2003年,38歲的盧柯當(dāng)選中國科學(xué)院院士,是改革開放后當(dāng)選年齡最小的院士,這個紀(jì)錄至今仍未被打破。
在常人眼里,今年52歲的九三學(xué)社中央副主席盧柯一直在“驚悚地成長”——16歲上大學(xué),30歲當(dāng)博導(dǎo),32歲擔(dān)任國家重點實驗室主任,36歲出任中科院金屬研究所所長,38歲當(dāng)選為中國科學(xué)院院士,40歲當(dāng)選德國科學(xué)院院士,41歲成為美國《科學(xué)》雜志的首位中國評審編輯,48歲成為中國“萬人計劃”的首批杰出人才6位人選之一。盧柯的人生就像安了加速器,每一步都走得比同齡人更快更受矚目。
缺什么就補什么
熟悉盧柯的人都知道,他除了鍛煉身體沒別的愛好,一心撲在工作上:幾乎每個晚上都有工作,每周只休息半天,離開金屬所不是回家就是去機場——參加國內(nèi)外各種學(xué)術(shù)交流和會議,其他地方幾乎不去。他把自己定位成職業(yè)科學(xué)家,“不做科研,還能做什么?”
他效率非常高,幾乎是用半天的時間就能把一天的活兒干完。他一直在加速理解什么是科研,加速實踐自己的科研想法。他的理由是:“越早經(jīng)歷,越早能修正自己的錯誤,死之前做有價值事情的時間就越多。”
為什么能這么快呢?盧柯認(rèn)為客觀上是自己運氣好,主觀上方法和努力很重要。學(xué)習(xí)有學(xué)習(xí)的方法,做科研有做科研的方法。跌跟頭爬起來也有爬起來的方法。他的方法是“講求效率,缺什么就學(xué)什么,不被動等待。”
16歲,盧柯考入南京理工大學(xué)金屬材料及熱處理專業(yè),志愿是父母填報的,他根本不知道材料是什么。大四做畢業(yè)設(shè)計實驗時,他能動手做了,才覺得有意思。“感興趣了,畢業(yè)分配又不想回甘肅,那就考研吧。”可考研很費勁,他高考分?jǐn)?shù)超甘肅錄取線60多分,但全系120多人,他入學(xué)成績倒數(shù)第二,高考英語也只有30多分。
那就從頭學(xué)起,他玩命學(xué)英語,把專業(yè)最經(jīng)典的英文原版教材——《位錯引論》,花了一年時間翻譯成中文看。一年后,他考研總成績是系里考中科院的學(xué)生中最高的。
讀研時上課少,盧柯很多知識都自學(xué)。做實驗需要物理學(xué)知識,他就捧著《非晶態(tài)物理學(xué)》自學(xué),把書都翻爛了。到德國讀博士后,他發(fā)現(xiàn)自己的熱力學(xué)知識不夠,就找書從頭開始看。學(xué)完后,他還用熱力學(xué)方法對自己的研究做了一個系統(tǒng)計算,這個計算讓他發(fā)了一篇論文。
現(xiàn)在,他的學(xué)生做實驗碰到熱力學(xué)知識來問盧柯,他都能迅速地給出解答。學(xué)生詫異:“老師你怎么對熱力學(xué)這么熟悉?”他就說,“熱力學(xué)是我自己學(xué)的,所以印象極其深刻。你缺什么,就要自己去補什么。”
盧柯課題組合影
實驗做完了,理論上解釋不通也要去學(xué)習(xí)。2011年,盧柯開創(chuàng)了梯度納米結(jié)構(gòu)材料研究領(lǐng)域。研究之前,他只知道自己有點思路上跟別人不一樣,他期待這一點能帶來什么變化。實驗結(jié)果讓他驚訝,他一度無法解釋金屬中原本不相容的“高強度和高塑性”為何能在納米尺度下兼得。他向人請教轉(zhuǎn)換思路,從力學(xué)性能本質(zhì)出發(fā)去分析,最終才弄明白。
盧柯總結(jié)自學(xué)的經(jīng)驗:“自己先琢磨,琢磨不透就去找人問。你就說,這個是什么,我看不懂,你給我講一下嘛。我去問,你覺得我笨又有什么,我就這樣。”最近,他又開始自學(xué)界面方面的教課書了。
