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吴军桥:格物致知,美在其中

2014-11-24

吴军桥,美国加州伯克利大学材料科学系教授,兼劳伦斯伯克利国家实验室研究员。1996年北京大学物理学硕士毕业后赴美留学。2002年获得美国加州伯克利大学材料科学博士学位,2006年哈佛大学博士后出站并在伯克利大学任职至今。他研究的主要领域是半导体与纳米材料科学技术,并获得诸多荣誉。2013年12月23日,美国白宫公布了2013年度美国总统青年科技奖获奖名单,吴军桥作为一百零二位获奖人中仅有的五位华裔之一获此殊荣。

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对于现在很多年轻人来说,一提起物理学家,脑海中往往会浮现出两种非常典型的形象:一个是花白胡子、一头蓬松乱发的爱因斯坦先生,另一个就是《生活大爆炸》(The Big Bang Theory,美国情景喜剧,讲述四个宅男科学家和一个美女邻居截然不同的搞笑生活故事)中让人忍俊不禁又哭笑不得的学术怪杰“谢耳朵”。大师、奇葩、学霸、理科技术宅,究竟哪一个才是物理学家的代名词?《庄子?天下》文曰:“判天地之美,析万物之理,察古人之全,寡能备于天地之美,称神明之容。”其实,两者形象虽然迥异,但是他们无一例外都有这样的特征:在学术上一丝不苟、敏锐执着,同时在生活上也有自己独特的审美品位和追求。吴军桥,这位2013年度美国总统青年科技奖的获得者,北京大学93级物理系硕士研究生,正是这样的一位青年物理学家。凭借多年以来浸润于中美两国教育文化的特殊经历和感受,他不断在教学、科研以及生活中,将自己那份对于“天地之美、万物之理”的热爱与坚持传递出去。

踩着约好的时间点,一身休闲打扮的吴军桥健步走来,一一和我们握手并体贴地询问我们是否久等了,语气亲切又散发着学者特有的书卷气。简单的寒暄过后,访谈正式开始。他从口袋里掏出打印好的提纲,可以注意到上面对于每个问题都用英文做了两到三行的准备,非常认真。

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话题当然先从他最近获颁美国总统青年科技奖开始。当被问及获奖感受时,吴军桥用了humble这样一个英文单词,“我身边有那么多优秀的同行,他们都在自己的领域做出很大的贡献,很多都比我要优秀,他们没有获得这个奖,而我却有幸拿到了,这一点让我觉得很荣幸,同时也很受鼓舞。”尽管他如此谦逊,但是这一份荣誉所代表的含金量却是有目共睹的。美国总统青年科技奖由美国前总统克林顿于1996年设立,堪称是美国政府授予青年科学家的最高荣誉,每年度获奖人数仅有一百人左右,其获奖者均在社会服务、公众教育、科学技术创新等方面有杰出贡献。其中华裔获奖者更是凤毛麟角。以历届校友获奖人数最多的北大为例,截至目前也仅有15名校友获此殊荣,足见其份量之重。吴军桥这份淡然和谦逊,不禁让人对这位年轻的物理学家充满了敬仰和好奇。究竟他是如何与物理,与北大结缘,又是怎样通过一步步的努力取得了今天的成就?

是注定的缘:只想学物理

中学时期是吴军桥第一次接触到物理。那时,学业的紧张让他无暇在物理上特别花费更多的时间精力。但是每次考试结果公布,他的物理成绩却始终名列前茅。这让他感觉与物理“有缘”。临近高考,北京大学来到他所在的学校,湖北松滋中学,希望能够提前挖掘一些“好苗子”,并且给了吴军桥一纸承诺。这位优等生也信心满满地准备去燕园闯一闯。然而这一年是1989年,突发的政治动荡让这个美好的憧憬再也没了下文。

满怀遗憾的吴军桥后来报考了复旦大学。他填报的志愿只有“物理”、“空间物理”、“天体物理”这么几个专业。“我当时就是一心想要学物理,所以只填了跟物理有关的志愿。”他一边说一边不好意思地笑笑。这是他和北大擦肩而过的第一次缘分,也留下了一份遗憾等待日后的弥补。

