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2012年04月01日

[学者笔谈]李贻杰:实验的灵魂在于思考[图]

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[编者按] 2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后,从201110月起,我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者,重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践,旨在弘扬科学精神,激荡人文情怀,回归学术本位,浓郁学术气象,全面提升交大学术的影响力和传播力。

  ■ 生命有限,只能有所为,有所不为,样样都想争第一不可能,也不现实。在知识掌握上要博而专,在事业选择上要做到术业有专攻。

  ■ 实验只是我们科研的工具而已,每次做完实验,都要认真思考实验结果,不然实验就失去了它原本的意义。

  ■ 作为老师,要给自己的学生树立好的榜样,让他们耳濡目染什么叫做科研的态度,这样他们才会真正懂得如何去做科研。

  ■ 做任何事情,什么都没有并不重要,从零开始也并不可怕,关键是看你有没有一颗坚定不移的心。

说明: http://news.sjtu.edu.cn/_mediafile/newsnet/2012/03/31/4t5eur27h2.jpg

  术业有专攻

  生命有限,只能有所为,有所不为,样样都想争第一不可能,也不现实。这就需要我们在知识掌握上要博而专,在事业选择上要做到术业有专攻。只有超凡脱俗,发挥优势,施展专长,别出心裁,想他人想不到之创意,做他人未能达之事业,这样我们才能与众不同,获得成功。在知识积累上,“学海无涯”,倾其毕生所求也未有止境。所以我们要专心钻研一门学问,在术业上发挥自己的最大才智,用自己的大部分精力有所专攻,这样才能做到精而通,这也是人类社会出现分工后的结果。

  既然选择了在烟波浩淼的知识海洋中遨游,我们就必须以专的目标注重方法的培养;既然选择了要在众多的强手之中搏击,我们就必须以专的精神作为我们的制胜法宝。作为一名学者,不以专为道,人生和事业的目标如何能够达到?庄子云:“吾生也有涯,而学也无涯,以有涯随无涯。”这是古代先贤圣者的大智慧。在我们今天知识爆炸、信息云集的时代,对于当代大学生来说,即使是有着博览群书的良好愿望,恐怕收获到的也只能是面面俱到,却流于空泛,博而不精的知识。胡适先生早年清高志大,可谓涉猎甚广。而当他到美国康奈尔大学的时候,却幡然猛醒,自叹:“生平之过在于求博而不务精。”自此,痛下决心,明确目标,师从杜威,专攻实用主义哲学,由浅入深,去粗取精,最终成为中国近代史上一位著名的大思想家。由此可见,无论是学贯中西也好,无论是博采众长也罢,其知识体系必须是以专为主的一个有机结合。黑格尔博闻强识,学富五车,但他首先是一个哲学家;爱因斯坦,在哲学和历史上都有造诣,但他首先是以他的相对论闻名于世;陈寅恪由史学而入,王国维由哲学而发,他们都成为经济、文学的一代巨匠,他们正是以专为主,兼收并蓄,最终使自己的专攻高耸云天,启迪后人。这些人物的故事和经历,给我们一个很好的启发,那就是:今天我们在做学问,搞科研时,甚至是实现毕生所求以及人生理想时,需要我们在“专”字上有所提升:首先就是要确定一个专的方向和专的高度,正如王国维在《人间词话》中所言:“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望断天涯路”;其次,我们必须以专为指引,发扬专的精神,做到“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”。只有达到这样的境界,我们才能培养出自己的专业精神、专业素质和专业能力。另一方面,我们在做到“专”的同时,还要不断地兼收并蓄,举一反三,触类旁通。

