永不言棄的攀登者——記第十一屆中國青年科技獎獲得者、中國計量科學研究院副研究員李正坤

他喜歡登山，尤其喜歡那些沒有開發(fā)、沒有路的野山。路上的風景與到達目的地后的喜悅都令他陶醉。

他喜歡挑戰(zhàn)，喜歡向那些高精尖的課題發(fā)起挑戰(zhàn)。在科學研究的征途中，他翻越了一座座山峰，正在向更高、更難超越的山峰發(fā)起沖擊。在他看來，科研與登山似乎有著某種聯(lián)系，都深深地吸引著他。

他就是年僅33歲、第十一屆中國青年科技獎獲得者、中國計量科學研究院副研究員李正坤。

與眾不同的沖勁

“記得第一次見到他時，他個子不高，很內向。”回憶起1999年在碩士生面試現(xiàn)場見到李正坤時的情景，中國工程院院士、電磁學研究專家張鐘華說：“他不愛說話，問了他幾句英語，他也支支吾吾，半天都回答不上來。”憑經驗，張鐘華當時就判斷眼前這個學生不是那種玲瓏剔透、聰明絕頂?shù)娜恕?ldquo;這個學生到底能不能做出成果來，我當時心里真沒底。”

后來的事實證明，這個出生在河南農村的小伙子沒讓自己的老師失望。

1999年，22歲的李正坤從中國計量學院計量測試工程專業(yè)本科畢業(yè)，報考了中國計量科學研究院儀器科學與技術專業(yè)碩士研究生。能夠師從張鐘華這樣的計量學界老專家，李正坤非常珍惜這樣的機會。

張鐘華很快發(fā)現(xiàn)，這個當時那么不起眼的學生很快表現(xiàn)出與別人不一樣的特點。“他很能吃苦，總有很多新方法、新點子。”

中國計量科學研究院電學與量子研究所副所長邵海明說：“李正坤的腦子里總能迸發(fā)出很多讓人意想不到的靈感。從他還是學生的時候開始，我就察覺到，這個年輕人有種與眾不同的沖勁。”

碩士畢業(yè)以后，李正坤留在了中國計量科學研究院。2003年，李正坤在攻讀西安交通大學在職博士生期間，第一次作為項目負責人主持開展了“電阻傳遞標準用可攜式高精度空氣控溫箱”課題研究。李正坤創(chuàng)造性地采用了一種多變量控制方法，在控溫箱內安裝多個溫度傳感器和加熱器，群體測控多個測量點的溫度。此外，他還提出一種新穎的解耦方案，消除了多傳感器、多控制器之間的交連耦合，使整個系統(tǒng)可分解為幾個單參數(shù)控制回路，線路大為簡化。李正坤的方法不但使箱體的總體溫度穩(wěn)定，并且無需很厚的均溫層就可達到較好的溫度均勻度，能夠很好地保存量子化霍爾電阻基準系統(tǒng)中的實物傳遞標準。

2004年6月，李正坤將此項研究成果在當年召開的國際精密電磁測量大會上發(fā)表。由于成果的新穎和創(chuàng)造性，李正坤獲得大會提供的青年科學家資助。

國際精密電磁測量大會是國際精密測量領域最高級別的研討盛會，每兩年舉行一次。青年科學家資助是大會專門為從事該領域不滿5年的青年科研人員設置的，主要目的是鼓勵那些新入行的科研人員提交論文并參與國際交流，每次大會有20名青年科研工作者獲得資助。

那些來自世界各國的評委們或許沒想到，時隔兩年，在2006年的國際精密電磁測量大會上，上次獲獎的那個瘦瘦的中國小伙子又一次引起了他們的極大關注和興趣。這一次，李正坤提交的研究成果是“交流電阻標準研究”，這也是李正坤博士論文的研究內容。在研究中，李正坤提出了一種新型的雙螺線型交直流差可計算電阻方案，并對此種結構進行了建模和理論分析。理論計算與實測結果均表明，此種結構在多個方面均優(yōu)于國外已發(fā)表的多種方案，解決了我國交流電阻標準的量值溯源問題。李正坤憑著自己的這一創(chuàng)新成果再次獲得大會提供的青年科學家資助。同時，新的方案還引起了相關領域國外專家的關注。在2007年9月中國計量科學研究院與美國標準與技術研究院簽訂的合作備忘錄中，雙方明確表示在此領域開展合作。

