褚君浩：科研道路上的坎坷和风景

主持人：非常高兴能够在今天这样的一个场合，和您聊一聊您的经历、您的研究。今天的第一个问题，是想从您曾经用过的一个笔名开始，这个笔名其实乍一看还挺有意思的，叫“坦牛”。平坦的“坦”，一头牛的“牛”。能不能和我们解释一下为什么用这样的一个笔名？

褚君浩：当时我在大学念书的时候，是宣传组的，系里面有个黑板报，我为这个黑板报写了篇文章，叫做《勤奋加智慧等于力量》，署名“坦牛”。人家问我，你这个“坦牛”什么意思？我说在平坦的大道上，像牛一样勤奋地工作。好，说得通，但是心里面其实想的是“爱因斯坦”、“牛顿”。

主持人：那个时候您就非常崇敬这两位科学家。

褚君浩：对，心里面想当科学家，所以就用这样一个名字。我小时候不太用功，很调皮，但是对自然科学很感兴趣。我记得小学的时候，我父亲带我到虹口公园，晚上看星星看月亮，跟我讲日食月食的事情，讲太阳、月亮、地球，怎么互相遮住，然后形成日食跟月食，所以那个时候对天文学就有点兴趣。到了小学五年级的时候，我记得我曾经有过一次用两块透镜和一块硬板纸做成望远镜看月亮。那个时候我就对自然很感兴趣，但是还是调皮，功课大多数都是4分。

主持人：4分放在现在大概是什么概念呢？

褚君浩：4分就是良好。写字这门课不好，只有3分；自然是5分，那是好的。几年前，我到华东师大附小，跟同学们面对面做科普讲座。当时的校长现在年纪很大了，已经90多岁了，他知道我到附小来了，就很激动，写了封信过来。他里面就讲褚君浩小时候，爱玩、爱动手、爱动脑，也说我们现在的小朋友要像褚君浩那样活泼一点，不要死读书。

主持人：用我们现在的讲法，就是要开拓眼界，不要框住他个人的兴趣发展。

褚君浩：到了初中三年级，因为搬家的原因，我中学就转到徐汇中学，班主任老师叫王淑则，我还记得她的名字。她在我进教室前，曾经在班级里面讲，我们班级要转来一个很好的学生。我不在教室里面，但其他同学告诉我，告诉我以后，我心里面激动得不得了，我感到这个老师这么看得起我，就把我身上的正气全部激发出来了。所以我从初三开始，就变成了很好的学生。在这件事情我也有一个感悟，那就是教育要以表扬为主，其实每个学生身上都有正面的一面，也有非正面的一面，表扬就把他的正气激发出来，把他的积极性调动起来，学生就会更加努力。我初三开始，各方面都很好，而且我看好多书：天文学、分子物理学、原子物理学……当然有的书也看不懂，但是就感到看这个书本身很快乐。而且在中学里面，因为我对科学感兴趣，自己也思考一些问题，所以我还写论文，写过一篇叫《几何作图的一种方法》。因为几何作图有的时候蛮难的，那么我就是提出一种方法，如果是按照这样的一个办法，题目是一定能够做得出来的。

主持人：您当时不仅仅自己擅于解题，已经开始在总结自己为什么擅于解这些类型的题了。

褚君浩：这个就说明我中学阶段是很用功的。另外一点就是我喜欢物理学。

主持人：在中学阶段基本上已经比较明确，以后想做物理方面的科研了吗？

褚君浩：对的，所以我考大学的时候，三个志愿全部填的物理系。我记得当时填了复旦大学物理系、华东师范大学物理系、上海师范学院物理系。

主持人：后面高考的时候，您是如愿进入到了您心中的最理想的物理专业了。

褚君浩：高考我物理考100分，是满分，但是语文考坏掉了，满分是100分，我语文考40分。所以我就录取到上海师范学院物理系去了，一开始我心里面也有点不高兴，但是我马上就平静了，为什么呢？我想：你不是喜欢物理吗？那么你现在不是念物理系吗，那不是你的目标就是学物理吗？进复旦大学物理系念书就相当于去看一场交响乐，你坐在最好的位置；在华东师范大学你去看这个交响乐，就相当于你坐在稍微中间一点；在上海师范学院就相当于你看这个交响乐坐在最后一排，但还是在剧院里看交响乐，也是看这个交响乐，所以你只要努力，这个方向你还是可以做得很好，所以我很快就平静了。

