【科研进行时】读博路上的三重境界——记北京正负电子对撞机重大改造工程中的博士生

  • 邢广磊 孙昊牧 陶家军 贾宝余 (研究生记者团 党委宣传部)
  • 创建于 2007-06-27
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漂移室宇宙线测试现场,五名年轻人正在这里忙碌。两行大红的条幅异常显眼,条幅上“责任重于泰山、细节决定成败”的文字,透露出这里每项工作的重要性,并时时对科研人员,特别对研究生提出警醒和要求。
 
现场摆满了各种复杂设备。靠北面,摆放着北京谱仪III最重要的子探测器之一――BESIII漂移室。漂移室周围,是采用现代读出技术的电子学和数据获取系统。这里的每一套设备,无不凝聚着科研人员的心血。
 
这里是中科院高能物理研究所北京正负电子对撞机实验区。初夏的一个早晨,记者走进这里,走进了投身于北京正负电子对撞机升级工程中的博士生们的精神世界……
 
师兄的“提携”
 
北京谱仪III是升级后的北京正负电子对撞机(以下简称BEPCII)的重要组成部分。而BESIII漂移室则是谱仪的“心脏”。秦中华,一个来自湖南的小伙子,BESIII漂移室工程中的一位博士生。在接受记者采访时,秦中华也是刚刚完成论文答辩。与记者的交谈中,他洋溢着快乐,在快乐中,展现着自信。
 
“刚进入实验室时,很多问题都不懂,甚至连实验设备都不会使用,”秦中华谈起刚进实验室时的情况,特别提到师兄给予的帮助,言语间流露出感激。
 
2002年秦中华从北京师范大学毕业后,成为中国科学院研究生院的一名硕博连读生。一年的研究生院集中学习结束后,他回到所在的培养单位——中科院高能物理研究所——我国高能物理研究、先进加速器技术的研究开发、先进射线技术及射线应用的综合性研究基地。
 
秦中华坦言,当初主要是在师兄刘建北的帮助下,自己才慢慢熟悉了科研环境,逐步完成角色转换,“因具有相似的兴趣爱好,我们经常能为工作中的问题展开深入的讨论。”
 
两人随后不久就被派到日本高能加速器研究机构(KEK)负责束流实验。在日本的一个多月,秦中华和师兄真正成为工作中的战友。两人通力合作,通宵达旦的工作,完成了实验系统准备、搭建直至最后的束流测试,解决了过程中的很多具体问题并取得了实验的最后成功。
 
“我想那是我五年博士生涯中最难以忘怀的一段经历,我们体验了孤独,却都迸发了对工作的无限激情,至今仍为之鼓舞”,秦中华说,日本人对工作的忘我精神,尤其是科研组织中的有序管理,给他留下了深刻的印象。
 
而在日期间,自己对科研的全身心投入,让秦中华感觉到了科研的神圣,“那时候我们经常晚上加班,当我们工作一整晚后,看到异国他乡的第一缕阳光和身边走过的陌生人群,心里有一种踏实坚定的感觉。”
 
尽管有师兄可以商量和讨论,需要从不断的挫折中积累宝贵的经验和独立解决问题的能力。BESIII漂移室项目中的秦中华,主要负责漂移室全长模型的实验研究。有一次,在系统基本搭建好之后,碰到了整个实验过程中最为严重的问题,模型中用于探测带电粒子的灵敏丝不知何故总是发生断裂。
“断了一根丝,就少了一个探测单元,并且还会对相邻的单元性能产生很大的影响,如果多断几根丝,整个模型就废了”,秦中华回忆当时情况,似乎仍心有余悸:“那时整天提心吊胆,晚上睡觉都梦到断丝,太可怕了。”
 
当时正值春节前夕,导师找到秦中华:如果近期还不能找出问题,将需要对模型重新制造,因为影响到整个组的工作进展,春节期间大家都不能放假。秦中华顶着巨大的焦虑和担忧,分析了各种可能的诱因,终于在最后一刻,发现了工作气体中混入了水蒸汽是断丝的“元凶”:水蒸汽导致的持续的放电不断地把丝烧断。
 
“这件事情对我内心震动很大,使我真正体会到科研需要一丝不苟的精神,半点马虎可能会导致整个工程的彻底失败”,秦中华说,“从那以后,我把自己对科研的理解融入到实际工作中,顺利的解决了模型实验的其它问题和BESIII漂移室宇宙线测试中的一些列重大问题”。
 
谈及未来,秦中华说,“当前我们国内探测器制造水平还不够高,希望自己能够有一段国外博士后工作的经历,回来再有所发展,为祖国高能物理事业做出一点实际的贡献。”
 
 “出了问题找你!”
 
