記者 范佳 實(shí)習(xí)生 遲新也
4月29日，第28屆中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)略u(píng)選結(jié)果揭曉，山東高等技術(shù)研究院研究員，31歲的吳小虎榜上有名。入選“全球前2%頂尖科學(xué)家（2023）”榜單，獲得國(guó)際傳熱傳質(zhì)中心Hartnett-Irvine Award、中國(guó)新銳科技人物突出成就獎(jiǎng)、福布斯中國(guó)30位30歲以下科技精英、中國(guó)新銳科技人物創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)等榮譽(yù)，光環(huán)背后，一位優(yōu)秀的青年科學(xué)家是如何“煉”成的？齊魯晚報(bào)·齊魯壹點(diǎn)記者專訪了這位有為青年。
放棄美國(guó)優(yōu)厚待遇
南方小伙定居山東潛心科研
與想象中的強(qiáng)大氣場(chǎng)不同，記者眼前的這位科學(xué)家質(zhì)樸又親切。他糾正記者稱他為“科研工作者”比“科學(xué)家”更準(zhǔn)確。談及獲獎(jiǎng)感受，他笑言“非常開(kāi)心”，但不管有沒(méi)有這個(gè)榮譽(yù)，他都希望自己在所研究的領(lǐng)域做得很好，把山東打造成熱輻射的研究高地?！拔視?huì)更加堅(jiān)定地走好自己的科研道路。”
在博士畢業(yè)之際，吳小虎放棄了美國(guó)優(yōu)厚的福利待遇，毅然選擇回國(guó)工作，勇闖輻射換熱、太陽(yáng)能綜合利用、微納光學(xué)等頗為艱澀的領(lǐng)域。一個(gè)湖北小伙，最終選擇留在山東濟(jì)南發(fā)展。他說(shuō)，能夠真切感受到山東對(duì)于人才的重視，這里科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)很充足，對(duì)科研人員生活上的幫助也很大，營(yíng)造了很好的科研環(huán)境。
“2019年底，山東高等技術(shù)研究院剛成立，其中一個(gè)重要方向和我的研究方向非常契合。這里給我們很自由的科研空間，沒(méi)有過(guò)多硬性指標(biāo)，使我們不用每年急匆匆去做一些事情，發(fā)表一些科研成果，我們能夠沉下心來(lái)，研究一些需要長(zhǎng)期思考的問(wèn)題。”吳小虎說(shuō)。
“科技事業(yè)絕非一時(shí)之功，要甘于坐‘冷板凳’?！眳切』⒆?014年起便在熱輻射領(lǐng)域砥礪深耕，理論上推導(dǎo)出廣義基爾霍夫定律，為非互易熱輻射提供了理論基礎(chǔ)，該研究成果獲國(guó)際傳熱傳質(zhì)中心2019年度Hartnett-Irvine Award，是中國(guó)學(xué)者第二次獲此殊榮。在他的努力下，實(shí)現(xiàn)了熱輻射領(lǐng)域技術(shù)由“跟跑”到“并跑”再到部分“領(lǐng)跑”的飛躍。
在世界范圍內(nèi)，吳小虎第一次觀測(cè)到雙曲材料中的非對(duì)稱吸收，這為單向光學(xué)器件和完美吸收器的設(shè)計(jì)提供新的思路。該成果發(fā)表在光學(xué)頂刊Optica上，被評(píng)為“2020中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”候選論文，并獲得2020年度全球30項(xiàng)光學(xué)進(jìn)展“Optics in 2020”。
“手撕”麥克斯韋方程組
一年半時(shí)間就做這一件事
潛心攻關(guān)，勇于突破。吳小虎成功搭建起近場(chǎng)輻射換熱實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和非互易熱輻射實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，填補(bǔ)了山東省在該領(lǐng)域的空白，為山東的熱輻射研究作出開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。
