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无论风尘几经 归来仍是少年

来源:  发布时间:2021-07-30

——记中国科学技术大学物理学院副教授任海骏
   
申 娜


  
  等离子体物理是研究等离子体的形成及其各种性质和运动规律的学科。宇宙间的大部分物质处于等离子体状态。19世纪以来对于气体放电的研究、20世纪初以来对于高空电离层的研究,推动了等离子体的研究工作。从20世纪50年代起,为了利用轻核聚变反应解决能源问题,促使等离子体物理学研究蓬勃发展。至此,等离子体物理学已发展成为物理学的一个十分活跃的分支。
  在这个学科发展中,我国几十年来形成了良好的代际传递,如今,一些青年学者脱颖而出,不仅为国内学科发展贡献着巨大的力量,还走上了世界舞台,参与到越来越多的国际项目中去。中国科学技术大学物理学院副教授任海骏便是其中之一。
  从本科到博士,从求学到工作,一直扎根于中国科学技术大学的任海骏,多年来致力于等离子体物理基础理论研究。先后在Nuclear Fusion、Astrophysical Journal、Plasma Physics and Controlled Fusion、Physics of Plasmas等期刊上发表第一作者论文34篇,通讯论文1篇,单篇论文引用最高超过80次。主持过国家磁约束聚变能源研究人才项目1项,国家自然科学基金面上项目1项,国家自然科学基金青年项目1项。
  可以说,作为青年学者的代表,通过任海骏的求学及工作经历,可以管窥近年来我国在磁约束与惯性约束聚变等离子体、空间等离子体和低温高密等离子体等研究方向的人才培养及发展历程。而他的个性及生活经历,则像极了一位仗剑驰骋于等离子物理江湖的少年英雄。
  
