潛心科研攻關

馬玲

任何一位成功的科學家，其從來不是單純的思想和智慧的傳播者，他們精勤不倦的步伐中，除了有堅定執(zhí)著的力量外，還有濃濃的社會責任感。以史為鑒，敢于直言，盡顯學者的赤誠無私的心態(tài)；不斷創(chuàng)新，更要不斷反思，在科學家傅國勇心中，科學和真理更需要坦蕩的情懷。

傅國勇，浙江大學"千人計劃"引進教授，聚變理論與模擬中心主任，普林斯頓大學等離子體物理實驗室資深研究員。他長期從事等離子體物理研究，在該領域取得了一系列國際領先的科研成果，由于在托卡馬克等離子體中高能量粒子驅(qū)動的阿爾芬本征模的原創(chuàng)性研究而稱著于世，并在仿星器的磁流體穩(wěn)定性方面作出了杰出工作。在權威刊物上發(fā)表了143篇學術論文（包括在物理學頂級刊物Physical Review Letters上發(fā)表了11篇論文）。1998年由于其在托卡馬克試驗聚變反應堆（TFTR）中發(fā)現(xiàn)了alpha粒子驅(qū)動的環(huán)Alfven本征模而榮獲了Kaul Foundation Prize。2006年由于其在高能量粒子驅(qū)動的阿爾芬本征模和仿星器的磁流體穩(wěn)定性方面的開創(chuàng)性工作，被選為美國物理學會會士。

據(jù)傅國勇教授介紹，目前國內(nèi)外都開展了對等離子體物理的研究，且主要分為三大方面，一方面是地球附近的空間等離子體物理，包括太陽物理、地球等離子體層（磁層）。其中太陽風就是從太陽上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。這些粒子主要是質(zhì)子和電子，它們以每秒200—900千米的速度向地球移動。其密度雖低（約8/厘米3），但還能和地球的磁層相互影響，這種現(xiàn)象被認為是空間的天氣，而這種天氣則會影響到衛(wèi)星或通訊等，包括衛(wèi)星的壽命以及對衛(wèi)星之間的通訊的干擾等。

第二方面是比較遠的天體等離子體。例如恒星隨著溫度降低會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，等到一定的體積后就會爆炸，這時候會產(chǎn)生一些沖擊波，壓縮周圍的等離子體而產(chǎn)生一些很高能量的宇宙射線，而目前比較基本的研究就是這些高能量宇宙射線的加速機制；另外宇宙中一些恒星之間存在磁場，這個磁場是怎么產(chǎn)生的等問題都和等離子體物理直接有關，也都是目前正在研究的。

第三方面是實驗室等離子體物理及應用。其中低溫等離子體在工業(yè)界有很多應用，比如集成電路的制造。高溫等離子體的主要應用是核聚變能，包括磁約束聚變能。而傅國勇博士目前研究方向與高溫等離子體磁約束聚變能息息相關。

為新能源開發(fā)矢志不渝

隨著國內(nèi)外能源危機的不斷出現(xiàn)，尋找新的清潔能源已經(jīng)迫在眉睫，因此，研究如何利用高溫等離子體產(chǎn)生核聚變能成為國內(nèi)外研究的熱點，傅國勇作為這一領域的專家，自回國以來，依托浙江大學平臺，已經(jīng)取得了很多進展。他表示，此項研究的目的就是尋找更好的能源，與煤、石油等不同，這核聚變能源不會產(chǎn)生二氧化碳，不會對空氣造成污染。另外，與目前的核裂變能發(fā)電相比，二者的原理不同，核聚變能源遠比核裂變能清潔和安全。

磁約束聚變的原理是用強磁場把等離子體約束到一個有限的容器中加熱到很高的溫度（大概一億度）而產(chǎn)生核聚變。目前最流行的裝置是托卡馬克（tokamak），一種像甜甜圈的環(huán)形容器， 用外面的電流線圈及等離子體電流產(chǎn)生強磁場來約束等離子體。但目前的具體問題是，產(chǎn)生核聚變能需要足夠高的溫度和密度（壓強）及足夠長的約束時間， 但高的壓強會引起磁流體不穩(wěn)定性，從而破壞等離子體的約束，影響聚變能的產(chǎn)生。因此一個關鍵的問題是如何在高壓強的條件下找到一個穩(wěn)定的等離子體位形。這也是傅教授的一個研究重點。

