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    绿叶对根的深情——近访莆籍院士龚旗煌

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    左二:龚旗煌院士

      15岁考入北大,19岁硕博连读,27岁晋升为副教授,31岁被破格提拔为教授,48岁当选为中科院院士……这是全国少数几个能够在50岁以前实现当选院士梦想的科技界精英。在精英辈出的北大,莆籍学者龚旗煌的成才之路无疑是一个传奇。

      2012年12月,龚旗煌刚获得中科院院士荣誉后没几天,我刚好应邀在北京参加全国知青纪念毛泽东诞辰120周年的活动。活动结束后,我就和莆田商会的友人相约一起去采访龚旗煌。其实,我早在2001年就采写过获得“长江学者”荣誉称号的龚旗煌的故事,并在《莆田晚报》发表过《快乐大本营巧续“长江学者”二十载师生情》的文章。2006年前后,时任莆田驻京办主任的陈肇坤带我参加北京仙游一中校友会活动,会上与龚旗煌再次见面,聆听他在校友会上热情洋溢的发言,感受他浓浓的家乡情结,会后还到他的办公室与他有过短暂交流,所以我们之间还有一段渊源,如今回忆起来还历历在目。北京的冬天很冷。那天,我早早起床,坐地铁赶到北大物理学院龚旗煌办公室。在龚院士的办公室里,到处都是书籍,书架上一盆绿萝长得正旺,从书架上一直垂下来,显得分外醒目。由此,我再次走进龚旗煌的物理世界,光学人生。

      生活在一个尊师重教的环境中

      龚旗煌1964年出生于城厢区华亭园头村,父母在仙游医院工作,父亲龚淑文是仙游医院有名的小儿科医生,母亲曾美金在医院收费室。“地瘦栽松柏,家贫子读书”。莆田历史上尊师重学,通情达理的父母对子女要求严格。而年纪小小的龚旗煌在仙游读初中时还遇到一个他终生难忘的老师,即他的班主任范启荣老师。那时,比同龄人小的龚旗煌虽然调皮,但显出会读书的天赋,每次考试都名列前茅,因而深得范老师的喜爱。那时还在文革末期,读书无用论还颇有市场,学校开课也不正常,时常停课,但范老师坚持上好每一堂课,还用古人成才的例子来激励这些幼小的心灵。教语文的他一板一眼在课堂上板书。如今,龚旗煌写得一手漂亮的汉字得益于那时老师严格要求打下的基础。而爱才的范老师也经常家访,他对龚旗煌父母说:龚旗煌是个好学生,将来必成大器。所有这些鼓励潜移默化在龚旗煌的幼小的心灵和行动中,以至多年后,龚旗煌都无法忘怀范老师的师德风范。仙游一中是一所知名学校,该校培养了许多知名学者专家,先后出了几个全省高考状元。回忆起龚旗煌的高中时代,他在仙游一中的高中毕业班老师、班主任戴子山说:“高中时,龚旗煌的物理基础不是很好,但他进步很快。他很好学,尊重老师”。他的高中同学杜建平则说:“龚旗煌学习效率高,不偏科,各科平衡,那时老师上课前,都会在黑板上先把作业布置好,一般下课时龚旗煌就把作业做好了,放学就玩开了”。而家庭对他的学习也很重要,他父亲龚淑文常常去借些课外书和高考题目来给他做。所有这些提供给龚旗煌良好的学习环境。“读好数理化,走遍天下都不怕”是那个时代的信条。1979年高考时,年仅15岁的龚旗煌以物理100分,最难考的化学及格率一般只有20%左右,他也考了80多分。最后他以莆田地区高考状元的成绩考上北京大学。这一年,他只有15岁。谈到当时为何选北大,龚旗煌说:“那时,自己的理想是要当一个科学家”。回忆这段历史,仙游一中退休老师吴振坤忍俊不禁地说:“当北京大学录取通知书发到龚旗煌家时,他还在县医院的宿舍楼下和小伙伴们一起打铁片玩。谁知当年的顽童,日后会成为一个众人仰望的院士”。

      燕园就是自己的精神家园

      北京大学是我国一所知名学府,龚旗煌如饥似渴地遨游在知识的海洋里,顺利地完成了四年本科教育。这时,他遇到了人生新挑战。作为这所知名高校的物理系高才生,他可以通过一项中美联合培养研究生的综合考试(cuspea)便可出国留学。而且他们班上五分之一的同学都选择了出国,这在改革开放初期的中国也是一种趋势。经过冷静思考,龚旗煌做出了留在北大攻读研究生的决定。

