安心科研 踏實教學——記首都師范大學物理系教授紀安春

本刊記者 邵 華

安心科研 踏實教學
——記首都師范大學物理系教授紀安春

本刊記者 邵 華

《論語·雍也第六》里說：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！迸d趣看似飄渺虛幻，但確實具有神奇的內驅動作用，這一點在科學研究中是有例子可循的。

來自首都師范大學物理系的紀安春教授就是一位以興趣作科學研究原動力的科研工作者。大學里原本學自動化專業的他，因為對物理學的熱愛，畢業之后毅然報考了北京大學物理學院的碩士研究生，憑借著自身對知識的渴望以及導師的耐心輔導，他很快走上了物理研究的道路，在北大物理學院完成碩士及博士課程后，2007年，他又到中國科學院物理研究所繼續博士后的研究，2008年，紀安春到首都師范大學物理系任教，過上了科研教學兩不誤的生活，他說他希望將自己的學術體驗傳遞給學生，培養更多的有識青年。

努力探索未知世界

科學是探索未知，發現規律的過程，艱苦的探索可能獲得重大的發現，也可能一無所獲。這就意味著從事科學研究的人，需要有一種默默無聞的精神，需要全身心的投入。

在中科院物理研究所，紀安春所在的小組在光與物質相互作用研究領域取得進展。他們發現光學微腔陣列可以有效地實現量子鐵磁相和反鐵磁相，并進一步預言存在一種新穎的超逆流凝聚相(Super－counter－fluidity phase)。這一研究成果已發表在2007年11月2日出版的《物理評論快報》（Physical Review Letters，99，183602 ，2007）上。相關研究得到中國科學院、國家自然科學基金委員會和科技部的支持。

此外，紀安春還與同事們一起設計了一個光學微腔陣列，每個微腔包含一個V型三能級原子。由于光子之間的強相互作用，橫向極化的光子之間會形成混合。通過調節偶極躍遷矩陣元以及不同光學微腔之間的躍遷幾率，這個體系可以有效地實現量子鐵磁相和反鐵磁相，同時他們進一步預言存在一種新穎的超逆流凝聚相，并詳細地研究了如何在實驗上觀測超逆流凝聚相。超逆流凝聚相可以應用于設計新型的光學開關。這項新的研究工作有利于進一步認識光與物質相互作用。

紀安春還對物理界“看不見摸不著”的原子十分感興趣。他表示，自從1995年實驗上成功地實現了超冷原子的玻色-愛因斯坦凝聚之后，冷原子物理立刻成為一個非常重要的研究熱點。其中有一個令大家非常感興趣的問題是：如何在實驗上來產生和觀測分數化的渦旋。針對這個基本的物理學問題，紀安春研究了F=1的23Na原子凝聚體的分立對稱和1/2量子渦漩的基態性質以及他們的動力學過程，給出了如何在實驗上實現這種新奇拓撲激發的具體步驟，為實驗上實現這種拓撲激發提供了一條切實可行的路徑。相關研究成果發表在2008年PRL上。

最近幾年來，冷原子開始與腔量子電動力學的研究結合起來。特別是2005年，美國Kimble小組在Nature雜志上發表了光子阻塞效應相關實驗，為凝聚態物理和量子信息的發展開辟了一個新的研究方向。2007年，紀安春研究了光子的多體強關聯效應，預言在二維光子晶體帶隙微腔陣列中可以實現極化光子的自旋關聯，同時系統的基態可能是超逆流凝聚相；紀安春還和同事一起構造了光子自旋梯子，它對將來構造量子計算裝置是很有意義的。相關研究成果發表在2007年PRL上。

2008年，紀安春來到首都師范大學后，繼續在腔量子電動力學領域展開深入研究。他考慮了兩個微腔之間的弱耦合，實現光子的直流和交流Josephson效應，從而可以實現傳統的量子光學無法觀測到的相干效應。這個工作發表在2009年的PRL上。此工作被Nature專刊Nature China作為重要進展做了介紹，指出：“這方面的進展將幫助科學家探索量子光學新的現象，并實現未來的量子器件”。