  作为一名科研人员,我深知在科学的道路上,我们可以探究的领域是有限的,茫茫宇宙,世界万物,人类未知的空间却是无限广阔。因此,我一直希望自己能够在这个无穷的、令人难以知晓的领域中找到自己的一片天地,然后专心致志地把它研究好。我以前有几个同学,他们也和我一样是研究高温超导的。可是突然在研究过程中遭遇到许多瓶颈问题,大家都觉得这一领域的前景不是很大,就转攻了其他的领域。但是我不想放弃我当初的选择和追求,我相信只要认真踏实地做好自己的工作,一定会有所收获的。果然,我们终于取得了突破,成功制备了百米量级第二代高温超导带材。因此,在选择了自己的行业以后,就不要摇摆不定,思前顾后,不要因为一时的困难或看不到前景,就放弃自己当初的选择,而使自己现有的研究功亏一篑。没有哪一个领域的研究是一帆风顺的,也没有哪一个领域的发展是一直前景看好的,我们能做的就是坚持自己的选择。不停地换研究方向,最终可能会一事无成。举例来说,诸葛亮在调兵遣将上,用兵如神,如果让他到战场上舞刀对敌,一定会一败涂地;袁隆平今年去研究小麦、明年去研究养鱼、后年去学经商,他就不会成为“世界杂交稻之父”。

  大千世界,芸芸众生,除了极少数精英人物外,绝大多数人都是平凡的。这个社会就是由平凡人组成的,没有平凡人的努力和辛勤工作,就没有多姿多彩的世界。但是,人可以平凡,不可以平庸。平凡人在平凡的岗位上虽不一定能做出多么惊天动地的伟业来,但平凡人可以做出不凡的业绩,完全有可能成为本行业的行家里手,成为某方面的专家。“三百六十行,行行出状元” ,只要坚持自己的选择,脚踏实地地做好自己该做的事,总会有回报的。只要勇于创新,独辟蹊径,抢占先机,就能赢得主动,获取成功,成就一番事业,获得社会的认可,实现自己的人生价值。

  瞄准科技前沿自主研发

  作为一个发展中国家,我国在很多高新技术领域与发达国家相比,存在显著的技术差距。以超导为例,近年来,国际上第二代高温超导带材的成材技术取得突破,已经可以制备适宜于实际应用的长度达到千米量级、单根带材液氮温度下临界电流达几百安培的实用材料,而且其价格有望下降到每千安米十美元以下,接近铜导线的价格。但我国在这一领域还处于起步阶段,特别是长带材的制备技术还处于空白状态。

  我曾长期在德、日、美等国从事超导研究工作,一直从事超导技术最前沿的研究。经过几年的钻研和实验,我总结归纳出一套超导技术研究的方法和技术。近年来,经过大家的努力,我们已经掌握了一系列的关键技术工艺过程,研究开发出一整套具有我国自主知识产权的第二代高温超导带材制造技术。

    目前,我们的研究成果已经与美国橡树岭国家实验室﹑洛斯阿拉莫斯国家实验室﹑休斯顿大学﹑日本国际超导技术研究中心﹑德国IFW 研究中心﹑哥廷根大学﹑剑桥大学等国际一流科研机构报导的研究数据相近,均处于世界先进水平。在3年时间里,我们成功研发出具有我国自主知识产权的第一根百米级第二代高温超导带材,载流能力达到194安培/厘米。这一阶段性成果填补了国内空白,并达到国际先进水平,使中国迅速跻身国际先进行列,并且已经与企业展开产学研用合作,将这一成果产业化。

  经得起科学实践检验

  科学实验,是人们为实现预定目的,在人工控制条件下,通过干预和控制科研对象而观察和探索科研对象有关规律和机制的一种研究方法。实验是科学研究的重要方法,是人类获得知识、检验知识的实践形式,包括测定性实验、验证性实验、探索性实验等。许多科学现象和规律只有通过实验才能得到解释,科学的理论也是人们通过实验总结归纳出来的。进行科学实验要考虑到各个方面的因素,尽可能排除各种可能的干扰因素,确保实验的稳定性和可重复性。实验结果要经得起千锤百炼的检验,才能成为真理性的认识,才能投入生产,产生实际的效应,达到实验的目的。

  我认为,“发现问题─作出假设─实验验证假设─得出结论—表达交流”是科学研究的基本路线,“设计实验—动手操作—观察现象—分析实验数据—检验实验结果—提出解释和预测—撰写并提出研究报告”是科学实验的基本流程。

  实验的灵魂在于思考,为了探索实验机理,要掌握记录与整理、思维和逻辑等科学研究的方法。首先,做实验要细心观察实验现象,这是实验的前提和起点,也是我一直特别注重的。具体而言,就是要明确观察目的,把握观察重点,有计划、有步骤地按顺序观察、多角度观察,边观察边思考、边观察边研讨、边观察边记录。要有敏锐的眼光,认真观察实验,及时发现实验中出现的新现象和新问题。