主持人：在您的大学时代，有哪些能力是在那个时候培养的？

褚君浩：主要是基础打得好，当时普通物理我都学得很好，四大力学：热力学、电动力学、量子力学、理论力学，四大力学我都学得很好。因为我基础打得很好，所以我后来考研究生，要考半导体物理学，但是半导体物理学我大学里面没上这门课，但是因为我普通物理学得好，理论物理学得好，所以我就自修半导体物理学的书。最后考研究生的时候，我半导体物理学是考90分，第二名，所以我就到中科院上海技术物理研究所去当研究生去了。

主持人：您其实在研究生临近毕业的时候，也遇到过比较艰难的一个选择的是吗？其实也影响了您后面的整个科研道路。

褚君浩：我跟老师汤先生做窄禁带半导体碲镉汞这样一个材料的研究，这个材料就相当于一个人的眼睛，它可以敏感红外光。我们人的眼睛只能敏感可见光，我把灯全部关掉，大家看不见了，但是用这个材料呢，可以做成红外的眼睛，即使把灯全部关掉，它照样看得清清楚楚。硕士期间工作就做得蛮好的，汤定元先生就感到很好，但是我硕士快毕业的时候呢申请美国的一个大学里面去做博士研究生，我拿到两个大学给我的录取通知书，每年奖学金还是蛮高的。我当时跟汤先生说，我要到美国去做这个研究生。汤先生说不要去，他说你跟我学，做博士。什么道理呢，他说你现在硕士论文的工作做得很好，如果你现在到美国去的话，你的方向一定改了，就肯定不会做碲镉汞了，你现在那些工作呢就很可惜。当时我也很犹豫，因为那个时候，那个奖学金是两万多美金。两万八美金，对比一下当时，我们做研究生那个时候，大概每月80块人民币。一年，也就是1000块人民币。

主持人：您别说两万八美金，放到现在，按现在的汇率，基本上也够一个普通家庭一年的生活了。

褚君浩：所以当时还是思想斗争蛮大的，我就去问当时我们所里的另外一位资深的教授匡定波，他后来也是技物所的所长。我说匡先生，汤先生叫我不要到外国去，跟他继续做博士，你觉得是怎么样，但是我觉得那是好的机会。他说汤先生说得对，主要是在于你能把工作做得好，建立起自己工作的基础，这个是最重要的。后来我就听他话了，我就跟汤先生说，我就跟你做博士了。

那么，汤定元先生叫我做博士研究，其实是希望我能够解决一个世界难题，就是把碲镉汞的本征吸收光谱做出来。所谓本征吸收光谱呢，就是电子从半导体的价带的顶部到半导体的导带的底部，它的跃迁的吸收系数，把它测量出来。国际上没测量出来过。

主持人：当时这个东西很难测吗？

褚君浩：对。因为这个吸收系数很大。我一开始也想：外国人没做出来的东西，我来做，做得出来吗？但是我后来想想：你不是要做“坦牛”吗？有点难的问题，你应该勇于去解决它们。当时我就决定来做这个事情，所以我就认真做，但这个问题还是蛮难的。第一，是它的吸收系数很大，信号很弱，要测量微弱信号。第二，需要好多样品，这个样品，像指甲这么大一块就1000美金，很贵。但是我们技术物理研究所有三个小组，自己在做这个样品，如果去买需要1000美金一片，但是我们所里面自己会做这个样品，我当时在这三个小组那边做研究生，他们可以给我，也可以不给我，也可以马马虎虎地敷衍了事给你几片，但是他们三个小组都把好的样品能够提供给我。

主持人：其实也离不开团队的支持。

褚君浩：所以我有一个感悟，那就是合作精神。我做出了实验结果以后，跟他们讨论，他们进一步再改进晶体生长的质量。如何改进，相互促进，一方面我做研究，一方面对他们改进晶体也有促进。