龙锋利,一个说话飞快的女生,正如她的名字一样,她谈吐流利,思路清晰,善于抓住问题的核心。2001年,在本科毕业两年之后,她开始了为期六年在职攻读博士学位的生涯。读博期间,她参与并负责加速器磁铁线圈温度保护系统的设计和研制。
 
“参与和负责是完全不同的两码事,”谈及读博感受,龙锋利说,作为参与者,只要完成别人交给的工作就可以了,不是自己负责,压力很小;作为负责人,就要时刻提醒自己可能遇到哪些问题,必须考虑到不同的实验条件及这些条件下设计方案的调整——对科研的真正兴趣是她的主要动力,而高度的责任感促使她全身心地投入。
 
“出了问题找你!”——导师对研究生说这句话时会面带笑容,或许还用玩笑的口吻。但这对承担课题的研究生,是必须面对的事实。责任所带来的重大压力,是在科研中的研究生所面临的首要难题。把压力转化为责任,把责任转化为动力,龙锋利自有深切体会。
 
龙锋利对一个事故印象深刻。当时正在进行整个电源系统的联调,而她负责的磁铁温度保护系统,经过多次调试都没问题。但在整体试验中,突然接到中央控制室打来电话,有一个四极磁铁线圈因温度过高烧毁!
 
“当时我手脚发凉,腿都软了”,稍缓了缓神儿赶到实验室,龙锋利立马检查问题所在:确实是自己负责的部分,但因为之前小范围调试只开了半圈磁铁,正式实验应该全开而总体协调时略有疏忽,大家在进行分析的时候共同承担了事故责任。后来证明,是因为为了其它电源的顺利测试,将该块磁铁的温度保护信号屏蔽了;当该磁铁具备通电条件以后,却忽略了该电源的磁铁负载温度信号被屏蔽,从而引发该事故,与电源没有直接关系,但她还是因为没有及时提醒其他部门而感到内疚。
 
这件事对龙锋利的触动很深,她开始意识到负责一个项目是承担着多大的责任。参与课题只是将导师分配的任务做好,但是负责一个课题的某个方面,不管是多小的课题,都要全权的担起责任,你所做的这部分虽小,但也关系着整个项目的成败。
 
“现在每次看到手机或者实验室电话上显示中控室来电的时候,心里都不由得紧张,”龙锋利笑着说道。“责任重于泰山”,承担责任,就必须对自己的课题负责、对整个项目组负责。这份压在心里的重量,绝不亚于泰山。通过参与或是负责课题,研究生不光锻炼了处理实际问题的能力,更磨练了心理承受能力,逐渐练就了成熟的科研工作者应该具备的心态。
 
研究生在科研一线冲锋陷阵,参与并负责课题,导师的作用何在?“主要是把我们引入科学前沿,引荐到国际科学界。”龙锋利说,导师为研究生创造了众多的机会,诸如引导我们确定选题,引荐研究生参加国际会议、到国外著名实验室进行研究、中外联合培养等等。龙锋利现在进行的数字电源的课题,就是一次在导师推荐自己参加的国际培训班上,认识了荷兰一研究机构的代表,之后两方合作进行的项目。
 
今年2月,龙锋利通过论文答辩获博士学位。在刚刚结束的中科院2007年度奖学金评审中,她获得“中科院刘永龄特等奖”——中科院专门奖励在科研工作中取得卓越成绩的博士研究生的专项奖学金。如今,龙锋利留在高能所工作,参与中国散裂中子源电源的数字化控制研究工作。
 
读博的“三重境界”
 
谢宇广是一个帅气的阳光男孩,个头不高。刚刚完成博士论文答辩的他,轻松惬意、谈吐自如。他喜欢玩星际游戏,打篮球……他常常从北京玉泉路19号(乙)的高能所“潜入”玉泉路19号(甲)的研究生院——同一个院落,没有隔墙——和师弟们打篮球,“通过这些方式放松思维,在回到实验室时,就能有很好的心态,更潜心的投入科研。”
 
“一波三折”,谈及几年来的读博经历,谢宇广说,自己很幸运,顺利地完成了课题,取得了博士学位,但也遇到了不少“坎儿”,但这些都被他一个一个地攻克了。
 
与“一波三折”对应的是心态,谢宇广说,他经历了“三重境界”:
 
第一重境界如“雾里看花”。本科学习机械设计专业的谢宇广,因为从小对自然和物理的兴趣以及对北京正负电子对撞机的神往,来到了中科院高能物理研究所攻读博士学位。回归到了自己喜欢的专业,他对未来满怀期望。前方的道路深邃而漫长,充满了诱惑和吸引,却被厚厚的“无知的云雾”所笼罩,不知到底有多少艰难险阻,又需要多少的努力和付出。然而青春与激情,激励着年轻的心勇往直前。在研究生院为期一年的集中教学阶段,他强化学习了粒子物理方面的知识,开始逐渐走出迷雾。
 