連續(xù)兩次獲得國際精密電磁測量領域最高級別會議的資助，這對一個博士還未畢業(yè)的年輕人來說，并不是一件容易的事情。

巧妙的連接

李正坤從進入中國計量科學研究院攻讀碩士以來，就加入到由張鐘華主持的“量子化霍爾電阻基準”研究項目組中。量子化霍爾電阻基準研究是一項高難度課題，為了建立我國具有自主知識產權的量子電阻基準，張鐘華帶領的課題組正在進行艱難的開拓。一個剛入行的年輕人能夠參與到這樣重要的研究中，李正坤說，自己真的很幸運。

在研究過程中，大家發(fā)現(xiàn)環(huán)境氣壓的波動和氦氣回收氣柜周期性的振動對測量系統(tǒng)造成了很大影響，嚴重時甚至使得測量無法進行。“如何才能減少氣壓的波動？”那段時間，這個問題一直困擾著課題組，大家也嘗試了很多不同的解決辦法，可是效果一直不理想。

李正坤并沒有發(fā)表太多意見，而是一個人躲到一旁看書去了。喜歡看書，喜歡從書中尋找靈感，喜歡在遇到問題時通過查閱文獻尋找思路，這正是李正坤這些年來邊做邊學、邊學邊做而養(yǎng)成的一種習慣。

在早已被翻舊的參考書上，李正坤突然看到了“濾波器”幾個字。電學實驗中經常會遇到諧波以及噪聲信號的干擾，為了過濾這些干擾信號，一般需要安裝一種濾波器，這在電學領域里是一個普通得不能再普通的常識。“噪聲信號，氣壓波，同樣都是干擾波，能不能把電學中的濾波器原理用來過濾氣壓的波動？”這一想法讓李正坤自己也為之一振，有一種柳暗花明的感覺。

李正坤找到張鐘華，把自己的想法說了出來。“理論上應該行得通，可以試一試。”老師的答復給了李正坤莫大的鼓舞。在老師的指導下，李正坤與課題組其他成員一起，設計了詳細的操作方案。他們就地取材，利用實驗中空閑的氦氣杜瓦瓶，組裝成了一臺用來過濾氣壓波動干擾的儀器。

一切準備就緒，實驗開始了。時間一秒一秒地過去，李正坤目不轉睛地盯著電腦屏幕上顯示出來的數(shù)據曲線。緊張、期望、激動……外表看起來依然沉著冷靜的李正坤內心卻猶如波濤洶涌一般，周圍的空氣仿佛都凝固了，李正坤幾乎都能聽到自己的心跳聲。

最后的實驗結果顯示，正如李正坤當初所設想的那樣，這臺自制的儀器有效解決了氣壓波動對整個系統(tǒng)的沖擊，將系統(tǒng)的信噪比提高了兩倍以上。而且由于使用的是空的氦氣瓶，在過濾氣壓波的同時還很好地回收了價格昂貴的氦氣，為課題組節(jié)省了大量實驗經費，真是一舉兩得！

李正坤格外興奮，情不自禁地哼起了小曲兒。

兩個完全不同的領域，卻被李正坤如此巧妙地連接起來。“這是我最值得驕傲的創(chuàng)新成果。”直至今天，李正坤的回憶里仍然充滿了幸福。“我是搞電學的，對電學中的概念比較熟悉，能夠將電學中的概念引進過來，這大概也就是所謂的舉一反三、觸類旁通吧。”

套用電學中的“濾波器”概念，大家把這臺自制的儀器叫做“氣壓濾波器”，現(xiàn)在已獲得發(fā)明專利。

結合課題組其他成員提出的多項創(chuàng)新技術，我國的量子化霍爾電阻基準不確定度已經達到2.4×10－10，比世界最好結果還要高出10倍。2007年，“量子化霍爾電阻基準研究”課題榮獲國家科學技術進步一等獎，李正坤作為第三獲獎人獲此殊榮。

“李正坤在課題中的貢獻有目共睹，能拿一等獎，他功不可沒！”張鐘華對李正坤的表現(xiàn)給予了高度評價。

自己“摘蘋果”

“參與研究這個世界級難題，對我來說是鍛煉和學習的機會，正因為難才更有挑戰(zhàn)。”李正坤的目光露出更加堅定的神情。

2007年，李正坤加入到張鐘華主持的“能量天平質量量子基準的研究”課題中。說這個課題是“世界級難題”一點兒也不夸張。質量基準是國際單位制7個基本量中惟一還沒有量子化的基準，國外已經投入了幾十年的時間對其進行研究，提出過多種方案。不管是德國的“電壓天平”方案，日本、意大利、澳大利亞等國的“硅球”方案，還是英國、美國、法國、瑞士等國進行的“功率天平”方案，都還未達到替代實物基準的要求。國際計量界特別希望能有更多國家提供測量結果，特別是采用不同原理的裝置測量的結果將更有價值。因此，當我國在國際上發(fā)表由張鐘華院士提出的“能量天平”方案后，引起了國外同行的高度關注。