而他的這條科研道路，早在博士階段就打下了非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
吳小虎談到，做研究一定要有自己非常核心的算法。“這樣有些東西就只有我們能計(jì)算，有了算法之后，就可以探索一些新的理論。”
吳小虎回憶，在攻讀博士期間，他一個(gè)人默默推導(dǎo)麥克斯韋方程組，可以說(shuō)在沒(méi)有任何紙和筆的情況下，能夠把公式一步一步在腦海中演算出來(lái)，甚至睡覺(jué)時(shí)躺在床上都在思考?！熬W(wǎng)上說(shuō)‘手撕’麥克斯韋方程組，我覺(jué)得我確實(shí)是做到了?！?/p>
他所研究設(shè)計(jì)的這套有關(guān)電磁仿真的算法不僅能夠計(jì)算普通的平板結(jié)構(gòu)，還能實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)計(jì)算?！爸搬槍?duì)各向異性材料需要用一些國(guó)外商業(yè)軟件來(lái)計(jì)算，不僅需要花錢(qián)購(gòu)買(mǎi)，并且計(jì)算時(shí)間比較慢，我們算一些案例，可能需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)，但有了我們這套算法程序以后，基本上能夠一秒出結(jié)果，大大提高了我們做科研的效率?！眳切』⒄f(shuō)。
在博士期間，吳小虎大約花費(fèi)了一年半事件，才形成了最初算法，目前還在不斷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓其功能更加強(qiáng)大。
這套為吳小虎在科研領(lǐng)域打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的算法，其實(shí)源于博士期間導(dǎo)師給他布置的課題?！爱?dāng)時(shí)老師讓我計(jì)算特殊的各向異性材料，我們實(shí)驗(yàn)室以前有各向同性材料的算法，但沒(méi)有各向異性材料的算法。我不太喜歡用商業(yè)軟件去計(jì)算一些問(wèn)題，我認(rèn)為就算算出來(lái)也可能有些問(wèn)題沒(méi)有搞明白，而用自己編寫(xiě)的代碼去計(jì)算更加靠譜，還能夠了解這背后一些理論的東西?！?/p>
一年半的時(shí)間，吳小虎就心無(wú)旁騖地干了這一件事——研究算法。他坦言，當(dāng)時(shí)他看著身邊的同學(xué)都已經(jīng)發(fā)表論文，拿到獎(jiǎng)學(xué)金，心里也是有些觸動(dòng)的，但在老師的支持下，他依然堅(jiān)持了下來(lái)?！拔页龀晒容^慢，到博士三年級(jí)時(shí)，才基本上形成最初算法，所以到那個(gè)時(shí)候，才是我科研的真正開(kāi)始吧?！?/p>
一年半的時(shí)間就做這一件事，如果算法研究不出來(lái)怎么辦？吳小虎說(shuō)他沒(méi)有想這么多，盡管這不是個(gè)容易的科研課題，但他認(rèn)為有意義，有助于探索更多各向異性材料的物理現(xiàn)象。所以他沒(méi)有功利地去選擇一些容易的、更快出成果的課題，默默坐著“冷板凳”埋頭研究。
在推導(dǎo)公式的過(guò)程中，他也遇到不少困難，甚至感覺(jué)有堅(jiān)持不下去的時(shí)候。“推導(dǎo)過(guò)程中，我會(huì)參考一些文獻(xiàn)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)有些文獻(xiàn)其實(shí)是有錯(cuò)誤的，但是那是非常經(jīng)典的文獻(xiàn)，別人沒(méi)有指出過(guò)它的錯(cuò)誤，我也不會(huì)輕易認(rèn)為它有錯(cuò)誤。后來(lái)我分析可能是印刷錯(cuò)誤，為了印證我的猜測(cè)，我需要把公式推導(dǎo)無(wú)數(shù)次?！?/p>
