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执著精神写就精彩人生

————记我校长江学者讲座教授曹文武
 
作者:刘培香
 
  无论是学习、工作或生活中,我们都要有一种执著追求的精神。所谓执著,就是不轻言放弃,就是锲而不舍,但又不是固执,不是偏激。知难而退,必将一事无成;而过于固执,又有可能误入歧途。如何把握这个尺度,就是通向成功的关键。
  这是美国宾夕法尼亚州州立大学教授、我校长江学者讲座教授、境外兼职博士生导师曹文武教授的人生箴言。从中国大陆到大洋彼岸的美国,从中国香港到内地的哈工大,他的学习、工作和生活经历都折射出他对知识的执著追求、对科研的严谨态度和对人生的深刻理解。
 
曹文武教授(左)在指导学生
 
咬定青山不放松,立根原在破岩中
 
  “小的时候,老人们常对我们说,‘一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴’。时间就是你的资源,我们每个人都只有‘有限的时间’。大学里只有4年,你们怎么样来‘花’你们的时间?一样的同学,大家每天都在学习,有的人学得好,有人学得不好,有的人花很多的时间去学很少的东西,有的人花相对少的时间就可以学到很多的东西,为什么?这就是怎么能有效利用时间的问题。”在210讲坛作讲演时,曹文武教授向同学们讲述了学习效率的重要性。
  回忆自己的大学时代,曹文武教授说印象最深刻的就是那时的同学都非常珍惜来之不易的读书机会,人人都在争分夺秒地刻苦学习。曹文武教授说,他在农村做了3年农民,做过旱田、水田的劳动,当过拖拉机手、广播员。1977年恢复高考,他考上了吉林大学物理系。“12届的考生一起考大学,当时的录取百分比只有5%左右,又没时间复习,又没学习材料,考上大学非常不容易……”他说,由于“文化大命革”期间荒废了学业,所以进入大学以后他们都非常珍惜时间。每天早晨五点半起床锻炼身体,然后就开始学习,大家都希望把失去的岁月全弥补回来。“那个时候我们伙食不好,参考资料也少,学习压力非常大,但我们还是坚持每天早晨跑步。只有身体健康,才能在学习的时候精力充沛。”曹文武教授说,“那时候我们的教室离寝室很远,要走20多分钟才能到,这段路程我们就背外语。有时候你走在马路上都可能会撞到别人,每个人手里都拿着一叠外语单词在背……”
  为了学好英语,也为了“看看外国书里面到底说了些什么东西”,没有任何英语基础的他从ABC开始学起 (高中学的俄语)。每天熄灯后,他在床头装一个小灯泡,查字典、背单词、翻译资料……就这样,他居然利用一年的业余时间翻译了大半本的《矢量力学》。“那时候,所有能摸到的课本,所有能搞到的习题,全都做,可以说是‘有书就看,有题就做’。”他学的是物理专业,但对数学也有着浓厚的兴趣,同时也花了很多时间学习计算机语言。“大学打下了坚实的基础,以后读研究生、做科研就会容易得多。”他说大学打下的基础使他受益终生。
  凭着这种刻苦攻读的精神,曹文武教授在大学期间为后来的发展打下了坚实的基础,当机会来临时才没有与幸运女神擦肩而过。“虽然机会对人并不均等,但每个人一生当中都会有机会。关键问题是,机会来到你面前时,你是否准备好了。 如果你没准备好, 机会对你来说就不是机会了。”他无心插柳打下的外语基础,为他赢得了出国的机会,也由此改变了他的人生道路。
  1982年,他被选送到美国宾夕法尼亚州立大学留学攻读博士学位,并于1987年获得凝聚态物理学博士学位。尔后,他在宾夕法尼亚州立大学材料研究所和康耐尔大学原子及固体研究所做博士后,并于1990年返回到宾夕法尼亚州州立大学材料研究所做研究员及材料系助教授。1993年,他被提升为高级研究员及材料系副教授。1995年起,他任宾夕法尼亚州州立大学数学系及材料研究所共聘副教授,2001年受聘为宾夕法尼亚州州立大学数学系及材料研究院终身教授,并同时为生物工程系教授和材料工程系教授。
  他的人生,就这样写下一页页精彩,一页页收获。
 
