“隐身”科普探索奇妙科学——对话院士褚君浩

10月28日，在“bilibili 超级科学晚”上，在现场观众惊奇地注视下，中国科学院院士褚君浩的双腿在一块神奇的材料的遮挡下“消失”了，但观众仍然能够清楚地看到他身后的舞台场景。“未来，哈利·波特的隐形斗篷将成为衣柜里的常用品。”褚君浩的这句话，引发了人们对隐身技术的好奇。

上海市虹口区玉田路500号是中国科学院技术物理研究所所在地，褚君浩院士已经在这里求学与工作45年了。即便现在是“退休”阶段，只要没有外出事务的他通常在早上9点准时出现在办公室，这是多年养成的习惯，他还要继续做科研与科普。

在地理学家父亲褚绍唐的影响和家庭环境的熏陶下，出生于1945年的他从小喜欢科学，初中时期13岁的他喜欢看天文、物理等科学，并坚定了对物理的喜爱。16岁时在上海徐汇中学就读高中的他立志要“写出以中国人名字命名的物理定律”，20世纪80年代，40多岁时他实现了这一梦想，并在60岁时当选中科院院士。如今78岁的褚君浩院士还在继续科研和科普。

“我很高兴有这么多人关注隐身，科普的价值在于让大家看到科学真奇妙，引起对科学的兴趣”。褚君浩认为，中国的科普在不同的城市不平衡，但科普的重要性在于培养科学方法、科学精神、科学思维。对当前的科学研究、科普工作有何独到见解？他怎样保持对科学数十年如一日的热爱？日前，褚君浩院士接受了新京报贝壳财经《思刻》栏目的专访。

1.“隐身衣”的奥秘——柱镜光栅

新京报贝壳财经：在B站科学晚上的一段“隐身衣”展示出圈，你是否料到？

褚君浩：B站邀请我参加科普活动，我也很高兴地答应了。我们商量的主题是隐身这一物理现象和技术。经过多次商量，我们与技术团队共同做了这样一个构思。播出后大家很感兴趣，因为里面比较生动，是“六娃救爷爷”，我就是那个爷爷。

隐身的效果比较有趣，实际上是展示了一种光学现象，目的是引起大家对光学、对科学的兴趣，这个活动果然引起了大家的兴趣，也说明现在大家对科学的热爱，能够引发大家的思考，感受“科学真奇妙”这是很好的。

新京报贝壳财经：在节目中，你通过一种材料实现了“隐身”，这是一种怎样的材料和技术原理？

褚君浩：实际上，实现上述“隐身”效果的材料为柱镜光栅，它由一排排微小的圆柱状凸透镜排列组成，每一个竖直圆柱状凸透镜都能把平行于它的物体缩小变细，使光线能够有规律地折射。当一排圆柱状凸透镜形成光栅，则产生若干个细到被眼睛忽略的成像，视觉上达到“隐身”效果。

而对于柱镜光栅背后什么东西能够“隐身”，则主要是看方向，凡是跟柱镜光栅竖直平行的，都看不见，横着的则可以看见，交叉的则是部分看得见。

新京报贝壳财经：你说“哈利·波特的隐形斗篷成为衣柜里的常用品”，引发了大家的兴趣。目前，这个材料可以制成可以穿的隐身衣或隐身斗篷吗？

褚君浩：假如用柱镜光栅作隐形斗篷，这就涉及光栅粗一点好还是细一点好，到底材料里面的尺寸怎样，这就属于科学研究了。进行一定的研究、设计，不同的材料有不同的参数，结构形状大小怎么排列都可以进行研究，如果最后把这种材质做成柔性材料，那么哈利·波特的隐形斗篷就做出来了，这一切都需要科学研究。另外也要看需求端，如果大家都迫切地想要隐身衣，可能这种材料很快就做出来了，但目前对隐身衣的需求也仅仅是有趣。

