暂别生我养我的祖国,暂别我的父母亲,暂别我的恩师与朋友,飞向一个全新的国度,实现我新的理想。

      矢志探索    青春焕彩

      2001年,由于博士生导师陈刚教授转到麻省理工学院,杨荣贵也就追随这位人生中至关重要的导师转学麻省理工学院,在麻省理工学院攻读博士研究生,师从陈刚(Gang Chen)教授。值得注意的是,在美国麻省理工学院就读博士的杨荣贵已于 2004年获得美国国家航空和宇宙航行局技术创新奖, 2005年度又获得了两项国际殊荣:国际热电学会的戈德史密斯奖和美国机械工程师学会国际电子仪器组件封装技术研讨会暨展会(InterPACK)的最佳论文奖。

      2006年1月,刚刚博士毕业的杨荣贵不用经历博士后阶段就直接在科罗拉多大学波尔德分校机械工程系担任助理教授。他是在300多名竞争者中获得这份职位的,这足以证明杨荣贵以实力获得苛刻的美国学术界的认可。当时杨荣贵的未来同事、科罗拉多大学机械系的李教授(Y.C. Lee)夸称“一颗升起的新星将加入我校”。科罗拉多大学(University of Colorado at Boulder)是美国工程技术领域最优秀院校之一。

      面对石油的短缺和高油价,人类在新能源方面的探索的步伐正不断加大。杨荣贵博士构建的纳米复合物可以高效地从热中产生电能。这些热电材料可以使太阳能系统更加高效,从而终结汽车的排放系统,如冷却装置和排气管等,这样可以提升汽车能源效率33%。《技术评论》高级编辑约尼茨说,目前面临的挑战是构建高效实用的热电材料,同时不需要特别的技术易于生产制造,而杨荣贵构建的材料满足了上述两点。

      科罗拉多大学波尔得分校校长彼得森(G.P. “Bud” Peterson)称,杨荣贵教授是这里(指科罗拉多大学波尔得分校)引进杰出年轻教授的杰出范例。他在传热基础研究以及能源转换方面的探索,在科罗拉多大学能源创新方面起到了重要的作用,并将帮助我们找到进入新能源时代的道路。

      2009年美国作家格里夫《美国科技沉浮录》一书中对杨荣贵做了大篇幅的传记描写,更是不吝溢美之词,认为他是能扭转美国的人才之一……

      师生情谊  感人至深

      “从小学到现在,您是我心目中最崇高的一位老师。你不仅给了我知识,也给了我做一个平凡人的道理。”2006年4月24日凌晨,身为美国科罗拉多大学著名教授的杨荣贵在得知自己的启蒙恩师吴国根老师即将退休时,特意给恩师写了一封热情洋溢的长信感谢恩师的栽培之恩,虽然那时他刚刚从学生步入社会,他没有寄钱给年迈的父母,而是直接寄了500美元给了吴老师,这也是杨荣贵参加工作后第一次往国内汇钱。

      如前所述,杨荣贵是在莆田市秀屿区南日镇西高小学接受启蒙教育的,并在这里遇到他人生第一个恩师——吴国根。吴老师在这里执教40年,村里大半渔民都是他的学生,有些家庭,兄弟姐妹、夫妻、父子,甚至一家三代都是他的学生。1966年8月,20岁的他从仙游师范毕业后,得知远离陆地的南日岛长期缺乏老师,许多学生读书不得不半途而废。他放弃了在城里工作的机会,卷起铺盖到南日西高小学报到,当了一名海岛教师。那时西高小学条件极差,低矮的茅房、昏暗的窗弦、沙石飞扬的操场、全身皮肤偏黑的学生,全校7名老师仅有一名是公办教师,学校只开办低年级,教室、宿舍的大门都是用碎木板给拼上的。可眼前的景况没有难住吴老师,反而激起他与这些贫穷而朴实的村民在一起的决心。吴老师到校的第一件事就是开办高年级,他挨家挨户动员已辍学的学生、去外地求学的学生回校复课。随后他放弃了节假日给已失学的学生补学补课,接下来他就长年累月以校为家,一心扑在学生身上。吴老师先后为重点中学输送了上百名品学兼优的学生,很多学生相继考上名牌大学。看到渔村的新希望,学生们乐了,渔民们更乐了……可以说若没有吴老师,也就没有杨荣贵日后的人生出发和科海扬帆。

      羊有跪乳之恩,人有感恩之情。在和笔者的通话中,他说自己这一生至少有十几位难忘的老师,杨荣贵对我回忆起了他在六中的高一班主任叶瑞申、高二高三的班主任刘建忠、化学老师江启成、语文老师陈鸿龙、物理老师姚庆琳等人,当得知一些因为长期在国外没联系的老师高寿并健在时,他很高兴,希望将来回国时能探望当年的恩师。

