【香港物流公司】對話張金松:做科研,是點滴成就,也是宏大使命


●學生通訊員 張靜 程雨婷 沈青顏

張金松

校友簡介:

張金松,男,2008年獲清華大學物理系學士學位,2013年8月獲第八屆“中國青少年科技創新獎”,2014年獲清華大學物理系博士學位,2014年3月至2017年7月在斯坦福大學材料學與工程系進修,2017年9月至2019年12月任清華大學物理系助理教授,2019年12月至今任清華大學物理系副教授。

2013年4月10日,中國科學家宣佈首次在實驗中觀測到了量子反常霍爾效應,繼美國物理學家霍爾於1880年發現該效應130多年後,人類終於實現了其量子化,歷史在那一刻定格。

“做科學研究必須持之以恆,學會面對失敗,不輕言放棄!”2013年8月22日,第八屆中國青少年科技創新獎頒獎大會上張金松作為獲獎代表發言時這樣説道,語氣裏充滿了年輕學者的堅定和無畏。使反常霍爾效應量子化的科學家正是這樣幾位年輕的中國80後學生。

發現量子反常霍爾效應學生合影

(上排自左至右依次是龐遠、常翠祖、張金松,下排自左至右依次是沈潔、郭明華、馮硝)

從聆聽楊振寧先生授課的學生,到成為備受楊先生讚賞的科研論文第一作者,張金松站在人民大會堂高而廣的穹頂下,向世界獻上一份歷史性的重大科研突破。他的嗓音並沒有那樣激動,裏面包含着他在實驗室深耕四年之久的最深刻、也最真切的體悟,又或許一切只如初見——正是他選擇學習物理學的那一刻內心聲音的迴響。

興趣與執守,荊棘桂冠

一畦菜地、一片稻田、炊煙、秀水、喜鵲,老家在農村的張金松從小就得以近距離地接觸自然,與自然對話、傾聽自然奧祕。看多了就要想,想多了就要動,鄉下廣闊自由的空間使他隨時隨地都能鼓搗點什麼東西,這使他的動手能力大幅提升,也讓思考成為一種習慣。潛移默化間,一顆名為“成為科學家”的夢想種子在這鄉野山村的璀璨星空下飽嘗光華,埋進了這小小少年的心底,悄悄成長。這種子並不很出人意料地慢慢長大了——張金松以優異成績考取清華大學,在選專業時,他一直抱有的對物理的一種“小直覺”並未使他猶豫太久,當一切塵埃落定,未來的車票已被握在手裏,這才驚覺原來白雲蒼狗,荏苒之間時光流逝已如此之多、又如此之快。過去終將成為過去,少年長大,於是就留戀卻又堅定地告別故土,告別那些陪伴十數載的星星點點——此行卻不去別處,正是去往那片深遠、寥廓、無垠的真正星空。

2013年4月於清華物理系

可惜,興趣和專業之間並不能那樣順暢地對接,物理專業不教授專門的職業技能,因此在清華求學的四年間,張金松也難免曾有過思索:“將來要麼轉學其他方向,要麼在科學研究的道路上一直走下去”。這看似一道選擇難題,然而張金松沒有苦惱太久,他很快總結出物理才是自己的專長和熱情所在,做出了繼續攻讀物理專業的決定併成功獲得了直博資格,不久後順利加入王亞愚老師在清華新組建的實驗室,走上了科研的道路。

現實與夢想的抉擇並不在於使人屈服於前者,而是教人更認清後者。進入實驗室後,張金松並未放鬆對自己的要求,也從未忘記對物理的嚮往,他不斷積累專業知識和實驗技術,勤勤懇懇地提高自我。機會總是留給有準備的人,導師王亞愚是低温輸運物理和高温超導領域的傑出青年物理學家,在薛其坤院士領銜的對量子反常霍爾效應的研究團隊中擔任重要的輸運測量工作。通過出色的表現,張金松靠實力成為了這個研究團隊的一員,負責薄膜樣品的輸運性質測量。這一年,已經是他在物理之路上學習探索的第五年。在這條通往物理殿堂的漫漫長路上,竟已走出了一道不長、卻也不短的腳印來。

腳印還在繼續。隨後的四年裏,張金松和團隊成員將絕大多數時間都投入在了量子反常霍爾效應的實驗驗證之中,不分晝夜、不分週末地保持12小時甚至更長的工作時長已經成了常態。張金松曾笑説自己和團隊成員幾乎沒有週末的概念,“因為週末比較清靜,是做實驗的最佳時間,如果突然週末沒有實驗做,反倒不習慣。”

低温強場系統操作

功夫都不負有心人,歷經1500多天的刻苦攻關,在生長和測量了超過1000個樣品後,在實驗似乎又一次陷入僵局、突破越來越難的時候,張金松終於在他選擇物理研究的第九年迎來了這樣的驚喜——一次偶然的嘗試讓他們發現了量子反常霍爾效應的實驗跡象。通常而言,為避免薄膜受到外界干擾,實驗團隊往往會在薄膜上加一個覆蓋層,研究人員發現將保護薄膜的覆蓋層去掉後,反常霍爾電阻的信號竟大大增強了。就這樣,團隊一鼓作氣,乘勝追擊,完成了相關後續測試,在進行復盤、總結實驗結果後,於美國東部時間2013年3月14日,在《科學》雜誌在線發表了關於量子反常霍爾效應實驗成果的學術論文。

