科研与科普的完美结合——褚君浩院士的人生传奇

      去年1215日,中科院院士、华东师大信息科学技术学院院长、中科院上海技术物理研究所研究员褚君浩在人民大会堂被授予“十佳全国优秀科技工作者”称号。在熟知褚院士的科学界同仁以及社会上的科学爱好者眼里,这个称号对褚君浩而言是实至名归的荣誉。

褚君浩1945年出生,已届古稀之年,却依旧精力充沛,致力于最新的科学研究领域,真可谓将人生献给科研的典范。他是中国自主培养的第一个红外物理博士,发现了最完整的用于研制红外探测器的碲镉汞红外本征光吸收光谱;获得最具有直接物理意义的碲镉汞禁带宽度和组分、温度的关系式,被国际上称为CXT公式(--);建立了研究窄禁带半导体MIS器件结构二维电子气子能带结构的理论模型……褚君浩在红外物理、窄禁带半导体以及铁电薄膜等极化材料器件物理的应用研究方面,取得系统的创新研究成果,促进了半导体学科的发展,为我国红外物理和技术应用的发展作出贡献,曾获国家自然科学奖3次、省部级科学奖项12次,发表SCI学报论文400余篇,出版专著3部、编著8部,获得发明专利20余项,研究成果被国内外广泛引用并被大篇幅写进美国、英国、荷兰、前苏联等出版的科学手册和专著中。

 

褚君浩院士近照(田波澜摄)

 

与此同时,褚君浩又绝非“两耳不闻窗外事、一心只读圣贤书”的书生,他热心于科学知识的社会普及,尤其注重科学家探索新知的精神在青年一代人中的培育和传承。他将科学研究之外的时间,几乎都奉献给了科普工作,平均每月做一场科普报告,在报刊上发表科普文章近百篇,撰写《能量》、《黑暗中的半壁江山——红外》等科普著作,主编新版《十万个为什么》丛书《能源与环境》分册……被誉为“心系科普的院士”。可以说,褚君浩的人生实现了科研与科普的完美结合,是科学研究与科普工作相得益彰、互相促进的典范。前者是后者的基础,而后者既是前者的社会呈现,又为前者培育社会土壤。在褚君浩身上,可以找到华东师大首任校长孟宪承先生倡导的“智慧的创获、品性的陶熔、民族和社会的发展”这三种大学人品质。

一个科学家的成才之路

       褚君浩与华东师大渊源深厚,可谓丽娃河之子。其父褚绍唐先生是我国著名地理教育家、历史地理学家,原先任教于上海暨南大学史地系,1951年华东师大建校时即到华东师大地理系工作,是我国第一位地理教育学硕士生导师,1980年创设我国第一个地理教育硕士点。1953年,8岁的褚君浩随父母从虹口区搬家到华东师大,在师大附小读四年级。在褚君浩的童年记忆中,下丽娃河游泳,爬上第五宿舍尖顶讲故事……这些片段如金子般闪闪发光,师大校园的人文底蕴,知识分子家庭环境的宽松、多元和鼓励探索的气氛,都有利于他自由自在地成长。

  受父亲影响,褚君浩从小喜欢看家里订阅的《科学画报》、《科学大众》等科普杂志和科学家传记,时不时做些小发明,制作简便的吸尘器、将两块凸透镜做成望远镜……上中学后,褚君浩迷上了物理学。在徐汇中学念初三时,他从图书馆借阅《从近代物理学来看宇宙》、《眼睛和太阳》以及天文学方面的教科书,高中时就阅读了《相对论ABC》和原子物理学方面的书籍。虽然只能读懂小部分,但对科研的兴趣已在少年褚君浩心里萌动。他开始写论文探究一些问题,比如《相对绝对观念的初步探讨》。1962年高考时,褚君浩只填报了一个专业——物理,因为哥哥姐姐都在外地念书,他连续填报了复旦大学物理系、华东师大物理系和上海师院(上师大前身)物理系三个志愿,结果物理考了满分,但作文审题失误,总分被拉了下来,进了第三志愿——上海师院物理系。那时都是水平最高的老师来上课,在上海师院的四年,褚君浩听涂羽卿、沈德滋、束世杰、江浩、朱鸿鹗、阚仲元、潘大勋等名师授课,为他之后从事物理研究奠定了基础。