      在读研时期间,龚旗煌最难忘的是遇到着名光学家杨葭孙教授。杨先生治学极为严谨。学术上倾注了满腔热情,讲课时思路紧凑而清晰,板书也是一丝不苟。龚旗煌回忆起一件令他终生难忘的事。在读研究生时,杨葭孙不辞辛劳地指导龚旗煌修改将要发往国外的第一篇论文。在即将定稿的前一天晚上,杨葭孙匆匆忙忙地从畅春园跑到他宿舍,告诉他有一个词语翻译得不大得体,改成另一种译法会比较准确,而且要求龚旗煌必须把整篇论文用打字机重新打一遍。正是这些平凡细微的举动,如微风潜入夜一样温暖着龚旗煌的心灵,影响着龚旗煌的言行,促使龚旗煌也像先辈那样传道授业解惑。如今,龚院士还是刻意地保存着这台陪伴他走过非凡岁月的打字机。

      1988年,龚旗煌作为中英联合培养的研究生来到英国曼彻斯特学习。但一年多后,龚旗煌放弃国外优越的学习生活条件,毅然回到北大读博士后。此后,他一直留在北大任教。

      博士毕业那年,龚旗煌得到一条终生难忘的建议。王淑坤是北大物理系的一名普通老师。他告诉龚旗煌,要做就要做新的,要做最前沿的。这话犹如醍醐灌顶,让龚旗煌顿悟出科研的真谛,也影响到他日后的科研主攻方向。在读博士后时,他从对气体原子分子光学性质的研究,转到对新型凝聚态非线性光学材料的应用研究上。

      1994年,龚旗煌东渡扶桑,受聘到日本理化研究所前沿科学研究院。当日方准备和他签一份为期三年的合同时,他从北大赴日考察团了解到,“国家杰出青年基金”已经启动,遂果断放弃在日本的深造和工作机会回国。

      从15岁初入燕园到现在,龚旗煌有三十多年时光在未名湖畔度过。他几度放弃国外的优厚条件,燕园这座百年学府的人文底蕴和人文精神在龚旗煌心中无疑是沉甸甸的,“我一直觉得北大让我学会成长。在这里,我开始认真地考虑一些问题。因为在北大,人完全属于自己,个人的思想和理想,个人的意见和能力的发挥显得极为切实。你只能靠自己,不能随波逐流。当时我才19岁,还不敢想象离开这个精神家园我会怎么样” 。他说,只有燕园才能使他产生一种安定的感觉,把根扎在北大,这是他从来不后悔的。作为海归,他还说过:“我是中国人,去国外帮别的国家做事,有一种无根的感觉。我的很多同学在国外,搞科研的少,进公司的多,我觉得自己比较幸运,能踏踏实实地做科研,能实实在在地为国家做贡献。中国是自己的根,只有在国内才有一种归属感,才能获得一种精神上的满足”。

      从“一穷二白”到世界一流实验室

      龚旗煌现在是北京大学长江特聘教授、人工微结构和介观物理国家重点实验室主任、北大现代光学研究所所长。同时,他还担任国家“973”项目首席科学家和国家基金委创新群体负责人。他研究的领域非常广泛,涉及非线性光学新效应及应用、介观光子学新材料和器件、飞秒科学和强光物理界面。龚旗煌院士的团队现在主要研究主要分两方面。一方面是新型光功能材料的研究,就是寻找一些新材料和纳微光子学新物理器件;第二就是飞秒科学研究,在几秒内,甚至更短时间内研究物质性质和化学变化。现在这些成就当初也是从“一穷二白”的薄弱学科开始,到研究国际先进水平的国家重点学科,龚旗煌和他的同事们付出了艰辛的努力。

      回首当年,龚旗煌认为31岁那年获得的国家杰出青年基金资助是他学术道路上的一个重要节点,“那是我科研生涯的第一桶金”。连续三年,每年20万元的科研经费对年轻人的吸引力太大了。这也说明国家非常重视青年科学家的培养。

      1995年,第一年国家杰出青年基金的20万元经费到位,但龚旗煌想买的激光器需要50多万元。那时,他天天去找北大科研部的负责人,表示愿意把三年60万元的科研经费作抵押,先向学校举债50万元购买仪器,要不然连基本的实验都没法搞。40平方米的实验室,一台超快激光器,龚旗煌带着两个学生挤在里面,这个科研团队就这样白手起家了。