我國提出的“能量天平”方案包括3個關鍵點：互感量的精確測量、線圈系統(tǒng)的設計和天平系統(tǒng)的設計。其中首先需要解決的就是互感的精確測量問題，而李正坤正是該部分的負責人。

目前，國際上互感測量不確定度的最高水平為2×10－6，要想提高整個能量天平研究的準確度，必須把互感測量的不確定度減小到10－7量級甚至更小才能滿足要求。

好幾次，實驗遇到難點，李正坤一籌莫展，張鐘華希望能夠幫助他解決問題，誰知李正坤并不“領情”。“張老師，你不要輕易告訴我們解決方法，你老這樣，我們年輕人還怎么進步？”李正坤無意冒犯老師，他只是覺得，越難的課題就越是鍛煉自己的好機會。“張老師的知識太豐富了，一個困擾我們好幾個星期的難題可能他三言兩語就解決了。沒有經過自己的思考和努力，永遠也無法真正進步。就像大人和孩子一起摘蘋果，大人可能一伸手就能輕而易舉地摘到，孩子可能需要費很大勁爬到樹上才能摘到。如果每次都是大人摘了蘋果放到孩子手中，那這個孩子永遠都學不會爬樹，得不到鍛煉。”李正坤要做那個自己爬樹摘蘋果的“孩子”。

遇到挫折時，李正坤有時也會很懊惱。他對自己尊敬的張老師說：“好多次我都覺得很灰心，想了很多招兒都不靈，我就怕自己攻不下這個難關。”張老師的堅持和樂觀，同事的幫助和鼓勵一次又一次激勵著李正坤。在李正坤心目中，團隊是他汲取力量的源泉，是支撐他前進的動力。

李正坤說，每當遇到解決不了的難題自己就會悶悶不樂，這時候，他最想做的事就是去登山。“我特別喜歡和朋友一起去征服那些從未去過而且沒有開發(fā)過道路的野山。有時候你覺得自己已經完全沒有力氣再前進一步了，但當你看到身旁的人都還在堅持，還在前進，你又會鼓勵自己，再堅持一下，再前進一步。”

迷茫——灰心——堅持——前進……

正是在這樣無數(shù)次的循環(huán)中，李正坤離目標越來越近。

李正坤通過深入研究，提出了一種精密測量互感的新方案——將互感量值溯源到量子化霍爾電阻基準和時間頻率基準。“我國的量子化霍爾電阻基準已經達到世界領先水平，不確定度達到10－10量級；時間頻率測量的不確定度也處于世界先進水平，達到了10－14量級以上。因此，我們提出的這個新方案，從原理上就已經優(yōu)于國外方案了。”經過兩年的努力，李正坤負責的互感測量不確定度已經達到了1×10－7，比國際最高水平還要高出一個數(shù)量級，此項技術的突破為質量基準的量子化提供了重要的技術支撐。

中國工程院周立偉院士評價說：“互感是項目的核心內容，重中之重，測量結果取得10－7量級的重復性難能可貴。”

中國工程院院士金國藩也不吝褒揚之辭：“互感測量能突破10－7量級的重復性實屬不易，超過了國外一個數(shù)量級。能量天平方法前途光明，值得嘗試。”

“他是我的學生，而且一直跟著我做課題，可能會有人說他是‘大樹底下好乘涼’，甚至說他是‘乘船坐車’的人。但我心里明白，在每個課題里，他都實實在在做了很多工作。”張鐘華院士意味深長地說。

2月5日，中國計量院青年科技論壇現(xiàn)場，李正坤正在臺上做題為《青年科技人員的成長與責任》的報告。

“青年科技人員的成長離不開國家形勢、發(fā)展平臺和個人努力3個要素。作為青年科研工作者，應該珍惜大好時機，實現(xiàn)個人價值，回報社會和國家……”李正坤從國家對科技工作的高度重視和支持談到中國計量科學研究院為青年科研人員提供的良好平臺，從勤能補拙談到團隊的成功才能造就個人的發(fā)展，從遇到問題不能繞道而走談到科研工作絕不能弄虛造假，聽得出，每一句話都是李正坤的肺腑之言。

“我能得這個獎其實挺幸運的，我是代表全國質檢系統(tǒng)得的這個獎。其實周圍比我優(yōu)秀的人還有很多，我只是比較幸運而已。”說這番獲獎感言時，李正坤的眼神里依舊保持著一如既往的謙虛和平靜。