山重水复疑无路,柳暗花明又一村
 
  “学习中总会遇到困难,做科研也是一样,很多科研题目做到一定程度就做不下去了。在这种情况下,执著追求的精神就变得至关重要,有了这种精神你才能克服困难取得成果。你的难题也是别人的难题,谁能坚持不懈克服困难,谁就可能有新的突破。从某种意义上说,困难往往会带来意想不到的契机。相反,知难而退,则将一事无成。”
  在美国做博士论文的经历曾深深影响过曹文武教授,也让他坚信只有勇于克服困难才能最终获得成功。“美国做博士论文时导师只给你个大体方向,连题目也不给,要自己去找题目,完全靠自己去做。”他介绍说,在美国,工科院校的工科和理科结合得非常紧密,虽然他是物理系的,但实际上他是在材料研究所做的博士论文,他选择的是一个比较切合实际的工程材料中的应用物理问题——铁电畴和铁电相变理论方面的研究。但是做了两年多以后,这个理论研究遇到了瓶颈:即如何将理论中的梯度系数和试验测量值联系起来。他和导师讨论应该怎么办,导师回答说:“我也没有解决的办法,不行就换个方向。”可他实在不愿意放弃那个理论课题,又花了很长的时间去深入研究,翻阅了大量资料,终于有一天,灵感就出现了,他运用群论的方法,成功地解决了这个难题。“灵感不是一个偶然的现象,灵感的出现是不停思考的结果。我那时甚至在梦里都在思考怎样解决这个问题。不懈的努力终于赢来了峰回路转,解决了难题,而且还研究成功了一个原创性的理论——基于朗道-金兹堡理论的三维铁电、铁弹相变模型。”由于可以将理论直接与实验值联系起来,这种物理机理的定量研究对改善铁电压电材料的性质起了指导性作用。他的研究成果被国际同行广泛引用并已被专业书籍收录,所建立的理论模型也被收录在材料大百科全书中。他笑着说,“如果当初我由于困难而放弃了这项研究,也就放弃了一个重要的机会,也就不会有后来的研究成果。”
  凭着这种知难而进的精神,曹文武教授突破了一个又一个困境,获得了一项又一项创新性的成果。博士论文的理论研究取得突破性成果后,他并没有放弃前行,而是希望把这个理论与晶体测量的数据联系起来,研究实际应用问题。他相信如果继续往前走,一定可以获得更完善的结果。但是当时他没有晶体,也买不到所需的晶体来做实验,连导师都劝他:“算了,你理论工作已足够一个博士论文了。”但他不断给自己打气,决定自己生长晶体来获取测量数据。“长晶体是一件很辛苦的事情,因为在晶体生长过程中,要始终看着才行。”他和一个博士后一起,利用一个学期的时间,熬了好多个通宵,终于长出了所需晶体,然后自己进行数据测量,并结合理论写出了高水平的论文。 他博士论文的内容在物理学领域的权威杂志——《物理学评论》上共发表了4篇论文。
  “当遇到困难的时候,你要看到困难的另一方面隐藏着机遇。不要被困难吓倒,只要能坚持,只要能突破,你就能比别人走得更远。”曹文武教授从他的人生经历中总结道。
 
横看成岭侧成峰,远近高低各不同
 
  细看曹文武教授的人生履历,你会发现一个最大的特点,就是他在多个学科、多个学术领域游刃有余。他学的是物理,却获得了美国宾夕法尼亚州立大学数学系和材料研究院共聘的终身教授;同时又在生物工程系和材料系任职、带研究生。回到我校,他又成为凝聚态科学与技术研究中心的长江学者讲座教授。多年来,他一直从事与功能材料有关的交叉学科的研究工作,从基础理论到材料创新,从物性表征到器件设计,在每一个领域里,他都取得了世界水平的成果。
  对创建和运作交叉学科有着丰富经验的曹文武教授,对学科之间的交叉与融合有着自己独到的理解:“目前在高等教育中,交叉学科的发展是大势所趋。因此我们做科研的时候眼光不要局限在单一领域中,要从不同的角度看待问题,在有一定深度的同时,一定要有广度。涉猎面广一些,多学点其他领域的知识,就可能从意想不到的方向得到答案,我们科研的路子就会更宽……”
  在非均匀相变的研究中,他曾与前美国物理学会主席、康奈尔大学的Jame A.Krumhansl教授合作,建立了一个非局域性的连续介质模型,来描述在一级相变中常会出现的高低温态共存现象。他的很多理论预测已为实验所验证,并为专业书籍所收录。
  在铁电畴反转机理及畴动力学的研究中,他与同事用计算机模拟所得出来的极化反转过程,推翻了传统的经典模式,挑战了传统电极化矢量反转理论,不仅对极化反转的基础理论做了修正,也对今后的铁电器件选材起到了非常重要的指导作用。
  值得一提的是,他所领导的实验室还攻克了压电材料物性的精确表征、超薄样品的弹性模量测定、材料物理在高频情况下的频率响应等多个难题,而他对于新型PMN-PT、PZN-PT压电多畴单晶的表征工作直接推动了医用高频换能器的更新换代。他在国际上率先运用模拟方法进行医用超声换能器压电陶瓷聚合物组合结构的设计研究,并开创了用计算机模拟方法分析压电材料的模式形成及用有限元方法进行医用换能器的设计。根据模拟结果,提出了用5种不同的有机聚合物去填充高频医用超声换能器阵列元间隙来消除阵列元间的耦合效应的新方法,为设计新一代高频换能器开辟了一条新途径。
  1992年,他在美国宾夕法尼亚州州立大学材料所创建了一个计算机模拟实验室,并着手开发运用现代有限元法模拟新的一代医用换能器。1993年,他与宾夕法尼亚州州立大学生物工程系的熊克平教授等合作获取了Whitaker基金会的资助,成立了医用换能器研究中心。3年后,这个中心已具备一流的设备和技术力量,又由美国健康总署二次投资九百多万美元扩建成美国NIH医用换能器研究中心。作为这个中心的组织者之一,他负责新型换能器的计算机模拟及新材料物性表征的工作。这项模拟设计研究属于应用科学,是对于压电材料基础研究的一个延伸。他曾多次应邀在各种国际、美国国内学术会议及工业界作学术报告,并帮助组织一年一度的医用换能器研制研讨会,通过讲座的形式具体指导工业界材料定征和计算机模拟换能器设计的工作。
  “人生道路会有很多岔路口,有些时候你可以选择你的道路,有些时候环境不允许你选择, 但当你的路线确定了,就应该坚持不懈地走下去。 虽然不同路线导致的最终结果不尽相同,但每一条路都能达到理想的高度。”曹文武教授深有感触地说。
 