鹏同风起,扶摇万里
  1983年8月,任海骏出生于安徽宣城市郎溪县一个小乡村。虽然家庭经济条件并不宽裕,但是不影响年少的他便胸怀“大鹏一日同风起,扶摇直上九万里”的高远志向。即便到了读高中时,因为信息不对等带来的不便,依旧没能撼动这个少年的踌躇满志。
  任海骏的小学到高中时段,正好贯穿了20世纪90年代,也正处于中国教育改革与发展的巨大潮流中。各种因素叠加和个人努力,令任海骏的成绩一直名列前茅,尤其是数学及物理,展现出未来从事科研工作的天赋。
  2001年,任海骏考入中国科学技术大学23系——电子科学与技术系。在入学不到一个月的一场全校选拔考试中,他被选入少年班学院零零班,又阴差阳错地从他选择的天体物理方向去了等离子体物理领域,这一去,就是近20年。
  而这次改变他人生轨迹的考试后,正是国庆节长假。假期归来,他就从科大黄山路上的西区搬到了金寨路上的东区。多年之后再重逢,原来宿舍的小伙伴已经成为量子科学实验卫星项目领域的专家了。
  “当时23系是偏工科的,到了少年班学院后我又学的是物理。所以如果我当时没过来,也就不会走这条路了。”时至今日,任海骏也时常感慨“人生偶然,世事难料”。但无论如何,在等离子体物理领域的工作正是他的兴趣所在,也足以让他感到幸福。
  自古以来,中国人就对宇宙四方有着玄之又玄的观察记录与描述,而这些记述令任海骏对天体物理产生了浓厚的兴趣。他本以为自己继续深耕的领域会是天体物理,直到大三下学期,接触到一门名为“等离子物理导论”的基础理论课。课程内容以长篇大论的推导为主,擅长于此的任海骏甫一接触便觉得兴致盎然,这再一次令他转变了专业方向。
  “少年可畏,光芒初绽”。2005年本科毕业后,任海骏保研本校的物理学院等离子体物理专业,2010年博士毕业。在此期间,他在国际期刊上发表了9篇第一作者的文章。可以说,在整个中国等离子体物理学界,这样的文章数量也是不多见的。毕业之后,任海骏又留校做博士后研究,期间,去香港城市大学交流了一年。
  在高校求学与科研的10年间,积淀深厚的土壤早已埋下一颗颗种子,一旦时机成熟,便相继绽放出绚烂的科研之花。2011年,对于任海骏来说,是又一个高光时刻,也是迄今科研产出最旺盛的一年。“基本上是脑海中有一个想法,就开始用公式推导。有时推到半夜一两点钟没结果,我刚准备睡觉,就感觉哪里不对,爬起来继续推,到四五点钟推导完成,第二天就把文章写出来了。”任海骏介绍。
  那一年,他总共发表了第一作者的文章5篇,其中,2篇发表在Plasma Physics and Controlled Fusion上,3篇发表在Physics of Plasmas上。随着学科领域顶尖学术杂志上的文章相继发表,这个曾经名不见经传的少年,已然成长为业界青年才俊。
  就和许多年少成名的人一样,任海骏也经历过从“初生牛犊不畏虎”到“而后方知世事艰”的过程。但在理想与现实的落差之间,任海骏固执地坚守内心所向,最终填平了沟壑,实现了价值,保持着“五陵少年金市东,银鞍白马度春风”般的气度。
  2012年,任海骏博士后出站,恰逢学校人事制度改革,引进了聘期制度。按惯例直接留校已成历史,于是他签了3年合同被聘为特任副教授,他笑道自己当时是“临时工”“年少无兜鍪”。2016年年底,任海骏终于“转正”,2017年4月,正式入职中国科技大学物理学院的副教授岗位。
  “目前比较开心的是,我担任班主任的本科班级即将毕业,孩子们即将开始各自新的人生,奔赴海内外各地。4年相聚,一朝离别,虽有不舍,但更多是欣慰。所谓师者,传道授业解惑,教书育人,乃是职业本分。”任海骏说的这个他担任班主任的本科班是2017级物理二班。今年,这个班级有半数的同学保研了,还有四分之一通过考试即将就读心仪的研究生专业,其中还包括全校的物理最高分。在这4年里,任海骏争取每个学期对每个学生做至少一两次的面对面访谈,无微不至的关心不仅让学生生活上无忧,更是为其人生建了一座指引航向的灯塔。
  除了担任2017级物理二班班主任和48系研究生班主任外,这些年,任海骏还主讲了“等离子体物理导论”“电动力学”等本科生课程和“等离子体电磁流体力学”等研究生课程。此外,他还担任Nuclear Fusion、Physics of Plasmas、Physics Letters A、Astrophysics and Space Science、JOSA B、Plasma Science and Technology、Chinese Physics Letters、Chinese Physics B和《核聚变与等离子体物理》等杂志审稿人。
  因为任海骏一直做的是等离子体物理基础理论的解析工作,常年与公式推导打交道,所以,他也会有一些自己独特的数学技巧,从而在基础课程中可以把一些问题讲得非常“漂亮”。而他给学生留下最深刻的印象,也正是理论功底扎实深厚,善于推导。不久前,马普所的一位青年学者到中国科技大学作报告,其十年前听过任海骏的课,至今仍对他上的课印象深刻。
  “我很喜欢上课,尤其是基础理论课程。”任海骏说,做基础研究工作的,不能老想着这个东西有什么用。“知识是好的,我们要学它,而不是因为它有什么用处才学它。”
  