主持人：以当时我们仪器的这种精密程度来说，我觉得要做好这个工作还是很难的，即使有其他的团队给提供了很多的材料。

褚君浩：它的难度就在于弱信号的探测，因为它吸收系数很大，要把吸收系数测出来、光要透过这个样品，然后把它测量出来。这个样品厚的话，不同波长的光，有的光就穿不过去了，所以这个样品要很薄。薄到多少呢？薄到几微米。需要把它研磨、抛光，而且又保持一定的面积，所以这个就很难。当时我其实也做破了好多样品，后来是能够做到几个微米——6个微米、8个微米，最薄的2个微米，所以其实搞科研是这样，想法很重要，思维很重要，构架很重要，但是其实也要沉得住性子。你现在要是叫我去做，大概每3片我可以做成1片。

主持人：提到您刚刚说的这个窄禁带物理学，包括我们前面说到的碲镉汞这种材料，其实就不得不提有一个，跟您密切相关的公式，CXT这个公式，能不能和我们讲一讲这个公式背后的故事呢？这是您前面提到的、就是您在博士期间一直在致力于解决的那个问题吗？

褚君浩：对， CXT公式就是解决禁带宽度和材料的组分与温度的关系的这样一个表达式。

主持人：那这个公式在如今的红外物理领域，它的应用的程度是怎么样的呢？

褚君浩：这个公式呢，现在在材料器件设计里面还一直都在用。40年左右了，现在还没有新的数据可以取代它。

主持人：刚才其实说的这个，包括窄禁带物理，包括像是碲镉汞这样的材料，大家好像觉得，这个和我们的这个生活有点远，您能不能讲一讲，科研成果和我们普通人生活的关系大致是怎么样的？

褚君浩：可见光是电磁波的波谱里面很窄的一段，它的波长就是0.4个微米到0.7个微米，大概这个范围里面。红外探测器就是探测红外波段这样的一种探测器。我们这次抗疫的时候，拿的测温枪，其实都是红外探测器，这些是一般性灵敏的，真正最灵敏的就是碲镉汞来做的探测器。碲镉汞是在红外探测材料当中属于最最灵敏，非常高端的一种，很微弱的它都能够感受到。另外它可以探测很宽的红外波段，所以现在我们气象报告为什么这么准，那么就是因为在卫星上有红外系统在上面，它白天可以看风云，夜里也可以看风云，所以台风预报现在特别准。而且可以把我们大气温度湿度，像做CT一样的，一层一个位置都把它做出来。现在我们这种红外探测器做成的红外设备，在卫星上面、在月亮上面、甚至于在火星上，都有这样的设备在那里。

主持人：最前沿的一些科学，也会应用到最生活化的一些场景，包括测温枪，其实也是和这个红外有密切的关系的。今天您给大家推荐的一本书《传感器与智能时代》，能不能给我们讲一讲，您为什么推荐这本书？

褚君浩：因为这本书我觉得还蛮重要的，这本书的内容主要就是讲传感器跟智能时代的关系，那么红外探测器就是传感器，是传感器中的一种，传感红外光，传感到了信息以后进行分析。传感器就相当于人的五官，光、声、力、电、磁，眼睛看、鼻子闻、耳朵听、舌头尝、皮肤触觉，得到信息以后，大脑就分析了，随之就判断了，判断以后、你的四肢就采取措施了。

所以这里面有三大重要的支柱，一个就是靠传感器，实时传感；第二个就是靠智慧分析，当然现在大数据等模型分析很多，人工智能都能分析；第三个就是快速反应，即时反应，靠控制。我能够控制我这个手怎么动，实际上，就是一个智能化的系统，而智能化的系统是智能时代的核心。我们经历过三次工业革命，第一次就是机械化，蒸汽机；第二次就是电气化，发电机、电动机等；第三次就是信息化，这就是上个世纪50年代开始，计算机啊、信息化等。我们现在处在信息时代的高度发展的时期，信息时代的后期，接下来我们面临的时代是什么呢，就是智能时代。