研究生畢業(yè)后,盧柯才確定了自己的興趣——納米材料。他想探究納米尺度的材料能帶來什么。他覺得確定的時間有點晚了。
2016年5月19日,在中國科學(xué)院大學(xué)玉泉路校區(qū)的科學(xué)前沿進展講座上,他把自己的求學(xué)體會轉(zhuǎn)送給在場的300多名國科大本科生:“去找興趣,越早找到越好。國科大的科學(xué)前沿講座涉及各個領(lǐng)域,是找興趣的好機會。”
“這一輪精品講座掃下來,你對什么感興趣,你到底喜歡什么,應(yīng)該會有點思路。至少你能了解到老師們的興趣。有時候,改變你興趣的,不是一個學(xué)科,而是一個人。你跟了一個導(dǎo)師,這輩子就可能‘捂’進去這個領(lǐng)域了,能‘捂’進去是好事兒。”
科研就是自己跟自己斗
“捂”進納米材料領(lǐng)域后,盧柯一直專注于對材料“制備-結(jié)構(gòu)-性能”關(guān)系的思考,并取得了一系列成就。2000年至今,盧柯課題組先后研究出“納米孿晶結(jié)構(gòu)”“梯度納米結(jié)構(gòu)”“納米層片結(jié)構(gòu)”等幾種新型納米結(jié)構(gòu),研究水平國際領(lǐng)先,為開發(fā)高綜合性能納米金屬材料開辟了新途徑。
不是沒有過挫折和痛苦,盧柯的實驗也曾好多次做不下去。他說,“做不下去時,就跳出來,放到更大的視野下去看看。”
1998年,盧柯在參加學(xué)術(shù)會議的路上偶遇一位國際大牛,他興奮地說起自己在做的表面納米化研究。大牛一瓢冷水潑下來,“你去看某某人的文章,有人早研究過了,nothing new。”
備受打擊的盧柯并沒有叫停實驗。他讀完文章后,仔細(xì)分析別人做了什么,還有什么東西可以做。他和學(xué)生花了很長時間做樣品。從1997年—2005年,第一代樣品做出來,盧柯覺得“完了,就到這兒為止了!”樣品坑坑洼洼,粗糙度太大,根本看不見表面納米層對力學(xué)性能的效果。
“要放棄嗎?”
“要放棄,這是技術(shù)問題,但大目標(biāo)不變。”
“萬一錯了呢?”
“有可能錯,那你也得承受??蒲杏酗L(fēng)險,這是一個斗智斗勇的過程。”
“跟誰斗?”
“跟自己斗!”
盧柯扔掉第一代樣品,扔掉了之前的原理,換思路帶領(lǐng)學(xué)生又做了五年,還是什么都沒做出來。不過,這回他認(rèn)定自己的思路是對的,不放棄。
2016年5月19日,盧柯在中國科學(xué)院大學(xué)科學(xué)前沿進展講座現(xiàn)場。
一年后,“兩頭粗中間細(xì),界面光潔,強度和塑性都很高”的梯度納米結(jié)構(gòu)樣品就做出來了。2011年,這項成果被發(fā)表在《Science》,起初大家都不相信能實現(xiàn),后來又都跟風(fēng)做。2015年,美國材料學(xué)會秋季大會上,還開設(shè)了專門研討 “梯度納米結(jié)構(gòu)材料”的分會。
同時期,盧柯課題組還開展其他多項研究。2003年,他們發(fā)現(xiàn)利用表面納米化技術(shù)將鐵表層的晶粒細(xì)化到納米尺度,其氮化溫度顯著降低。表面納米化技術(shù)成功應(yīng)用到了寶鋼集團冷軋廠的拉矯輥上,大幅提高了拉矯輥的使用周期。
像這樣能在短時間內(nèi)投入使用的材料和技術(shù)是少數(shù),“99%的新材料都停在死谷里,等待著走出去。”材料研發(fā)過程的復(fù)雜性、長周期、大尺度跨越、低成本要求,卡死了很多新材料走向?qū)嶋H應(yīng)用,也讓盧柯和很多從業(yè)者感到不幸,“大部分人在死之前,是看不到他研究的材料能用上的。”
