科研是探索未知的邊界

王楠

科研不僅能滿足我的好奇心，更是在探索未知邊界，與人類命運(yùn)息息相關(guān)。

姚煒琪：

出生日期：1991年5月24日

出生地：廣東省廣州市

畢業(yè)院校：本科就讀于中山大學(xué)，碩士、博士就讀于多倫多大學(xué)

工作單位及職務(wù)：南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系助理教授、博士生導(dǎo)師

我好像是一個在海邊玩耍的孩子，不時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海。

——物理學(xué)家艾薩克·牛頓

興趣愛好

旅游、制作美食

值得一讀的書

《快思慢想》

崇拜的科學(xué)家

尼古拉·特斯拉。他不在乎自己能得到多少利益，而是為人類未來做出貢獻(xiàn)，帶領(lǐng)人類進(jìn)步。

十年之后想成為什么樣的人

希望成為我的導(dǎo)師Adina Paytan那樣的女性科學(xué)家，她將生活和工作安排得井井有條，充滿正能量、高效率、樂于幫助青年學(xué)者。

一張燦爛的笑臉，齊肩的頭發(fā)軟軟地落下來，南方姑娘的溫婉美麗和科研人的果敢、嚴(yán)謹(jǐn)巧妙地在她身上交融，這是姚煒琪給人的印象。姚煒琪是南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系助理教授、博士生導(dǎo)師，采訪中她談起自己的科研初衷：“我研究海洋，地球70%都是海洋，但人類對它知之甚少。科研不僅能滿足我的好奇心，更是在探索未知邊界，與人類命運(yùn)息息相關(guān)。”

追蹤來自古海洋的微小信號

姚煒琪關(guān)注新生代至今多時空尺度下的古海洋和古氣候，尤其是極熱時期。約5500萬年前，古新世—始新世地球突然發(fā)生了氣候快速變暖，在這持續(xù)20萬年的極熱時期，巨量注入海洋系統(tǒng)的碳排放，導(dǎo)致海洋酸化、大洋脫氧、大量底棲有孔蟲的滅絕。以古為鏡，將今論古。極熱時期碳排放總量接近現(xiàn)代社會的碳排放預(yù)測值，是研究未來氣候和地球系統(tǒng)變化的重要地質(zhì)案例。全球變暖背景下，姚煒琪希望自己的研究為當(dāng)下和未來氣候暖化環(huán)境下的地球系統(tǒng)變化給出一些參考和啟示。

2018年，27歲的多倫多大學(xué)地球科學(xué)系在讀博士生姚煒琪一直在研究長時間尺度古海洋環(huán)境反應(yīng)。數(shù)據(jù)測試時一個小小的信號突然闖進(jìn)她的視線：極熱時期，海水硫同位素信號在10萬年內(nèi)發(fā)生了千分之一的正偏移并快速恢復(fù)。理論上，這一時期的硫同位素信號應(yīng)該非常穩(wěn)定不會發(fā)生改變。古海洋化學(xué)的示蹤指標(biāo)，能夠反映生物地球化學(xué)過程對氣候和構(gòu)造變化的響應(yīng)與反饋機(jī)制，及其對生態(tài)系統(tǒng)的影響。根據(jù)這個微小的信號異常，姚煒琪接連提出了三個假說，并用建模驗(yàn)證了其中一種的可能性，最終這一成果投稿到《科學(xué)》雜志，半年后被順利刊登。她發(fā)現(xiàn)，古新世—始新世極熱時期，海水含氧最小層出現(xiàn)大規(guī)模脫氧的現(xiàn)象，氧氣的減少促進(jìn)了以硫酸鹽為食的細(xì)菌繁衍，這些細(xì)菌會生成有毒物質(zhì)硫化氫，繼而影響魚類的食物鏈。

小時候，姚煒琪常常在海邊撿貝殼、游泳，對大海親近又熟悉。姚煒琪本科在中山大學(xué)就讀的海洋專業(yè)，彼時是報(bào)考“冷門”，班上多數(shù)同學(xué)是被調(diào)劑過來的。海岸、洋流、大氣、生態(tài)漁業(yè)……接觸專業(yè)知識后，姚煒琪發(fā)現(xiàn)海洋專業(yè)遠(yuǎn)比她想的復(fù)雜。大三細(xì)分專業(yè)前，老師們講解了各自的科研方向，其中一位老師提到了可燃冰，這種蘊(yùn)含天然氣的燃料仍在海底沉睡，亟需科研探索。她為此著了迷，決定研究海洋生物地球化學(xué)循環(huán)和氣候變化。因?yàn)橄矚g，姚煒琪的專業(yè)課學(xué)得極好。學(xué)習(xí)上的得心應(yīng)手，讓姚煒琪越來越感到自己和海洋專業(yè)契合，對這片神秘的藍(lán)色領(lǐng)域進(jìn)行科研探索的想法在腦海里逐漸清晰。