新京报贝壳财经：柱镜光栅的使用场景有哪些？

褚君浩：这项技术是用来做光学测量上调整的用途，已经商业化了，市面上可以买到的，在生活中可能不常用，但在实验室中会使用。

新京报贝壳财经：你还是B站的UP主，这对你科普有何帮助？

褚君浩：观众很感兴趣，感到对大家有点帮助，我也很高兴。

2.科普的重要性在于培养科学方法、科学精神、科学思维

新京报贝壳财经：你很早就开始做科普工作，你是怎样走上这样一条路的？

褚君浩：我从小经常看一些科普的书，这对我影响很大，因为看了科普的书以后，我从一开始喜欢天文学，后来喜欢物理学，就学物理，现在也是做物理学方面的研究。1978年我读研究生的时候，当时有一个科普创作协会，我是会员，后来改名为上海市科普作家协会，在协会里面会参加一些活动，做一些科普。

最近20年来，社会对科普更加重视感兴趣，所以我也会做一些科普主要围绕光、电和自己的研究内容适当地展开。科普的过程中间看到有效果，自己也很高兴，我也乐意去做。

当然，我做科普也是针对不同人群的，对小学生、中学生、大学生、研究生，一直到企业家、公务员，不同的对象科普内容的侧重面要不一样。对学生主要是讲科学内容以及是怎么发展过来的，科学知识对社会有什么贡献，而对于企业家、公务员就要强调科学跟技术的关系，技术跟产业的关系。

新京报贝壳财经：因材施教是否和你曾经做过10年物理老师有关系？这段经历对你有何影响？

褚君浩：我大学毕业就当中学老师，当了10年中学老师，直到1978年研究生恢复考试。当中学老师的时候我感觉也是有收获的，因为它让你能够把难的东西讲得容易理解，把复杂的东西能够讲得清楚。我当时上课也蛮生动的，逻辑性很强，所以，我经常开公开课。

新京报贝壳财经：你认为做科普的重要性在哪里？目前的科普工作还有哪些地方需要提升和加强的？

褚君浩：科普除了让人学一点知识以外，最主要的作用就是培养科学方法、科学精神、科学思维，这三个方面掌握好了以后，将来不论做什么事情都一定做得好，这对一个人是终身受益的。另外科普也能够知道一些世界发展的情况。

现在，中国的科普在不同的城市不平衡，像上海北京等大城市可能好一点，小城市做得差一点，比如大城市有科技场馆，好多小城市就没有科技场馆，这是一个问题。另外现在科普作品的水平也有待提升，真正能让大家爱不释手，让人拼命要去找的科普作品现在还很少。

3.中国红外技术处在国际前列

新京报贝壳财经：你16岁在中学时期就立志写出“中国人命名的物理定律”，上世纪80年代，CXT公式和吸收系数公式正是以包括你在内的三位中国科学家的名字命名的。当时，你为什么立下这样的志愿？心愿达成后有何感受？

褚君浩：我初中13岁就爱看天文学、物理学。高中时，发现书本的物理定律都是外国科学家写的，我希望可以出现我们中国人自己的定律，心里就有了这样一种情结。

后来做研究时，汤定元先生叫我解决一个疑难问题。他说把这个碲镉汞材料，把它的本征吸收光谱做出来。汤定元先生叫我直接做这个本征跃迁，是个世界难题。我当时想，外国人做不出来，我们能做得出来啊？但是后来想想，要勇于承担这个任务。

做这个事情很难，尤其是样品很贵，像指甲这么大的样品，如果到外国去买的话，一千美元一片。好在技术物理研究所有三个小组都在生产这个样品，他们都愿意把样品给我，我做了测量跟他们讨论怎么改进这个样品的质量。所以这其中有一个非常重要的方面，就是合作精神。合作精神是科学研究里非常重要的一个方面，我就跟他们合作，有大量的样品来做研究，最后把这个碲镉汞本征吸收光谱测量出来了。结果到现在，也还是国际上最好的。当时论文发表了以后，收到好多明信片，他们就是来问我要发表文章的单行本。你把工作做好了以后国际上就很重视。

