【故事】中科院物理所单欣岩：科研之路与自洽之旅
这是海淀·故事第696篇文章
新形态新动力系列
人物之八
一只红色的小猫望着鱼缸里的小鱼，然而它眼前所见的鱼却并不是真正的小鱼，鱼的位置在猫看到的位置之下。这体现的是光的折射原理。
小时候，我们常在初中物理课本上见到类似的画。但现在，你可以在中国科学院物理所的井盖上看到这幅画。
为了迎接90周年所庆和一年一度的大型公众科学日，中科院物理所特别策划了“井盖涂鸦”活动。“井盖涂鸦”的图案来自于24个物理学核心知识，比如傅里叶变换公式、薛定谔方程等等。这些涂鸦一经推出，就吸引了许多中小学生慕名而来，一探究竟。
你知道这些有趣的图案都是谁画的吗？
答案是：物理所的科研工作者们！千万别以为在物理所工作的人都是疯狂做实验的“科学怪咖”，其实在他们眼里，科学也有不一样的一面。
我们今天的主人公单欣岩就是一位对科学有着不同见解的科研工作者，正是她画了“猫和鱼”光的折射现象的井盖。
单欣岩
但是，单欣岩和光并非只有这一点点联系，她的工作方向是凝聚态领域的超快光学探测，日常工作当中经常和光打交道！
实验室女王
和光打交道，听上去一定很酷。但实际上，这份工作却比我们想象中要枯燥得多。单欣岩带我们去了位于中科院物理所地下一层的实验室——表面实验室SF05组。
实验室一隅
实验室分为三块，除了一进门的中厅，就是两个实验室。右边的叫超快激光耦合扫描隧道显微镜，左边叫自旋分辨扫描隧道显微镜。
扫描隧道显微镜（STM）是一种用隧穿电流辨别出单个原子的方法。单欣岩介绍道，这是人类第一次用很细的探针通过隧穿电流摸到一个个原子，人们用它验证了很多之前只能靠猜测的物理问题。
“其实无论你做什么实验，是电流的探测，还是力的探测，最后都是探针下的那一个原子在发生作用。”单欣岩解释道，“我不是很确定这些研究的具体应用是什么，因为这些研究针对的是非常基础的物理原理研究。我们搞好了原理，其他科学家就可以用它作为工具，实现更多的功能，然后应用于医学、工业、能源等领域。”
做实验的单欣岩
通常来说，基础物理领域可以分为两部分，一部分是理论，一部分是实验。我们熟知的科学家爱因斯坦就是研究理论的。而单欣岩和她的同事们主攻基础物理的实验研究。他们会根据理论的预测，构造一个实验环境，用实验去验证理论预测是否正确。
“STM的探针最终要实现对单个原子的探测，那是‘皮米’量级的精确度，怎样实现这样精密的运动控制和测量，就要设计一个扫描台，这是我们整个系统的核心。此外，实验环境的要求也非常高，我们要控制真空度、温度、噪音、光……总之为了控制这一系列因素，就诞生了这个大机器。”单欣岩一边说，一边打开了实验室的门，一个包着铝箔纸的庞然大物出现在了我们眼前。
“看起来很丑是吧？一点都不酷对吧？这就是我们组朝夕相处的东西。”看见我们惊讶的表情，单欣岩微笑着眯起了眼睛。她走到大机器边上，指着铝箔纸说，这是为了让温度均匀并且减少热量的耗散而包裹的，而铝箔纸里面是一个真空腔，真空腔是为了保证实验环境的干净。
这部大机器的每个零件，她都能讲得头头是道，每一个位置，她都烂熟于心。因为她知道，越是精密的仪器越需要最精心的维护，任何一点疏漏，都会导致实验环境有所变化。
单欣岩和她的宝贝光学设备
在另一个房间的光学平台上，放着单欣岩最“宝贝”的激光设备。大大小小的反光镜，单欣岩都能说出它们具体安置的位置。单欣岩说，“物理实验可不像你们想的那么’高大上’，调试、维修设备，这些琐碎的工作是占绝大多数的。因为一环做不好，后面的工作就全白费了！”