前不久，紀安春還申請了名為“新世紀優秀人才支持計劃”的項目，他表示，若能獲得項目資助，他將在腔與冷原子相互作用展開深入研究。具體研究計劃是：

1．研究在一個微腔中裝入冷原子，并在其中加上遠失諧的光晶格，然后研究腔和原子的非線性耦合。紀安春和同事們發現冷原子體系可以打開一個能隙，這個非常類似于固體物理中的Pierls相變。同時，腔場會出現一個光學雙穩定性。例如：如果考慮1D簡并費米子氣體與腔場的耦合，腔場可能會引起穩態相變，即從自由費米子氣體到密度波金屬或者絕緣體轉變 。

2.研究當把極性分子加入到腔里面，同時考慮它的旋轉，極性分子的旋轉基態和第一激發態就是一個有效的二能級體系，這樣就可以同時考慮腔場和旋轉自由度以及極性分子的偶極相互作用的耦合，這個體系將會展現出非常豐富的物理內容，這將為模擬量子力學以及實現量子操縱提供了一個非常有競爭力的方案。

3．研究1D簡并玻色氣體與腔場的耦合。該體系會出現光力學振蕩。目前，光力學耦合是物理學中一個非常重要的研究熱點，它對于高精密測量、引力波探測、量子計算以及量子力學基本概念的研究都具有重要研究價值。計劃研究1D簡并玻色氣體原子間的強相互作用對光力學到底會產生什么樣的影響。

4.1D相互作用的量子體系是典型的強關聯體系，其中自旋電荷分離是一個非常重要的現象?；?D簡并玻色氣體與腔場耦合的光力學振蕩行為，可以非常方便的來研究上述強關聯行為。目前該研究已經展開，并得到了一些有意義的初步結果。

熱心從事基礎教學

面對已經取得的成績，紀安春從不居功自傲。除了繁忙的科研、教學和指導研究生之外，他把很大一部分精力花在了本科生的基礎課教學上。

自2008年到首都師范大學物理系任教以來，紀安春負責講授了《大學物理》、《電動力學》、《數學物理方法》、《量子統計》等課程。其中，《數學物理方法》和《電動力學》是主講課程。在教學中，他不斷探索和改進基礎理論課的教學方法，取得了較好的效果，受到學生的歡迎。為此，系里還專門請他上了兩次全系公開課，得到全系教師的肯定和好評。

對于培養學生，紀安春有他自己的看法。他表示，培養學生最重要的是傳授給他們科學的思維方式以及知識背后的東西。由于科學是舶來品，雖然經歷了一百多年幾代人的努力，科學的思想仍然沒有能夠很好的融入我們的文化和生活。特別是眾所周知，我們的中小學教育向來偏重知識的被動傳授，而長期漠視科學思想、科學文化以及人文精神的培養。對于一個大國的崛起和民族的創新來說，后者才是根基所在，是孕育無限可能的土壤。紀安春表示，他自己在中學時代就特別厭學，對被動傳授的知識具有很強的抵觸情緒，更談不上對知識會產生多少興趣。老師向來只是強行要求學生機械地接受知識，把知識變成權威。同時學校、老師和家長聯合編織成一張恢天大網，把學習知識變得至高無上，變成升學乃至升官發財的工具。至于科學人文精神竟然似乎和我們的教育沒有一點關系。由于眾所周知的原因，目前的中小學教師有的迫于外界壓力無法自由向學生傳輸科學人文思想，有的自身科學人文素質也有待提高。而師范類大學是直接培養中小學教師的搖籃，師范類大學生的學識、能力和人文科學精神境界的高低將直接決定著每一天千百萬個中小學課堂的教學成敗，同時也決定著這個民族的未來。紀安春強調，師范類大學首先要特別重視基礎課的教學，沒有基礎就沒有一切。其次，在基礎課的教學當中，最重要的不是傳授知識的多少，而是要引導學生去體驗和感悟知識創造的過程，使學生在獲得知識的同時，融入科學的精神。

教學之外，紀安春還主持了1項國家自然科學基金面上項目，參加1項973計劃的子課題以及1項國家自然科學青年基金。2011年他擔任了第26屆國際低溫物理大會“量子氣體、流體和固體分會”地方委員會委員，以及理論物理北京市科研創新團隊成員。

一生不事張揚，在生活里不顯山不露水，只知默默耕耘，如一老農，這就是我們眼中的紀安春——一個總說自己普通但卻不普通的大學老師！