我们把本征吸收光谱做出来以后，得到的禁带宽度的公式，最能够反映它的物理意义。这个禁带宽度和材料组分、温度的关系式，国际上面把它称为CXT公式。C就是褚君浩的拼音的第一个字母，X是第二位作者徐世秋的第一个字母，第三个T，就是汤定元的第一个字母。这个公式，他们用在红外探测器的设计。如何来设计红外探测器，在什么温度下工作，什么组分，它的禁带宽度是多少，而这个禁带宽度跟红外响应，是密切相关的。

新京报贝壳财经：你此前提到过红外观测是人工智能时代的慧眼，这些慧眼日常可以应用到哪些地方？

褚君浩：最熟知的就是测温度，比如，疫情期间红外测温，一个小的红外摄像头，就知道温度多少。此外，还可以用于火情预报，有的无人机使用了红外摄像机，飞到上面去看着火点在哪里，对精准灭火提供了很大帮助。此外，风雨卫星获取大气数据，给出精准气象预报；“玉兔号”月球车和“祝融号”火星车也用了红外技术，才得以睁开“眼睛”，探测星球表面的物质成分。

新京报贝壳财经：你由于在红外光电领域的建树于2005年当选为中科院院士，当选院士后，你的工作和生活有什么变化？如今，中国的红外技术在国际上处于什么地位？

褚君浩：当选院士以后感到还是很忙的，事情也多了，尤其是咨询项目、科普工作，还有带学生的工作。

我们的红外科学技术，尤其对于窄禁带半导体，也是我主要研究的领域，应该说处在国际前沿，在有些方面处在领先的地位。国际上有一本最著名权威的科学手册，它每隔10年到15年就要重新修订一次，我就负责编著窄禁带半导体部分。

我的老师，我们所原来的汤定元所长很有远见。他早在上世纪六七十年代的时候，就认为碲镉汞是制备第三代红外光子探测器最重要的材料，也是开展太空探测的基础，因此，他选择以窄禁带半导体碲镉汞作为主攻方向，我考研究生也是跟汤定元先生去研究碲镉汞一直到现在。所以一个领域里面有的时候学科带头人起到了非常重要的作用。如果当初不重视，也发展不到现在这样。

4.基础研究可以解决“卡脖子”问题 不要让科研人才困于写报告

新京报贝壳财经：你大学期间用了“坦牛”的笔名，目前还在用吗？爱因斯坦和牛顿是否激励了你？当以你的名字命名的公司出来后，再回看爱因斯坦和牛顿，你的心态相比之前会有怎样的变化？

褚君浩：因为当时写了一篇文章叫《勤奋加智慧等于力量》，笔名坦牛，这表示自己很愿意做个科学家，像爱因斯坦和牛顿一样。后来当然在窄禁带半导体物理方面也做出了一些成果，但这些跟爱因斯坦和牛顿是不能比的，因为他们是影响了整个物理学的发展，这样的工作在我们中国还是很少的。所以我们中国也需要在物理学研究方面有一些大的成就，像诺贝尔奖。

最近这些年，这些工作也不断出现。比如最近薛其坤获得了巴克利奖，以及我们在量子科技方面的工作非常有前沿性，这预示中国在科学的繁荣方面还会取得很多重要的成就。

对于两类研究，一是根本性的推动性的颠覆性的创造，二是发展性的研究，这两类的研究都是需要的，尤其是我们现在还处在发展过程中，要有一些科学规律提升技术水平，用到工程实践上去解决我国一些重大需求。这两类研究有的时候也是相辅相成的。有时你在解决一个重大工程问题时，也会萌发一些新的科学思想，我们做基础研究，做一些规律性的研究时，也会萌发提升技术的新想法，来推动工程水平的提升。用一句话来说，科学与技术是交叉推动的。

