本刊記者　孫秋霞

生命不止 攀登不息——記科學中國人（2015）年度終身成就獎獲得者徐至展

本刊記者孫秋霞

徐至展在頒獎大會上發(fā)表獲獎感言

77歲的徐至展每天清晨提著一個黑色布包，邁著有點急切的步子走向辦公室。2016年是他來到中國科學院上海光學精密機械研究所（簡稱“上海光機所”）的第50個年頭，近半個世紀以來，他致力于開拓與發(fā)展我國強激光科學技術并進而超強超短激光與強場物理新領域及其重大應用，為中國上述當代重大科技前沿領域的開創(chuàng)與發(fā)展并進入國際最前列作出了先驅(qū)性杰出貢獻。

如今，徐至展頭發(fā)已經(jīng)花白，但他仍像年輕時一樣全身心撲在科研上。他說：“我喜歡這個領域，喜歡和年輕人在一起。雖然年事已高，我還是希望能夠繼續(xù)從事科學研究，推動國家在超強超短激光科學和強場物理新領域的進一步發(fā)展?！?/p>

赤子丹心獻激光

1938年12月16日，一個普通知識分子家庭新添一名男嬰，他就是徐至展。由于父親工資不高，家里人口眾多，生活清貧的徐至展靠國家的助學金相繼完成小學、中學、大學直至研究生畢業(yè)。而早在中學時代，他的心中便播下了一顆種子。

那是上世紀50年代，徐至展就讀于江蘇省常州中學。這是一所著名的江南學府，曾經(jīng)走出過瞿秋白、張?zhí)?、錢穆、劉半農(nóng)等諸多大家，優(yōu)良的傳統(tǒng)和嚴謹?shù)膶W風在潛移默化中熏陶著徐至展。

“1952年，我們通宵在用茅草搭建的食堂里等待新年的鐘聲。因為這是中國第一個五年計劃開始的元旦，建國初期百廢待興，特別是在科學上中國要趕到世界的前沿。當鐘聲響起的時候，大家都很激動，心中涌起一股愛國的熱情。”時隔60多年，徐至展仍然清楚地記得那一幕，對物理感興趣的他立志將來做一名物理學家，要用知識與成果報效祖國。

高中畢業(yè)后，成績優(yōu)異的徐至展被保送到南京航空航天大學（前身為“南京航空學院”），那時國家急需制造第一代噴氣式飛機的人才。1957年，當學校允許個人自由選擇時，徐至展念念不忘成為一名物理學家的理想，便轉(zhuǎn)到復旦大學物理系攻讀了5年。

本科畢業(yè)后，徐至展決定繼續(xù)深造，考入了北京大學，成為我國著名物理學家王竹溪先生的研究生。

“王先生的學識和人品對我影響很大，記得當時他是北大的副校長，但每個星期必定抽出半天時間指導我和另一個研究生，如果因會議等事情耽誤了也要補回來。王先生使我更加堅定了把一生獻給科學的信念和意志?！?/p>

1965年，從北大研究生畢業(yè)的徐至展加入到上海光機所。該所是1964年成立的我國第一個激光科學技術的專業(yè)研究所，從上世紀60年代中期開始，就一直承擔強激光引發(fā)核聚變這一國家重大科研項目。

核聚變是兩個較輕的原子核聚合成一個較重的原子核，從而釋放巨大原子能的一種核反應形式。例如，太陽的能量就是來自其核心持續(xù)進行的核聚變反應，氫彈爆炸也是一種核聚變。由于核聚變能是一種幾乎取之不竭的無碳能源，它成為人類夢寐以求的未來新能源。

徐至展向記者解釋，激光核聚變，實際上就是利用強激光來引發(fā)核聚變，相當于在實驗室內(nèi)引爆一個微型氫彈。它在國家安全和造福人類、解決能源問題等諸多方面，意義極其深遠。

憑借著創(chuàng)造的激情和忘我的工作，徐至展很快脫穎而出。不久后被委任為激光核聚變研究室業(yè)務負責人，長期主持上海光機所的激光核聚變研究，包括激光產(chǎn)生、加熱和壓縮等離子體并引發(fā)核聚變反應的實驗和理論研究。

