作者:郝俊 来源:中国科学报 发布时间:2012-10-8 8:10:03
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外籍院士毛河光:许中国科学一个美好未来

 
学术名片:
 
毛河光,1941年生于上海,国际著名高压科学家。美国国家科学院院士,中国科学院外籍院士,英国皇家学会外籍院士。现任美国华盛顿—卡内基研究院地球物理实验室研究员,美国能源部先进光源(APS)高压合作团队HPCAT(The High Pressure Collaborative Access Team)主任。
 
长期从事高压科学与技术的研究,在高压实验技术、高压物理、地球与行星内部物理、高压材料科学等领域做出一系列开创性工作,为全世界高压科学与技术的长足进步作出了重要贡献。他首次解决了百万大气压的产生和标定问题,创建了多种微区原位测量高压下物质结构和性质的实验方法与实验系统,利用高压解决了让“钻石快速长大”的科学难题。
 
至今发表论文792篇,很多论文已成为经典文献被广泛引用。曾荣获国际高压科学与技术促进协会Bridgman 金奖;美国科学院Arthur L.Day大奖;瑞典皇家科学院Gregori Aminoff结晶学大奖;瑞士和意大利联合颁发的国际Balzan矿物学奖;美国矿物学会Roebling奖。
 
■本报记者 郝俊
 
“因为种种原因,中国错过了20世纪初世界物质科学发展的最好时期,直到今天还在辛苦追赶。能否有一个时间机器,让我们穿越回去重新来过?”
 
前不久,毛河光向前来聆听他演讲的北大师生提出了一个多少有些幻想色彩的问题。演讲幻灯片翻至下页,“穿越剧”《步步惊心》的海报跃入听众眼帘,会场内顿时爆发笑声一片。
 
毛河光并不只是想开个玩笑,为自己的学术演讲活跃一下气氛而已。
 
“高压科学给了中国这个机会。”毛河光的提问和回答都是认真的。从演讲的题目《高压科研——中国科学崛起的捷径》便不难看出,这位国际高压科学研究领域大名鼎鼎的科学家,对中国科学的未来充满期待。
 
高压,一个新的维度
 
“高压科研何以涵盖整个科学?”毛河光笑言,这个演讲题目听起来的确有点“狂妄”的意思。
 
从自然物质的角度来看,高压与科学之间有着朴素而简单的逻辑关系。包括地球在内的广袤宇宙中,超过90%的绝大部分物质都处在10GPa以上的高温高压状态中。
 
“每个压力范围下,各有一个崭新的未知世界。其中,每一种物质的物理、化学等性质将有很大改变。”毛河光以碳为例,常压下的碳为石墨,而在高压下则成为金刚石,两种材料的性质呈现出极端的不同。
 
“每一种新碳的发现,几乎都能诞生一个诺贝尔奖。”在毛河光的科学世界里,压力不再是单纯的物理变量,而是“一个新的维度”。每一个压力范围都是一个新的坐标系,其中的物质研究几乎都是空白。
 
由此,对学术研究而言,高压科学并非是一门学科,而是构成了“一维空间”。高压科研将与物理、化学、地学、生命科学和材料科学等学科直接交叉相关。
 
打开新世界的大门
 
如何在实验室中产生可与自然界比拟的高压,并对压强进行精确标定,这是高压科研面临的第一个挑战。
 
毛河光学地质出身,为了探索、了解地球内部的高压矿,需要特定技术人为达到高压并实现标定。1976年,他与实验室同事合作,在金刚石压腔装置中获得了100GPa(百万大气压)的压力,两年后又提高到173GPa,这相当于地球外核的压力。此后,他又与同事共同创造了超400GPa的国际最高静态压力,这一世界纪录保持至今。
 
“这个时候,紧接着的问题就是,达到了高压又能怎样?”毛河光告诉记者,在实验室内产生高压,仅仅是高压科研之路上必须迈出的很小一步。重要的是,探索物质在高压下究竟发生了什么。
 