铸剑为犁,制胜未来
  说起核能,人们首先想到的是人类历史上因战争中使用核武器引发的悲剧。而如今,核能尤其是可控核聚变,成为未来突破能源发展瓶颈的关键。利用好核能,铸剑为犁,成为制胜未来的重中之重。而任海骏近几年的研究工作,则与这一领域息息相关。
  与不可再生能源和常规清洁能源不同,聚变能具有资源无限,不污染环境,不产生高放射性核废料等优点,是人类未来能源的主导形式之一,也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一。因而,与等离子体物理学科密不可分的核聚变研究,已成为当今世界科技界为解决人类未来能源问题所寻求的重要途径。其中,“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,也是目前我国以平等、全权伙伴身份参加的规模最大的国际科技合作计划。为此,科技部成立了配套的国家磁约束聚变专项,以攻克ITER计划面临的众多物理和工程技术问题。
  2007年,ITER组织在国际原子能机构的Nuclear Fusion上发布报告,指出ITER面临和要集中解决的问题,其中就有环向旋转——由于托卡马克等离子体环向旋转效应对输运和湍流抑制的重要作用,对实验装置中环向旋转操控及相关物理问题的研究是ITER计划目前重要的研究课题之一。
  托卡马克等离子体中的环向旋转对等离子体新经典输运有显著影响,对低频静电与电磁模的作用也十分重要,实验上的优点在于可以通过中性粒子束注入(NBI)控制旋转速度,而同时,中性粒子束注入功率的提高,也为实现低约束模到高约束模的转换提供途径。然而,与无旋转托卡马克等离子体相比,目前针对环向旋转等离子体中低频静电模式的研究还远远不够广泛和深入。
  2015年,任海骏成功申请到了国家ITER专项的人才项目,主持经费240万元。他主持的课题集中研究环向旋转托卡马克中的低频静电模特别是测地声模(GAM),其具体研究内容分为四个方面:环向旋转对GAM无碰撞阻尼的影响,环向旋转对GAM径向结构和连续谱的影响,各向异性等离子体中环向旋转对GAM的影响,环向旋转对高能粒子激发GAM的影响。
  在这一课题中,任海骏计划发表论文12篇或以上,对辅助加热驱动环向转动、各向异性托卡马克等离子体中低频静电模有了深入了解。
  其实,从2012年开始,任海骏就已经开始系统地理论研究了环形磁约束聚变装置托卡马克等离子体中辅助加热驱动等离子体环向转动、各向异性及激发出来的高能粒子等机制对高频带状流测地声模的影响。多年来,在这一领域,他已经发表了第一作者文章18篇。可以说,他的这些研究成果对解决国际热核聚变反应堆(ITER)计划的相关物理问题、指导和解释国内装置上的相关实验有重要意义。
  “我的研究工作——等离子体基础理论解析,范围倒不狭窄。我最开始是做惯性约束聚变中的内爆流体不稳定性,RM不稳定性、RT不稳定性和KH不稳定性都有涉及;后来开始做高密低温等离子体;再后来做天体等离子体,研究吸积盘等离子体中的磁旋转不稳定性(MRI)。”任海骏介绍,这种不稳定性最早是钱德拉塞卡理论预测的,但一直未引起重视,直到20世纪90年代初Balbus等人利用它来解释吸积盘的反常黏滞问题,才引起人们的重视。而任海骏的博士毕业论文就以MRI的相关研究为主要内容。
  从2012年下半年开始,任海骏意识到需要长期规划研究方向的问题。于是他沉下心来,花了3个月的时间,自学Hazeltine & Meiss的“Plasma Confinement”(《等离子体约束》),开始进入磁约束聚变等离子体物理领域。当年年底,他就在测地声模方向发表了一篇论文,正式开始了托卡马克等离子体物理研究生涯。
  时间到了2015年,主持人才项目的任海骏这一年才32岁。可以说,一颗新星正在该领域的国际舞台上熠熠发光。而任海骏自己却很谦虚:“主持项目期间,我有机会更多地与同行交流,也认识了很多优秀的科研工作者。与他们忝列同行,是我的荣幸。”
  工作上,任海骏认真专注且兴致盎然,他总是谦逊地说自己的科研工作没有那么多闪光点,只是根据兴趣做一些有价值的事儿;生活中,任海骏是一个货真价实的文艺青年,他不仅喜欢文艺创作,还曾经在全国的武侠小说征文比赛中获一等奖。采访结束时,面对这样一位“生动”的科技工作者,记者总是恍惚间觉得他是一位“鲜衣怒马,仗剑江湖”的侠客,无论风尘几经,归来仍是少年!而他所擅长精通的推导、解析,不也正如出神入化的奇妙武功一般吗?挥舞手中利剑,便所向披靡。自此岁月,别有洞天!
  

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2021年7月下

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