談到具體的研究內(nèi)容，傅國勇教授介紹說，目前自己主要從兩個方向展開研究。一個是仿星器的磁流體穩(wěn)定性及設計。研究中，他把氣體當作一個流體，等離子體和別的流體不一樣，其帶電粒子會產(chǎn)生電流和電磁場，粒子又會和電磁場相互作用，形成一個復雜的系統(tǒng)。磁約束裝置有兩大類型，一個是有軸對稱性的托卡馬克，其幾何位形是二維的，它的磁場有一部分是需要用等離子電流產(chǎn)生的。另一類是仿星器，是一個三維的磁約束裝置。為什么是三維的？簡單說是等離子體的磁場幾乎完全都是由外面的線圈產(chǎn)生的，所以線圈一定是要三維的。和托卡馬克相比，仿星器的穩(wěn)定性比較好，但其三維的線圈比較復雜。傅國勇計劃利用大型計算機來設計出一個高穩(wěn)定性和高約束的新型仿星器，為將來的核聚變能反應堆作準備。

另一方面，是在高能量粒子驅(qū)動的阿爾芬本征模方面的研究。傅國勇介紹說，這是另外一種不穩(wěn)定性，它屬于等離子體特有的一種波。等離子體如果發(fā)生核聚變就會產(chǎn)生帶電的高能粒子，這種粒子的速度剛好是和波的傳播速度差不多，所以在這個情況下會激發(fā)它的不穩(wěn)定性，而這個波不穩(wěn)定性的后果是高能粒子的約束也被破壞，影響等離子體的加熱，甚至破壞等離子體的燃燒（或聚變）。另外被激發(fā)的阿爾芬本征模可能把高能粒子帶到裝置的壁上， 損害裝置， 后果嚴重。因此這個課題對磁約束聚變能有重大意義，這也是他做博士論文的時候提出的問題，他是當時國內(nèi)外最早從事該方向研究的兩三個學者之一。當時，一位普林斯頓大學研究員的報告給了他很大啟發(fā)，該研究員預測了阿爾芬本征模的存在，但并沒有涉及高能粒子。這讓傅國勇產(chǎn)生了興趣，而且當時他也正在尋找合適的課題，于是，就開始了該工作的研究。然而，當課題完成后，并沒有引起人們的重視，直到幾年后在普林斯頓大學進行了嚴格的實驗驗證后，證明了理論的正確性，才引起了領域內(nèi)專家學者的廣泛關注。

寄語未來科研發(fā)展

對于未來，傅國勇教授將繼續(xù)深入對高能粒子的研究，主要是用大型計算機算進行比較精確和實際的計算。另一個方向是把高能粒子和其它的物理結(jié)合起來的研究。還有一個方向是仿星器的研究，因為中國在這方面幾乎還屬于空白階段，傅教授回到國內(nèi)從事這些方面的研究，首先是因為他積累了這方面的豐富經(jīng)驗，其次就是想填補國內(nèi)的這一空白，為國家科技的發(fā)展貢獻一份力量。

對于我國在等離子體物理研究的發(fā)展，傅國勇教授希望首先在科研環(huán)境上有所改善，這個環(huán)境包括獎勵制度、人才招聘和學術評審，他認為目前整個科研領域都要有一個好的大科研環(huán)境，例如，各大高校不要光看論文的數(shù)量和引用數(shù)，不要僅以一些數(shù)字衡量一個人的水平，引進人才也不要限制太多，例如一定是國外美國名校才可以，這種限制對學科發(fā)展影響很大，同時對國內(nèi)科研環(huán)境的長期發(fā)展和年輕人的科研熱情都有直接影響。對于國內(nèi)培養(yǎng)的博士，水平和引進的博士同等高的，也要給予同樣的待遇。目光一定要遠，看一個人的水平要從創(chuàng)新的角度出發(fā)，創(chuàng)造良好的科研大環(huán)境，才有利于各學科的良性發(fā)展。

另外，評價制度要加強公正性，尤其是同行之間要做到客觀評價，從而提高公正性，讓真正好的科研項目得到更多的國家支持，盡早出成績。而不要看關系做評價，形成不好的風氣，影響科研的進步。最后傅國勇教授建議研究工作一定要講究質(zhì)量，不能總是以在哪些雜志上發(fā)表論文作為評價標準，這樣年輕人才會安心做研究，取得更多創(chuàng)新成果，實現(xiàn)人生價值。