“當時我們都感到責任重大，不可懈怠，因為每一個關鍵的技術、關鍵的原理都要我們自力更生來研制，來籌備。而且我們的實驗條件和工作條件也還是很艱苦的，經(jīng)常加班加點。記得有個夏天我們連續(xù)工作了30多個小時，累了就在實驗室外面的板上躺一躺，然后再爬起來再干。”

在艱難的環(huán)境面前，徐至展研究團隊反而充滿著頑強的意志。經(jīng)過多年辛苦拼搏，在70年代初期，他們終于連續(xù)取得了一系列重大突破。如：1972年，激光產(chǎn)生600萬度高溫高密度等離子體；1973年，激光打靶（氘冰、氘化鋰與氘化聚乙烯）發(fā)射中子；1975年底，建成1011瓦級六束激光打靶實驗裝置；1977年，利用六路激光裝置實現(xiàn)多束激光驅(qū)動微球靶向心壓縮等。

上述開拓性成果是當時激光核聚變領域處于開創(chuàng)階段的里程碑式進展，不僅在中國是首次實現(xiàn)，在國際上也屈指可數(shù)，也為我國后續(xù)深入系統(tǒng)開展激光核聚變研究，奠定了十分重要的技術基礎。

1978年，由徐至展主持完成的“激光核聚變研究”重大成果獲全國科學大會獎。1982年，作為主持人之一的另一項重大成果“六路釹玻璃激光等離子體物理實驗裝置”獲中國科學院科技成果獎一等獎。

由于在強激光物理及其重大應用等領域取得矚目成就，1991年，徐至展當選為中國科學院學部委員（院士），那時他還不滿53歲，成為當時全國最年輕的院士之一。

“有人對我講，老徐啊，你已經(jīng)成了院士，功成名就，不要再那么拼命，可以歇一歇、松口氣了?？墒?，這種說法和我遵循的人生價值觀并不符合，我一直要求自己‘執(zhí)著獻身攀高峰’，用知識和成果報效祖國，畢生為國家科學的發(fā)展做貢獻。我不可能停下步子來?！?/p>

就這樣，徐至展將當選院士作為科研事業(yè)的新起點，繼續(xù)奮斗在科研一線。

2005年春節(jié)，中國科學院院長路甬祥（右一）看望徐至展（陪同的有上海分院院長沈文慶等）。

2009年9月，徐至展會見來訪的國際著名強場物理科學家、美國Ohio大學 Pierre Agostini教授。

獨辟蹊徑攀高峰

自從上世紀60年代初美國科學家梅曼發(fā)明世界上第一臺紅寶石激光器以來，激光科學成為世界各國競相研究的前沿領域之一。徐至展告訴記者，超強超短激光能夠為人類提供前所未有的極端物理條件與新的實驗手段，這些極端物理條件過去都只能在核爆中心、恒星內(nèi)部或者黑洞邊緣找到，現(xiàn)在在實驗室利用激光就可能創(chuàng)造。

基于啁啾脈沖放大與光學參量放大相結(jié)合的光學參量啁啾脈沖放大（簡稱“OPCPA”），是國際上積極探索的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展超強超短激光的全新原理，一旦突破，有可能為激光科學技術的發(fā)展開辟一個新時代。

1998年，徐至展敏銳地意識到，OPCPA對向超短超高超強的更高層次的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展可能帶來革命性的推動。于是，他不失時機地建議并組織隊伍開展“小型化OPCPA超短超強激光裝置”的研究。

“因為我們要進行的是利用OPCPA新原理來實現(xiàn)新一代的超強超短激光，所以這個難度是比較大的。國際上雖然發(fā)達的國家都競相研究，但是都停留在比較低的水準上，還沒有突破它的根本問題?！毙熘琳垢嬖V記者，這個根本問題就是OPCPA新原理基于的兩個光束要在時間上精確同步，且光譜、脈沖要完全匹配等。

項目立項之初，徐至展團隊決心要走到國際最前列，經(jīng)過可行性分析，他們的預定目標是實現(xiàn)10太瓦級新一代的超強超短激光。

徐至展在超強超短激光物理實驗室工作

然而，當項目真正實施起來難度卻很大。“一個是因為我們預定的指標很高，當時國際上的最好結(jié)果還是英國盧瑟福實驗室的1太瓦級。還有一個原因是既涉及到科學原理，又涉及到工程性的實施，需要不斷克服瓶頸，不斷前進?！边@時，徐至展的眉頭漸漸緊蹙起來，仿佛仍然置身于當年的情境之中。