第二重是“挫折连连”。回所进入课题组以后,他开始面临很多专业上的实际问题。实验仪器和设备不熟悉,数据分析的概念和方法也刚刚在脑海中建立,学术报告听不懂等等等等,面对新接触的Linux操作系统环境和ROOT等专业分析软件,一开始真让人无从下手,每前进一步都会遇到许多细节问题必须解决。虽然困难重重,但他从挫折中学会了如何从别人那里吸取知识,借鉴经验。
 
“面对新的问题和领域,自己潜意识里刚开始总有一种害怕的情绪:对它不了解,不懂,也不会用,于是就害怕接触它,不愿学习它,也就越不懂。逃避是解决不了问题的,唯一的出路是要克服这种抵触情绪,学会热爱它、亲近它,频繁接触、反复学习和运用,如此在前进道路上的每一个困难和阻碍,最终成为铺就成长和提高的阶梯,”谢宇广如是说。
 
一个有趣的例子——费曼图,这是粒子物理不可缺少的分析物理过程的工具。对仅仅学过本科那一点点普通物理知识的他来说,它即是如此奇妙,又极其深奥难懂。更令他倍感吃力的是没有师兄师姐的“传帮带”,这如何是好?想来想去,看来只好壮着胆问别人了。当然开始想到的是问做硬件的其它组里的学长,但理解还是比较模糊,于是去问做理论的同学。同学反问:“你学了场论吗?”他这下可愣了,当初学了《粒子物理》,也听过《群论》就是没敢选《量子场论》!该遇到的总还是要遇到的,于是硬着头皮去学场论。在这过程中又不断地请教老师和同学,反复的演算和推导,才开始理解其中的奥妙。
 
在科研过程中,除了要主动请教导师、同事和同学之外,谢宇广说,听学术报告或者参加学术会议也是非常重要的学习和成长的途径。听报告的时候其它东西都可以不动,但是脑子是一定要动的,最好是都带有记录本和笔。一方面了解和体会前辈和同行们的思维方法和专业素质,为我所用。另一方面还要捕捉报告中的专业术语和表达方式,提出问题,抓住创新点,不断积累消化并改进自己的工作。
 
第三重境界是形成一种持续的“推动力”:既有导师等外界所形成的压力,也有自己内心深处因为兴趣和追求而形成的动力。而对谢宇广来说,主要还是靠后者——“因为我在做自己喜欢的事情”。能从最初跨学科时的懵懵懂懂到后来的迅速转换角色,融入课题组,想必是经历了相当剧烈的“阵痛”。当问及他是否感觉自己的自学能力大有进步时,他笑着说,“只能说加深——我从来都是喜欢自学的啊”。
 
在进入项目后,几乎完全是自主的进行科研,导师并不会时时监督或教授,只是在宏观方法上给与指导,在遇到困难时提携解惑。“很多时候跟导师、或是所里其他有资历的老师聊一聊,确实会有醍醐灌顶的效果”,谢宇广说,“这些老师真的非常有经验,他们的一两句建议,真的能让人豁然开朗。”
 
毕业了!谢宇广准备留在高能所继续博士后阶段的研究。他说,这是为了弥补自己读博生涯的“不幸”,或是说“遗憾”:一年的基础知识学习,加上四年的课题研究,更多的是漂亮的完成了一项研究工作,自己习得了研究的方法,并掌握了研究领域所需的专业知识和技能。但在这过程中,他觉得自己并没有获得之前预想能够得到的广泛知识和全面训练。“我毕业后从事科研工作,现在担心自己会缺乏专业上发展所需要的可持续能力,不能够胜任更多的研究工作。我还需充电。”
 
秦中华当初什么都不懂,后来得到师兄“提携”,再后来获得博士学位;龙锋利本科毕业时“压力很小”,后来导师说“出了问题找你”,如今坦然自信;谢宇广经历了“雾里看花”、“挫折连连”、“持续推动”的“一波三折”……5年,或者6年,他们体验了读博路上的“三重境界”,他们经历了青春岁月的凤凰涅磐,他们完成了人生长河中的可贵飞跃。
 
中国近代著名学者王国维在其《人间词话》中说:“古今之成大事业、大学问者,必经过三种之境界。‘昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路’……‘衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴’……‘众里寻他千百度,回头蓦见,那人正在灯火阑珊处’,此第三境也。” 秦中华、龙锋利、谢宇广……更多的中国科学院博士研究生们,也在经历这种三重境界,他们在科研中成长,他们在成长中成就着“大事业”、“大学问”。
 
责任编辑:邢广磊 孙昊牧 陶家军 贾宝余

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