遗憾归遗憾,上海的这四年学习时光为他走上物理学研究之路奠定了非常坚实的基础。“那时候复旦的课都教得特别艰深”,说到这里,吴军桥停顿了一下,又补充道,“我们国内的本科教育是很扎实的,中国留学生去国外学习,通常成绩都非常优秀,跟本科阶段打下的扎实基础有很大的关系。当然这种扎实更多的偏向于课堂里的知识传授这方面。”

本科毕业,为了续写自己和北大的缘分,吴军桥放弃了本校的保研机会,而通过辛苦的考研终于踏入了北大校园(那个年代还没有跨校保研)。“北大的课上得非常深,非常前沿,我觉得我对物理的认识、研究能力都获得了本质上的提升,并且养成了非常踏实、严谨的学术素养和治学态度。比如,我们组是物理组。但是,为了研究超导磁通的钉扎动力学,在导师尹道乐教授的带领下,我把一本难懂的Fokker-Planck方程理论教程在几个月内啃了一遍。在物理楼简陋的图书室里,我还自学了课堂里学不到的逾渗理论和非晶态物理学。我以后的研究,都从这几年所学的知识中受益匪浅。”“当然,北大老师们很仁慈,我们的考试并不难,我的成绩基本上都在90分以上。”吴军桥笑着说。

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1996年,随着彼时已经异常火热的留学大潮,吴军桥在北大物理学硕士毕业之后也选择了赴美继续深造,专攻材料物理学。“刚去美国的时候有给自己设立什么目标吗?比如说要做出什么样的成就,或者拿到科学界的什么奖?”我们给吴军桥抛出了一个很俗套的问题。

“当时没有什么特别明确的目标,就是大家都去了,我也就去了,也许算是随波逐流吧。”吴军桥笑着回答,俗套的问题等来的是真诚潇洒的答案。

一谈及物理研究,吴军桥的脸上总是洋溢着自豪、会心的微笑,嘴里也总是有着说不完的故事:“我记得在美国读研究生的时候,有一次有一位西班牙学者发表了一篇关于基于中介能带半导体的太阳能电池能量转化的论文,里面给出一个很复杂的公式,最后算出来的结果按照他说的应该是百分之六十二。我们当时的任务是先把他的模型计算重复出来,然后测试我们自己改进的模型,看能不能提高转化效率。结果算他的模型,算出来效能比只有百分之二十,这个差距非常大,我怎么也想不通。”吴军桥续道,“刚好那天去市中心理发,理发师女士特别健谈,一直用英语对我问东问西。我当时满脑子还是这个问题,正烦不胜烦的时候,我突然想到,六十二除以二十是三点一,这个数字很接近圆周率?,于是灵机一动,想到会不会是他的公式有问题, 所以就赶紧赶回去,从热力学原理自己重新推导那个公式,最后发现它的确是在印刷的时候遗漏了一个作为系数的圆周率。后来我还写信告诉了那篇文章的作者,那个作者非常感谢我。这件事给我印象很深,它告诫我,做学问,绝对不能盲从。”

吴军桥近期研究一种由新型材料二氧化钒制成的机械肌肉,其强度可超过人类肌肉两千倍还要多,“这个机械肌肉就是利用我们制备的二氧化钒这种材料在纳米尺度上发生的两种固体状态之间的相变来完成的。”一个带着多重定语和专业术语的长难句让我们充满了“迷失”感。为了帮助我们这些文科生理解“相变”这个专业词汇,这位新晋奶爸甚至用上了尿不湿来解释它的原理。“比如说小婴儿用的尿不湿,它里面的吸湿材料是一种高分子聚合物。这种材料在吸水和脱水状态下产生的巨大的体积变化就类似一种相变。”“那如果把尿不湿晒干了是不是可以重复利用?”我们突发奇想地问吴军桥,“当然,不嫌臭的话,尿不湿也是可以重复利用的。”说完他更是带着一脸小朋友在介绍自己心爱的动画片主角时的那种兴奋劲嘿嘿直笑。这位可敬又可爱的物理学者身上所体现出来的专注和投入,以及他把求知当作人生一大乐事的态度,也让我们间接的领会到了物理学特别的魅力。