褚君浩院士红外物理实验室内

       大学毕业后,褚君浩在上海梅陇中学当了10年物理老师。教学之余,他致力于理论物理研究,在复旦大学物理系殷鹏程老师的指导下,和张民生、朱伟、冯承天、陆继宗等志同道合者组织了一个关于基本粒子的讨论组,在探讨科学问题的同时,也一起撰写科普文章和科普小读物。十年中学教师生涯,让褚君浩养成了用通俗易懂的语言讲解科学知识的能力和习惯。他在《解放日报》、《文汇报》等报刊上发表了《九天之上》、《九天之下》、《能量守恒定律是怎样发现的?》、《物质是无限可分的》等20多篇科普文章,1976年在上海人民出版社出版了第一本科普著作《能量》。

  1978年我国恢复研究生招生考试,褚君浩考上中科院上海技术物理研究所的研究生,师从著名红外物理学家、中科院院士汤定元,开始了他在红外物理领域的科研生涯。1984年,褚君浩成为我国自主培养的第一个红外物理博士。由于科研成绩突出,他博士毕业后留在上海技术物理研究所任物理室副主任。此后三十多年,褚君浩在红外光电子物理和半导体科学技术研究之路上越走越远。

  他先后承担国家973、攀登、国家自然科学基金创新研究群体重大项目等12项科研任务,发表SCI学报论文400余篇,出版中英文专著3部、英文编著8部,获得国家自然科学奖3次、省部级科技进步奖和自然科学奖12次,获得发明专利20余项。他的研究结果被美国依里诺依大学编入软件包,被美国空军研究实验室、英国菲力浦研究实验室等30多个单位作为碲镉汞材料器件和相关理论和实验研究的依据。碲镉汞带间跃迁本征吸收光谱等20项研究结果作为标准数据和关系式,被写入国际权威科学手册Landoldt-Boerstein(《科学技术中的数据和函数关系》)。1997年起,他被特邀为该书“含Hg化合物部分”修订负责人。他的研究结果还被大段引入美国《固体光学常数手册》、英国《窄禁带镉基化合物的性质》、荷兰《混晶半导体光学性质》、前苏联《半导体光谱和电子结构》等著作。美国《材料学会通报》、《现代薄膜和表面技术》杂志分别发表专文介绍这些成果。2000年,美国Kluwer Academic/Plenum出版社计划出版《微科学丛书》时,主编之一、曾任美国II-VI族材料物理与化学讨论会主席的A.Sher先生推荐褚君浩撰写专著,并评价说:“在窄禁带半导体物理学领域,他们现在不仅已经赶上世界先进水平,并且在一些方面走到了前面。”2005年,褚君浩撰写的《窄禁带半导体物理学》中文版出版了,汤定元院士在序中评价这本书是“全面综述窄禁带半导体有关研究成果的国际上第一本专著”。那一年,褚君浩当选中国科学院信息技术科学部院士。

  一路走来,褚君浩感触最深的是科学研究要持之以恒,做到“求实、渐进、创新、跨越”。他自小在知识分子家庭和丽娃河畔的学术环境中成长,他对科学的好奇心永无止境,他克服科学难题的决心也从未衰退。

 

褚君浩院士在上海市虹口区科协举办“院士进校园”科普报告会上(图片来源:上海科协官网)

  1986年2月至1988年11月,褚君浩作为洪堡研究员,在德国慕尼黑理工大学物理系进行窄禁带半导体二维电子气研究。初到柯霍教授的实验室,他就遇到一个难题:有一台远红外激光器工作时,几乎连5分钟也稳定不了,德国博士生对此一筹莫展。褚君浩经过一连几天的观察、摸索,弄清了这台仪器的运作原理和运作方式,在一周内把仪器调节到可以连续稳定工作6至8个小时,令一向严谨的德国人非常佩服。寒冬时分,褚君浩做碲镉汞二维电子自旋共振实验,由于太专注忘了调节实验室的暖气阀,连续几天下来冻着了,得了肺炎。可实验结果却很好,褚君浩兴奋得几乎忘却了病痛。正是这种刻苦钻研、实干奋进的科研精神成就了褚君浩。

  褚君浩不仅个人科研能力突出,其学术组织能力也很强。从德国回来后,他担任中科院上海技术物理研究所副研究员、红外物理国家重点实验室副主任,1992年晋升为研究员,1993年至2003年任红外物理国家重点实验室主任。在他的带领下,该实验室在1997年和2002年国家评估中均被评为优秀,成为连续四次评为国家A级的实验室,中国在这个领域的学术水平跻身全球第一梯队。2006年到华东师大以后,褚君浩筹建了极化材料与器件教育部重点实验室、多维度信息处理上海市重点实验室,以推进华东师大信息学院的学科建设和科研发展。2008年,在中科院上海分院筹建了上海太阳能电池研究与发展中心,华东师大是理事单位之一,建立了薄膜太阳电池实验室研究平台、测试平台,以及硅材料提纯研究平台和光伏电池上网逆变器研究平台等。

