永不言棄的攀登者

——記第十一屆中國青年科技獎獲得者、中國計量科學(xué)研究院副研究員李正坤

圖為李正坤正在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗。王秋艷 攝

    □ 《中國質(zhì)量報》記者 楊 蕾/文

　　他喜歡登山，尤其喜歡那些沒(méi)有開(kāi)發(fā)、沒(méi)有路的野山。路上的風(fēng)景與到達目的地后的喜悅都令他陶醉。

　　他喜歡挑戰，喜歡向那些高精尖的課題發(fā)起挑戰。在科學(xué)研究的征途中，他翻越了一座座山峰，正在向更高、更難超越的山峰發(fā)起沖擊。在他看來(lái)，科研與登山似乎有著(zhù)某種聯(lián)系，都深深地吸引著(zhù)他。

　　他就是年僅33歲、第十一屆中國青年科技獎獲得者、中國計量科學(xué)研究院副研究員李正坤。

　　與眾不同的沖勁

　　“記得第一次見(jiàn)到他時(shí)，他個(gè)子不高，很內向。”回憶起1999年在碩士生面試現場(chǎng)見(jiàn)到李正坤時(shí)的情景，中國工程院院士、電磁學(xué)研究專(zhuān)家張鐘華說(shuō)：“他不愛(ài)說(shuō)話(huà)，問(wèn)了他幾句英語(yǔ)，他也支支吾吾，半天都回答不上來(lái)。”憑經(jīng)驗，張鐘華當時(shí)就判斷眼前這個(gè)學(xué)生不是那種玲瓏剔透、聰明絕頂的人。“這個(gè)學(xué)生到底能不能做出成果來(lái)，我當時(shí)心里真沒(méi)底。”

　　后來(lái)的事實(shí)證明，這個(gè)出生在河南農村的小伙子沒(méi)讓自己的老師失望。

　　1999年，22歲的李正坤從中國計量學(xué)院計量測試工程專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)，報考了中國計量科學(xué)研究院儀器科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)碩士研究生。能夠師從張鐘華這樣的計量學(xué)界老專(zhuān)家，李正坤非常珍惜這樣的機會(huì )。

　　張鐘華很快發(fā)現，這個(gè)當時(shí)那么不起眼的學(xué)生很快表現出與別人不一樣的特點(diǎn)。“他很能吃苦，總有很多新方法、新點(diǎn)子。”

　　中國計量科學(xué)研究院電學(xué)與量子研究所副所長(cháng)邵海明說(shuō)：“李正坤的腦子里總能迸發(fā)出很多讓人意想不到的靈感。從他還是學(xué)生的時(shí)候開(kāi)始，我就察覺(jué)到，這個(gè)年輕人有種與眾不同的沖勁。”

　　碩士畢業(yè)以后，李正坤留在了中國計量科學(xué)研究院。2003年，李正坤在攻讀西安交通大學(xué)在職博士生期間，第一次作為項目負責人主持開(kāi)展了“電阻傳遞標準用可攜式高精度空氣控溫箱”課題研究。李正坤創(chuàng )造性地采用了一種多變量控制方法，在控溫箱內安裝多個(gè)溫度傳感器和加熱器，群體測控多個(gè)測量點(diǎn)的溫度。此外，他還提出一種新穎的解耦方案，消除了多傳感器、多控制器之間的交連耦合，使整個(gè)系統可分解為幾個(gè)單參數控制回路，線(xiàn)路大為簡(jiǎn)化。李正坤的方法不但使箱體的總體溫度穩定，并且無(wú)需很厚的均溫層就可達到較好的溫度均勻度，能夠很好地保存量子化霍爾電阻基準系統中的實(shí)物傳遞標準。

　　2004年6月，李正坤將此項研究成果在當年召開(kāi)的國際精密電磁測量大會(huì )上發(fā)表。由于成果的新穎和創(chuàng )造性，李正坤獲得大會(huì )提供的青年科學(xué)家資助。

　　國際精密電磁測量大會(huì )是國際精密測量領(lǐng)域最高級別的研討盛會(huì )，每?jì)赡昱e行一次。青年科學(xué)家資助是大會(huì )專(zhuān)門(mén)為從事該領(lǐng)域不滿(mǎn)5年的青年科研人員設置的，主要目的是鼓勵那些新入行的科研人員提交論文并參與國際交流，每次大會(huì )有20名青年科研工作者獲得資助。