新京报贝壳财经：你如何看待目前国内科研领域的投入和产出的问题，你认为目前科研的体制有哪些可以提升的点？

褚君浩：科学研究有自己的规律，我们的投入跟产出要符合科学研究本身的规律。科学研究本身的规律就是——技术与科学相互推动，兴趣在里面起作用，科学发展本身它有些没解决的问题你要去解决，也许不知道它有没有用，但这个现象值得研究，那么就要去研究，这是科学发展本身的规律。

另外，我们的学科会促进任务，任务会推动学科，任务跟学科两个方面也是交叉推动的。我们现在投入总体上还是围绕科学技术发展的方方面面，但是有些方面还可以适当调节，比如投入产出比，有的地方投入很多，产出很少，有的地方很需要钱，但没有钱。这就要有一种机制，对于国家认定的科研机构，重点实验室，要给他们足够稳定的支持，不要让科研人员一天到晚写报告，他只要认为是值得研究的问题，你就让他研究。现在好多时间都花在写报告、汇报上面，管理人员再找一批人来评审，有时好的项目也评掉了，实际上是影响了我们科学研究的发展。

基础研究跟一般的技术研究都应该有稳定的支持，只有任务是专门的项目，比如我要放一个卫星，把这个卫星要放到天上去，要专门来讲多少钱专门立项。而对于应用基础研究，哪怕是技术水平的研发，要有稳定的支持，再进行结果考察，3年下来5年下来，算它的产出投入，好就鼓励，不好就换人，我觉得要采取这样一种办法。

新京报贝壳财经：基础研究有助于解决“卡脖子”问题吗？你怎么看待科技领域的“卡脖子”？

褚君浩：能够。好多卡脖子的问题，技术上面没解决，是因为规律没有掌握，这就要靠基础研究掌握规律。

所以，卡脖子问题里面有两个原因：一个是知道规律和工艺，但没有做到极致，所以卡脖子了，做出来东西不好，人家不给你，你没办法。另一类是里面的规律没掌握好，那么就要进行基础研究，另外基础研究也会提升技术，会提出新的技术。

新京报贝壳财经：对于立志于投身科研事业的年轻人，你有何建议？

褚君浩：青年科研人员应该有四大素质：第一要勤奋，懒惰的可能研究工作做不好；第二是有好奇心，能够提问题，想问题，什么问题都要搞清楚里面的道理，为什么要这样做，为什么变成那样做，有什么新点子；第三要有一种渐进的态度，踏实渐进，不是我想今天抱一个大西瓜回来，要一步一个脚印，不断地往前走，要有这种心态，他就会愿意在重复的工作里面找到创新的规律，做科学研究一定不能浮躁；第四要有远大志向，有志气，希望能够做得好，希望实验室做得好一点，希望国家做得好一点。

关于“热爱”的同题问答

新京报贝壳财经：用3个词形容你热爱的这件事？

褚君浩：兴趣、挑战、需求。因为有兴趣做研究，不断地扩展，才会出现很多新问题，迎来挑战。而许多事情，社会都需要我们去解决。

新京报贝壳财经：对于保持热爱，你有没有什么秘诀？

褚君浩：关键在于有兴趣。

新京报贝壳财经：身处现在这个年龄阶段，你如何看待自己20岁时的“热爱”？

褚君浩：20岁时的热爱更加虚一点，更加朦胧一点，那个时候很喜欢物理学，我中学里面就写物理学论文了，写了2万字的论文寄到物理学报，退回来了。现在做的是更加切合实际的研究，结合现在科学发展实际情况地往前走一步。

新京报贝壳财经：你更认可因热爱而坚持，还是因坚持而热爱？

褚君浩：因为热爱而坚持，这句话蛮有道理的，因为热爱可能坚持，那么坚持了以后又不断地有成就感，就会更加热爱，这两句话其实都对。

新京报贝壳财经：许多人会担心当热爱成为职业之后，热爱会减淡，你怎么看待这一点？

褚君浩：这句话对我来说并没有，当科学研究变成工作后我好像更热爱了，很多科学问题一直没有解决，要想办法解决，要做得更好。

本期统筹：金彧

编导：吉喆

拍摄：林云 陈劲松

制作：雷秀坤