照貓畫虎,畫出的永遠是貓
經(jīng)常會有人質(zhì)疑:中國的制造業(yè)不行,是因為材料不行。盧柯覺得很冤枉,“美國、日本制造業(yè)發(fā)達,不僅是材料好,是整個系統(tǒng)都好。我們材料可以做得很好,但其他環(huán)節(jié)中只要有一個出問題,就不行。”
新材料使用前要經(jīng)過4個階段:發(fā)現(xiàn)新材料—發(fā)現(xiàn)優(yōu)異性能—材料研究與發(fā)展—材料應(yīng)用。在最關(guān)鍵的“材料研究與發(fā)展”階段,又要經(jīng)歷“材料—部件—系統(tǒng)”3個維度的轉(zhuǎn)變。每個維度都有不同領(lǐng)域的人在做,很容易產(chǎn)生斷層現(xiàn)象。
這種斷層是不幸的源頭之一。“做材料的只關(guān)心材料能不能做出來,具有什么組織結(jié)構(gòu),什么性能等;做部件的只關(guān)心技術(shù)能否實現(xiàn),成本低不低,批量生產(chǎn)可不可靠等;到系統(tǒng)時,又只關(guān)心系統(tǒng)的設(shè)計、穩(wěn)定性、制造、功能、成本等。”盧柯說。
盧柯能把控的是要求自己和學(xué)生:“既要有技巧把材料做好,又要看到部件和系統(tǒng)對材料的需求。既要創(chuàng)新,又要在漫長研發(fā)周期中,學(xué)會堅守。”
“堅守什么? 堅守對基礎(chǔ)知識的探索,堅守精益求精。不求甚解,是我們落后的原因。”盧柯反復(fù)告誡自己的研究生。
“與其說我們和國外的差距是材料技術(shù)上的差距,不如說是差在我們對材料本身的理解上。你都不知道這種制備能得到什么樣的結(jié)構(gòu),這樣的結(jié)構(gòu)能有什么樣的性能,你怎么能控制材料?” 在5月19日的講座上,盧柯與本科生分享自己科研體會:“我們經(jīng)常做的是把國外的東西拿來解剖,然后照貓畫虎地做。人家是按照自己的知識體系建立起來的,我們畫出的永遠是貓。雖然現(xiàn)在引進技術(shù),能讓我們快速地走到一個階段,但是我們很難突破,我們完全是在學(xué)習(xí)別人。”
盧柯認(rèn)為:“要想有所突破,你就要從根上做,最基礎(chǔ)的開始做。”計算模擬能簡化材料設(shè)計,但是材料科學(xué)的基本規(guī)律,還有很多未知的。他說,“千萬不要因為模擬計算量增大,就減少基礎(chǔ)研究的實驗工作量”。
他強調(diào),“堅守似乎不是創(chuàng)新,但是它是把你的創(chuàng)新變得有價值,非常重要的一個步驟”。
“大概齊”文化太誤人
盧柯經(jīng)常拿網(wǎng)球來舉例問學(xué)生:“知道業(yè)余選手的我和網(wǎng)球天王費德勒的差別在哪兒嗎?”“我是‘大概齊’玩一玩就行,自己打好一個球就很高興,后面打得稀里嘩啦也無所謂。老費的每一個動作、每個環(huán)節(jié)都是嚴(yán)格訓(xùn)練出來的,他必須按照職業(yè)要求來打,無論身體多疲憊,動作都要精準(zhǔn)。”
在他看來,職業(yè)科學(xué)家和職業(yè)選手一樣——都要精準(zhǔn)??茖W(xué)研究最怕的就是“大概齊”,粗糙結(jié)果的發(fā)表會讓很多人,尤其是你自己走彎路。
但是,中國的“大概齊”文化太強大了。“我們生活中都是這種文化,就像炒菜,這少點、那多點都沒事兒。很多人都不懂得區(qū)分,以至于蔓延到工作和學(xué)習(xí)上。”而西方人的文化是“定量”文化,大量的測量工具都是西方人發(fā)現(xiàn)的,他們測量就為了定量。
