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最年輕院士盧柯的加速成長之路


2003年,38歲的盧柯當選中國科學院院士,是改革開放后當選年齡最小的院士,這個紀錄至今仍未被打破。

在常人眼里,今年52歲的九三學社中央副主席盧柯一直在“驚悚地成長”——16歲上大學,30歲當博導,32歲擔任國家重點實驗室主任,36歲出任中科院金屬研究所所長,38歲當選為中國科學院院士,40歲當選德國科學院院士,41歲成為美國《科學》雜志的首位中國評審編輯,48歲成為中國“萬人計劃”的首批杰出人才6位人選之一。盧柯的人生就像安了加速器,每一步都走得比同齡人更快更受矚目。

缺什么就補什么

熟悉盧柯的人都知道,他除了鍛煉身體沒別的愛好,一心撲在工作上:幾乎每個晚上都有工作,每周只休息半天,離開金屬所不是回家就是去機場——參加國內(nèi)外各種學術交流和會議,其他地方幾乎不去。他把自己定位成職業(yè)科學家,“不做科研,還能做什么?”

他效率非常高,幾乎是用半天的時間就能把一天的活兒干完。他一直在加速理解什么是科研,加速實踐自己的科研想法。他的理由是:“越早經(jīng)歷,越早能修正自己的錯誤,死之前做有價值事情的時間就越多。”

為什么能這么快呢?盧柯認為客觀上是自己運氣好,主觀上方法和努力很重要。學習有學習的方法,做科研有做科研的方法。跌跟頭爬起來也有爬起來的方法。他的方法是“講求效率,缺什么就學什么,不被動等待。”

16歲,盧柯考入南京理工大學金屬材料及熱處理專業(yè),志愿是父母填報的,他根本不知道材料是什么。大四做畢業(yè)設計實驗時,他能動手做了,才覺得有意思。“感興趣了,畢業(yè)分配又不想回甘肅,那就考研吧。”可考研很費勁,他高考分數(shù)超甘肅錄取線60多分,但全系120多人,他入學成績倒數(shù)第二,高考英語也只有30多分。

那就從頭學起,他玩命學英語,把專業(yè)最經(jīng)典的英文原版教材——《位錯引論》,花了一年時間翻譯成中文看。一年后,他考研總成績是系里考中科院的學生中最高的。

讀研時上課少,盧柯很多知識都自學。做實驗需要物理學知識,他就捧著《非晶態(tài)物理學》自學,把書都翻爛了。到德國讀博士后,他發(fā)現(xiàn)自己的熱力學知識不夠,就找書從頭開始看。學完后,他還用熱力學方法對自己的研究做了一個系統(tǒng)計算,這個計算讓他發(fā)了一篇論文。

現(xiàn)在,他的學生做實驗碰到熱力學知識來問盧柯,他都能迅速地給出解答。學生詫異:“老師你怎么對熱力學這么熟悉?”他就說,“熱力學是我自己學的,所以印象極其深刻。你缺什么,就要自己去補什么。”

盧柯課題組合影

實驗做完了,理論上解釋不通也要去學習。2011年,盧柯開創(chuàng)了梯度納米結構材料研究領域。研究之前,他只知道自己有點思路上跟別人不一樣,他期待這一點能帶來什么變化。實驗結果讓他驚訝,他一度無法解釋金屬中原本不相容的“高強度和高塑性”為何能在納米尺度下兼得。他向人請教轉換思路,從力學性能本質出發(fā)去分析,最終才弄明白。

盧柯總結自學的經(jīng)驗:“自己先琢磨,琢磨不透就去找人問。你就說,這個是什么,我看不懂,你給我講一下嘛。我去問,你覺得我笨又有什么,我就這樣。”最近,他又開始自學界面方面的教課書了。

研究生畢業(yè)后,盧柯才確定了自己的興趣——納米材料。他想探究納米尺度的材料能帶來什么。他覺得確定的時間有點晚了。

2016年5月19日,在中國科學院大學玉泉路校區(qū)的科學前沿進展講座上,他把自己的求學體會轉送給在場的300多名國科大本科生:“去找興趣,越早找到越好。國科大的科學前沿講座涉及各個領域,是找興趣的好機會。”

“這一輪精品講座掃下來,你對什么感興趣,你到底喜歡什么,應該會有點思路。至少你能了解到老師們的興趣。有時候,改變你興趣的,不是一個學科,而是一個人。你跟了一個導師,這輩子就可能‘捂’進去這個領域了,能‘捂’進去是好事兒。”

科研就是自己跟自己斗

“捂”進納米材料領域后,盧柯一直專注于對材料“制備-結構-性能”關系的思考,并取得了一系列成就。2000年至今,盧柯課題組先后研究出“納米孿晶結構”“梯度納米結構”“納米層片結構”等幾種新型納米結構,研究水平國際領先,為開發(fā)高綜合性能納米金屬材料開辟了新途徑。

