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中科院院士梁作堂:于“乐高宇宙”探寻粒子奥秘 尽显学者浪漫

   时间:2025-12-14 22:50:26 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

12月初,山东大学青岛校区迎来了一位特殊的“归人”——新当选的中国科学院院士梁作堂。他的行李箱里,一本崭新的院士证书格外引人注目。这位在粒子物理领域深耕多年的学者,回到熟悉的校园后,办公室的平静被打破:电话铃声此起彼伏,访客络绎不绝。面对外界的关注,梁作堂显得有些不适应,他更习惯于沉浸在自己的研究世界中。“推导公式的时候,才是我最享受的时刻。”他这样说道。

梁作堂的研究对象是夸克和胶子——物质世界最深层次的结构与最基本的相互作用。他常用“乐高宇宙”来比喻:如果将宇宙看作由不同大小的积木组成,那么所有物质,包括人类自身,都是由最基本的“积木”搭建而成。粒子物理的任务,就是找到这些最小的、不可再分的“积木”,并理解它们如何拼接在一起。“要理解宇宙的宏大,就要从最微小的粒子入手。”这是他常挂在嘴边的话。

爱因斯坦的广义相对论指出,宇宙起源于一个“奇点”——一个极其炽热、致密的点。要理解这个“奇点”之后发生了什么,就必须研究极早期宇宙中的粒子物理。梁作堂与同行们通过大型粒子对撞机模拟宇宙大爆炸后百万分之一秒的状态,创造出一个温度高达万亿摄氏度的环境。在这个环境下,质子和中子会“熔化”,打破“夸克禁闭”,暂时获得自由,形成一种新的物质状态——“夸克胶子等离子体”,也就是宇宙混沌初开的模样。

“研究粒子物理不仅能帮助我们理解宇宙的起源,也能让人类更好地利用它们。”梁作堂解释道。例如,原子弹和氢弹都是粒子强相互作用的剩余作用,但强相互作用的本质仍不清楚。他希望未来有一天,人类对强相互作用的了解能像对电磁相互作用的了解一样深入,从而更得心应手地利用核能。

梁作堂对物理的热爱,源于他的成长经历。上世纪六十年代,在农村,勤快、能帮父母下地劳动的孩子更受青睐,但爱学习的梁作堂得到了父母的特别宠爱,可以不用下地干活,在家看书。初中时,他的数学和物理老师教学出色,让他对数学产生了浓厚兴趣。高中时,他遇到了一位山东大学数学系毕业的老师,这位老师的人格魅力和学术背景深深吸引了他,让他更加痴迷于数学和物理。1980年,梁作堂考入山东大学,选择了理论物理专业,因为“这门学科需要物理和数学结合”。

1987年从山东大学硕士毕业后,梁作堂前往德国柏林自由大学留学,1994年获得博士学位并留校工作。三年后,他选择回到母校任教。此后,他仍与海外科学家保持密切合作,足迹遍布瑞典、意大利、美国等地,从事粒子物理与核物理理论研究。“山大物理系底蕴深厚,有非常好的学术传统,这样的传统一代代传承下来,我也是受益者之一。”梁作堂说。

从学生到导师,梁作堂始终坚信:大学里的人才不是在课堂上教出来的,而是在大师营造的氛围中熏陶出来的。作为受益者,他也努力保护和滋养这种传统。他的学生吕济鹏深有感触:“每个学期,我们至少会听上一二十场高水平学术讲座,梁老师还会带我们参加行业内的学术活动。”2023年,第25届国际自旋物理大会首次将重离子碰撞自旋极化列为独立分会,梁作堂担任大会召集人,并率领山东大学代表团成功申请并获得下一届大会(SPIN2025)的主办权。

2025年9月,SPIN2025将在青岛举行,这是我国第二次承办此类大会。吕济鹏作为汇报人,在一众国际大佬的目光中上台做了学术汇报。这是他本科毕业于曲阜师范大学时未曾梦想过的事,但如今他已不再紧张。“站在巨人的肩上,才能看得更远。”吕济鹏说。他记得,梁作堂常教导他们:“讲报告、听报告都是学习的过程。如果台上的人讲得好,你好好学习他的优点;如果讲得不好,你要问问自己,他哪里讲得不好,为什么讲得不好,这样去分析问题,你自己就会提高了。”

粒子物理被公认为一门艰深的学科,但梁作堂能将艰涩的理论讲得通俗易懂。他的量子力学课广受欢迎,甚至有山东师范大学的学生特意跑来听课。“最重要的是授课老师喜欢不喜欢这门科学。”梁作堂说,“我上的课都是我特别喜欢的课。”他把这种热爱比作谈恋爱:“旁人觉得某人并没有什么特别的,但在恋人眼里却总能发现他处处都好。”这也是他挑选研究生时最先考虑的因素——学生是否真正喜欢这个方向。

吕济鹏当初面试时,被梁作堂等四位老师“面谈”了三个小时,主要聊对科研前沿的认识。“喜欢物理的学生都会主动去了解,知识面会更加广阔,而不只是为了读研,仅局限于书本知识。”吕济鹏很认可这种方式。当选院士之前,梁作堂的招生数量很少,一两年招一人,吕济鹏就是2022年他招收的唯一一个。成为院士后,他也没打算扩招:“这个领域的人才是很珍贵的,我们还是重质不重量。”

梁作堂与合作者早在2005年就提出了夸克胶子等离子体(QGP)整体极化效应,直到12年后,理论预言才被实验证实。起初,科学家们普遍认为,夸克胶子等离子体是一种完全混沌无序的状态,但梁作堂与校友王新年提出了颠覆性的理论:原始状态并非无序,而是整体上旋转,并最终导致极化。随着实验能力的升级,这一预言最终在2017年得到证实。美国布鲁克海文国家实验室将实验结果在《自然》杂志作为封面文章发表,引起国内外同行积极响应。

除了专业研究,梁作堂也关心学生的生活。2014年,周剑准备回国,参加中组部组织的海外高层次青年人才答辩。梁作堂得知他打算穿军绿色冲锋衣后,立即让师母带他去买了一套西装。答辩当天,周剑穿上了这套西装,顺利入选。如今,这套衣服只在最重要的场合才会被他拿出来。吕济鹏也记得,梁作堂常建议大家多读书、走出去看看,在开阔眼界的同时不断提升自己。“梁老师对我们总是鼓励式教育。即使组会上大家有些错误的想法,梁老师也会让大胆发言,他的学生都比较自信。”

2017年,山东大学前沿交叉科学青岛研究院成立,梁作堂任首任院长,来到了这座“有山有海的美丽城市”。在青岛工作的8年间,他几乎每天步行上下班,穿过街道,一侧是居民区,一面是广袤的鳌山湾。他喜欢放慢脚步感受这20分钟路程里的海风,“是休息的过程,也是思维延续的过程。”当选院士后,他的科研生活有所变动,出差多了,与学生见面从原来的一周两三次变为一周一次,有时甚至改成线上视频。但他想到的,是将来需要考虑人才培养、学科建设和国家层面的一些内容。“要站得更高一点,看得更远一点。”

前不久,梁作堂去了广东惠州,参观了我国“十四五”规划布局的重大科技基础设施——强流重离子加速器装置。与国际前沿的欧洲核子研究中心以发现新粒子为目标的对撞机不同,这个项目专注于利用稳定离子束进行前沿研究,是目前全球指标领先的重离子加速器。“在项目发展中应该会有更深入的参与。”梁作堂说,未来希望将实验和理论相结合,进行一些有组织的科研,继续在粒子强相互作用方面进行研究。

 
 
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