盧柯觀察到,一般人參加國際會議,做完poster(展板),材料就直接扔掉了。“可德國人不是,你花這么大精力做的poster,得拿回去掛在實驗室。”
他在德國讀博士后期間,有一回自己用畫框把poster鑲了起來,拿了錘子和釘子準(zhǔn)備去掛,被導(dǎo)師看見了,導(dǎo)師立刻讓他下來。第二天導(dǎo)師請來了技工,上下測量,選了視線最好的地方。第三天盧柯準(zhǔn)備去掛poster,導(dǎo)師又不讓,“這里光線有點暗,看起來會很壓抑,等技術(shù)員再來這兒安裝2個燈。”就這樣,盧柯前后一共被折回來6次,才看著技工把poster完美地掛在墻上。
“是很費勁。但看起來非常好看,而且一掛就是好多年,我每次去都去能看到它。”盧柯認(rèn)為,這是一種精神。
后來,盧柯曾多次到德國、美國、法國等地訪學(xué),訪學(xué)時他最關(guān)注的是科學(xué)家們的思維方式。他學(xué)習(xí)德國人的嚴(yán)謹(jǐn),一步步按照規(guī)則來;也學(xué)習(xí)美國人的思維跳躍,弄清楚原理后大踏步前進。這些學(xué)習(xí),對他的影響是綜合的。所以,同事說他“離開金屬所不是回家就是去機場”,也可以換成另一句話:“他不是在工作,就是在學(xué)習(xí)。”
盧柯最不能容忍的是實驗數(shù)據(jù)模糊或錯誤。有學(xué)生來匯報說實驗材料的統(tǒng)計平均精密值是多少多少,盧柯會直接打斷:“說最大的、最小的,大概值、大約數(shù)沒有用。”也有學(xué)生寫的論文,被盧柯發(fā)現(xiàn)有個數(shù)據(jù)沒有考慮到溫度的影響,結(jié)果不精確。盧柯就讓他調(diào)整溫度重新做,果然結(jié)果變化了,學(xué)生原本要發(fā)表的論文也被要求重新寫。
但是,行為上的嚴(yán)謹(jǐn)和思想上的寬松并不矛盾。只要盧柯在沈陽,他只留出上午兩個小時和下午一個半小時給自己,剩下的時間都留給學(xué)生。“討論他們的實驗結(jié)果,討論他們還想做什么。實在沒事兒,就閑聊天,大家很享受。”
職業(yè)科學(xué)家要一輩子與青年同行斗
納米材料的未來會怎么樣?盧柯認(rèn)為,“可以研究的事兒非常多,前景非常廣闊”。未來,可能現(xiàn)在的材料都不存在了,新的材料會取代它們。“納米材料會重塑我們的世界。”
盧柯猜測自己應(yīng)該能活到80歲。“那時候,我希望能弄明白納米材料科學(xué)的基本框架,吃透納米材料科學(xué)的基本原理。腦子里還要存很多的科研經(jīng)歷和故事,和年輕人聊天時,能聊點好玩的、對他們有價值的信息。”
去年,盧柯去拜訪了自己80多歲的德國導(dǎo)師。見面前,老先生剛做了一場手術(shù),看起來精神不濟,盧柯調(diào)侃說,“跟我講講你這一年都做了什么”,老先生的眼神立馬就亮了。
老先生退休后,自費參加國際學(xué)術(shù)會,去年他去了布拉格,今年還計劃要到日本,只為做一個poster。其實也就是自己一個人在書房里勾勾畫畫計算推導(dǎo)的一些想法,或許根本就沒人能看明白。
為什么還要讓他去呢?他太太說:“得讓他去,他只有到那里才會神采飛揚。”
人老了,孤獨是最可怕的。盧柯想象自己退休以后,肯定不會一個人窩在沙發(fā)里,對著天花板發(fā)呆。他反問自己:職業(yè)科學(xué)家除了做科研,還能做什么呢?“做得動時,就去實驗室;做不動時,就到青年人中去,青年人是我的同行。”
想象著導(dǎo)師跟年輕人聊天時神采飛揚的模樣,盧柯說,“我以后肯定也會這樣。”正如,此刻,聊天中的他神采飛揚。