致远人才模式:成就来自源于兴趣的科学研究
一根棒棒糖舔完需要多少次?这是天马行空的奇思妙想还是一个严谨的科学问题?神秘莫测的幽灵粒子在哪?怎样成为捕捉幽灵粒子的“黄金猎手”?4月17日中午,致远学院优秀毕业生谈安迪和黄金紫应邀到致远学院做“传承”系列讲座,带来棒棒糖和暗物质问题的答案。
一根棒棒糖舔完需要多少次?在一次研究固体溶解特性的实验中,上海交通大学“致远二期”毕业生、纽约大学柯朗研究所数学系博士生黄金紫携团队找到了答案,他们把棒棒糖放在管道中,让水以不同的速度从管道里流过,然后用延时摄影拍下棒棒糖的溶解过程。他们发现,不管棒棒糖原来是什么形状,不管水流速度多大,在快要溶解时棒棒糖留下来的最终形状几乎总是一样的,利用研究发现的固体溶解规律,他们预测出,对于直径一厘米左右的棒棒糖,大约需要1000次才能舔完。该研究引发了全民参与科学实验的高潮,黄金紫也因此获得了2015年菠萝科学奖数学奖。
在致远的三年里,从激光等离子体实验室到计算神经科学课题组,他选择、尝试……几番波折后终于找到了真正感兴趣的方向:流体力学。正如他自己所说,“我对水有一种很难以形容的亲切感,很小的时候我就喜欢一切与水有关的事物。正是这种原始的,没有逻辑的喜好,使我对水动力学有着与生俱来的兴趣。……和张老师一起工作是非常快乐并且充满激情的,共同的兴趣驱使着我们一起做的每一件事情,这个实验室中的每一个人都处在这种向上的工作环境中。对于我来说,在实验室工作解答了我一个个在很小的时候就存在的问题,我第一次觉得我的工作就像我的私事一样——因为工作于我而言就是满足不断增长的好奇心。也正因如此,我决定一辈子都会从事这个领域的工作。”从致远毕业后,他追随自己的兴趣前往流体力学的故乡——美国纽约大学柯朗研究所攻读博士学位。
黄金紫热爱摄影,他还有一个特殊身份——多家校园媒体的自由摄影师。“来自内蒙草原的他,作品中既有色彩华美,气势恢宏的胶片摄影,也有反映社会现实,细腻真实的纪实摄影”,这是交大《益友》报329期专版采访黄金紫时的编者按。来到交大后,他大气的摄影风格和独特的创作选题为大家所熟知,获得了交大摄影协会首席摄影师、内蒙古摄影家协会会员、交大摄影大赛大奖得主等荣誉。
正是在兴趣与好奇心的驱使下,黄金紫发挥艺术天赋,用流体力学知识研究并解决了人们在生活中普遍关心的小事件。而这种好奇心,缘起于他在致远的经历。
“黄金紫这个学生很难得。我感觉他比同龄人要成熟些,不随大流。他愿意停下脚步想一想自己要做什么,一旦找到自己喜欢的事就坚持不懈地做下去,不计较一时一地的得失。他的动手能力特别强,喜欢泡在实验室,以研究为乐。”他的本科毕业设计导师、自然科学研究院特别研究员张何朋这样评价他。
谈安迪:幽灵粒子的年轻“暗”访者
“致远一期”毕业生、马里兰大学帕克分校博士生谈安迪从本科开始就跟随“千人计划”国家特聘专家季向东教授在中国锦屏地下实验室(China Jin Ping Underground Laboratory)从事粒子物理实验方面的研究工作。《自然》杂志曾专门刊文,介绍锦屏地下实验室的工作,并认为锦屏山“很可能成为世界上最好的地下实验室”。
