海南大學(xué)教授楊瑋楓二十年從事基礎(chǔ)物理研究—— 永葆好奇心，探索“阿秒”世界（講述·弘揚(yáng)科學(xué)家精神）

　　楊瑋楓（左二）在和學(xué)生交流科研進(jìn)展。

　　受訪者供圖

　　人物小傳

　　楊瑋楓，1977年生，山東淄博人，海南大學(xué)物理與光電工程學(xué)院、理論物理研究中心教授。主要從事強(qiáng)場(chǎng)原子分子物理和阿秒科學(xué)方面研究，他和團(tuán)隊(duì)提出的深度學(xué)習(xí)費(fèi)曼路徑積分的強(qiáng)場(chǎng)動(dòng)力學(xué)方法，打破了超快時(shí)空動(dòng)力學(xué)中分析計(jì)算數(shù)據(jù)量巨大、信息分辨率低等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，開創(chuàng)了機(jī)器學(xué)習(xí)與阿秒物理深度交叉融合的新方向。

　　戴著一副黑框眼鏡，頭發(fā)有些自來卷，身穿淡藍(lán)色襯衫。初見楊瑋楓，70后的他，倒有幾分學(xué)生模樣。他笑著自我調(diào)侃：“好奇心使人年輕！”

　　在海南大學(xué)理論物理研究中心的辦公室，楊瑋楓站在電腦前，點(diǎn)擊鼠標(biāo)，一張張演示圖劃過?！鞍⒚朊}沖為人類研究微觀世界提供了一雙‘慧眼’”“量子隧穿就像‘穿墻術(shù)’”……說起專業(yè)知識(shí)滔滔不絕、總把“有意思”掛在嘴邊的楊瑋楓，20年來以一顆赤誠之心，鉆進(jìn)原子的世界，探索著阿秒的奧秘。

　　“對(duì)感興趣的事，用不完的熱情就是我的秘訣”

　　楊瑋楓從小就喜歡讀科學(xué)家的故事，中學(xué)接觸到物理后，更是對(duì)宇宙運(yùn)行規(guī)律的美感著迷。

　　2004年，楊瑋楓追尋成為一名物理學(xué)家的目標(biāo)，考入中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所攻讀博士，師從我國強(qiáng)場(chǎng)超快物理研究領(lǐng)域?qū)＜倚熘琳乖菏亢妄徤袘c研究員。

　　研究剛起步時(shí)，楊瑋楓頗感吃力，卻從未退縮，“對(duì)感興趣的事，用不完的熱情就是我的秘訣，我會(huì)用盡全力把它做好?！?/p>

　　中國科學(xué)院研究氛圍濃厚。楊瑋楓記得，那時(shí)深夜走在路上，很多辦公室、實(shí)驗(yàn)室的燈都還亮著。他也受到感染，利用一切可用的時(shí)間刻苦鉆研。工位上堆滿了各種資料、草稿紙，埋頭寫代碼、讀文獻(xiàn)、推導(dǎo)公式……長期的久坐伏案，讓他患上了嚴(yán)重的腰椎間盤突出。如今在他的辦公室里，電腦被高高架起，他已學(xué)會(huì)和這個(gè)老毛病“和平共處”——站著做研究。

　　功夫不負(fù)有心人。畢業(yè)前，楊瑋楓對(duì)“周期量級(jí)激光脈沖在極化介質(zhì)傳播中載波包絡(luò)相位效應(yīng)”的研究成果，發(fā)表在物理學(xué)權(quán)威期刊上。有業(yè)內(nèi)科學(xué)家評(píng)價(jià)：這一成果對(duì)基礎(chǔ)物理和載波包絡(luò)相位測(cè)量的應(yīng)用都具有重要意義。他的博士論文也獲評(píng)全國優(yōu)秀博士論文。

　　載波包絡(luò)相位測(cè)量是阿秒科學(xué)研究中的重要技術(shù)，在博士階段研究的基礎(chǔ)上，楊瑋楓繼續(xù)深入對(duì)阿秒科學(xué)的探索。2011年，楊瑋楓出國做博士后研究，不斷開拓新的方向和領(lǐng)域。

　　“為一秒鐘的100億億分之一‘拍照’”

　　原子物理領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)晦澀難懂，總有人對(duì)楊瑋楓的研究方向感到好奇。他常常會(huì)打個(gè)比方，便于對(duì)方理解：

　　“人類目前已知的最短時(shí)間是多少？如果把1秒分成100億億份，1阿秒就是其中的一份。我們做的就是通過阿秒激光脈沖，捕捉電子的運(yùn)動(dòng)，為一秒鐘的100億億分之一‘拍照’，提取其背后的信息。”

　　所謂“拍照”，說的其實(shí)是強(qiáng)場(chǎng)阿秒的測(cè)量，主要基于在阿秒時(shí)間尺度內(nèi)對(duì)超快電子動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行逐幀成像。“如果使用傳統(tǒng)的遍歷路徑算法，要遍歷電子運(yùn)動(dòng)的每條軌道，就是把每條路的每一步都走一遍。這樣的數(shù)據(jù)量和計(jì)算量非常大，難以完成?！睏瞵|楓說。

