褚君浩,追逐无形之光

作者: 慧菁

最近,中国科学院院士褚君浩在各种科学活动中向公众展示“隐身衣”。事实上,由红外技术缔造的景观数不胜数,褚君浩便是那位执着于无形之光的“追光人”。

激情初养成

褚君浩1945年3月出生于江苏宜兴,因父亲在华东师范大学任教自小便去往上海。父亲褚绍唐是历史地理学家兼地理教育家,闲暇时带褚君浩去虹口公园看天空,一边讲解天文知识,一边叮嘱儿子“不要做池塘表面的浮萍,要做池塘底部的痴婆鱼”。为了挤时间捣鼓小发明,褚君浩上课时眼睛盯着书本、黑板和老师,放学后能很快完成功课。五年级那会儿,他用两块透镜和一片硬纸板组合成“望远镜”看星空,内心满是成就感。

从一个个星月夜开始,褚君浩的兴趣拓展到宇宙起源、人造卫星的方方面面。在徐汇中学读书时,他省下饭钱买书,还用微缩相机将原版书拍下留存。仅高二那年,褚君浩就写了将近3万字的读书札记,其中不乏少年誓言:“我们要以怀疑一切的眼光来对待一切科学结果。”“我们要争取在最短时间内,达到在定律的队伍中有我们伟大的中国所发现的。”他还写了《相对-绝对观念的初步探讨》投寄给《中国物理学报》,被驳回后寄给复旦大学物理系一级教授周同庆,而后转到理论物理学家许国保那里。许国保专程回信:“您的思考和努力是值得钦佩的,希望您踏实学习为祖国作出贡献。”

带着前辈的期许,褚君浩跃跃欲试,由于高考语文作文偏题,他未能如愿进入复旦大学,而被上海师范大学录取。大学期间,他以“坦牛”署名办黑板报,对外说该名字意味着“在平坦的大道上,像牛一样勤奋地工作”,真实的想法则是成为爱因斯坦和牛顿那样的科学家。大学毕业后,褚君浩入职普陀区梅陇中学。教学之余,他与物理组其他教师建立“基本粒子讨论班”,邀复旦大学物理系教授殷鹏程指导。那段日子,褚君浩分明感受到阳光普照的激情。

立足科研

国家恢复研究生考试之际,中科院院士严东生推荐褚君浩参加上海技术物理所的招生考试。技物所的汤定元团队正围绕“窄禁带半导体碲镉汞”开展红外物理研究,但一直潜心理论物理的褚君浩对红外物理一窍不通。为了应考,他用半年时间自学黄昆和谢希德合著的《半导体物理学》,居然以90分的高分顺利过关。

当时,我国红外技术成果有限,褚君浩在跟随黄昆赴法国参加国际半导体物理会议后感触尤深。导师汤定元将“碲镉汞的本征光吸收”课题交予他,褚君浩又惊又喜。碲镉汞是制备第三代红外光子探测器的重要材料。想做它的吸收光谱,须确保样品磨得很薄用以吸收大系数波段光,须用约3毫米直径的面积适应光谱测量。经过大量试验,褚君浩用独创的“圈胶法”完成样品打磨并发现吸收光谱,该成果迄今在国际领域首屈一指。多年探索中,褚君浩还提出以自己、合作者、导师名字命名的CXT公式,为世界范围内判断红外新材料提供了可靠依据。

1982年研究生毕业后,褚君浩获得去美国读博的机会,但被要求转攻其他领域。经过认真思考和听取导师建议,他最终选择坚守国内研究碲镉汞。时隔两年,褚君浩成为我国自主培养的首位红外物理博士。1986年,褚君浩获德国洪堡基金并赴慕尼黑研修,两年研修接近尾声,母亲寄来的家书里赫然写着:“世界上最好的地方是中国,是上海,是自己的家。”母亲的叮咛使褚君浩归家心更切。1993年7月,褚君浩任中国科学院红外物理国家重点实验室主任,2005年正式当选中科院院士。而今,他带领团队制备出的窄禁带半导体材料在空天科技、星月探测等方面大显身手;与此同时,常温下工作的高灵敏红外探测器难题成为与生活密切相关的另一个研究重点。

寓教于乐做科普

褚君浩当过十年中学物理老师,至今在高校任教,对科学教育有莫名的亲切感;成为院士后,他更把“大国科普”当成自身责任。日常带学生,褚君浩十分看重他们身上的创新思维与科研特质。有学生选择比较常见的课题,他问“有什么新东西加进去”;有学生选择偏冷门课题,他鼓励他们:“能证明这个材料不能做,也是一种成果。”曾获第五届中国国际发明展览会金奖的“单色仪分光红外椭圆偏振光谱仪”由技物所研究员黄志明发明,这个课题在开展半年时遇到过瓶颈。黄志明想要放弃,褚君浩却提议他考虑三天再做决定,该课题最终顺利完成,其产品成为科研人员测定新材料光学常数的给力工具。

作为上海市科普作家协会理事长,褚君浩尽己所能地撰写科普文章,主编科普书籍,虽然工作日程排得很满,但他对科普报告类邀约向来“来者不拒”。为了挤时间,褚君浩通常选择耗时更久的高铁作交通工具,途中修改课件提高报告质量。

对普通人而言,红外光是抽象命题,褚君浩想方设法使其具象化:微信启动画面使用过我国风云四号A星拍摄的气象云图;热水袋包含近红外、中红外各种辐射光,敷脸堪比美容仪……至于“隐身术”,褚君浩解释说,其本质是借助诸多微小圆柱状凸透镜组成的“柱镜光栅”引发光线折射——当数量足够多的柱状凸透镜把背后物体分解成无数相同细条,就在视觉上形成“隐身”效果。

2024年的一个春日,褚君浩在复旦大学首讲“强国之路”思政课。他举起手中的红外线照相机侃侃而谈:“这就好像是火眼金睛的孙悟空,有三只眼的二郎神,一看就知道是什么、想什么、要做什么……”有趣、有料,一如当年。在追逐看不见的红外光的征途中,“追光人”褚君浩,手眼身法皆上乘。

图片由本文作者提供

编辑 王冬艳 [email protected]

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