“那你会觉得这些琐碎的工作很无聊吗？”
“当然不会！”单欣岩指着复杂的STM设备说，“这些设备内部虽然复杂，但是它们在我的脑子里是一个整体的系统。当我蹲在地上检查时，这个系统就在我的脑子里运转，我就可以排查问题出在哪里，大概就像是医生诊断病人。
现在整个实验室在我眼中就是透明的，我知道调节这个仪器会有什么变化，那个零件负责实现什么功能，这样一来，就没有对未知的恐惧，就会产生一种’掌控全局’的感觉！这种时候，我，就是’实验室女王’！”单欣岩配合着这些话做了一个握住拳头的表情，笑得非常单纯。
随遇而安的开始
我们的一生总要做很多选择，有些人喜欢未雨绸缪，早早计划好一切，有些人则随心随性，相信转角的契机。单欣岩属于后者，在她口中，选择物理学专业，专注于光学研究，甚至远赴荷兰留学，都并非刻意安排，而是有点随遇而安的味道。
1996年，17岁的单欣岩即将参加高考，填报志愿时，她有点犯难。彼时的她还不是自信的“实验室女王”，只是个“理科好”的女生。
“我当时很纠结自己的专业。我比较偏理科，但当时很多像机械工程、精密仪器这样的专业，我连听都没听过，不可能报考，最后我想还是选物理吧！”单欣岩说。
2003年在清华大学礼堂
由于成绩很好，她顺利考入到清华大学物理系。但真正进入到清华大学学习后，单欣岩却受到了不小的打击。“身边的牛人太多了，你一下子变成了倒数，还经常徘徊在不及格的边缘。而我上铺的姐姐，浙江考来的，高考成绩比我高了将近一百分。量子力学我学的苦哈哈的，她却觉得非常轻松。”单欣岩托着腮陷入了回忆，时隔20多年，她想起这段经历还是会不由自主地皱起眉头。
2003年在清华大学的科学馆
“有些人学物理是很有天赋的，而我就属于没有天赋的。现在也从来不敢说自己懂量子力学。”单欣岩平静地说，“我当初选择光学，是因为我觉得麦克斯韦方程组再加上量子光学，已经足够解决目前光学领域的绝大多数问题，我也能够搞明白他们。”她坦诚地说。
2003年冬季，她选择远赴荷兰Utrecht大学读博深造。荷兰是一个高纬度国家，冬季阴雨连绵，天黑的时间又早，再加上她是做光学实验的，整日都在黑暗的实验室渡过，所以在初到荷兰的几个月，她几乎没见过阳光。除了天气让单欣岩感到压抑，语言的难关是最让她感到崩溃的。
荷兰 Utrecht大学物理系
“到了国外第一个月，我才知道什么叫做’打回原形’，外语的思维都没有建立，一切就是从头来。”单欣岩笑着比划，“而且我的师兄是一个俄罗斯人，人虽然极好，但口音极重，刚开始我根本不知道他在说什么！”
荷兰
→
单欣岩讲着讲着，自己忍不住笑。她是个很爱笑的人，并不擅长将自己无助的一面外露。
“后来，荷兰的冬天过去了，春天一到，天气变得非常好！我也逐渐适应了新的语言环境，开始用英语思考。总之，一切都变得顺利起来。”
一霎那的顿悟
2005年的春天，在单欣岩的记忆里是灿烂的。在那个春天，适应了异国生活的单欣岩觉得自己思维上的某种局限被打破了。从裂缝中迸发的“光”，让这个春天在回忆里格外耀眼。
2004年，荷兰郁金香公园
那年，单欣岩申请去当本科生实验教学的助教。接受培训时，学校要求助教们“answer the question by question”（用问题回答问题）。
这点让单欣岩感到非常惊讶，“在我固有的观念中，我认为一个好的教师，是尽量把知识讲的清楚明白，让学生理解。但国外认为，好的教师是把解决问题的方法教给学生的，你可以去启发他、引导他，但永远不能直接告诉他答案。”
