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

圖為李正坤正在進行科學(xué)實驗。王秋艷 攝

    □ 《中國質(zhì)量報》記者 楊 蕾/文

　　他喜歡登山，尤其喜歡那些沒有開發(fā)、沒有路的野山。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(zhàn)，喜歡向那些高精尖的課題發(fā)起挑戰(zhàn)。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，科研與登山似乎有著某種聯(lián)系，都深深地吸引著他。

　　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

　　“記得第一次見到他時，他個子不高，很內(nèi)向。”回憶起1999年在碩士生面試現(xiàn)場見到李正坤時的情景，中國工程院院士、電磁學(xué)研究專家張鐘華說：“他不愛說話，問了他幾句英語，他也支支吾吾，半天都回答不上來。”憑經(jīng)驗，張鐘華當(dāng)時就判斷眼前這個學(xué)生不是那種玲瓏剔透、聰明絕頂?shù)娜恕?ldquo;這個學(xué)生到底能不能做出成果來，我當(dāng)時心里真沒底。”

　　后來的事實證明，這個出生在河南農(nóng)村的小伙子沒讓自己的老師失望。

　　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)專業(yè)碩士研究生。能夠師從張鐘華這樣的計量學(xué)界老專家，李正坤非常珍惜這樣的機會。

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

　　中國計量科學(xué)研究院電學(xué)與量子研究所副所長邵海明說：“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)生的時候開始，我就察覺到，這個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(fù)責(zé)人主持開展了“電阻傳遞標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)安裝多個溫度傳感器和加熱器，群體測控多個測量點的溫度。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，使整個系統(tǒng)可分解為幾個單參數(shù)控制回路，線路大為簡化。李正坤的方法不但使箱體的總體溫度穩(wěn)定，并且無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(zhǔn)系統(tǒng)中的實物傳遞標(biāo)準(zhǔn)。

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

　　國際精密電磁測量大會是國際精密測量領(lǐng)域最高級別的研討盛會，每兩年舉行一次。青年科學(xué)家資助是大會專門為從事該領(lǐng)域不滿5年的青年科研人員設(shè)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，每次大會有20名青年科研工作者獲得資助。

　　那些來自世界各國的評委們或許沒想到，時隔兩年，在2006年的國際精密電磁測量大會上，上次獲獎的那個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(biāo)準(zhǔn)研究”，這也是李正坤博士論文的研究內(nèi)容。在研究中，李正坤提出了一種新型的雙螺線型交直流差可計算電阻方案，并對此種結(jié)構(gòu)進行了建模和理論分析。理論計算與實測結(jié)果均表明，此種結(jié)構(gòu)在多個方面均優(yōu)于國外已發(fā)表的多種方案，解決了我國交流電阻標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源問題。李正坤憑著自己的這一創(chuàng)新成果再次獲得大會提供的青年科學(xué)家資助。同時，新的方案還引起了相關(guān)領(lǐng)域國外專家的關(guān)注。在2007年9月中國計量科學(xué)研究院與美國標(biāo)準(zhǔn)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)域開展合作。

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

　　巧妙的連接

　　李正坤從進入中國計量科學(xué)研究院攻讀碩士以來，就加入到由張鐘華主持的“量子化霍爾電阻基準(zhǔn)”研究項目組中。量子化霍爾電阻基準(zhǔn)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(quán)的量子電阻基準(zhǔn)，張鐘華帶領(lǐng)的課題組正在進行艱難的開拓。一個剛?cè)胄械哪贻p人能夠參與到這樣重要的研究中，李正坤說，自己真的很幸運。

　　在研究過程中，大家發(fā)現(xiàn)環(huán)境氣壓的波動和氦氣回收氣柜周期性的振動對測量系統(tǒng)造成了很大影響，嚴(yán)重時甚至使得測量無法進行。“如何才能減少氣壓的波動？”那段時間，這個問題一直困擾著課題組，大家也嘗試了很多不同的解決辦法，可是效果一直不理想。

　　李正坤并沒有發(fā)表太多意見，而是一個人躲到一旁看書去了。喜歡看書，喜歡從書中尋找靈感，喜歡在遇到問題時通過查閱文獻尋找思路，這正是李正坤這些年來邊做邊學(xué)、邊學(xué)邊做而養(yǎng)成的一種習(xí)慣。

　　在早已被翻舊的參考書上，李正坤突然看到了“濾波器”幾個字。電學(xué)實驗中經(jīng)常會遇到諧波以及噪聲信號的干擾，為了過濾這些干擾信號，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過濾氣壓的波動？”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。

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

　　一切準(zhǔn)備就緒，實驗開始了。時間一秒一秒地過去，李正坤目不轉(zhuǎn)睛地盯著電腦屏幕上顯示出來的數(shù)據(jù)曲線。緊張、期望、激動……外表看起來依然沉著冷靜的李正坤內(nèi)心卻猶如波濤洶涌一般，周圍的空氣仿佛都凝固了，李正坤幾乎都能聽到自己的心跳聲。