近年來(lái)，我國(guó)自主研發(fā)軟件已經(jīng)卓有成效，但是基礎(chǔ)技術(shù)軟件方面的開(kāi)發(fā)還略顯薄弱。企業(yè)能購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的軟件，但是不少高校和科研院所的老師學(xué)生還在使用國(guó)外的盜版軟件。在算法基礎(chǔ)上，吳小虎對(duì)程序進(jìn)一步完善，將其封裝成軟件，提高了我國(guó)在應(yīng)用工具類軟件的自主研發(fā)能力，打破了國(guó)外軟件壟斷的局面。
青年科學(xué)家如何“煉”成
純粹讓他堅(jiān)守初心
取得如此矚目成就的青年科學(xué)家，是靠天賦還是靠勤奮？吳小虎認(rèn)為自己是后者，但效率也很重要，他并不喜歡熬夜?！拔矣X(jué)得我的智商比較普通，我見(jiàn)過(guò)很聰明的人，但聰明的人不一定最后從事了科研，或者說(shuō)一定做得很好。”
在吳小虎看來(lái)，除了勤奮，興趣也很重要。因?yàn)榭蒲斜臼潜容^枯燥的，對(duì)創(chuàng)造性的要求比較高?！耙虼嗽诠ぷ髦校倚枰ＷC非常輕松、開(kāi)心的狀態(tài)。”
“我小時(shí)候?qū)蒲衅鋵?shí)是沒(méi)有非常明確的概念的，我從小生活在農(nóng)村，父母文化程度比較低，他們對(duì)科研完全沒(méi)有了解，他們對(duì)我的要求也只是上大學(xué)，能讀多少書(shū)就讀多少書(shū)?！眳切』⑻寡裕r(shí)候沒(méi)有做科研的理想，但是在求學(xué)過(guò)程中，對(duì)科研產(chǎn)生了極大興趣，直到現(xiàn)在，他都對(duì)自己的工作非常熱愛(ài)，在他的眼中，公式都極具獨(dú)特的美感。
一名優(yōu)秀的青年科學(xué)家是如何“煉”成的？吳小虎身上的“純粹”令人印象深刻?！拔覍?duì)科研是有極大的熱情的，我對(duì)其他方面的事情就感興趣的比較少，我從小生活在農(nóng)村，接觸的事情比較少，所以我受到的干擾也比較少，我的內(nèi)心稍微純粹一些?！?/p>
也是這種純粹，讓吳小虎在科研之路做出選擇時(shí)聽(tīng)從內(nèi)心深處的聲音。吳小虎本科學(xué)習(xí)的是工程力學(xué)，在北京大學(xué)讀博士期間轉(zhuǎn)到了自己感興趣的熱輻射方向，吳小虎說(shuō)，吸引他的是麥克斯韋方程組，公式非常簡(jiǎn)潔，比較神秘又很美。熱輻射其實(shí)就是研究電磁波，電磁波所遵循的規(guī)律就是麥克斯韋方程組。
“我覺(jué)得做科研，最重要的是少想一點(diǎn)，其實(shí)就是求真務(wù)實(shí)、腳踏實(shí)地地做好事情，那么最后我覺(jué)得總會(huì)成功，即使不能百分百成功，至少能成功一半，所學(xué)的知識(shí)都不會(huì)浪費(fèi)?！眳切』⒄f(shuō)。
工作之余，吳小虎喜歡通過(guò)爬山、打羽毛球等體育運(yùn)動(dòng)來(lái)放空自己，給大腦充足的更新與思考的時(shí)間。此外，他還喜歡和來(lái)自五湖四海的學(xué)生們聚餐?！拔乙话阃ㄟ^(guò)運(yùn)動(dòng)活動(dòng)或者聚餐讓大家能夠充分交流，互相學(xué)習(xí)，一同進(jìn)步?！?/p>
在大眾的印象中，科學(xué)家是沉靜內(nèi)斂的，而吳小虎笑言自己是外向開(kāi)朗的。在他看來(lái)，不同的性格，在做科研時(shí)有不同的優(yōu)勢(shì)，都能夠出成果。“內(nèi)向性格的科研人員可能適合研究非常專、非常具體的問(wèn)題。我認(rèn)為研究非常宏大的問(wèn)題需要跟更多人去討論，性格外向的科研人員在這方面可能更有優(yōu)勢(shì)?！?/p>
有趣青年帶熱“冷門(mén)知識(shí)”
還通過(guò)公眾號(hào)招到首個(gè)學(xué)生
吳小虎喜歡與外界交流，汲取科研的養(yǎng)分，他的內(nèi)心是火熱的。