　　那些來(lái)自世界各國的評委們或許沒(méi)想到，時(shí)隔兩年，在2006年的國際精密電磁測量大會(huì )上，上次獲獎的那個(gè)瘦瘦的中國小伙子又一次引起了他們的極大關(guān)注和興趣。這一次，李正坤提交的研究成果是“交流電阻標準研究”，這也是李正坤博士論文的研究?jì)热?。在研究中，李正坤提出了一種新型的雙螺線(xiàn)型交直流差可計算電阻方案，并對此種結構進(jìn)行了建模和理論分析。理論計算與實(shí)測結果均表明，此種結構在多個(gè)方面均優(yōu)于國外已發(fā)表的多種方案，解決了我國交流電阻標準的量值溯源問(wèn)題。李正坤憑著(zhù)自己的這一創(chuàng )新成果再次獲得大會(huì )提供的青年科學(xué)家資助。同時(shí)，新的方案還引起了相關(guān)領(lǐng)域國外專(zhuān)家的關(guān)注。在2007年9月中國計量科學(xué)研究院與美國標準與技術(shù)研究院簽訂的合作備忘錄中，雙方明確表示在此領(lǐng)域開(kāi)展合作。

　　連續兩次獲得國際精密電磁測量領(lǐng)域最高級別會(huì )議的資助，這對一個(gè)博士還未畢業(yè)的年輕人來(lái)說(shuō)，并不是一件容易的事情。

　　巧妙的連接

　　李正坤從進(jìn)入中國計量科學(xué)研究院攻讀碩士以來(lái)，就加入到由張鐘華主持的“量子化霍爾電阻基準”研究項目組中。量子化霍爾電阻基準研究是一項高難度課題，為了建立我國具有自主知識產(chǎn)權的量子電阻基準，張鐘華帶領(lǐng)的課題組正在進(jìn)行艱難的開(kāi)拓。一個(gè)剛入行的年輕人能夠參與到這樣重要的研究中，李正坤說(shuō)，自己真的很幸運。

　　在研究過(guò)程中，大家發(fā)現環(huán)境氣壓的波動(dòng)和氦氣回收氣柜周期性的振動(dòng)對測量系統造成了很大影響，嚴重時(shí)甚至使得測量無(wú)法進(jìn)行。“如何才能減少氣壓的波動(dòng)？”那段時(shí)間，這個(gè)問(wèn)題一直困擾著(zhù)課題組，大家也嘗試了很多不同的解決辦法，可是效果一直不理想。

　　李正坤并沒(méi)有發(fā)表太多意見(jiàn)，而是一個(gè)人躲到一旁看書(shū)去了。喜歡看書(shū)，喜歡從書(shū)中尋找靈感，喜歡在遇到問(wèn)題時(shí)通過(guò)查閱文獻尋找思路，這正是李正坤這些年來(lái)邊做邊學(xué)、邊學(xué)邊做而養成的一種習慣。

　　在早已被翻舊的參考書(shū)上，李正坤突然看到了“濾波器”幾個(gè)字。電學(xué)實(shí)驗中經(jīng)常會(huì )遇到諧波以及噪聲信號的干擾，為了過(guò)濾這些干擾信號，一般需要安裝一種濾波器，這在電學(xué)領(lǐng)域里是一個(gè)普通得不能再普通的常識。“噪聲信號，氣壓波，同樣都是干擾波，能不能把電學(xué)中的濾波器原理用來(lái)過(guò)濾氣壓的波動(dòng)？”這一想法讓李正坤自己也為之一振，有一種柳暗花明的感覺(jué)。

　　李正坤找到張鐘華，把自己的想法說(shuō)了出來(lái)。“理論上應該行得通，可以試一試。”老師的答復給了李正坤莫大的鼓舞。在老師的指導下，李正坤與課題組其他成員一起，設計了詳細的操作方案。他們就地取材，利用實(shí)驗中空閑的氦氣杜瓦瓶，組裝成了一臺用來(lái)過(guò)濾氣壓波動(dòng)干擾的儀器。

　　一切準備就緒，實(shí)驗開(kāi)始了。時(shí)間一秒一秒地過(guò)去，李正坤目不轉睛地盯著(zhù)電腦屏幕上顯示出來(lái)的數據曲線(xiàn)。緊張、期望、激動(dòng)……外表看起來(lái)依然沉著(zhù)冷靜的李正坤內心卻猶如波濤洶涌一般，周?chē)目諝夥路鸲寄塘?，李正坤幾乎都能?tīng)到自己的心跳聲。

