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凝聚态理论物理学家、中国科学院院士龚昌德: 用“科学的浪漫主义”激发创新思维
2021-04-22


因为少年时的一个无意发现,龚昌徳满怀好奇心、轻轻叩开了物理世界的大门。从此,他顺着这个人生的箭头一路前行,以一颗赤子之心孜孜以求,数十年开拓创新,收获了丰硕的科研成果。

龚昌德院士是我国理论物理学术带头人之一,也是国内最早倡导应用量子格林函数于凝聚态物理的专家之一。在常人眼中极为深奥的理论物理,在他眼中却极为浪漫。相对而言,他并不喜欢把研究课题局限在一个固定方向终其一生的研究方式。他更喜欢把自己的课题游荡在更宽广的领域,而在每一个领域都有开拓性的贡献,此即科学的浪漫主义。所以科学的浪漫主义多发生在综合性比较强的文、理、工等学科比较齐全的大学。即使理科也会有数、理、化、天(天文和空间物理)、地(地球科学,包含地质、地理、大气、环境科学等)、生(生命科学)众多分支学科。他鼓励学生用“科学的浪漫主义”激发创新型的思维,用深入浅出的教学阐幽显微,为我国物理学研究播下一颗颗蓄势待发的种子。

“一切的未知对我都具有无限的诱惑力”

“我想从事探索未知事物规律的研究,因为一切的未知对我都具有无限的诱惑力,我渴望做一个开拓者。”时至今日,谈到自己当初进入南京大学物理系并且坚持选择进入理论物理教研室的选择时,龚昌德院士依然十分自豪。

龚昌德和物理学的缘分,源于一个小小的箭头。上小学时,他无意间发现了矿石针,就是用天线剪成一个小的箭头,搭在矿石上面,移动天线就可以收听电台。他觉得这个东西很新奇,开始对无线电感兴趣。冥冥中,这个奇妙的箭头为他走上物理学之路指明了方向。

对科研的赤子之心,让龚昌徳始终走在理论物理学研究的前沿。他多年痴心钻研凝聚态物理理论和统计物理研究,成果卓著,曾获国家自然科学奖、国家教委科技进步奖等多个国家级奖项,并以在超导理论、低维物理和光与低维固体的相互作用三个领域的卓越成就,当选为中国科学院院士。在南京大学物理学院成立百年庆典上,他凭借多年的贡献获得了“南京大学物理学科终身成就奖”。

身为科学家,从事科研的根本目的是什么?除了探索自然、实现自我价值,龚昌德还怀有一个朴素的信念:即使是基础理论物理的研究,也会关系到国家发展的脚步。他的研究课题一直以来都契合国家发展的重大需求,无论是早些年就开始从事的高温超导研究,还是后来关注的量子霍尔效应,除了课题本身的研究兴趣之外,都关系到超导技术、超导材料的发展,而超导技术又在电力、通信、高新技术装备和军事装备等领域具有重要的战略意义。他的每项研究成果都为国家的发展进步做出了贡献,而这正是一位科学家奉献国家和社会的最佳方式。

捕捉前沿的科学浪漫主义者

龚昌德的学术成就与自身敏锐的洞察力与前沿捕捉力密不可分。早在二十世纪五十年代,龚昌德和蔡建华等教师就在理论教研室里组织了一个小组,讨论“量子电动力学”“量子场论”,这在当时极为少见。

即使在耄耋之年,龚昌德也不曾停下科研探索的步伐,更不曾错过凝聚态物理的热门课题——拓扑超导。2003年前后,拓扑超导尚未有如今的热度,但是龚昌德已经觉察到了相关研究的价值,和王一飞等团队成员积极开始了研究工作,从最初的追赶国际前沿,到2010年左右逐渐和国际同行的研究进度同步,再到后来逐渐超越,在分数陈氏绝缘体方面取得了国际领先。

此外,龚昌德对跨学科的交叉型研究也十分敏锐,在偶然阅读神经网络的书籍时便觉察到了凝聚态物理的研究方法在神经网络研究中的应用。他认为,新兴的交叉学科在未来具有十分强大的生命力,也是最容易产生创新型成果的领域,因此十分值得科研工作者投入精力进行探索。在他的引领下,博士研究生马余强成为“学科交叉”的典型,现在已是生命物理领域的学科带头人。

“无实不能成大器,无新则必不能成大业”是龚昌德的座右铭,在他看来,学问扎实是基本的,而创新则是科技进步、学科发展的必要条件,是原动力。“研究物理的人一般都喜欢新奇的事物,喜欢不断挑战未知。假如我老得只能坐轮椅了,也要继续研究。”龚昌德院士认为自己是科学的浪漫主义者。他也鼓励自己的学生用“科学的浪漫主义”激发创新型的思维。