智能化，它是在信息化的基础上进一步发展的这样一个时代，它的核心就是人工智能、智慧城市、智慧地球，所以这本书《传感器与智能时代》，它就是讲传感器，以红外传感器为核心，但是也讲其它的光、声、力、电、磁各种传感器，讲它的基本原理，讲它的应用，讲它的发展前景。再就是讲传感器，它不是孤立的一个东西，它是智能时代智能化系统里面的一个重要的环节，所以再引申到智能时代智能化的系统、它是怎么一个情况，所以这本书去做一些介绍，希望能够引起大家的兴趣。

主持人：接下来呢，我们看看网友的问题。第一个问题，您认为作为一个学生，应该怎么样去分配学习的时间和娱乐的时间？

褚君浩：分配时间，第一，还是把学习放在最重要的地位，你只有把学习任务完成好，那么在适当的时间进行一些娱乐。但是学习任务完成好，这里面既要有勤奋，也要掌握方法，要能够高效地学习。我们小时候念书的时候，基本上功课在学校里都做好了，这效率很高，所以有时间看其他的书，想其他方面的问题，所以这个学习方法还是蛮重要的。学习的方法蛮重要的一点就是上课要专心听讲，这是最关键的，非常集中脑子，就能够效果很好。第二，做题目，一定要通过这个题目，来加深对概念的理解，而不是为了做题目做一道题目。学习效率提高了以后，你就有时间去做一些其他爱好的事情，看科普的书籍、玩玩游戏、踢踢足球。当然我们锻炼身体也应该算到学习的一个环节里面去，不要算成是娱乐的时间。比如锻炼身体，适当地听听音乐，做一些游戏，也是在你的全面发展里的一部分。作为家长，我们也要摆正孩子们学习和娱乐之间的这种关系，不要刻意地去强求孩子所有的时间都花在学习上，其实学习和娱乐是相辅相成、相互促进的。

主持人：另一个网友问：褚爷爷，我是一个刚毕业的学生，学的是数学专业，我目前做的这个工作收入还可以，但专业和自己的兴趣毫无关系。您认为像我这样的年轻人在就业的时候，应该先赚钱养家糊口？还是守着清贫坚持自己感兴趣的专业？

褚君浩：这个问题是要结合起来的，第一当然你是要养家，生活是基础，生活和兴趣矛盾时候怎么解决，主要看哪个问题更严重。如果你养家问题非常严重，那么当然你要先考虑养家的问题；但是如果说养家稍微艰苦一点，但是兴趣方面的工作，工资是低一点，收入少一点，但是毕竟是我的兴趣，那就去从事那方面的工作，所以这还是一个综合性考虑的问题。

主持人：我们再来看下一个问题：褚院士，您认为红外技术在未来科技的发展当中，还会有什么样的前景？

褚君浩：将来就是智能化。比如红外技术它的目的无非就是能够在黑暗里面吸收红外光，吸收信号，另外一个重要性就是分析了。现在我们正在做一件事情，比如我现在利用红外技术看你的衣服，我可以知道你的衣服是什么成分，有多少棉、多少麻，都可以看得出来，那么这个就是根据这个光谱识别。不同的材料它的发出来光谱是不一样的，所以红外技术很大的一个功能就是光谱一看就知道是什么。那么现在我们在月亮的背面、正面都有很多的月球车，它们的任务之一就是收集月亮表面的光谱，来判断月亮的表面是什么成分，它是什么物质成分。火星上现在也有我们的火星车在做这个事情。所以红外技术未来的发展，就是更加加强它的红外的识别能力。

主持人：您认为将来人工智能一旦有了突破性发展，AI会取代人类吗？

褚君浩：取代人类是不大可能的，它会是人类的助手，但是它能够发展到什么程度，现在需要研究，也就是说，我们一方面要研究人工智能里面一些基本的技术、基本的规律，也要做一些分析，判断它到底会发展到什么程度，在应用层面要有一些条条杠杠来进行限制。从总体上来说，人工智能是人做出来的东西，我想人总有办法来控制它。

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