不是沒有過挫折和痛苦,盧柯的實驗也曾好多次做不下去。他說,“做不下去時,就跳出來,放到更大的視野下去看看。”

1998年,盧柯在參加學術會議的路上偶遇一位國際大牛,他興奮地說起自己在做的表面納米化研究。大牛一瓢冷水潑下來,“你去看某某人的文章,有人早研究過了,nothing new。”

備受打擊的盧柯并沒有叫停實驗。他讀完文章后,仔細分析別人做了什么,還有什么東西可以做。他和學生花了很長時間做樣品。從1997年—2005年,第一代樣品做出來,盧柯覺得“完了,就到這兒為止了!”樣品坑坑洼洼,粗糙度太大,根本看不見表面納米層對力學性能的效果。

“要放棄嗎?”

“要放棄,這是技術問題,但大目標不變。”

“萬一錯了呢?”

“有可能錯,那你也得承受??蒲杏酗L險,這是一個斗智斗勇的過程。”

“跟誰斗?”

“跟自己斗!”

盧柯扔掉第一代樣品,扔掉了之前的原理,換思路帶領學生又做了五年,還是什么都沒做出來。不過,這回他認定自己的思路是對的,不放棄。

2016年5月19日,盧柯在中國科學院大學科學前沿進展講座現(xiàn)場。

一年后,“兩頭粗中間細,界面光潔,強度和塑性都很高”的梯度納米結構樣品就做出來了。2011年,這項成果被發(fā)表在《Science》,起初大家都不相信能實現(xiàn),后來又都跟風做。2015年,美國材料學會秋季大會上,還開設了專門研討 “梯度納米結構材料”的分會。

同時期,盧柯課題組還開展其他多項研究。2003年,他們發(fā)現(xiàn)利用表面納米化技術將鐵表層的晶粒細化到納米尺度,其氮化溫度顯著降低。表面納米化技術成功應用到了寶鋼集團冷軋廠的拉矯輥上,大幅提高了拉矯輥的使用周期。

像這樣能在短時間內(nèi)投入使用的材料和技術是少數(shù),“99%的新材料都停在死谷里,等待著走出去。”材料研發(fā)過程的復雜性、長周期、大尺度跨越、低成本要求,卡死了很多新材料走向實際應用,也讓盧柯和很多從業(yè)者感到不幸,“大部分人在死之前,是看不到他研究的材料能用上的。”

照貓畫虎,畫出的永遠是貓

經(jīng)常會有人質疑:中國的制造業(yè)不行,是因為材料不行。盧柯覺得很冤枉,“美國、日本制造業(yè)發(fā)達,不僅是材料好,是整個系統(tǒng)都好。我們材料可以做得很好,但其他環(huán)節(jié)中只要有一個出問題,就不行。”

新材料使用前要經(jīng)過4個階段:發(fā)現(xiàn)新材料—發(fā)現(xiàn)優(yōu)異性能—材料研究與發(fā)展—材料應用。在最關鍵的“材料研究與發(fā)展”階段,又要經(jīng)歷“材料—部件—系統(tǒng)”3個維度的轉變。每個維度都有不同領域的人在做,很容易產(chǎn)生斷層現(xiàn)象。

這種斷層是不幸的源頭之一。“做材料的只關心材料能不能做出來,具有什么組織結構,什么性能等;做部件的只關心技術能否實現(xiàn),成本低不低,批量生產(chǎn)可不可靠等;到系統(tǒng)時,又只關心系統(tǒng)的設計、穩(wěn)定性、制造、功能、成本等。”盧柯說。

盧柯能把控的是要求自己和學生:“既要有技巧把材料做好,又要看到部件和系統(tǒng)對材料的需求。既要創(chuàng)新,又要在漫長研發(fā)周期中,學會堅守。”

“堅守什么? 堅守對基礎知識的探索,堅守精益求精。不求甚解,是我們落后的原因。”盧柯反復告誡自己的研究生。

“與其說我們和國外的差距是材料技術上的差距,不如說是差在我們對材料本身的理解上。你都不知道這種制備能得到什么樣的結構,這樣的結構能有什么樣的性能,你怎么能控制材料?” 在5月19日的講座上,盧柯與本科生分享自己科研體會:“我們經(jīng)常做的是把國外的東西拿來解剖,然后照貓畫虎地做。人家是按照自己的知識體系建立起來的,我們畫出的永遠是貓。雖然現(xiàn)在引進技術,能讓我們快速地走到一個階段,但是我們很難突破,我們完全是在學習別人。”

盧柯認為:“要想有所突破,你就要從根上做,最基礎的開始做。”計算模擬能簡化材料設計,但是材料科學的基本規(guī)律,還有很多未知的。他說,“千萬不要因為模擬計算量增大,就減少基礎研究的實驗工作量”。