      光学作为一个与信息科学等其它领域有着较多交叉,而又蓬勃发展的学科,在物理学研究领域有着极其重要的基础地位。国家教委在重点高校启动“211工程”,北京大学从“211”建设开始,就确定了重点发展和建设光学学科的战略目标。1996年,龚旗煌负责功能材料学科群的建设。他写了一份申报计划,提出要建光子学材料实验室。龚旗煌从零开始,利用学校先后批的近400万元建设经费,用了五年时间,建起一个300平方的超净实验室,这里的设备都是国际一流的。尤其是2002年以来,在“211”工程的支持下,北大光学学科从原来相对薄弱的地位发展为国家重点学科,成为国内最重要的光学研究基地之一,在院校中名列前茅。作为重要标志,国家基金委数理科学部五年来唯一的光学创新群体就是此学科的“飞秒光物理与介观光学”研究团队。

      做学问贵在坚持

      做学问,贵在坚持。熟悉龚旗煌的人都知道他是一个执着投入的人,要做一件事肯定是尽自己最大努力。那是1996年,他带着两名小组成员做一个课题,为了在计算机上找到信号,他们每天需要做的只是重复调光路。实验设计肯定没错,仔细分析,从晶体的转角,到时间、空间的重叠,都可能有影响实验的结果。找不到誓不罢休,累了,再换一个人。这一找就是将近一年,三个疲惫的身影在光学仪器前走马灯似的来回切换,每天都要与体力和意志做斗争,身心俱疲却还要走钢丝者一样绷紧神经。

      犹如一道闪电划过夜空,1997年6月30日晚上,龚旗煌和他的组员们终于捕捉到期待已久的信号——在光子读数是5⌒6光子/秒的背景噪音下,出现了一个读数仅为12⌒13的光子/秒的波峰,如此细小的差别,一不注意就有可能失之交臂。当时别提多高兴了,三个人半夜里跑到大街上找馆子吃饭庆祝。

      有了先进的实验手段支撑,实验室产出的多项研究成果处于国际先进水平。龚旗煌承担或完成的科技部和国家“863”等资助研究课题20多项,他在国内较早开展超快光子学研究这一前沿研究,带领学组建成了先进的飞秒时间分辨实验平台,取得了有国际影响的成果。通过观测动态荧光验证并发展了分子激发态无势垒异构理论,被该理论的提出者以较大篇幅引用。他及合作者对汉勒效应的验证工作,被效应的发现者汉勒教授命名为“新一类汉勒效应”并在专着中介绍。他们还深入开展飞秒非线性传输和微加工应用研究,实现了突破衍射极限的加工技术和永久三维数据存储,为微光子学器件的集成奠定基础。

      2008年3月,龚旗煌研究组的一项工作发表在国际权威刊物《自然——光子学》上。这篇题为《低趸浦功率超快有机关子晶体全光开关》的论文一经网络刊登,即被英国物理学会光学网站以题为《光子晶体加速全光开关》再转载,《自然》杂志中国网站以《一个低功率光开关》进行评述。

      这篇论文写作历时近半年,前后修改不下20遍,却在投稿时差点被编辑“枪毙”。龚旗煌的一封信让事情有了转机。其中一位审稿人大概认为文章是作者既有工作的延续,对创新性提出一些疑问。龚旗煌回信答辩。他把上世纪九十年代以来在有机非线性光学材料研究方面发表的最好的文章列了十篇,又把近五年在光子晶体方面五六篇高水平论文列上,并告诉审稿人,投稿的论文的确是既有工作的延续,但却有一个非常大的突破。是在两个方面十多年的积累和学科交叉的基础上,结合起来获得的成果。三天后编辑回信说,你的回答我们完全信服了,你的论文完全可以发表。谈到这个经历,龚旗煌说:“很多事情向前一步就可能成功,但一放松就退回去了。”他还说,“不要光看到自己进步了,还要看到别人在进步,每个人都在往前走,竞争不单单是你跟自己比,还要跟国际比。每个人都要有危机感和忧患意识。”在成果面前,龚旗煌出奇地冷静,他要求实验室成员不满足现状,紧盯学科前沿,持续创新。