物理是美的源泉

“朱老夫子当年也曾特别重视理学,以今天的眼光来看,物理也的确是我们发现世界奥秘的一把钥匙。您有从物理中感受到美吗?您眼中的物理之美是什么?”我们给吴军桥抛出了这样一个关于科学与美的老问题。

“很简单,在我眼中物理是美的,是最美的,是万美的源泉。举个例子,如果你学过物理学,你会发现电磁学中的那些电与磁的对称互补性美妙至极。还有很多描述物理原理的方程式,都是至美。更宏观一点来说,所谓物理,也就是客观事物存在的道理,它是所有科学的基础,也是美的基础。”

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这一段对话让人不禁想起强调“物理学定律必须具有数学美”的英国物理学家保罗?狄拉克说过的一句名言,“方程式之美,比符合实验结果更为重要。”可以说在吴军桥的这一番话里不难察觉出一份蕴含着理性的激情。

既然物理学是美的源泉,那么相对应的,物理学家也都应该具有不俗的发现美、欣赏美以及创造美的能力,这种能力会从物理学领域中外化出来,蔓延到生活的各个角落。爱因斯坦可以研究高深莫测的相对论,也可以拉得一手出色的小提琴;相传大数学家和物理学家牛顿利用数学和力学知识,不用一根铆钉就在剑桥建筑了一座桥;还有文艺复兴时期的伟人达?芬奇,他在绘画、物理、生物以及创造发明等领域都有傲视时代的杰出建树,可谓是拥有将科学与艺术完美融合能力的典范。“科学家只会每天穿着白大褂在实验室里面做实验吗?”吴军桥的回答显然是否定的。

北大时代的吴军桥尽管痴迷物理,但并不是现在很流行的“学霸”或是“理科技术宅”。在努力学习、汲取知识的同时,他的大学生活也十分丰富,甚至可以说是“文武”并重。“我在北大念书那会儿参加了两个社团,一个是武术协会,平常没事就会去未名湖边打打太极拳,锻炼身体。宿舍里睡觉时枕头下枕着一把宝剑,觉得很有侠士风范。另一个是书画协会,可能因为我父亲是一个业余书法家的缘故,受他影响我也对书法绘画很感兴趣。”吴军桥一边说着一边打开了手机相册,给我们翻看他学生时代的照片。翻拍的老照片泛着回忆专属的暗黄色。上世纪九十年代北大学生宿舍有些简陋,画面中一个带着眼镜的青年正在神情专注地临摹一幅山水画,可以看到他身后的墙上还挂着一些其它习作。其中有一幅画临摹徐悲鸿的奔马,笔力遒劲,尤其富有神韵。“奔马一直是我最喜爱的动物,”吴军桥笑说,“我甚至打算在加州养一匹俊马当宠物。”

丰富的校园生活亦得益于美丽的校园环境,“北大毫无疑问是我见过的最美的一座校园。”无论是未名湖畔随手挖来的一棵竹叶草当盆栽养在宿舍里,还是在朗润园偶遇晒太阳的季羡林老先生的经历,在吴军桥的眼中,这些都是格外珍贵的际遇和记忆:“北大充满了人文的气息。我走了世界上多少个校园,包括许多世界级的大学,都很少看见哪个园子如燕园草木建筑这般的富有特色。这种人文氛围让我觉得非常珍贵而且怀念。”

这种美好的点滴积累,让吴军桥在努力钻研物理事业的同时,也逐渐培养了对待生活的敏感与睿智。面对“科学技术的使用是否是一把双刃剑”这个问题,几乎在座的所有人听到都是一副“当然如此”的表情,吴军桥却很快提出了“在我看来这其实是一个伪命题”的质疑。“任何事物都有好的一面,也有坏的一面,都可以说是双刃剑,科学技术也不例外。好坏之分也仅仅是针对它们的用途而言,而归根结底是人在利用这些科学技术。所以我觉得单独来探讨科学技术的好坏其实并没有太大意义。”

Be grateful always,Be respectful always,Be punctual always

“您在本科和硕士期间的学习体验都很好,那去美国以后呢?在您看来中美之间的教育文化有哪些异同?”面对在大洋彼岸求学,并攀登上科学高峰的学长,这是我们必须要提的问题。