　　科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往源于靈感。

　　楊瑋楓偶然間看了一部科幻電影，主人公具有預(yù)知未來的能力，其中一個(gè)情節(jié)是他想象自己不斷分身，走過眼前的每一條路，探索即將發(fā)生的各種可能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)未來的預(yù)測(cè)。這激發(fā)了楊瑋楓的興趣，“能否借助跨學(xué)科手段，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)遍歷結(jié)果的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)呢？”這一想法在他的心里扎了根。

　　想法看似簡(jiǎn)單，但實(shí)施起來難度不小。

　　2016年前后，人工智能已有快速迭代之勢(shì)。楊瑋楓團(tuán)隊(duì)看準(zhǔn)時(shí)機(jī)，一次次與同行、專家交流討論，經(jīng)歷了成百上千次驗(yàn)證、失敗、再驗(yàn)證……2020年，他和團(tuán)隊(duì)在國際上首次利用深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)基于費(fèi)曼路徑積分的強(qiáng)場(chǎng)動(dòng)力學(xué)分析方法，實(shí)現(xiàn)大于2個(gè)數(shù)量級(jí)加速比，開創(chuàng)了機(jī)器學(xué)習(xí)與阿秒物理深度交叉融合的新方向。

　　“大于2個(gè)數(shù)量級(jí)加速比”是什么概念？楊瑋楓做了一個(gè)比較：“100億條電子軌道信息用傳統(tǒng)遍歷的方法計(jì)算，最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)也要算上至少兩個(gè)月，如今幾個(gè)小時(shí)就能完成?！?/p>

　　由各國科學(xué)家組成的國際聯(lián)合團(tuán)隊(duì)這樣評(píng)價(jià)：楊瑋楓團(tuán)隊(duì)的成果“解決了電子動(dòng)力學(xué)遍歷所有路徑的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)”。

　　　“希望同學(xué)們始終保持好奇心，感受物理之美”

　　楊瑋楓坦言，循環(huán)往復(fù)地做研究，偶爾也會(huì)感到疲憊。每到此時(shí)，閱讀便成了最好的調(diào)劑。忙里偷閑時(shí)，他會(huì)讀一讀武俠和科幻小說，調(diào)整、充電。

　　楊瑋楓喜歡上課，通常會(huì)提前兩到三周把課備好?！度w》《哈利·波特》等書籍中的場(chǎng)景、時(shí)下的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，皆是知識(shí)的引子?！拔鋫b小說里講上乘武功，‘草木竹石，均可為劍’。只要與物理學(xué)相關(guān)，能讓學(xué)生感興趣、便于理解，我都會(huì)嘗試融入課堂。”他說，“希望同學(xué)們始終保持好奇心，感受物理之美?！?/p>

　　劉希望是楊瑋楓培養(yǎng)的第一個(gè)博士畢業(yè)生，去年被評(píng)為海南大學(xué)物理與光電工程學(xué)院副教授。楊瑋楓嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、潛心研究的態(tài)度給他留下很深的印象?！皸罾蠋煵粌H自身學(xué)術(shù)能力出眾，還非常關(guān)心我們的科研能力培養(yǎng)?！眲⑾Ｍ蛨F(tuán)隊(duì)成員每隔幾天就與楊瑋楓交流研究進(jìn)展，楊瑋楓不僅耐心解答疑問，還幫助大家制訂研究計(jì)劃。

　　2023年，楊瑋楓因心臟手術(shù)在重癥監(jiān)護(hù)室住了3天。手術(shù)完不到一個(gè)月，他就趕往寧夏銀川市參加中國物理學(xué)會(huì)秋季學(xué)術(shù)會(huì)議作報(bào)告，代表海南大學(xué)爭(zhēng)取到了舉辦2024年中國物理學(xué)會(huì)秋季學(xué)術(shù)會(huì)議的資格。

　　楊瑋楓的辦公室里有一塊白板，上面寫滿了他和同事討論的問題，白板的一角，“蹲”著一只憨態(tài)可掬的卡通貓。楊瑋楓說，這是他女兒畫的。他和妻子忙于科研，周末會(huì)把女兒帶到辦公室照看，希望多些陪伴。當(dāng)記者問他想不想讓女兒將來也從事物理研究，回應(yīng)的是一陣笑聲：“我們尊重她的想法，如果能在接觸物理的過程中，培養(yǎng)腳踏實(shí)地的品質(zhì)，就是最好的收獲?！?/p>

　　記者手記

　　　　用心感受基礎(chǔ)研究的樂趣

　　采訪中，楊瑋楓活躍的思維給記者留下了深刻印象：講起專業(yè)總有說不完的話，深入淺出。當(dāng)同事在研究上遇到困難，楊瑋楓也總能從不同的角度予以解答。在他的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性研究成果，推動(dòng)了新型光場(chǎng)調(diào)控阿秒物理與智能算法理論的發(fā)展。

　　活躍的思維，源于他對(duì)基礎(chǔ)研究二十年如一日的熱愛。

　　曾有人向楊瑋楓提問：解決基礎(chǔ)研究的學(xué)術(shù)難題，短時(shí)間內(nèi)可能看不到實(shí)際的用處，該如何堅(jiān)持下去？他的回答堅(jiān)定又充滿期待：“如果把基礎(chǔ)研究比作一場(chǎng)馬拉松，每一步都是跑向終點(diǎn)不可或缺的一步，要學(xué)會(huì)感受‘奔跑’的樂趣，樂于鉆研、敢于鉆研，相信科研上的每一步都在為科學(xué)的進(jìn)步貢獻(xiàn)著力量。”