谈安迪的故事缘起于大一时在课堂上听季向东教授讲授“暗物质”,他非常着迷,于是申请加入季向东教授的科研团队。作为一名本科生,他没想过居然能跟着“大牛”导师进行国际最前沿的科学研究。进入课题组后,谈安迪经过反复进行方案设计和实验,经历了设计、加工、测试、改进优化、加工、测试……五十次循环,攻克了真空、低温和高压耦合等技术难题,首次成功研制了低温高压引线。导师季向东教授对他的创新思维和科研动手能力给予了高度评价,“谈安迪同学工作认真负责,思维活跃,效率极高。他在低温高压引线的设计和制造以及建设气体循环系统的工作上做出很大贡献,极具科研潜力。”找到了自己兴趣所在的谈安迪一发不可收,他决定在“暗物质”探测方向继续钻研下去。谈安迪觉得,成为理科班的一份子,是自己人生迄今为止最大的转折。他说,在致远学院学习和生活的期间,让他找到了梦想,更找到了生活的意义。
在他看来,作为一个学生,有一个自己极其感兴趣、有动力要去做的实验项目,一个蓬勃发展的实验团队是非常重要的。出国还是留校,选择什么样的学校和项目,最终驱动前进的只有自己内心的向往。
谈安迪从致远毕业后,博士一年级主要在CJPL度过,负责探测器各类引线的设计安装、制冷系统的优化和维护、气体系统的操作和改良、循环系统的调试以及放射源刻度系统的设计和调试。偏远山区的物质匮乏以及工地上的生活简朴让高负荷的科研工作难上加难。经过博士第二年在美国的理论课程学习,2014年夏天,他回到CJPL参与更庞大的、吨量级的PandaX-II实验的研发工作,并在2014年秋成为PandaX-II实验的主要负责人之一,在CJPL现场统筹指挥实验的升级。2015年起担任合作组的协理,全权负责PandaX-II在CJPL的全部工作。目前,PandaX实验组顺利发表了PandaX-I实验的第一个物理结果,初步完成了PandaX-II实验探测器的升级工作并投入运行与联调,PandaX-II实验探测器已成为全球首个吨量级的气液二相的氙暗物质探测器。
“致远”效应
上海交通大学通过致远学院集中培养不同学科方向的拔尖学生,邀请世界顶级的教授或全校各个院系内最好的老师亲自授课,目的在于让不同方向的学生学习在一起、生活在一起,教授与学生近距离接触,久而久之能够形成一种相互激励、相互影响的学科交叉环境。
为拔尖人才创造环境,让他们潜移默化地受到熏陶和影响,在大师陪伴、科学训练中找到兴趣,发掘潜力,自然生长与发展,称之为“致远”模式。这种模式体现了现代大学的本质:营造良好的环境,把最具创新思维的教师和最具创新潜质的学生聚集在一起,让他们的创造力互相激发,产生让学生受益终身的创新能力。
据悉,致远学院目前已有“致远一期”、“致远二期”、“致远三期”三届毕业生共159人,90%以上选择赴国内外顶尖大学继续深造。
人物名片:
黄金紫,2009级“交大理科班”学生,“致远二期”毕业生,纽约大学柯朗研究所博士生。大二从上海交通大学机械与动力工程学院转入致远学院,就读数理科学方向,期间获两项专利,获致远杰出学生奖学金,被评为校三好学生。曾任学院学生会主席、交大摄影协会首席摄影师,现为内蒙古摄影家协会会员及中国民俗摄影家协会会士。目前于纽约大学柯朗所攻读博士学位,从事流体力学研究。2015年以“一颗棒棒糖能舔多少口”项目获得菠萝科学奖数学奖。
谈安迪,2008级“交大理科班”学生,“致远一期”毕业生,马里兰大学帕克分校博士生。大三开始进入由“千人计划”国家特聘专家季向东教授带领的暗物质探测项目学习,并在世界上最深的地下实验室开展研究。毕业后继续从事此项研究,现任PandaX-II实验主要负责人之一及合作组协理,全权负责PandaX-II在中国锦屏地下实验室的全部工作。