　　最后的實(shí)驗結果顯示，正如李正坤當初所設想的那樣，這臺自制的儀器有效解決了氣壓波動(dòng)對整個(gè)系統的沖擊，將系統的信噪比提高了兩倍以上。而且由于使用的是空的氦氣瓶，在過(guò)濾氣壓波的同時(shí)還很好地回收了價(jià)格昂貴的氦氣，為課題組節省了大量實(shí)驗經(jīng)費，真是一舉兩得！

　　李正坤格外興奮，情不自禁地哼起了小曲兒。

　　兩個(gè)完全不同的領(lǐng)域，卻被李正坤如此巧妙地連接起來(lái)。“這是我最值得驕傲的創(chuàng )新成果。”直至今天，李正坤的回憶里仍然充滿(mǎn)了幸福。“我是搞電學(xué)的，對電學(xué)中的概念比較熟悉，能夠將電學(xué)中的概念引進(jìn)過(guò)來(lái)，這大概也就是所謂的舉一反三、觸類(lèi)旁通吧。”

　　套用電學(xué)中的“濾波器”概念，大家把這臺自制的儀器叫做“氣壓濾波器”，現在已獲得發(fā)明專(zhuān)利。

　　結合課題組其他成員提出的多項創(chuàng )新技術(shù)，我國的量子化霍爾電阻基準不確定度已經(jīng)達到2.4×10－10，比世界最好結果還要高出10倍。2007年，“量子化霍爾電阻基準研究”課題榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎，李正坤作為第三獲獎人獲此殊榮。

　　“李正坤在課題中的貢獻有目共睹，能拿一等獎，他功不可沒(méi)！”張鐘華對李正坤的表現給予了高度評價(jià)。

　　自己“摘蘋(píng)果”

　　“參與研究這個(gè)世界級難題，對我來(lái)說(shuō)是鍛煉和學(xué)習的機會(huì )，正因為難才更有挑戰。”李正坤的目光露出更加堅定的神情。

　　2007年，李正坤加入到張鐘華主持的“能量天平質(zhì)量量子基準的研究”課題中。說(shuō)這個(gè)課題是“世界級難題”一點(diǎn)兒也不夸張。質(zhì)量基準是國際單位制7個(gè)基本量中惟一還沒(méi)有量子化的基準，國外已經(jīng)投入了幾十年的時(shí)間對其進(jìn)行研究，提出過(guò)多種方案。不管是德國的“電壓天平”方案，日本、意大利、澳大利亞等國的“硅球”方案，還是英國、美國、法國、瑞士等國進(jìn)行的“功率天平”方案，都還未達到替代實(shí)物基準的要求。國際計量界特別希望能有更多國家提供測量結果，特別是采用不同原理的裝置測量的結果將更有價(jià)值。因此，當我國在國際上發(fā)表由張鐘華院士提出的“能量天平”方案后，引起了國外同行的高度關(guān)注。

　　我國提出的“能量天平”方案包括3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：互感量的精確測量、線(xiàn)圈系統的設計和天平系統的設計。其中首先需要解決的就是互感的精確測量問(wèn)題，而李正坤正是該部分的負責人。

　　目前，國際上互感測量不確定度的最高水平為2×10－6，要想提高整個(gè)能量天平研究的準確度，必須把互感測量的不確定度減小到10－7量級甚至更小才能滿(mǎn)足要求。

　　好幾次，實(shí)驗遇到難點(diǎn)，李正坤一籌莫展，張鐘華希望能夠幫助他解決問(wèn)題，誰(shuí)知李正坤并不“領(lǐng)情”。“張老師，你不要輕易告訴我們解決方法，你老這樣，我們年輕人還怎么進(jìn)步？”李正坤無(wú)意冒犯老師，他只是覺(jué)得，越難的課題就越是鍛煉自己的好機會(huì )。“張老師的知識太豐富了，一個(gè)困擾我們好幾個(gè)星期的難題可能他三言?xún)烧Z(yǔ)就解決了。沒(méi)有經(jīng)過(guò)自己的思考和努力，永遠也無(wú)法真正進(jìn)步。就像大人和孩子一起摘蘋(píng)果，大人可能一伸手就能輕而易舉地摘到，孩子可能需要費很大勁爬到樹(shù)上才能摘到。如果每次都是大人摘了蘋(píng)果放到孩子手中，那這個(gè)孩子永遠都學(xué)不會(huì )爬樹(shù)，得不到鍛煉。”李正坤要做那個(gè)自己爬樹(shù)摘蘋(píng)果的“孩子”。