讓冷門(mén)知識(shí)“熱起來(lái)”，他創(chuàng)辦的微信公眾號(hào)“熱輻射與微納光子學(xué)”推送國(guó)內(nèi)外眾多課題組關(guān)于光學(xué)和熱輻射領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，發(fā)布推送文章1千余次，每月閱讀量3萬(wàn)余次，是熱輻射領(lǐng)域最大的微信公眾平臺(tái)。
吳小虎介紹，最初這一公眾號(hào)是不公開(kāi)的，只是自己的一個(gè)學(xué)術(shù)筆記，后來(lái)朋友們看到后都說(shuō)很好，有一起探討的必要，這個(gè)公眾號(hào)就慢慢對(duì)外開(kāi)放了。目前關(guān)注的讀者數(shù)量已經(jīng)超過(guò)一萬(wàn)，基本上涵蓋了我國(guó)從事熱輻射領(lǐng)域的研究者。
“這個(gè)公眾號(hào)不僅發(fā)布我們的一些學(xué)術(shù)見(jiàn)解，同時(shí)很多課題組的新成果也希望能夠在我們公眾號(hào)上宣傳。我們沒(méi)有任何盈利的想法，只是想為熱輻射領(lǐng)域的老師、同學(xué)們提供一個(gè)學(xué)術(shù)交流的平臺(tái)?！眳切』⒄f(shuō)。
從去年一月至今，吳小虎每月都會(huì)組織召開(kāi)線上的研究生學(xué)術(shù)論壇，論壇通過(guò)公眾號(hào)進(jìn)行直播?；顒?dòng)啟動(dòng)前，他咨詢了一些老師的意見(jiàn)，大家都很贊同，但認(rèn)為堅(jiān)持下來(lái)很困難。沒(méi)想到，吳小虎竟然做成了，活動(dòng)反響熱烈，每期都能吸引上百人圍觀，還有不少老師、學(xué)生主動(dòng)前來(lái)報(bào)名參會(huì)。
這一論壇每期邀請(qǐng)三位博士或碩士研究生來(lái)分享他們的科研工作，同時(shí)邀請(qǐng)三位專業(yè)老師對(duì)他們的工作進(jìn)行點(diǎn)評(píng)?！巴ㄟ^(guò)這樣的活動(dòng)，我們基本能把年輕一代科研人員帶起來(lái)，因?yàn)槠綍r(shí)學(xué)生只能得到自己老師的指導(dǎo)，這個(gè)活動(dòng)能讓他們獲得外校甚至海外老師的幫助。”
在一期學(xué)術(shù)論壇上，吳小虎邀請(qǐng)的兩位海外教師一陣見(jiàn)血的點(diǎn)評(píng)令他印象深刻?！八麄兊狞c(diǎn)評(píng)風(fēng)格和國(guó)內(nèi)老師點(diǎn)評(píng)風(fēng)格完全不同，很小的細(xì)節(jié)都會(huì)指出來(lái)，非常直接。聽(tīng)完這場(chǎng)后，我認(rèn)為我做這個(gè)活動(dòng)比我自身的科研工作意義還要大?！?/p>
“我們單位第一個(gè)聯(lián)合培養(yǎng)的學(xué)生也是我通過(guò)公眾號(hào)招來(lái)的，我真沒(méi)想到，公眾號(hào)還有這個(gè)功能?！眳切』⒄f(shuō)，這個(gè)學(xué)生看到公眾號(hào)后，對(duì)里面的研究?jī)?nèi)容非常感興趣，他們就經(jīng)常線上討論問(wèn)題，后來(lái)這個(gè)學(xué)生碩士、博士階段都一直跟著吳小虎的課題組工作學(xué)習(xí)。
吳小虎雖是“90后”，但在科研領(lǐng)域頗有“威望”，一直把“傳幫帶”視為己任。目前，越來(lái)越多的科研人才加入他的團(tuán)隊(duì)，更有北大、哈工大、西工大的大學(xué)生慕名前來(lái)“求學(xué)”。
他還被學(xué)生們親切地稱為“班車導(dǎo)師”。“之前我們老師和學(xué)生都住在丁家莊那片，乘車到單位差不多要50分鐘左右車程。我當(dāng)時(shí)看到在班車上學(xué)生基本在睡覺(jué)或玩手機(jī)。我認(rèn)為清晨是人一天中最好狀態(tài)最好的時(shí)候，何不利用起來(lái)，和學(xué)生討論下前一天的工作和當(dāng)天的規(guī)劃，把一天的事情安排好?！眳切』⒄f(shuō)。