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物理所读研记忆 - 孟胜
澳门新萄京官方网站:2018-08-28

  2001年夏,我从位于玉泉路的中科院研究生院(今国科大)读完课程,进入物理所开始做点真正的研究。我想做点实验,但从来不了解。听同学说,导师问他“想做理论还是实验”,很是羡慕。我的导师是王恩哥老师,他见到我,笑着说有新题目,组里还没人做过。我很是高兴,又有点担心,怕做不来、无人求救。做的问题是贵金属表面上水的原子尺度结构。已经有不少实验测量其排列周期性和振动等谱学性质,却没有严肃的结构模型和分析。日子开始加速运转,似乎再也停不下来。我先做了一些简单的文献调查,自学了第一原理计算方法[即通过求解全部电子的薛定谔方程来确定原子体系的总能量]和软件。开始研究水的问题。

  一开始就出现了意外。作为检查,先用第一原理计算了自由的水分子二聚体结构,但发现计算得到的结构与实验结果不一致,而和经典水模型给出的结构基本相同。看起来这是一个重要的基础问题(水二聚体分子结构),又似乎是一个双赢的局面:要么早先的实验不准确,要么常用的水模型需要修改。因此我们对这个问题慎之又慎,百般努力。做了大量的尝试、测试,分析可能的原因和物理图像,足足花了半年的时间,还是难以确定真相。由于没有明确的结论,写好的论文也是一拖再拖,反复做无多少效用的修改。耗费的心力极大,结果却一天天做不出来。我真的有点急了,着急、敏感的个性显露出来,甚至和同学一起游玩也不能尽兴,落落寡欢,虚悬着心。事后证明,选取更大、更简单的原胞,计算出的结构与实验结果之间并无本质区别;经典模型的确需要修改才能预测水团簇结构。这篇论文到今天也未投出,却给我上了重要的一课。它极大地丰富了我研究的体验,使我明了科学研究需要坚韧、谨慎、穷其极致。它更锻炼了我抓住问题要害的本领,而当时那么焦虑、急躁,似乎也无必要。

  由于这段经历的锻炼,实施最初的研究计划时就强力许多、快许多。由于这个小挫折,我变本加厉地工作,从周一到周日,每天从早上八点半到晚上十一点,比正常工作时间多上2-3倍。很快从文献、从师长那里学到很多方法、工具和技巧,得到许多重要的数据,比如用第一原理计算出单水层在金属表面的振动谱。探讨其中的规律,比如氢键强度随环境不同的变化。在这件工作里,我们第一次发现表面上有序的氢键网络中有两种氢键类型,以强弱两种模式发生作用。后来发现在很多物理体系中都有强弱氢键这种特征,它们普遍存在。对氢键进行分类成为一个重要的思想,对于理解自然界中自组装结构的稳定性及其生长和动态特征有着重要用途。这是我第一份重要的学术工作,直到今天,代表性论文仍有每年30次左右的引用。

  这件工作是和当时在瑞典Chalmers理工大学做副教授的高世武老师一起完成的。最初几次和高老师的交流全是通过email完成的,直到第二年的夏天我才第一次和高老师见了面,是一位声音稳重沧桑、面孔非常年轻、极具激情和魅力的年轻老师。在一份email中,高老师给王老师写到:”I am really impressed by his quick actions…”,可能由于这些印象,高老师邀请我去Chalmers访问三个月。于是从2002年6月14日,我开始了持续数年的半年国内、半年国外的候鸟式的研究生活,极大地扩展了我的视野。国内国外师长的帮助使我快速成长,走向自己的研究生涯,并完成了亲疏水微观判据、压力下冰水相变等几份工作。

  两位导师对我提出了高要求。印象深刻的一次经历是,由于贪于用计算机多处理一些体系和问题、多算出一些数据[可能导致新文章!],没能对已得到的数据做透彻的分析。看着没能达到预期效果的图表,王老师严厉地对我说,“停下所有的计算,花一周时间只做数据分析。不分析,不寻找数据背后的道理,所做的计算没任何价值,只不过是浪费时间浪费电!”我立刻感到非常得羞愧,还有点委屈。虽说计算机工作站比较耗电,但比起它本身昂贵的价格,一两周电费实在不算什么,闲置反而损失比电费贵几倍的价值损耗。王老师用这些略带讥讽的话使我深深警醒,什么才是科学研究的价值?科学该怎么做?不试图增加理解,数据本身无甚意义;难得的数据,还有个人辛辛苦苦的努力,其价值还不如低廉的电费!

  短暂的研究生生活结束了。我深深地体会到做出一点有意义的研究、获得博士学位,对每一位学问追求者都是一个能力、体力和心理的巨大挑战。不得不忍受时间、精力上的巨大牺牲,面对很多不知道答案、没有确定解决日期的问题。探索的道路上仿佛有许多深渊,一不小心会把人连皮带骨卷进去,再也不能爬起,没有成绩、一无是处。而获得点滴成就,就得投身于知识的汪洋大海,任凭未知的惊涛骇浪肆虐,幸与不幸,全凭天定。和全世界的聪明人竞争,常有被无边的知识压没之感,让人永不得翻身。每个从事研究的人都有自己的使命,去追求那永恒的价值。它值得舍命去追求。看来人们对从事研究工作的劳动者的尊敬不无道理。


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