2008年，单欣岩和荷兰的导师 J. I. Dijkhuis教授
当时，单欣岩在教学实验室带16个学生，“你都不能想象，有些学生能从一个简单的实验挖到非常深的层次，他们发现问题，会自己设计解决方法、验证手段，并且找原理书去读，下次再做实验时会主动再来和你讨论，他们探索出的可能性让我瞠目结舌，又很受启发。”她顿了顿，补充道：“但有一些学生，只是把这个实验当成学分必修的任务，努力想从老师这里找到答案，完成作业。“
这两类学生代表了两种不同的思维方式，一种是探索型的，一种是接受型的。很显然，科研类的事更要求具有探索型的思维能力。锻炼出这种思维能力的学生也会对科研保持一种纯真的“喜欢“。
2008年，单欣岩在荷兰Utrecht大学参加博士答辩
说到“喜欢”，单欣岩承认，20多年前，自己将物理学定为专业的选择里包含着很强的盲目性。而在12年前的荷兰，她也曾对自己的选择有过反思。
单欣岩与硕士时期的导师李师群教授
“在清华本科高年级，选择专业方向时，学生需要和导师见一面，我很幸运的遇到了一个极好的导师。那时候导师一个个问我们，为什么选择光学？我回答的是，我喜欢麦克斯韦方程组系统性、对称性的美感。另一个同学说，光学的实验很漂亮，颜色很美。”
单欣岩深吸了一口气，再缓缓吐出来，“现在想起来，我觉得这些话是最真实的。我们当时选择物理，都是因为一件特别小、特别简单的事，没有考虑那么多。但或许就是因为简单，它才是你内心最真实的想法。以前我没有意识到，直到这么多年后，我才发现，它很美，这些听上去简单的不值得一提的东西，才是最初让我选择物理，选择光学的原因，并一直坚持走到了现在。”
单欣岩说，她喜欢麦克斯韦方程组的系统性，喜欢自己在这个系统里发挥想象力，喜欢设计仪器。她也喜欢做实验时看到的各种颜色，有的是纯净的湖蓝色，有的是清翠的绿色，哪怕只是惊鸿一瞥转瞬即逝。
看着那种纯净，心里也会莫名的安静。就像一个摄影师，跋山涉水的来到峰顶，在寂寞的黑夜中默默等待，等待黎明那一刻的神奇色彩，兴奋而又安静的按下快门。
或许，科学本身便足够有吸引力，一个过分确切的答案反而让科学显得不那么“可爱”了。探索精神、创新精神，寻根溯源，不过是像孩童一般的好奇心作祟。但是，有的人让这颗好奇种子生根发芽，有的人让其自生自灭。
“我有些惭愧，因为在科研的探索之路上，我并没有取得太大的成绩，有时候也不太敢说自己是个科研工作者。”单欣岩说得直白且诚恳，“但是对于我个人来说，这条探索之路，让我找到了一种自洽。”
中关村是一个科研人才高度集聚的地方，中科院物理所尤甚。我们听到了很多诞生在中关村的科技成就，它们代表着中国科技的塔尖。
但就像“光的折射”原理一样，我们看到的东西有时并不真切，耀眼的科技成就之下，更多像单欣岩一样的科研工作者，他们默默地在实验室里一次次试验，一次次发现问题并探寻解决的方法。他们的生活里没有鲜花与奖杯，尽管他们也不在乎这些外在的东西。
但是，他们的坚持并不像外界所想的那样，枯燥乏味。他们是将好奇种子扎根于心的人，真正让他们着迷的，是神秘的探索之旅，而不仅仅是一个结果。抑或是，人的一生也并非一条笔直的光路，能够直直地穿透过任何阻碍。光遇水弯折，但只要你不放弃“发光”，本身便是闪耀的。
科研工作如是，人生亦如是。
02
朗读者：郑晋越
海淀政法战线一老兵
文、编辑、部分摄影、音频剪辑 / 佳梧
朗读者 / 郑晋越
审校 / 冯焕丽
部分图片提供 / 单欣岩
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