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“这是一个很好的问题,我特意提前准备了一下。”吴军桥边说边看了看他手里拿着的采访提纲。“最大的感受是到了美国以后没有人管你了,必须尽快建立起自主性,如何学习,如何找到合适的问题和项目,如何寻找解决的办法,都要靠自己。美国的导师跟国内的导师很不一样,更多的是扮演一个顾问的角色,而不是领路人,更不是像大家称呼的所谓‘老板’。美国的校园是开放式的,衣食住行也都要靠自己解决。”独立的研究能力、不盲目依赖权威、自我控制以及时间管理等等,这些都是吴军桥在这么多年文化碰撞与融合中收获的个人体会。

“其实除了教育文化上的差异外,我最直接地感受到美国文化和中国文化的不同是有一次在超市里买东西,有一个金发小男孩大概是走累了,站在那里不动,他的爸爸就问他是不是需要抱一下,然后就把他抱了起来,我那时候听到小男孩说的一句话让我觉得特别震撼,他说‘Thank you, daddy’。我觉得时刻懂得感恩对于无论是出国还是留在国内的年轻人都是非常重要的一点。”相比于之前回答问题时的随性潇洒,吴军桥这时候显得更严肃一些,“所以我想给即将出国留学的学弟学妹们提几点建议:Be grateful always,Be respectful always,Be punctual always。永远怀有一颗感恩的心,遇事先让后争,遇人先听后说,努力在前,抱怨在后。这些不只是普通的行为举止上的礼貌,更应该是一种由内而外的涵养和气度,这也是中华传统文化中一直弘扬的。不同文明之间自有相通之处,差别可能更多的在于细节,比如守时这一条。我遇见过有一位美国教授在办公室门背后准备好几种小纸条,有的写着‘我去上厕所了,大约五分钟后回来’,有的写着‘我去买杯咖啡,可能六分钟左右回来’, 甚至还有‘我有点事情,需要十分钟才能回来’,等等。对时间的安排精确到分钟,这正是一种对于自己和对于他人时间的尊重。”

中美两国之间从民间到官方,都有诸多恩怨和悲喜交织的往事,历史缠缠绕绕,剪不断,理还乱,而现实又纷繁复杂,说不清道不明。但是不管怎样,民间的交流势不可挡,年轻的北大学子仍然将赴美留学视为治学路上特别重要的一环,这是无可非议的现实,“美国目前和中国学术界虽然在国家层面上的交流还不够多,但是民间的交流不少。有机会的话还是要多出去走一走看一看,确实是有好处的。尤其是像你们这样的青年人,现在的科学技术发展这么快,要不断了解和学习新的、好的东西。”他这样总结。

“取法乎上,仅得乎中;取法乎中,仅得其下。”吴军桥在采访的最后引出了这样一句话,“这是我上学的时候,有一次已经退休的丁石孙老校长给同学们做一个关于学习的报告。就在电教报告厅,满满一屋子的人,老校长就在那里侃侃而谈,其中提到了这句话,给我留下特别深刻的印象。从那时起,这句话始终伴随着我。”

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除了执着以外,与吴军桥始终相伴的还是那份潇洒和随性,“北大人头脑灵活,视野开阔。我们很多同学在华尔街和上海、香港工作,他们将数学物理知识应用到金融行业,工作也都很充实和快乐。北大的学生常常敢于去尝试自己感兴趣的机会,这是非常好的。假如你有兴趣,千万不要让机会飞走了。当然,一旦选择了,就要坚持。”

《诗经?国风?卫风》中的《淇奥》篇形容君子之风“如切如磋,如琢如磨”,对于吴军桥这样温和而细致的性格来说,无疑是再合适不过的评语。从复旦到北大,再到伯克利和哈佛,他履历表上这些闪闪发光的名字全都是莘莘学子朝思暮想的学术圣地。作为一名长期浸润两国优秀文化传统的青年学者,吴军桥不仅充分吸收了中华民族传统中勤奋内秀的文化特质,他身上始终洋溢着的激情和创造力亦得益于开放多元的国际舞台。心系物理,砥砺前行,吴军桥的“格物”之路,漫长而坚定。