 

褚君浩院士与科罗拉大多州立大学专家探讨科研合作(摄影:陈颖)

科普为科学研究培育社会土壤

  尤其难能可贵的是,褚君浩并不满足于个人和其团队在科学研究上的原创性探索,他同时也意识到将科学家的成果向中国社会和公众推广的重要性。时代恰恰也为他提供了难得的机遇。

  早在当中学老师时,褚君浩就在报刊上发表了20多篇科普文章,出版了科普著作。1978年,他加入上海市科普作家协会后,更是积极组织、参与各类科普活动。1986年,在九三学社发起举办“科技与社会”论坛,策划组织了12场重要报告,请钱伟长、严东生、曹天钦等著名科学家为公众解疑释惑。这一系列科普讲座逐渐使褚君浩的科普工作不再仅仅是个人化的兴趣爱好,而成为上海乃至全国科普工作的一个重要组成部分。2002年,褚君浩担任九三学社上海市委副主委、九三学社中科院上海分院委员会主委,他发起举办“浦江学科交叉论坛”,邀请多学科专家介绍各自领域的前沿动态。该论坛现已连续举办13届,成为知名品牌。2012年,他又组织举办了“解读科学类诺贝尔奖”系列科普报告会以及“回望阿西莫夫、繁荣原创科普”研讨会等科普活动。

在褚君浩院士看来,科普是一项面向全社会的多层面、多视角的工作(图片来源:新浪网)

  除了组织科普论坛,褚君浩近年所作科普报告超过50余场,平均每个月做一场报告。在他看来,科普是一项面向全社会的多层面、多视角的工作。他为不同的听众群体量身制定科普报告。面对中小学生,他喜欢讲科学家的小故事,激发他们探索科学的兴趣;面对社会大众,他聊科学常识,也聊“物联网”等最新科技动态,解读公众对科学问题、社会现象的疑问;面对公务员、产业界人士以及各行业领军人士,褚君浩常讲高科技发展趋势,从光电信息获取联系到智慧城市建设,从光电能量转换联系到可再生能源和低碳城市建设,他觉得这样不仅能增加他们的知识储备,同时还将科学的理念和思想传播给他们,从而有利于决策制定的科学性。

  作为院士,作为国家973项目的首席科学家和多个国家重大项目的负责人,褚君浩的工作日程一直安排得很满,但只要有单位邀请他去做科普报告,他总是来者不拒,“时间挤挤总是有的,我愿意多做些科普工作。这也是院士应尽的社会责任。”

  曾经,科普读物使他树立了成为科学家的梦想,是推动他走上科研道路的源动力之一。如今,他发表科普文章近百篇,撰写《黑暗中的半壁江山——红外》等科普著作,主编新版《十万个为什么》丛书《能源与环境》分册、主编《战略型新兴产业科普丛书》,参与编写《彩图百科》、《科学家庭》等系列科普图册,推出“上海市21世纪科普创作形象工程”——新型原创科普丛书《原来如此》……他领导的上海市科普作家协会先后发表科普文章37000 余篇,组织参展或发表科普美术、摄影作品(包括网络作品)89200 多件,出版科普读物1100 多种,组织科普演讲、科普宣传和竞赛评比等活动5400 多场,获奖145项,成为上海市科普工作的中坚力量。

  2013年,褚君浩荣获上海首届科普教育创新奖的“科普杰出人物奖”。从上世纪60年代末70年代初投入科普工作,至今悠悠40多年,一路走来,褚君浩可谓参与、见证了中国科普事业的成长,同时也深谙其内在的症结所在。褚君浩认为,科普不仅是普及科学知识,还要传播科学方法、科学理念和科学精神;科普工作的最终目的是全民科学素养的提高,要使科研与科普有机地结合在一起,既让非专业人员看得懂,又让专业人员觉得新,让社会各界人士都能及时了解最新的科学进展和发展方向,为科学研究培育社会土壤。

2014年,褚君浩院士被中国科协授予“十佳全国优秀科技工作者”称号(图片来源:中国科协官网)