歷史就是被這樣的時刻鑄就的。在那些夜以繼日、年復一年的荊棘之後,戰士終於奔襲了千里,從汗水之中窺到了那桂冠上的閃光。這篇論文被楊振寧先生稱為“中國實驗室裏發表的第一篇諾貝爾獎級別的物理學論文”。

成就與挫敗,感恩前行

成功與輝煌並非是全然的好事,正因有了它們,挫敗與平淡才會變得更讓人悵然若失。基礎科學的研究過程中,沒進展是常態,進展和飛躍只是很小的一部分,平台期佔據了研究生涯的絕大部分,在這些難捱的日子裏,他們往往要面對連續幾個月甚至近一年的時間沒有重要研究成果的窘境。

張金松顯然也經歷過這樣的時刻,當被問到科研之路上的挫折時刻時,他思索了片刻,隨後語氣輕鬆地回答説,“做科學研究,成果和想法其實很多都是在探索的過程中逐漸發現的。在研究一個課題的時候,我們也會循序漸進做一些小的其他成果出來,獲得一點成就感,不然很久沒有進展肯定會沮喪的!”“做理科基礎研究的學者在科研過程中覺得苦和累是很自然的,這和做出成果、發出文章的成就感一起,是交織在科研過程中的情感主色調!”

操作實驗室儀表設備

這看似淡然平常的話語背後是更堅定的追尋,能夠在科研路上繼續堅持與導師的鼓勵和自我激勵分不開。張金松回憶起清華本科時期的實驗經歷,依然目露懷念,言語間對導師當時的鼓勵仍難掩感恩,他説:“他們常常會鼓勵説我們所做的嘗試都是有價值的。”隨後,他又笑道,“不過自己還是會有反思和緊迫感,擔心老師覺得我們不夠努力”。

在可以説小有收穫的今時今日,張金松依然難免感嘆,一邊回望已逝的過去,一邊展望已至的未來。“自己的研究興趣和將來具體研究方向還是要靠自己去努力探索的”,“畢竟曾經的成就已經成為過去,未來能取得的成就以及發表文章的水平跟之前的成果沒什麼直接關係,最終還是要靠努力付出”,“還是需要真正坐到實驗室裏一步步地做,一個台階、一個台階地走”。

來路與前方,家國與共

“每個人都有自己的理想,每個人都曾經或一直為自己的理想奮鬥着。我是一個熱愛生活的人,希望自己的生活是充滿理想不斷奮鬥的歷程。從圓夢清華到振興中華的抱負,這些都是我曾經或正在為之努力和奮鬥的理想。”在入黨申請個人自傳的開頭,張金松這樣寫道,而去回顧自己的成長經歷、科研道路,他始終覺得自己是幸運的。

“我的理想就是做好學術科研,而如今的工作環境也足夠讓我平衡生活與理想,能以興趣為業,在很久以後為人類留下一些知識,這已經符合我的人生價值了。”知足者常樂,然而知足並不會讓張金松陷入怠惰停滯,反而會使他更加充滿自信,面對未知的前方更感到動力十足。

在顯微鏡下操作

但他不是機器人。張金松坦言,他也和正常人一模一樣,曾覺得“科研路上總是很苦,會有一些累,會有一些挫折,也會有外面的一些誘惑”。

那些站在十字路口的年輕人,當初選擇科研的時候是否真的心懷熱忱,所向往的未來生活究竟怎樣,在求索之路上會遇到如何的難關與挑戰,都會影響到他們的去留。談到這個問題,張金松還是希望真正喜歡科研的年輕人一定要多堅持,站在國家和未來的角度去思考,“雖然大家可能有時會覺得自己做的東西沒什麼用,但是所有的科研人員、所有的研究生加在一起,我們整個國家科研的領域就更活躍、更強大、更有希望,新的科技成果就更容易創造出來,這對我們國家的科技進步就越有意義。”並非每個人都像阿姆斯特朗那樣,一個人邁進的一小步就是人類的一大步,但每個中國人、每個學子都邁進一小步,加起來,依然是一大步,而這一大步,屬於全人類,更屬於正在經歷偉大復興的中國。

“其實不論科學研究還是企事業單位工作,人們最有創造力的年齡窗口就是畢業後二三十年。這段時間,如果只是努力工作,可能帶來不錯的收入;可如果做科研,你會發現你在為這個世界創造知識,創造一些新的成果。”“或許工作與興趣結合、情懷和現實結合,更有意義。”“以後,我就想去探索一些沒有研究過的領域,尋找一些新的物理規律;我覺得生活富足,每天快樂,就挺好”。這是對於自己科研道路的回顧,也是他對未來從事科研的年輕人的寄語。個人的選擇無可厚非,只要仍在向前,於個人於社會都始終是一種進步。

(清華大學新聞網3月8日電)

供稿:校團委

編輯:韓瑞瑞 陳曉豔

審核:曲田

2021年03月08日 10:21:58  清華新聞網

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