確定專業(yè)方向后，姚煒琪參與了一項(xiàng)“南海天然氣水合物自生礦物礦物學(xué)和地球化學(xué)示蹤特征”的課題。水合物是當(dāng)時海洋領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，但多數(shù)研究關(guān)注甲烷和碳循環(huán)。這個課題讓姚煒琪第一次接觸了硫循環(huán)、各種含硫礦物以及與碳循環(huán)之間的緊密耦合關(guān)系。循著硫循環(huán)的研究方向，她申請了多倫多大學(xué)的碩士，導(dǎo)師Ulrich G.Wortmann教授是這方面的專家。“求學(xué)階段是影響一個人世界觀、人生觀和價值觀的重要時期，我很想出去見見世面，拓寬視野。”出國前，父母叮囑她：“出去學(xué)一些真本事，回國做貢獻(xiàn)。”

一條做了三年的曲線

出國求學(xué)第一年，她“太崩潰了”。課上的內(nèi)容用錄音筆錄下來，課下再花兩三倍的時間弄懂。多倫多冬季氣溫低至零下30攝氏度，雪厚厚地鋪滿整個校園，生長于南方的小姑娘姚煒琪起初覺得下雪非常浪漫，后來才發(fā)覺還要挨過漫長的寒冬和凜冽的風(fēng)。實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)格控制時間，姚煒琪時常在凌晨1點(diǎn)關(guān)掉整棟樓實(shí)驗(yàn)室最后一盞燈，把自己嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地裹進(jìn)羽絨服再往回走。黑暗中風(fēng)聲呼嘯著穿過校園古堡，間或夾雜著汽車經(jīng)過的聲音。高高的路燈散發(fā)微弱的光芒，積雪融化后濕漉漉的小路上，她一個人走得飛快，擔(dān)心有意外，緊緊地抓住口袋里的手機(jī)。

姚煒琪回憶起幼時學(xué)電子琴的經(jīng)歷。對越往上考級難度越高的電子琴，她曾動過放棄的念頭，父親告訴她：“這是你自己的選擇，不能遇到難題就退縮，得堅(jiān)持下去”，后來她咬咬牙考到了最高等級。多年后姚煒琪感覺出國讀書“很辛苦不想再堅(jiān)持了”，父母依然回答她：“這是你自己的選擇。”

在多倫多大學(xué)剛讀了四個月的碩士，導(dǎo)師就看到姚煒琪的科研潛力，表達(dá)了希望她留下來讀博的想法。博士申請截止日期臨近，但猶豫的她遲遲沒有提交申請，導(dǎo)師看著她的眼睛：“現(xiàn)在提我會馬上通過。”在做選擇的關(guān)鍵時刻，被導(dǎo)師“推了一把”，姚煒琪有了堅(jiān)持下去的信心。

這位連姚煒琪的父母都視為女兒伯樂的導(dǎo)師，從不會為她的研究結(jié)果給出所謂的“正確答案”。姚煒琪曾經(jīng)花了三年重建3000萬年—6000萬年前海水硫酸鹽的硫同位素記錄，僅數(shù)據(jù)測試就已經(jīng)積累了兩年。但奇怪的是，她的結(jié)果與加州大學(xué)圣克魯茲分校Adina Paytan教授1998年公開發(fā)表的記錄存在明顯偏差，這位學(xué)術(shù)前輩兼好友是該記錄的首位發(fā)現(xiàn)者。姚煒琪不明白為何二者存有差異，導(dǎo)師很堅(jiān)持：“數(shù)據(jù)點(diǎn)測出來就要想辦法給出解釋，而不是解釋不通就直接扔掉。”思路一點(diǎn)點(diǎn)被導(dǎo)師“懟出來”，為了找出數(shù)據(jù)背后的意義，后續(xù)她做了許多次補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，證明了新記錄的可靠性。原來，之前的論文中一個站點(diǎn)的沉積物受到了成巖作用的影響，從而影響了原始海水信號的解讀，使得原曲線預(yù)測波動劇烈，而她的曲線則更為平緩。姚煒琪的發(fā)現(xiàn)，也校正了一項(xiàng)經(jīng)典研究。

批判性思維的學(xué)術(shù)訓(xùn)練，練就了姚煒琪“自己懟自己”的能力。每每產(chǎn)生新的想法， 她會不斷反思，用排除法消滅其他的可能性，再想盡辦法佐證自己的設(shè)想。人類為科學(xué)發(fā)展的努力探索，無限趨近于真理。姚煒琪認(rèn)為，許多文章闡述的觀點(diǎn)，是研究者在一段時間內(nèi)得出最合理的結(jié)果，不一定絕對正確。

