清华大学 1979级

向涛:躬耕科学洼地 传承科学精神

2016-05-10 | 来源 《中国科学报》2016年5月9日 |

向涛,分别于1984年和1986年在清华大学物理系获得学士和硕士学位

向涛,中国科学院院士、中国科学院物理研究所研究员。提出并建立了动量空间密度矩阵重正化群、量子转移矩阵重正化群以及基于虚时演化和二次重正化变换的张量重正化群方法,解决了多体量子模型的热力学量及其他物理量的计算问题。提出了高温超导电子层间相干运动的微观模型,正确预言了高温超导层间电子结构和超流密度等物理量随温度的变化规律。以其在高温超导理论和数值重正化群方法研究方面取得的重要成果以及对这些研究领域产生的重要影响而在国际舞台上崭露头角。

科研视角有多广取决于科研基础有多厚

相比于很多在科研道路上兜兜转转的科学家,向涛的科研之路可谓是“顺风顺水”。他1979年考入清华大学工程物理系,1986年获物理系场论与粒子物理研究方向硕士学位,随后攻读中国科学院理论物理研究所苏肇冰院士的博士研究生,1990年获得博士学位后先后在英国牛津大学、华威大学(University ofWarwick)和剑桥大学做博士后研究工作,1998年响应中国科学院“百人计划”回国,现任中国科学院物理研究所研究员。

说起自己学生时代的读书研究经历,向涛坦言自己从事科学研究的兴趣并不是与生俱来的,在上大学之前并没有明确想到自己将来会走上科学研究的道路。正是母校清华大学七年的教育为他打下了坚实的基础。

“在清华的学习生涯有两点对我日后的发展产生了重要影响。一是清华营造的社会责任感意识,鼓励学生最大程度发挥自己的聪明才智;二是清华良好的学习风气,为我打下了扎实的理论基础。”向涛认为,科研的视野有多广取决于基础平台有多高。而清华恰恰给了他一个很宽松的环境去打好基础。

向涛在硕士阶段从事的是高能物理研究,之后他的研究兴趣转到了凝聚态物理方向。这种专业方向的转变,是他研究生涯中作得比较重要的一个选择。在向涛看来,选择研究方向时应该考虑有长远发展前景,但研究基础相对薄弱的方向,这样才更适合自己的发展,发展空间更大。而上世纪80年代,国内的凝聚态物理研究基本处于空白状态,国际学术界却恰恰进入高温超导研究的高峰。

“我做博士研究工作的第一年,正好是高温超导体发现的那一年,也是强关联物理研究的一个高潮的开端。这是一个难得的机会。”虽然向涛认为自己当初的选择也多多少少有点儿盲目,但正是遵循了寻找洼地的原则,加上国际学术界面临新问题的大环境,硕士毕业后,向涛即确定了凝聚态物理的研究方向,在至今长达30年的研究生涯中,向涛再也没有离开这个领域。

学会与实验物理学家近距离接触

1990年取得博士学位后,向涛前往牛津大学、剑桥大学和华威大学做博士后研究,前后共有七八年时间。“国外当时的研究基础比国内好很多,尤其是剑桥和牛津科学文化氛围对人的熏陶更大。”

谈起科学文化,向涛直言很难说清楚科学文化到底是一种什么样的东西,但当你置身其中就会有不一样的感受。“一到剑桥,无形中有一种自我约束的氛围,周围的同学和研究者都非常勤奋。”

向涛认为,科学文化还应包括科学传统和对这种传统的继承。“中国学生的学习能力未必比他们差,但是走着走着就会发现后劲不足。我想主要还是科学文化的传承问题。”

据向涛介绍,欧洲很多大学的实验室都有很长的历史,每个实验室都有自己的阵地,要在自己的阵地上做到世界最强,而不管世界上什么研究是最流行和最热门的。

“这种比较沉潜的心态可能一时不能在科研成果的数量上有丰厚的产出,但对问题的探讨和理解相对来说比较深入。”向涛说,正是因为如此,国外很多历史很长的实验室作的研究才能持续,也能够做出开创性的工作。这一点深刻地影响了向涛的科研风格,现在他总对自己的研究生说要踏实下来把一个问题弄明白。“这种研究方式短时间可能看不出效果,但积累十年、二十年的确是有效果的。”

与此同时,在剑桥的岁月给了向涛一个与国际上优秀实验物理学家近距离接触的机会,并和他们建立了有效的合作关系。

“我当时所在的剑桥大学超导研究中心主要是作实验研究的。通过和实验物理研究人员的密切接触,我开始慢慢学会了用实验物理学家能够听得懂的语言跟他们交流,这在开始是很难的。”向涛说道。

虽然理论物理和实验物理原则上都是物理的语言,但思维方式还是有区别的。“理论物理学家更喜欢用公式来交流,而实验物理学家之间的沟通是用非常形象的、图像型的物理来沟通。我在剑桥学会了怎样用形象化的语言来描述自己的思想。这需要先把自己变成一个不做实验的实验物理学家。”向涛笑言。

把科学的精神内核传承下去

在国外从事科研工作8年后,向涛选择了回国。彼时中国科学院尚未开始“知识创新工程”,向涛没有料想到中国的经济和科研水平后来发展的速度这么快。“这超出了我的想象。”

上世纪90年代中期,在国外从事研究的科研人员作出这种选择的并不多。而向涛这么选择的理由与他当年进入凝聚态物理研究的理由一样。“要做事情并不是要等到这件事已经做好了再去,而是在还没有做得太好的时候就作出选择,这样可以更好发挥自己的潜力。”向涛直言,他不怕研究基础薄弱,恰恰相反,如果在国内这个领域已经发展得很好,自己就发挥不了很大的作用了。“我还是希望能把自己国内国外学的东西尽可能发挥出来。”

向涛坦承,老一辈科学家的忧患意识和家国担当很强,心中有对祖国深深的责任感。他这一代的科学家想的是如何能够有更宽的国际视野,在专业上有更大的建树。而他的学生一代,面对时代的变迁和社会浮躁风气的影响,更需要精神性的东西来维持定力。

向涛一直跟学生强调,不要在意文章发在哪,而要在自己所在的领域踏踏实实研究问题,只有这样才能真正积淀出创新的科研成果。“一个学术谱系当中应该有一些精神内核的东西传下去,这种东西可以塑造学生的价值观。”向涛认为,真正让一个科研人员走得远的,不是现阶段的知识,而恰恰是这种科学的精神内核。“精神性的东西可以一代一代传承下去,而这种东西恰恰是中国科研界缺乏的。”


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