青年离家老大回,乡情依在游子心
 
  “古诗说‘少小离家老大回,乡音未改鬓毛衰’。我在国外留学了很长时间,算是‘青年离家中年回,乡音微改鬓略衰’。作为一名东北人,有机会能为哈工大的教育事业贡献一点力量,我感到很荣幸。”曹文武教授说,长江讲座教授的主要作用是带动一个专业或开创一个新的学科。他来到哈工大,就是要帮助哈工大发展功能材料的研究,在哈工大开创一个多功能材料物理的学科,组建一个精干的、包括理工两类科研人员的创新团队,并建立起校内、校外交叉学科之间的密切合作关系。
  “功能材料领域是一个典型的交叉学科,既有基础研究挑战,又有商用开发前景。无论是从工科还是从理科的角度来看,这样一个学科在哈工大这样的重点大学中是一个非常必需且有战略意义的学科。这个学科的建立,将为各层次的合作提供一个良好的平台。”曹文武教授说,作为传统的工科大学,近几年哈工大理科的发展非常迅速并逐年强化。加强理科的一个成功范例是从吉林大学引进一批人才,成立了凝聚态科学与技术研究中心。这个中心为新方向的研究提供了很好的工作平台,为多功能材料的制备与测试提供了很好基础设施。他说,这个功能材料团队成员将以青年人为主,并将特别注重引进海外青年学者,但也欢迎资深教授贡献他们的聪明才智。选材录用,做到不拘一格。
  多年来,曹文武教授在宾夕法尼亚州立大学培养并指导了多名中青年学者,其中包括16名博士生、6名硕士生、12名访问学者和11名博士后。现在,他还在我校招收并指导博士生。他说:“做博导就一定要有博导的眼光,把自己的学术研究与国际前沿联系起来,既要创新,又要善于在古老的课题中发现新的问题。”他指导博士生,重在培养学生的独立性和刻苦性,重在培养他们的执著精神。他在校内做过多次学术讲座,并做客“201讲坛”,与广大学子共同分享他的人生体验。他说:“每个人的智商都差不多,要比别人做得好,就一定要花时间、下功夫。谁能够不吝啬汗水,谁能够拥有锲而不舍的执著精神,谁能够坐得住冷板凳深入到研究中去,并从中发现乐趣,谁就会更早地获得成功。”他还常常告诫自己的学生,做学问一定要较真,不能马虎,更不能功利心太强。要真正地钻研进去,才会有成就。“大成就,小成就,都是成就。有远大目标固然重要,但更重要的是做好近期规划,一步一个脚印地往前走,才能有所收获。小成就积累多了,就成了大成就。”
  由国内外铁电材料物理及相关学科领域内著名的专家、学者组成的评审委员会这样评价曹文武教授:“作为国际铁电材料物理领域中杰出的科学家,作为国际上在理论和实验研究两方面都做出过杰出贡献并活跃在国际前沿研究中为数不多的几位中青年领军学者之一,曹文武教授不仅具有组织团队从事科学研究的才能,同时还具备在国际范围组织国际会议、协调国际协作研究的能力。更为难能可贵的是,他长期推动国内铁电材料研究单位之间的密切合作,促使国内高校的科研模式与国际接轨。”
  凝聚态科学与技术研究中心主任苏文辉教授说,5年来,我校通过“985工程”重点学科建设,投资3000万元,购买了许多先进仪器设备,从国内外引进了一批优秀学术人才,已建立了具有特色的凝聚态科学与技术研究平台和研究队伍。曹文武教授的加盟,不仅能够对我校材料物理学科及相关学科的发展做出实质性的贡献,吸引和稳定一批青年学者,在东北地区建立一个具有国际先进水平的铁电多功能材料物理与应用的研究基地,同时也会将其影响辐射到东北地区乃至全国。
  “谁能坚持到最后,谁才能有所成就。如果没有毅力,没有执著的精神,最终难成大事。希望我们大家在为社会的进步和人类的发展做贡献的同时,也为自己活出个样子来,为自己创造一个精彩的人生。”曹文武教授用他的“执著精神”,谱写了一段精彩的人生。那么,他成功的“秘诀”,是否也会带给我们深深的启示呢?