  其次,做实验要深入分析实验机理。实验只是我们科研的工具而已,每次做完实验,都要认真思考实验结果,不然实验就失去了它原本的意义。从实际出发,实事求是地分析新现象和新问题,要做到全面而不片面、联系而不孤立、发展而不静止,这样分析出来的新现象和新问题是比较立体的。有时很小的一个瑕疵,都会像大洋彼岸的蝴蝶扇动的翅膀那样对千里之外的气候产生巨大影响。

  要成为一位严谨的科研工作者,分析实验结果,探讨实验中遇到的问题,深入思考、仔细分析,才能做出原创性的成果。科研工作者要有高度的责任感,要秉持科学家谦虚、谨慎、诚信、务实的重要基本素质。从理论的角度对各种实验结果进行科学解释也是相当重要的步骤。

  第三,分析问题要从多方面考虑或者创新。科学要有“源头活水”,通向科学的道路必定有很多条。想要获得一个答案,我们可以从多方面进行考虑或者创新。很多人片面地认为,中国人不知道什么叫做“自己的想法”,这是我们科研工作者要深入思考的问题,创新是解决这个问题的一把钥匙。从某种意义上说,创新是科学的根本生产力,只有创新才能让科学焕发出夺人的光彩,才能让自己走在科研前沿,时代前端。

  秉持基本的科学素养

  创新是一个民族的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。为了提升创新能力和创新水平,我们需要培养科学素养,倡导科学精神。

  科学素养的核心是科学精神。它是一个人在科研工作中所具有的一种精神气质,是一种执着的探索精神。科学精神是抽象的,同时又内化为一种思维方式、科研态度和研究习惯。它只有在长期的科研实践中才能真正养成。

  科学精神是实事求是的精神。我们要对任何发现都应该辨别真伪,经得起推敲、检验。“实践是检验真理的唯一标准”,任何一个科学结论的产生都必须通过实践的检验,必须采用科学的方法。只有按照科学的方法设计,在严格的科学检查和验证下进行的实验,并且要求在相同条件下,实验必须可以重复进行,这样的实验得出的结论才具有科学意义。

  辩证的怀疑和批判意识是科学精神的内在要求。其实,书本上的东西和权威们的说法,都是在当时当地的客观情况下得出的结论。如果没有质疑,就不可能有卢瑟福的行星绕太阳转的原子模型;如果没有质疑,也就不可能有波尔的电子分层模型,更不可能出现现在的电子云模型。敢于怀疑,善于怀疑,才会去钻研、去创新。所以,我们要小心假设,大胆猜想,大胆质疑,要让自己肯于疑、敢于疑和善于疑。我们在做实验的时候,要多想想、多试试,才能得到更多的结论,发现更多的奥秘。有时,实验不一定会取得令人满意的结果。此时,要通过讨论、分析实验中出现的现象,通过思考把握现象背后的规律性认识,找到解决问题的方法。

  学者小传

  李贻杰,上海交通大学物理系教授,上海交通大学特聘教授,上海首批千人计划特聘专家。2007年,回国前长期在美国SuperPowerRice大学、日本东京国际超导技术研究中心(ISTEC)、德国Jena大学、澳大利亚墨尔本大学从事超导材料与物理领域的研究工作。李贻杰教授在国际学术期刊发表SCI论文150多篇。

  20047月,李贻杰教授带领科研团队首次研制成功世界上第一根百米级第二代高温超导带材,为稀土氧化物高温超导材料在能源、电力、交通、医学、军工等领域的产业化应用奠定了基础。

  回国之后,李贻杰教授先后主持了国家科技部863重点项目、上海市科委重大项目和国家ITER专项,完成了上海交通大学应用超导研究中心创新平台建设。该中心具备了高温超导带材制备的一整套关键镀膜设备和微结构与物性分析测量仪器。2010年底,李贻杰教授领导团队自主研制成功我国第一根百米级第二代高温超导带材,使我国跻身稀土氧化物第二代高温超导带材研究领域世界先进国家行列。

 

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