他強調(diào),“堅守似乎不是創(chuàng)新,但是它是把你的創(chuàng)新變得有價值,非常重要的一個步驟”。

“大概齊”文化太誤人

盧柯經(jīng)常拿網(wǎng)球來舉例問學生:“知道業(yè)余選手的我和網(wǎng)球天王費德勒的差別在哪兒嗎?”“我是‘大概齊’玩一玩就行,自己打好一個球就很高興,后面打得稀里嘩啦也無所謂。老費的每一個動作、每個環(huán)節(jié)都是嚴格訓練出來的,他必須按照職業(yè)要求來打,無論身體多疲憊,動作都要精準。”

在他看來,職業(yè)科學家和職業(yè)選手一樣——都要精準??茖W研究最怕的就是“大概齊”,粗糙結果的發(fā)表會讓很多人,尤其是你自己走彎路。

但是,中國的“大概齊”文化太強大了。“我們生活中都是這種文化,就像炒菜,這少點、那多點都沒事兒。很多人都不懂得區(qū)分,以至于蔓延到工作和學習上。”而西方人的文化是“定量”文化,大量的測量工具都是西方人發(fā)現(xiàn)的,他們測量就為了定量。

盧柯觀察到,一般人參加國際會議,做完poster(展板),材料就直接扔掉了。“可德國人不是,你花這么大精力做的poster,得拿回去掛在實驗室。”

他在德國讀博士后期間,有一回自己用畫框把poster鑲了起來,拿了錘子和釘子準備去掛,被導師看見了,導師立刻讓他下來。第二天導師請來了技工,上下測量,選了視線最好的地方。第三天盧柯準備去掛poster,導師又不讓,“這里光線有點暗,看起來會很壓抑,等技術員再來這兒安裝2個燈。”就這樣,盧柯前后一共被折回來6次,才看著技工把poster完美地掛在墻上。

“是很費勁。但看起來非常好看,而且一掛就是好多年,我每次去都去能看到它。”盧柯認為,這是一種精神。

后來,盧柯曾多次到德國、美國、法國等地訪學,訪學時他最關注的是科學家們的思維方式。他學習德國人的嚴謹,一步步按照規(guī)則來;也學習美國人的思維跳躍,弄清楚原理后大踏步前進。這些學習,對他的影響是綜合的。所以,同事說他“離開金屬所不是回家就是去機場”,也可以換成另一句話:“他不是在工作,就是在學習。”

盧柯最不能容忍的是實驗數(shù)據(jù)模糊或錯誤。有學生來匯報說實驗材料的統(tǒng)計平均精密值是多少多少,盧柯會直接打斷:“說最大的、最小的,大概值、大約數(shù)沒有用。”也有學生寫的論文,被盧柯發(fā)現(xiàn)有個數(shù)據(jù)沒有考慮到溫度的影響,結果不精確。盧柯就讓他調(diào)整溫度重新做,果然結果變化了,學生原本要發(fā)表的論文也被要求重新寫。

但是,行為上的嚴謹和思想上的寬松并不矛盾。只要盧柯在沈陽,他只留出上午兩個小時和下午一個半小時給自己,剩下的時間都留給學生。“討論他們的實驗結果,討論他們還想做什么。實在沒事兒,就閑聊天,大家很享受。”

職業(yè)科學家要一輩子與青年同行斗

納米材料的未來會怎么樣?盧柯認為,“可以研究的事兒非常多,前景非常廣闊”。未來,可能現(xiàn)在的材料都不存在了,新的材料會取代它們。“納米材料會重塑我們的世界。”

盧柯猜測自己應該能活到80歲。“那時候,我希望能弄明白納米材料科學的基本框架,吃透納米材料科學的基本原理。腦子里還要存很多的科研經(jīng)歷和故事,和年輕人聊天時,能聊點好玩的、對他們有價值的信息。”

去年,盧柯去拜訪了自己80多歲的德國導師。見面前,老先生剛做了一場手術,看起來精神不濟,盧柯調(diào)侃說,“跟我講講你這一年都做了什么”,老先生的眼神立馬就亮了。

老先生退休后,自費參加國際學術會,去年他去了布拉格,今年還計劃要到日本,只為做一個poster。其實也就是自己一個人在書房里勾勾畫畫計算推導的一些想法,或許根本就沒人能看明白。

為什么還要讓他去呢?他太太說:“得讓他去,他只有到那里才會神采飛揚。”

人老了,孤獨是最可怕的。盧柯想象自己退休以后,肯定不會一個人窩在沙發(fā)里,對著天花板發(fā)呆。他反問自己:職業(yè)科學家除了做科研,還能做什么呢?“做得動時,就去實驗室;做不動時,就到青年人中去,青年人是我的同行。”

想象著導師跟年輕人聊天時神采飛揚的模樣,盧柯說,“我以后肯定也會這樣。”正如,此刻,聊天中的他神采飛揚。