探索“阿秒”世界，他为一秒钟的100亿亿分之一“拍照”

来源：【人民日报中央厨房-碰碰词儿工作室】

人物小传

杨玮枫，1977年生，山东淄博人，海南大学物理与光电工程学院、理论物理研究中心教授。

主要从事强场原子分子物理和阿秒科学方面研究，他和团队提出的深度学习费曼路径积分的强场动力学方法，打破了超快时空动力学中分析计算数据量巨大、信息分辨率低等关键技术瓶颈，开创了机器学习与阿秒物理深度交叉融合的新方向。

戴着一副黑框眼镜，头发有些自来卷，身穿淡蓝色衬衫。初见杨玮枫，70后的他，倒有几分学生模样。他笑着自我调侃：“好奇心使人年轻！”

杨玮枫（左二）在和学生交流科研进展。

受访者供图

在海南大学理论物理研究中心的办公室，杨玮枫站在电脑前，点击鼠标，一张张演示图划过。“阿秒脉冲为人类研究微观世界提供了一双‘慧眼’”“量子隧穿就像‘穿墙术’”……说起专业知识滔滔不绝、总把“有意思”挂在嘴边的杨玮枫，20年来以一颗赤诚之心，钻进原子的世界，探索着阿秒的奥秘。

“对感兴趣的事，用不完的热情就是我的秘诀”

杨玮枫从小就喜欢读科学家的故事，中学接触到物理后，更是对宇宙运行规律的美感着迷。

2004年，杨玮枫追寻成为一名物理学家的目标，考入中国科学院上海光学精密机械研究所攻读博士，师从我国强场超快物理研究领域专家徐至展院士和龚尚庆研究员。

研究刚起步时，杨玮枫颇感吃力，却从未退缩，“对感兴趣的事，用不完的热情就是我的秘诀，我会用尽全力把它做好。”

中国科学院研究氛围浓厚。杨玮枫记得，那时深夜走在路上，很多办公室、实验室的灯都还亮着。他也受到感染，利用一切可用的时间刻苦钻研。工位上堆满了各种资料、草稿纸，埋头写代码、读文献、推导公式……长期的久坐伏案，让他患上了严重的腰椎间盘突出。如今在他的办公室里，电脑被高高架起，他已学会和这个老毛病“和平共处”——站着做研究。

功夫不负有心人。毕业前，杨玮枫对“周期量级激光脉冲在极化介质传播中载波包络相位效应”的研究成果，发表在物理学权威期刊上。有业内科学家评价：这一成果对基础物理和载波包络相位测量的应用都具有重要意义。他的博士论文也获评全国优秀博士论文。

载波包络相位测量是阿秒科学研究中的重要技术，在博士阶段研究的基础上，杨玮枫继续深入对阿秒科学的探索。2011年，杨玮枫出国做博士后研究，不断开拓新的方向和领域。

“为一秒钟的100亿亿分之一‘拍照’”

原子物理领域的专业知识晦涩难懂，总有人对杨玮枫的研究方向感到好奇。他常常会打个比方，便于对方理解：

“人类目前已知的最短时间是多少？如果把1秒分成100亿亿份，1阿秒就是其中的一份。我们做的就是通过阿秒激光脉冲，捕捉电子的运动，为一秒钟的100亿亿分之一‘拍照’，提取其背后的信息。”

所谓“拍照”，说的其实是强场阿秒的测量，主要基于在阿秒时间尺度内对超快电子动力学过程进行逐帧成像。“如果使用传统的遍历路径算法，要遍历电子运动的每条轨道，就是把每条路的每一步都走一遍。这样的数据量和计算量非常大，难以完成。”杨玮枫说。

科学发现往往源于灵感。

杨玮枫偶然间看了一部科幻电影，主人公具有预知未来的能力，其中一个情节是他想象自己不断分身，走过眼前的每一条路，探索即将发生的各种可能，进而实现对未来的预测。这激发了杨玮枫的兴趣，“能否借助跨学科手段，利用人工神经网络实现对遍历结果的精准预测呢？”这一想法在他的心里扎了根。

想法看似简单，但实施起来难度不小。

2016年前后，人工智能已有快速迭代之势。杨玮枫团队看准时机，一次次与同行、专家交流讨论，经历了成百上千次验证、失败、再验证……2020年，他和团队在国际上首次利用深度学习实现基于费曼路径积分的强场动力学分析方法，实现大于2个数量级加速比，开创了机器学习与阿秒物理深度交叉融合的新方向。

“大于2个数量级加速比”是什么概念？杨玮枫做了一个比较：“100亿条电子轨道信息用传统遍历的方法计算，最先进的超级计算机也要算上至少两个月，如今几个小时就能完成。”

由各国科学家组成的国际联合团队这样评价：杨玮枫团队的成果“解决了电子动力学遍历所有路径的严峻挑战”。

“希望同学们始终保持好奇心，感受物理之美”

杨玮枫坦言，循环往复地做研究，偶尔也会感到疲惫。每到此时，阅读便成了最好的调剂。忙里偷闲时，他会读一读武侠和科幻小说，调整、充电。

杨玮枫喜欢上课，通常会提前两到三周把课备好。《三体》《哈利·波特》等书籍中的场景、时下的学术热点，皆是知识的引子。“武侠小说里讲上乘武功，‘草木竹石，均可为剑’。只要与物理学相关，能让学生感兴趣、便于理解，我都会尝试融入课堂。”他说，“希望同学们始终保持好奇心，感受物理之美。”

刘希望是杨玮枫培养的第一个博士毕业生，去年被评为海南大学物理与光电工程学院副教授。杨玮枫严谨治学、潜心研究的态度给他留下很深的印象。“杨老师不仅自身学术能力出众，还非常关心我们的科研能力培养。”刘希望和团队成员每隔几天就与杨玮枫交流研究进展，杨玮枫不仅耐心解答疑问，还帮助大家制订研究计划。

2023年，杨玮枫因心脏手术在重症监护室住了3天。手术完不到一个月，他就赶往宁夏银川市参加中国物理学会秋季学术会议作报告，代表海南大学争取到了举办2024年中国物理学会秋季学术会议的资格。

杨玮枫的办公室里有一块白板，上面写满了他和同事讨论的问题，白板的一角，“蹲”着一只憨态可掬的卡通猫。杨玮枫说，这是他女儿画的。他和妻子忙于科研，周末会把女儿带到办公室照看，希望多些陪伴。当记者问他想不想让女儿将来也从事物理研究，回应的是一阵笑声：“我们尊重她的想法，如果能在接触物理的过程中，培养脚踏实地的品质，就是最好的收获。”

【记者手记】

用心感受基础研究的乐趣

采访中，杨玮枫活跃的思维给记者留下了深刻印象：讲起专业总有说不完的话，深入浅出。当同事在研究上遇到困难，杨玮枫也总能从不同的角度予以解答。在他的带领下，团队取得了多项创新性研究成果，推动了新型光场调控阿秒物理与智能算法理论的发展。

活跃的思维，源于他对基础研究二十年如一日的热爱。

曾有人向杨玮枫提问：解决基础研究的学术难题，短时间内可能看不到实际的用处，该如何坚持下去？他的回答坚定又充满期待：“如果把基础研究比作一场马拉松，每一步都是跑向终点不可或缺的一步，要学会感受‘奔跑’的乐趣，乐于钻研、敢于钻研，相信科研上的每一步都在为科学的进步贡献着力量。”

报道来源：《人民日报》2024.11.4 第6版

人民日报记者 曹文轩

版面责编：张彦春、宋宇、孙佩瑾

本期责编：刘莉莉、罗彦、苏洋（实习）

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