項目進行到中期的時候，研究進展離最初的預定目標相差尚遠。如果最后完不成任務，身為首席科學家的他將要付出信譽上的代價。一種無形的壓力像一顆巨石壓在了徐至展的肩上，一夜之間，他的頭上多了幾許白發(fā)。

盡管身肩重擔，徐至展卻毫不氣餒。只要有時間，他便會親自到實驗室指導并組織科研團隊。他一如既往的科研熱情和堅定意志感染著每一個人。

為了解決研究瓶頸，徐至展組織老中青相結(jié)合的隊伍積極討論研究解決方案。秉持著“東方不亮西方亮”的原則，終于，他帶領團隊開辟了一條全新的道路。

“我們提出了一個全光同步的、完全不同于國際上的更為先進的總體創(chuàng)新方案以及發(fā)展相應的單元創(chuàng)新技術。目標就是克服原先使路線停滯不前的關鍵技術瓶頸。”

在總體創(chuàng)新方案以及單元創(chuàng)新技術的成功實施基礎上，徐至展團隊實現(xiàn)了基礎性原理探索與工程性技術實施的相結(jié)合，在2002年成功創(chuàng)建了世界首臺基于OPCPA新原理的小型化10太瓦級新一代超強超短激光裝置，并獲得了激光峰值功率最高（16.7太瓦）且對應脈寬最短（120飛秒）的創(chuàng)國際最高水平的重大成果，遠超當時國際同類研究最好結(jié)果（1太瓦級）一個量級。

該項突破是中國新型高功率強激光系統(tǒng)的總體輸出功率水平第一次在國際上取得領先地位，被國際同行評價為：“十年來國際OPCPA研究領域中最杰出的實驗成就”。先后獲得上海市科技進步獎一等獎和2004年度國家科技進步獎一等獎。首創(chuàng)的光同步總體方案近年也被歐盟大科學裝置ELI（極端光設施）計劃的概念設計方案等采用，為國際超強超短激光領域的長遠發(fā)展提供關鍵技術基礎。

徐至展坦言：“真正重大的自主創(chuàng)新，必須也要承擔一定的風險，且要做好失敗的思想準備和擁有不斷克服失敗的精神力量?！?/p>

緊接著，徐至展及其團隊發(fā)明了抑制寄生振蕩等多項創(chuàng)新技術，2007年研制成功創(chuàng)世界最高峰值功率的超強超短激光系統(tǒng)，獲得了當時國際同類裝置中最高的峰值功率（0.89拍瓦）和最短的脈沖寬度（29.0飛秒）。

應用該系統(tǒng)及建成的實驗平臺，徐至展及其團隊已在激光驅(qū)動臺式化核聚變、高亮度中子源和高能電子加速等多項重大應用研究中取得了有重要國際影響的突破性研究成果，是國際同類裝置中少有已取得重大應用成效的裝置。

近年來，徐至展及其團隊又創(chuàng)造性地解決了高增益放大并超高時間對比度等關鍵科學技術問題，2013年研制成功當時世界最高峰值功率的2拍瓦激光放大系統(tǒng)并突破了獲得超高時間對比度（1011）激光脈沖的世界性技術難題。2014年又進一步創(chuàng)新發(fā)展主動寄生振蕩抑制技術等，2015年研制成功5拍瓦超強超短激光放大器，大幅度領先國際同類研究。

“我的科學生涯讓我感悟到，攀登科學高峰的歷程崎嶇又艱辛。只有摒棄浮躁與急功近利，心無旁騖，耐得住寂寞潛心研究，方可十年磨一劍，孕育令人振奮的成功?！边@個攀登了半個世紀的近八旬老人，發(fā)出了自己的肺腑之言。

徐至展和他培養(yǎng)的兩位學生李儒新研究員（左一）、程亞研究員一起討論學術問題

老驥伏櫪爭朝夕

認識徐至展的人都知道，老先生對科研的熱愛從未減退過。幾十年來，實驗室?guī)缀醭蔀樗募?，他很少有休息日和假期，為了一項項研究，他常常日夜苦干?/p>

據(jù)上海光機所所長李儒新回憶：“記得兩三年前，為了提交一個科研項目的報告，我們春節(jié)假期聚在一起討論。當我和另外一個同事都感到非常疲憊的時候，他還精神抖擻?！?/p>