年輕的“90后”學(xué)術(shù)導(dǎo)師

博士后進(jìn)站前，抱著了解國內(nèi)的學(xué)術(shù)進(jìn)展和學(xué)術(shù)交流的想法，姚煒琪參加了南方科技大學(xué)主辦的一個學(xué)術(shù)論壇。她的報(bào)告甫一結(jié)束，南方科技大學(xué)就發(fā)來邀約，請她出站后過來做PI。面朝南海、連接太平洋，深圳憑借得天獨(dú)厚的地理位置，向海圖強(qiáng)建設(shè)海洋中心城市。在南方科技大學(xué)這片開放的學(xué)術(shù)平臺上，圍繞深圳這座城市對海洋的科研需求，又能做自己關(guān)心的研究，姚煒琪沒再考慮其他機(jī)會。

得益于南科大和國際接軌的科研體系，像姚煒琪這樣的青年科研學(xué)者一入校就有博士生、博士后招收指標(biāo)，很快便能組建自己的科研團(tuán)隊(duì)。做了PI的姚煒琪接觸了許多以前沒想過的工作，比如建設(shè)實(shí)驗(yàn)室、管理科研經(jīng)費(fèi)等等。她笑著說自己為此“惡補(bǔ)”了一些管理學(xué)、金融學(xué)的知識。資歷頗深的研究員的團(tuán)隊(duì)、科研思路等方方面面相對成熟，缺少經(jīng)驗(yàn)可能是青年人最大的劣勢，“大家都是這樣過來的”，姚煒琪相信，堅(jiān)持努力，時間的力量可以彌補(bǔ)一切。

從前埋首實(shí)驗(yàn)室的日子里，姚煒琪看到周圍的科研工作者并不急著出成果，只一心做好自己的事情。準(zhǔn)聘轉(zhuǎn)常聘的壓力不是沒有，她更為在意的，是理解數(shù)據(jù)背后的意義。“慢工出細(xì)活”，穩(wěn)扎穩(wěn)打比急急忙忙做出來的成果更完整。她篤信，每一點(diǎn)微小的進(jìn)步都是推動她向科學(xué)深處拓展的動力。“科研就是要研究和發(fā)展，做有意義的事。”

南科大實(shí)行本科生導(dǎo)師制，本科生可以在大二大三時根據(jù)自己的興趣，自由選擇設(shè)計(jì)畢業(yè)課題的導(dǎo)師。2021年秋季的海洋系本科生大會上，姚煒琪成了兩名本科生的學(xué)術(shù)導(dǎo)師。姚煒琪讓他們旁聽組會，特意把時間安排在倆人沒課的時候。“90后”學(xué)術(shù)導(dǎo)師剛剛褪去學(xué)生的青澀，對學(xué)生的需求更容易產(chǎn)生共鳴。為自己科研團(tuán)隊(duì)的成員設(shè)計(jì)課題，姚煒琪花了一番心思。她會依據(jù)學(xué)生的知識背景因材施教：對本科生，要激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，或者學(xué)會一項(xiàng)小技能，為他們接下來開展科研奠定基礎(chǔ)。姚煒琪注重培養(yǎng)碩博研究生的系統(tǒng)性研究能力，所以分給他們具有挑戰(zhàn)的工作。博士后有扎實(shí)的科研訓(xùn)練和研究基礎(chǔ)，姚煒琪就結(jié)合他們已掌握的技能去設(shè)計(jì)課題，使他們可以充分運(yùn)用所學(xué)，同時也為團(tuán)隊(duì)的課題研究注入新活力。本科生一開始可能對實(shí)驗(yàn)沒概念，形成認(rèn)知的最佳方式是具體操作。姚煒琪將本科生和博士后的課題設(shè)計(jì)鏈接在一起。如此，本科生在幫助博士后完成相應(yīng)的簡單實(shí)驗(yàn)過程中，自己也獲得了體悟。好幾名海洋系的本科生對海洋化學(xué)很感興趣，但類似的課程只開給研究生。從學(xué)生的眼中，姚煒琪看到了對知識的熱切渴望，她想在今年秋季來臨時，為本科生開設(shè)一門生物地球化學(xué)循環(huán)的選修課。

夕陽下的海邊，姚煒琪撿貝殼的身影倒映在翻卷的海浪和粗糙的礁石上。小學(xué)時在三亞潛水，她看到珊瑚、水母和她叫不出名字的漂亮魚兒，那時她感到海的有趣和神奇。現(xiàn)在可以在一座海濱城市做海洋研究是幸福的，姚煒琪想。深圳這些年發(fā)展得那樣好，還有很多風(fēng)景她要去看。