此后几十年,毛河光专注于建立探测手段,研究各种物质材料在高压下的物理、化学等性质变化。
 
“然后你会发现,研究的任何东西都是新鲜的。”毛河光打开了通往新世界的大门,呈现在他面前的,是一片片完全未被开垦的“处女地”。
 
毫无意外,毛河光成为了高压科学和技术研究的先驱之一。今天,国际上静态超高压研究多数都在使用他发明的高压装置、压力标准与实验技术。
 
毛河光告诉记者,高压在各个学科中都只是一种手段,根本目的仍是探索自然。由此,他从地学拓展到物理、化学、材料科学等领域,将它们统统放入高压的世界进行审视。
 
20世纪初,氢分子的光谱研究开启了现代物理学的大幕。毛河光知道,氢元素在高压下的变化同样将预示出重要的物理意义。
 
1988年,毛河光与同事在250GPa以上超高压下进行氢的金属化实验研究,观察到许多新的物理现象。这一研究引起了实验物理学和天体物理学界的震动。翌年,毛河光荣获国际高压科学与技术促进协会Bridgman金奖。
 
一系列实验技术突破之后,国际高压科研开始快速发展。以高压地学为例,十年前全球大概只有四五所学校在从事相关研究,今天已扩充至50所左右。很多国家的高压科研学术带头人,都是从毛河光的实验室成长起来的。
 
力争让中国五年领先世界
 
1968年获得纽约罗彻斯特大学博士学位后,毛河光一直在久负盛名的华盛顿—卡内基研究院地球物理实验室任高级研究员。在这里,他与来自全球的科学家合作研究,共同推动高压科学的发展。
 
毛河光的实验室中一直活跃着中国青年科学家的身影,现任北京大学高温高压实验室主任的费英伟便是其中一位。
 
“中国的高压科学起步稍晚,但潜力很大。”费英伟的信心,来自于毛河光对中国高压研究的特别关注。
 
国庆前夕,《中国科学报》记者见到毛河光时,他刚刚正式拥有了一个新头衔——高压先进科研中心主任。按照计划,中心总部设在北京,同时与吉林大学和上海同步辐射光源合作,分别在长春、上海设立分部。
 
“中心刚刚成立,我也不想搞什么挂牌仪式。”低调的毛河光,正在组织实施一项远大的计划:将工作重心全部转向国内,在中国开展全面高压科研,力争五年内领先世界。
 
“这个事情并不离谱。”毛河光信心满满,他相信中国已经具备这样的条件,并且这正是中国科学崛起的捷径。
 
事实上,早在改革开放初期,毛河光就开始了对中国发展高压科研的关心和帮助。在他的指导下,我国金刚石压腔超高压研究从无到有、从小到大发展起来。培养人才、传授实验技术、指定高压研究计划,毛河光几乎每年都要往返于大洋两岸,竭力推动我国高压科研的发展。
 
1996年,毛河光当选中国科学院外籍院士。2002年,中国政府授予他“国家友谊奖”。
 
“跟国内的合作越来越多,于是干脆回来发展。”其实,毛河光的选择亦有深远考虑,“高压的确给了中国科学全新的机会。”他的理由是,从全球范围来看,高压科研仍处于萌芽阶段;各国都是从头开始,立足点平等;最重要的是,高压将带来广泛的冲击,能够带动所有物质科学的发展。
 
作为国际高压界的领军人物,毛河光的计划让国内高压领域科学家倍感振奋。
 
甚至有人说,爱因斯坦从欧洲到美国,物理学的中心就从欧洲转到了美国,而毛河光的高压中心从美国转移到中国,将来世界高压研究的中心就会随之转移到中国。
 
然而也有人担心,毛河光同样会面对“水土不服”的问题,提醒他应当考虑文化和体制的影响。
 
复制卡内基模式
 
对于这种担忧,毛河光坦承:“所有的事情,都不是靠我一人就可以做到。关于中国的科技体制问题,需要有人来提醒我,是否有哪些缺点或致命的地方。”
 
毛河光想要实现的,是在中国复制一个与华盛顿—卡内基的实验室完全一样的合作研究模式。在他看来,这并非十分冒险的事情,因为他相信科学的合作方法应该是相通的。所不同的,也许仅仅是需要在国内“划出一个特区”。
 
“中国的科技体制该怎么改?一来我不了解,二来我也没有办法去改变。”期待中国科学走进全新高压世界的毛河光坚信,复制到中国的卡内基模式依然能够作出创新,“我知道那是管用的,这就够了。”
 
卡内基是怎么做的?“提供自由而宽松的研究环境和氛围,尽量不要去打扰。”毛河光说,卡内基的核心不外是让那些真正想要做科学的人,沉迷其中。
 
毛河光确信,今天中国科学发展的时机,很像是20世纪初华盛顿—卡内基研究院成立之时,美国曾经遇到并把握住的机会。毛河光的“时光穿越”能否在中国奏效,无疑有待时间的检验,他正在为此不懈努力。
 
《中国科学报》 (2012-10-08 B2 人物)
 
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