      建设时空小尺度光学研究基地

      龚旗煌还积极开拓介观光学研究新领域,建设时空小尺度光学研究基地、努力发展光学学科和介观物理国家重点实验室,在取得重要科研成绩的同时,培养了一大批专业人才。

      谈到自己研究的领域,龚旗煌不时要向外行介绍解释说:“飞秒科学和介观光学这两个名词对于非物理专业的学生来说,都很抽象。通俗地说,它们是时间和空间范畴中的两个概念。飞秒是从时间上来说的,而介观是从空间上来说的。在科学研究中,人们总是对越短的时间内物质发生的物理、化学变化最感兴趣,飞秒光学的研究就是在10-13--10-15秒尺度下研究物质性质的物理和化学变化。所谓‘介观’是从空间尺度的概念上讲,类似于‘纳米’,但它比‘纳米’更有物理含义。介观光学则是利用光学方法和技术开展的介观物理研究。光在聚焦之后将变成一个小点,它的物理性质限制了这个小点不可能小于它本身的波长,这也就限制了光学研究空间尺度。介观光学就是利用近场光学显微等新技术和办法使其光学研究的空间尺度比光波长更小。我们现在做的,就是同时在上述的时间和空间这两个小尺度下来用光学研究一些物质性质变化,比如光学材料的超快过程,化学反应的动力学过程,表面等离激元光学等。”

      “我们有很多个实验室,10个老师,带了40多个硕士、博士生,这是一个大规模的、极具凝聚力的实力雄厚的团队。我在实验室也一直强调团队精神”。谈到自己一手组建的研究团队,龚旗煌锐睿的目光和平静的笑容中透露出一股自信,“现在不管搞科研还是办企业开公司,都需要团队精神” 。介观国家重点实验室中,龚旗煌院士为主任,现有固定人员54人,流动人员12人,其中教授 20名,副教授/高工21名。研究队伍拥有院士4人,长江特聘教授4人,国家杰出青年4人,教育部跨世纪和新世纪人7人,形成了中科院院士等老一辈科学家发挥重要指导作用,长江学者、杰出青年基金和教育部跨(新)世纪人才等中青年学者为中坚力量,青年副教授迅速成长的良好局面。

      有了这些硬件和软件,龚旗煌和他的团队在科研上取得一个又一个辉煌的成就:

      2003年飞秒超快光谱技术及其分子超快动力学获得北京市科学技术进步一等奖并在2005年被推荐申报国家自然科学奖;

      2004年光功能新材料设计、制备及应用研究或教育部自然科学二等奖;

      2005年三阶超快非线性光学新分子材料研究成果获得2004—2005年度中国物理学会的饶毓泰物理奖;

      2005年团队获得国家基金委数理学部光学学科唯一创新群体资助。

      ……

      2011年度国家科学技术奖励大会于2012年2月14日上午在人民大会堂隆重举行。北京大学现代光学所龚旗煌教授团队成果“电荷转移分子体系光学非线性及超快全光开关实现”荣获2011年度国家自然科学二等奖。

      这是一串长长的沉沉的荣誉。我们所能见到的也许只是几个看上去陌生、艰涩的专业名词,但是,就是这些专业的研究成果,遥居国际领先地位,在业界引起了极大的反响。

      总结自己所走过的路时,龚旗煌说:“我个人的成长梦与国家改革开放、科教兴国等政策的实行,与国家经济实力不断提升紧密联系。1979年,我高中毕业考入北京大学,正得益于国家高考制度的恢复。大学毕业时,研究生制度的实行又为我学业深造提供了机会,我考上了北京大学的研究生。随后,国家留学政策又成就了我的出国梦。80年代末和90年代末两次较长时间的出国学习和工作,让我及时接触到世界科研前沿,学习到当时物理最新的研究内容,掌握到开展科研的创新能力。1995年,我回到祖国,国家一系列振兴科教政策的实施,又园了我的成长梦。回国后,我获得‘国家杰出青年基金’支持,从零开始创建自己的科研团队。经过近十年奋斗,组成了‘飞秒光物理与介观光学’团队,获得国家自然科学基金委创新群体资助和侨界‘创新团队奖’。十多年来,已培养出42名博士,多人已经成为教授,在科研方面取得系统性的创新研究。作为一位在高校工作多年的教师,我的‘中国梦’是人才梦,创新梦,为实现这一梦想,我还需加倍努力,勤奋工作”。

      在我翻阅笔记、整理资料着手撰写这篇文章时,我看到一条有关龚旗煌的最新的信息:北大物理学院“飞秒光物理和介观光学”创新研究群体成员肖云峰研究员与龚旗煌院士在微腔量子电动力学研究方面取得突破,研究成果于2014年5月30日发表在物理学领域的顶级刊物《物理评论快报》上……

      我们有理由相信,龚旗煌和他的团队将在未来的科研中岁月中取得新的突破,为祖国争得新的荣誉。□翁志军

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