      在和我交谈中,杨荣贵还说到当年在清华大学读研时英年早逝的的良师益友彭晓峰教授,彭教授是我国知名的工程热物理专家,清华大学热能工程系原主任和该校热能工程系工程热物理所所长、长江学者特聘教授,因患肺癌不幸于2009年逝世,年仅48岁。在清华大学读研时杨荣贵就得益于这位思想开拓、业务精良的老师的悉心指导,因而结下了神圣的师生情谊。在去世前几周,彭教授还在访问杨荣贵并且一起攻克科研难题。用杨荣贵的话说,如果上苍眷顾的话,彭老师早已是国内院士的人选了。回忆这些,杨荣贵不胜唏嘘,惋惜不已。

      在给我微信中,杨荣贵曾不无哀伤地发来信息说:我在麻省理工学院读博士时的导师团成员,我的职业和人生导师、享有“碳素女皇”之誉的Dressehaus教授于昨天突然辞世。全世界科技界都在哀悼这位科学界的灵魂人物。接着发来有关这个导师的介绍:美国时间2017年2月20日,麻省理工学院Institute Professor Mildred Dressehaus教授去世,享年86岁,该教授因其在碳素材料和低维热电材料的卓越贡献而闻名于世,是美国国家科学院、国家工程院两院院士,麻省理工学院仅有的十余位Institute Professor之一,荣誉等身。她是MIT第一位女性正教授、美国国家科学奖章的第一位女性获奖者、Kavli纳米科学奖章的第一位唯一获奖者、以及IEEE第一位女性荣誉奖章获得者,还曾获得美国总统自由勋章、MRS von Hippel奖章、美国能源部费米奖章、APS Buckley凝聚态物理奖章等一系列奖项,是一位与诺贝尔奖最接近的人。特别值得一提的是,Dressehaus教授曾与许多来自中国的学者和学生合作、对他们关爱有加,圈内人都尊称她为老太太、老奶奶。而杨荣贵也从Dressehaus教授身上受益匪浅,感受她敏捷的思维和精神,杨荣贵说,从2000年与她初次认识,老人指导他的博士论文,到最近2017年1月发表的合作论文,17年间一共合作约20篇文章,每次她都是一个单词一个单词修改。这位老奶奶绝对是思考科研到最后一刻的人!尽管步入了80多岁高龄,尽管她曾任美国能源部科技办公室主任,她仍然每天很早就去办公室,包括周末和节假日。且她对工作的热情始终没有减退,她一直在潜心研究石墨烯、碳纳米管和其他纳米材料的光、电以及振动属性。因而受到许多人的尊敬。杨荣贵无限遗憾地说:三个月前,师生还在波士顿见面聊了半天,似乎还充满理想和无数未竟的事业,怎么这么匆忙就走了呢?

      美国作为全世界教育资源最丰富的、科研水平最高的国家,聚集了大量来自世界各国的顶级学者,其中当然有很大一批来自中国。自改革开放以来,已经有数百万国人前往美国学习深造,并有不少在学成之后继续留在那里从事科研事业,陈刚就是其中的佼佼者。作为麻省理工学院机械工程系系主任和 Carl Richard Soderberg 讲席教授,陈刚成为世界排名第一的 MIT 机械工程系百多年历史以来的首位华人系主任。作为第一位担任美国知名大学校长的华裔学者田长霖先生的学生,陈刚也在继续书写着华人在海外学界的辉煌篇章。对于影响自己学术和生活的陈刚恩师来说,他对杨荣贵的影响无疑是极为深远的,而陈刚老师也把杨荣贵视为自己的得意门生。

      学生尊敬自己的恩师,也把这种大爱情怀带给了自己的同学和学生,从而形成至诚至爱的良性循环。而这种感天动地的师生情谊,正是中华民族源远流长、高尚珍贵的感恩传统的生动体现和美好传承。本文特地将已收到的有关师生情的信函、邮件和微信作为附录,留于读者品读。

      今年四十四岁的杨荣贵正值出成果的黄金期,无疑,杨荣贵先生不仅是全球华人的骄傲,也是福建人的骄傲,更是妈祖故乡莆田的骄傲。

      路漫漫其修远兮。对于每一个有志者来说,科学的追求是永无止境的!杨荣贵说,他每天都从早上工作到晚上11点才能休。我曾和他说,他的初中老师说他天赋异禀,他半开玩笑地回复我说:异禀谈不上,朴实是真的,肯吃苦应该是秉承父母。干啥怎能比得过家乡父老讨海的艰辛?而在我写作过程中,有一次他说自己正在华盛顿出差,周四要在美国国会作报告。届时,一个华人的声音将在美国国会响起!(3)

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