永葆好奇心,探索“阿秒”世界(讲述·弘扬科学家精神)
杨玮枫(左二)在和学生交流科研进展。
受访者供图
人物小传
杨玮枫,1977年生,山东淄博人,海南大学物理与光电工程学院、理论物理研究中心教授。主要从事强场原子分子物理和阿秒科学方面研究,他和团队提出的深度学习费曼路径积分的强场动力学方法,打破了超快时空动力学中分析计算数据量巨大、信息分辨率低等关键技术瓶颈,开创了机器学习与阿秒物理深度交叉融合的新方向。
戴着一副黑框眼镜,头发有些自来卷,身穿淡蓝色衬衫。初见杨玮枫,70后的他,倒有几分学生模样。他笑着自我调侃:“好奇心使人年轻!”
在海南大学理论物理研究中心的办公室,杨玮枫站在电脑前,点击鼠标,一张张演示图划过。“阿秒脉冲为人类研究微观世界提供了一双‘慧眼’”“量子隧穿就像‘穿墙术’”……说起专业知识滔滔不绝、总把“有意思”挂在嘴边的杨玮枫,20年来以一颗赤诚之心,钻进原子的世界,探索着阿秒的奥秘。
“对感兴趣的事,用不完的热情就是我的秘诀”
杨玮枫从小就喜欢读科学家的故事,中学接触到物理后,更是对宇宙运行规律的美感着迷。
2004年,杨玮枫追寻成为一名物理学家的目标,考入中国科学院上海光学精密机械研究所攻读博士,师从我国强场超快物理研究领域专家徐至展院士和龚尚庆研究员。
研究刚起步时,杨玮枫颇感吃力,却从未退缩,“对感兴趣的事,用不完的热情就是我的秘诀,我会用尽全力把它做好。”
中国科学院研究氛围浓厚。杨玮枫记得,那时深夜走在路上,很多办公室、实验室的灯都还亮着。他也受到感染,利用一切可用的时间刻苦钻研。工位上堆满了各种资料、草稿纸,埋头写代码、读文献、推导公式……长期的久坐伏案,让他患上了严重的腰椎间盘突出。如今在他的办公室里,电脑被高高架起,他已学会和这个老毛病“和平共处”——站着做研究。
功夫不负有心人。毕业前,杨玮枫对“周期量级激光脉冲在极化介质传播中载波包络相位效应”的研究成果,发表在物理学权威期刊上。有业内科学家评价:这一成果对基础物理和载波包络相位测量的应用都具有重要意义。他的博士论文也获评全国优秀博士论文。
载波包络相位测量是阿秒科学研究中的重要技术,在博士阶段研究的基础上,杨玮枫继续深入对阿秒科学的探索。2011年,杨玮枫出国做博士后研究,不断开拓新的方向和领域。
“为一秒钟的100亿亿分之一‘拍照’”
原子物理领域的专业知识晦涩难懂,总有人对杨玮枫的研究方向感到好奇。他常常会打个比方,便于对方理解:
“人类目前已知的最短时间是多少?如果把1秒分成100亿亿份,1阿秒就是其中的一份。我们做的就是通过阿秒激光脉冲,捕捉电子的运动,为一秒钟的100亿亿分之一‘拍照’,提取其背后的信息。”
所谓“拍照”,说的其实是强场阿秒的测量,主要基于在阿秒时间尺度内对超快电子动力学过程进行逐帧成像。“如果使用传统的遍历路径算法,要遍历电子运动的每条轨道,就是把每条路的每一步都走一遍。这样的数据量和计算量非常大,难以完成。”杨玮枫说。
科学发现往往源于灵感。
杨玮枫偶然间看了一部科幻电影,主人公具有预知未来的能力,其中一个情节是他想象自己不断分身,走过眼前的每一条路,探索即将发生的各种可能,进而实现对未来的预测。这激发了杨玮枫的兴趣,“能否借助跨学科手段,利用人工神经网络实现对遍历结果的精准预测呢?”这一想法在他的心里扎了根。
想法看似简单,但实施起来难度不小。