　　遇到挫折時(shí)，李正坤有時(shí)也會(huì )很懊惱。他對自己尊敬的張老師說(shuō)：“好多次我都覺(jué)得很灰心，想了很多招兒都不靈，我就怕自己攻不下這個(gè)難關(guān)。”張老師的堅持和樂(lè )觀(guān)，同事的幫助和鼓勵一次又一次激勵著(zhù)李正坤。在李正坤心目中，團隊是他汲取力量的源泉，是支撐他前進(jìn)的動(dòng)力。

　　李正坤說(shuō)，每當遇到解決不了的難題自己就會(huì )悶悶不樂(lè )，這時(shí)候，他最想做的事就是去登山。“我特別喜歡和朋友一起去征服那些從未去過(guò)而且沒(méi)有開(kāi)發(fā)過(guò)道路的野山。有時(shí)候你覺(jué)得自己已經(jīng)完全沒(méi)有力氣再前進(jìn)一步了，但當你看到身旁的人都還在堅持，還在前進(jìn)，你又會(huì )鼓勵自己，再堅持一下，再前進(jìn)一步。”

　　迷茫——灰心——堅持——前進(jìn)……

　　正是在這樣無(wú)數次的循環(huán)中，李正坤離目標越來(lái)越近。

　　李正坤通過(guò)深入研究，提出了一種精密測量互感的新方案——將互感量值溯源到量子化霍爾電阻基準和時(shí)間頻率基準。“我國的量子化霍爾電阻基準已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平，不確定度達到10－10量級；時(shí)間頻率測量的不確定度也處于世界先進(jìn)水平，達到了10－14量級以上。因此，我們提出的這個(gè)新方案，從原理上就已經(jīng)優(yōu)于國外方案了。”經(jīng)過(guò)兩年的努力，李正坤負責的互感測量不確定度已經(jīng)達到了1×10－7，比國際最高水平還要高出一個(gè)數量級，此項技術(shù)的突破為質(zhì)量基準的量子化提供了重要的技術(shù)支撐。

　　中國工程院周立偉院士評價(jià)說(shuō)：“互感是項目的核心內容，重中之重，測量結果取得10－7量級的重復性難能可貴。”

　　中國工程院院士金國藩也不吝褒揚之辭：“互感測量能突破10－7量級的重復性實(shí)屬不易，超過(guò)了國外一個(gè)數量級。能量天平方法前途光明，值得嘗試。”

　　“他是我的學(xué)生，而且一直跟著(zhù)我做課題，可能會(huì )有人說(shuō)他是‘大樹(shù)底下好乘涼’，甚至說(shuō)他是‘乘船坐車(chē)’的人。但我心里明白，在每個(gè)課題里，他都實(shí)實(shí)在在做了很多工作。”張鐘華院士意味深長(cháng)地說(shuō)。

　　2月5日，中國計量院青年科技論壇現場(chǎng)，李正坤正在臺上做題為《青年科技人員的成長(cháng)與責任》的報告。

　　“青年科技人員的成長(cháng)離不開(kāi)國家形勢、發(fā)展平臺和個(gè)人努力3個(gè)要素。作為青年科研工作者，應該珍惜大好時(shí)機，實(shí)現個(gè)人價(jià)值，回報社會(huì )和國家……”李正坤從國家對科技工作的高度重視和支持談到中國計量科學(xué)研究院為青年科研人員提供的良好平臺，從勤能補拙談到團隊的成功才能造就個(gè)人的發(fā)展，從遇到問(wèn)題不能繞道而走談到科研工作絕不能弄虛造假，聽(tīng)得出，每一句話(huà)都是李正坤的肺腑之言。

　　“我能得這個(gè)獎其實(shí)挺幸運的，我是代表全國質(zhì)檢系統得的這個(gè)獎。其實(shí)周?chē)任覂?yōu)秀的人還有很多，我只是比較幸運而已。”說(shuō)這番獲獎感言時(shí)，李正坤的眼神里依舊保持著(zhù)一如既往的謙虛和平靜。