龚昌德十分重视人文教育,他自己就有着广泛的兴趣爱好,从小热爱美术,上大学时又对小提琴和古典音乐产生了浓厚的兴趣,每天都会抽出课余时间进行练习。此外,哲学也让他着迷。他一直相信,科学与人文是相通的。用他的话来说,哲学对科学研究具有指导作用。

“在低层次上,人文精神可能与自然科学呈对立的矛盾状态,可真正达到高层次时,二者相辅相成、相互促进。人文艺术的熏陶在潜移默化中对思维方式有所帮助,使我同时具有严密的逻辑思维和跳跃的艺术思维,这让我受益匪浅。”龚昌德常常在工作累了的时候听听古典音乐,在睡前读完专业书籍资料后再看几页小说、传记,“这既调节了我的物理思维,又让我带着对小说结局未知的好奇心进入梦乡。”

“量子礼盒”引领年轻人走上物理之路

从中国科学院院士到长江学者、再到优秀青年学者,龚昌德桃李遍布天下。虽然已年过八十,他仍然醉心于物理学科的人才培养,他说:“我们要把最新的科研成果用非常浅显的道理讲到让年青一代的人来接受,他们才能走得更快,走到我们前面去。”

“讲到粒子跃迁的精彩之处,他会一个箭步由讲台的一端跃向另一端,而在讲解液氦Ⅱ凝聚这一宏观量子效应时他的肢体语言更是惟妙惟肖。”学生刘治国回忆说,龚昌德先生讲授热力学和统计物理十分精彩,他的每一节课都像是一场表演。

学生王一飞至今还记得龚先生打的一个比方,年轻人做课题总是浅尝辄止,但我们要像斧头凿冰山,矿工挖矿一样,把学问做深。“龚先生总是给我一种‘正能量’,使我始终处于‘激发态’。”

伴随着活力课堂应运而生的,是经久不衰的教材经典。龚昌德的主要著作《热力学与统计物理学》和《量子统计的格林函数理论》,为中国凝聚态物理及相关学科高层次人才培养做出了重要贡献。

课堂之外,龚昌德还乐此不疲地奔波于一个又一个学术汇报和讲座会场,用妙趣横生的语言讲解凝聚态领域最新的研究成果或深奥的物理学知识。因为在他心中,每个聆听讲座的学生都有可能成为未来的优秀学者。“希望这些人要超过我们这代人,站在我们这代人的肩膀上走得更高、更远。敢想、敢创、敢于成功我们这代人所不敢想、不敢创、不敢成功的。”

在为浙江师范大学附属中学的学生做学术讲座之时,龚昌德向学生们送出了一份名为“量子礼盒”的礼物。他以关禁闭为例,向听众讲述在微观世界里,人是无法被关禁闭的奇妙现象——“比方说我们在生活中,假如把人关进房间里面了,除非用钥匙把门打开才能出去。但是在量子理论里面这个房子和墙是挡不住你的,房子越小你出去的机会就越大。”并借此引发年轻人探索物理奥妙的兴趣。

曾有软件工程专业的学生在听完他的讲座后向他表示,自己已经决定将来从事量子计算机相关的研究工作。龚昌德感到十分高兴。在他看来,兴趣是研究的动力,只要激发出研究的兴趣,学生们就有了钻研物理的动力,未来才有可能在这条路上走得更远。

“科学研究一直是我这一生所好。我现在80几岁,我还想待在这里(物理研究中)。有些问题,我现在感觉到有些苗头,我就还在思考,这才是兴趣。一个人如果有不停的追求,那在他眼中这个世界就还是美好的。”龚昌德说。

【个人简介】

龚昌德,1932年出生于南京市,中国科学院院士、南京大学物理学院教授、博士生导师,是中国思想活跃,很有影响的凝聚态理论物理学家。他长期致力于凝聚态物理理论和统计物理研究,早期与合作者利用反演技术求解Eliashberg方程,获得较精确的强耦合超导临界温度的公式。多年痴心钻研于量子多体理论、凝聚态理论、低维系统的理论研究,在超导理论的研究方面获得成果。著有《热力学与统计物理》,合著《量子统计的格林函数理论》,并有诸多重要创新发现,有的思想甚至是原始的。共发表学术论文近300篇,获国家级奖项多项,曾任国内外多个刊物编委。任南京大学物理系系主任期间,在国内率先推行SCI论文评价系统,引领南京大学物理系发展至全国排名第一。



作者:蔡姝雯
责任编辑: 调宣部管理员
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