　　最后的實驗結(jié)果顯示，正如李正坤當(dāng)初所設(shè)想的那樣，這臺自制的儀器有效解決了氣壓波動對整個系統(tǒng)的沖擊，將系統(tǒng)的信噪比提高了兩倍以上。而且由于使用的是空的氦氣瓶，在過濾氣壓波的同時還很好地回收了價格昂貴的氦氣，為課題組節(jié)省了大量實驗經(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。

　　兩個完全不同的領(lǐng)域，卻被李正坤如此巧妙地連接起來。“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了幸福。“我是搞電學(xué)的，對電學(xué)中的概念比較熟悉，能夠?qū)㈦妼W(xué)中的概念引進過來，這大概也就是所謂的舉一反三、觸類旁通吧。”

　　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(xiàn)在已獲得發(fā)明專利。

　　結(jié)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(zhǔn)不確定度已經(jīng)達到2.4×10－10，比世界最好結(jié)果還要高出10倍。2007年，“量子化霍爾電阻基準(zhǔn)研究”課題榮獲國家科學(xué)技術(shù)進步一等獎，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！”張鐘華對李正坤的表現(xiàn)給予了高度評價。

　　自己“摘蘋果”

　　“參與研究這個世界級難題，對我來說是鍛煉和學(xué)習(xí)的機會，正因為難才更有挑戰(zhàn)。”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(zhǔn)的研究”課題中。說這個課題是“世界級難題”一點兒也不夸張。質(zhì)量基準(zhǔn)是國際單位制7個基本量中惟一還沒有量子化的基準(zhǔn)，國外已經(jīng)投入了幾十年的時間對其進行研究，提出過多種方案。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、瑞士等國進行的“功率天平”方案，都還未達到替代實物基準(zhǔn)的要求。國際計量界特別希望能有更多國家提供測量結(jié)果，特別是采用不同原理的裝置測量的結(jié)果將更有價值。因此，當(dāng)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個關(guān)鍵點：互感量的精確測量、線圈系統(tǒng)的設(shè)計和天平系統(tǒng)的設(shè)計。其中首先需要解決的就是互感的精確測量問題，而李正坤正是該部分的負(fù)責(zé)人。

　　目前，國際上互感測量不確定度的最高水平為2×10－6，要想提高整個能量天平研究的準(zhǔn)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足要求。

　　好幾次，實驗遇到難點，李正坤一籌莫展，張鐘華希望能夠幫助他解決問題，誰知李正坤并不“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步？”李正坤無意冒犯老師，他只是覺得，越難的課題就越是鍛煉自己的好機會。“張老師的知識太豐富了，一個困擾我們好幾個星期的難題可能他三言兩語就解決了。沒有經(jīng)過自己的思考和努力，永遠(yuǎn)也無法真正進步。就像大人和孩子一起摘蘋果，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上才能摘到。如果每次都是大人摘了蘋果放到孩子手中，那這個孩子永遠(yuǎn)都學(xué)不會爬樹，得不到鍛煉。”李正坤要做那個自己爬樹摘蘋果的“孩子”。

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

　　李正坤說，每當(dāng)遇到解決不了的難題自己就會悶悶不樂，這時候，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而且沒有開發(fā)過道路的野山。有時候你覺得自己已經(jīng)完全沒有力氣再前進一步了，但當(dāng)你看到身旁的人都還在堅持，還在前進，你又會鼓勵自己，再堅持一下，再前進一步。”

　　迷茫——灰心——堅持——前進……

　　正是在這樣無數(shù)次的循環(huán)中，李正坤離目標(biāo)越來越近。

　　李正坤通過深入研究，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(zhǔn)和時間頻率基準(zhǔn)。“我國的量子化霍爾電阻基準(zhǔn)已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平，不確定度達到10－10量級；時間頻率測量的不確定度也處于世界先進水平，達到了10－14量級以上。因此，我們提出的這個新方案，從原理上就已經(jīng)優(yōu)于國外方案了。”經(jīng)過兩年的努力，李正坤負(fù)責(zé)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數(shù)量級，此項技術(shù)的突破為質(zhì)量基準(zhǔn)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說：“互感是項目的核心內(nèi)容，重中之重，測量結(jié)果取得10－7量級的重復(fù)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(fù)性實屬不易，超過了國外一個數(shù)量級。能量天平方法前途光明，值得嘗試。”

　　“他是我的學(xué)生，而且一直跟著我做課題，可能會有人說他是‘大樹底下好乘涼’，甚至說他是‘乘船坐車’的人。但我心里明白，在每個課題里，他都實實在在做了很多工作。”張鐘華院士意味深長地說。

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

　　“青年科技人員的成長離不開國家形勢、發(fā)展平臺和個人努力3個要素。作為青年科研工作者，應(yīng)該珍惜大好時機，實現(xiàn)個人價值，回報社會和國家……”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人的發(fā)展，從遇到問題不能繞道而走談到科研工作絕不能弄虛造假，聽得出，每一句話都是李正坤的肺腑之言。

　　“我能得這個獎其實挺幸運的，我是代表全國質(zhì)檢系統(tǒng)得的這個獎。其實周圍比我優(yōu)秀的人還有很多，我只是比較幸運而已。”說這番獲獎感言時，李正坤的眼神里依舊保持著一如既往的謙虛和平靜。