徐至展身上始終有著一種忘我的工作精神，科學研究對他來說已經(jīng)成為生命中不可分割的一部分，成為了“一種注入到血液中的責任感”。

近十年來，徐至展在強場物理前沿開拓中也取得了原創(chuàng)性的科學新發(fā)現(xiàn)。如，他領銜的研究組發(fā)現(xiàn)國際強場物理領域過去三十年研究中丟失的重要物理現(xiàn)象等。

“強激光場中的原子分子的光電離是整個強場物理的重要科學基礎之一，但是原先的研究是有局限性的，在實驗室內(nèi)，因為大部分強場物理實驗局限于鈦寶石的波長800nm，當然，也可以經(jīng)過倍頻以后進一步縮短，所以我們急需要發(fā)展新波長超強超短激光，以至于可以進行一些人類還沒有進行或較少進行的實驗研究?！?/p>

徐至展總是對重大科學問題有著敏銳的洞察力，他非常擅于把握學科發(fā)展的前沿和趨勢。在他的帶領下，團隊自行研制成功可調(diào)諧中紅外新波段超強超短激光實驗平臺。利用該實驗平臺，他們意外發(fā)現(xiàn)在隧穿電離的光電子能譜當中，存在以前從來沒有被發(fā)現(xiàn)、被丟失的低能峰狀新結(jié)構。

該項原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)被國際學術界廣泛稱謂為“低能結(jié)構”，推動了現(xiàn)有的強場物理理論的發(fā)展，引領了學科新方向。

光華背后是不為人知的付出。正如魯迅先生所說，他把別人喝咖啡的時間都用在了工作上。他曾經(jīng)連續(xù)幾個月操勞奔波，最后因過度勞累而被送進了醫(yī)院。

“盡管我自己的工作成就十分有限，但有一點可以問心無愧，那就是我始終心甘情愿把自己奉獻給國家的科技事業(yè)，全身心投入，付出所有?！庇弥R與成果報效祖國的理想，徐至展是在用自己的一生去踐行。

當記者問及他對未來的規(guī)劃時，他脫口而出“最近有兩個非常重要的項目”。其中一個是要建成世界領先水平的10拍瓦級的超強超短激光裝置，他擔任該項目的首席科學家；另一個是剛剛立項不久的中國科學院先導性B項目，要進行超強激光與聚變物理前沿研究。

“我們經(jīng)過多年努力，才站在了超強超短激光科學和強場物理新領域國際最前列。我想繼續(xù)推動國家在上述領域的發(fā)展，保持領先地位?！?/p>

在徐至展看來，前方仍然任重道遠。不過，他深知青年科技人才是國家未來的希望。除了科研工作，他把大量精力投入在了人才培養(yǎng)上。他不僅在學術上給予學生指導，還在思想上、生活上給予他們關心，堅持高起點、高標準，嚴要求，不斷提高學生駕馭科研工作的能力。

當學生發(fā)表論文時，他總是把自己的名字放在后面，將學生推上第一作者；他非常樂于讓青年學生代表他在國際會議上做特邀報告，使他們能夠迅速在國際上打開知名度；在人民大會堂領獎時，他還特意讓學生一起參加……

如今，徐至展已培養(yǎng)了一大批高層次科技人才，他們中間有許多人成為了優(yōu)秀的學術帶頭人，如4位博士獲得全國優(yōu)秀博士學位論文獎，6位博士獲得國家杰出青年科學基金，8位博士入選中科院百人計劃。他十余次被評為中科院優(yōu)秀研究生導師，杰出貢獻得到公認，堪稱楷模。

幾年前，有人問徐至展什么是諾貝爾精神？思索片刻，他回答道：“諾貝爾精神，我的理解就是不斷的、持續(xù)的、一個接一個的、后人在前人基礎上的創(chuàng)新和求實，以及科學家永恒的獻身精神?！?/p>

也許，正是因為有這樣的理解，徐至展將青春與熱血全部奉獻給了祖國的科學事業(yè)，并持續(xù)奮斗與攀登。他說：“求索科學發(fā)現(xiàn)，攀登科學高峰，是我生命價值的體現(xiàn)，也是我人生樂趣的所在?！?/p>