  谈及国内科普工作和科普文化的现状,褚君浩的反思非常深刻。他认为,如今科普工作的规模、水平、重视程度以及社会认可度都在不断提高,但总的来说还是不够。从量的方面来说,科普工作不够普及,局限在一部分地区和范围内(主要是东南沿海地带),广度不够。从质的方面来说,科普工作的深度不够,科普作品在数量和质量上都不如国外,高水平的科普作品比较少,像《星际穿越》、《蜘蛛侠》、《星球大战》等大片广受欢迎,而中国非常缺乏有原创力和想象力的科幻影视作品。下一步该何去何从?褚君浩说:“一要扩大普及面,二要增强科普工作的深度,不能只是做一个报告,要多种形式并进,要多出水平高、能在历史上留得下来的科普作品。”

科学精神与公共意识的融汇

  现在,褚君浩除了担任华东师大信息科学技术学院院长、中科院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室学术委员会主任、上海太阳能电池研究与发展中心主任、上海市科普作家协会理事长、九三学社中央科普工作委员会主任、上海市科协副主席等职务,还是上海市政府参事,担任过第十届、第十一届全国人大代表和第十一届上海市人大代表。

  褚君浩在这些不同类型的角色中转换自如。在他看来,这些身份标签可以归为他致力的三个方面——从事科学研究、向公众普及相关科学知识、为国家科技政策的制定建言献策,“这三件事情是我工作的三个面相,我主要研究物质的光电过程,做科普和参政议政都是在这个方向上展开,它们彼此勾连,相得益彰。”

  一面寻求光电科学技术的突破,一面投入光电科学技术的科普实践,一面在参政议政层面提出相关议案和建议,褚君浩非常珍惜这些身份所可能具有的效应。他对参政议政的理解相当积极和正面,也在实际的政治生活中充分运用其学术智慧和科研成果,为当代中国的建设与发展贡献力量。

褚君浩院士接受媒体采访(图片来源:东方网)

  基于对光电技术在智慧地球和低碳地球建设中的应用研究,2009年褚君浩担任上海市政府参事后,为上海市建设提出系列建议。关于“低碳世博”,他建议发挥科技优势,利用核心技术发展低碳经济,使上海世博会开成一届低碳的世博会,其报告得到温家宝、李克强和韩正的批示。在“上海2010参事国是论坛”上,褚君浩做“科技创新促进上海低碳经济发展”的报告,指出“新技术是种子、政策是土壤”,呼吁大家关注新技术的生长环境,特别是政策环境,指出只有良好的政策土壤才能将优秀的技术种子孕育成更大的成果。

  2003年起,褚君浩连续担任两届全国人大代表。他积极宣传光电技术在能源、环保领域的研究进展,先后提出可再生能源产业发展和政策方面的多项议案和建议,促成多项国家相关法案的修订与完善。2008年,他提出了《关于修改可再生能源法以促进太阳能应用的议案》; 2009年,他提出的《关于可再生能源并网发电、促进太阳能光伏电池应用的经济激励政策》成为国家《可再生能源法》的重要组成部分;2010年,他提出的《关于修改矿产资源的议案》被列入第十一届全国人大常委会立法计划;2011年,他提出的《关于制定低碳技术促进法的议案》被全国人大采纳;2012年,他建议修改《电力法》,并建议对《可再生能源法》进行执法检查,还提出了《关于制定〈原子能法〉的议案》;此外,他还提出关于制定科技投入法的议案、针对科技成果转化问题的议案和制定住房保障法的议案等系列议案。在“两会”上,他还同百余名全国人大代表和政协委员联名致信《中国科学报》,呼吁全社会加大科普投入力度、提升科普工作地位、建立科普长效机制。他建议,在国家重大科研项目的研究过程中,可以在项目结题时,拿出一部分经费用于科普,使广大民众了解国家科研项目的进展和意义。

褚君浩院士为我校信息科学学院2014级毕业生拨穗并合影留念(图片来源:信息科学学院网站)

  褚君浩说:“参政议政是让社会责任具体化,把科研环境的相关问题与它结合起来,既凸显特色又有现实意义。给我这个发表意见的权利,我就应该尽义务推动科研环境的改进、促进科技的发展。”

  诚如斯言,褚君浩的人生展现了一个科学家追求卓越、服务社会的境界,他以科研为圆心,以科普和参政议政为两个半径,形成了一个不断向外扩展的同心圆。而这个圆立足于中国,放眼于世界,将一个一流科学家服务于国家和人类社会的精神世界的多面相展露无遗。