張晴丹

在大多數留學生選擇去歐美深造時,王猛卻反其道而行之,前往以色列這個小眾留學地。在耶路撒冷希伯來大學,他成了物理系教授Jay Fineberg實驗室里的第一個中國學生。
在這個只有4個人的實驗室里,王猛沒有定很高的目標,而是按自己的節奏心無旁騖地做科研。
經過3年努力,他以第一作者身份首次在《科學》發表突破性研究成果,通過實驗證明拉伸裂紋速度突破了經典斷裂力學所描述的極限。這篇論文有3位作者,除通訊作者Jay Fineberg外,另外一位作者史松林也來自中國。
全新的發現,顛覆了人們之前對斷裂過程的認識,為斷裂領域開啟了全新篇章。
在經典斷裂力學的理論框架下,當一個系統承受的外力足夠大時,裂紋會以接近瑞利波的速度傳播,而對于玻璃這種脆性材料而言,瑞利波通常每秒傳播幾百到幾千米,所以很難捕捉到破碎的瞬間。
王猛所在的課題組,選擇水凝膠作為介質研究這個過程。水凝膠有個好處,瑞利波在其中的波速僅有幾米每秒,有助于在實驗中通過直接觀測研究裂紋擴展。
實驗中用的水凝膠并非一般水凝膠,王猛為其量身定制了化學配比,以控制其力學響應。
起初,王猛是想通過水凝膠研究含雜介質的斷裂問題。在無數次實驗中,一次非常偶然的發現,徹底開啟了斷裂領域的一個全新篇章。
“有一天,我在做實驗時,無意間觀測到在裂紋尖端前有淺淺的兩條痕跡,當時這個很不尋常的現象引起了我極大的好奇,我反復琢磨這些到底是什么,畢竟之前從未見過。”這樣的意外發現讓王猛充滿干勁。
他帶著疑惑開始計算裂紋速度,發現其竟然超過了瑞利波速度,這超出了他們的認知。經典斷裂力學理論認為,當材料處于拉伸狀態時,裂紋擴展速度的極限是瑞利波速度。所以,當他把這一發現告訴導師時,導師并不相信。
“經過多日的反復實驗,我們首次在固體中觀測到馬赫錐。并且,實驗發現,水凝膠裂紋不但超過了瑞利波速度,還超過了剪切波速度,甚至接近膨脹波速度。”
這項研究證明了超過剪切波速度的“超剪切”拉伸裂紋的存在,徹底顛覆了經典斷裂力學理論的傳統認知。
對于研究成果在《科學》上發表,王猛表示:“論文發表于頂刊是對我們工作的一種肯定,但這并不意味著什么,我個人對科研的想法更多還在于科研本身,只想趕緊去探索更多有意思的現象。”
1993年出生的王猛也有過迷茫期。2019年博士畢業后,他反復問自己,是否要繼續走科研這條路。
“自從邁入學術界,我一直都在做基礎科研,但實際上我很想做應用研究。博士畢業后,我內心一直搖擺不定,也很糾結要不要去企業界工作。那時恰逢新冠疫情暴發,去企業的想法落空了。”王猛說。
博士期間就已在研究動態脆性斷裂的他,開始物色同領域的實驗室,但國際上以實驗為主做這項研究的課題組并不多。多番調查后,他把目光鎖定到著名物理學家Jay Fineberg身上。Jay Fineberg的學術造詣很高,在軟凝聚態、斷裂力學和地震學領域發表了100多篇研究論文。
以色列的高校一向不太重視亞洲招生,為了跟心儀的導師“混個臉熟”,王猛報名參加了Jay Fineberg在法國里昂高等師范學院舉辦的暑期學校。“讀博時就看過他發表的很多高影響力的文章。我抓住這次機會請教了他好幾個問題,讓他對我有一個初步印象。”
Jay Fineberg非常敬業,責任感極強。從2016年擔任希伯來大學理學院院長后,他就全身心投入這項工作中,未招一名學生。他說:“我沒有時間去陪伴和引導學生,我也不想耽誤任何一名學生的將來。”
直到2020年卸任院長一職,64歲的Jay Fineberg才重新招了實驗室第一個博士生。剛好博士畢業的王猛瞄準時機發出了申請,并憑借過硬的科研水平順利加入實驗室,成為Jay Fineberg的第一個中國學生。
吸引王猛到中東求學的,除了導師這個主因外,還有希伯來大學的光環。這是在以色列排名第一的高等學府,在基礎科學、醫藥和人文等領域獨占鰲頭,先后培養了8位諾貝爾獎獲得者,被稱為中東“哈佛”。
在王猛看來,以色列的科研水平非常高。這種“高”并非是指擁有多么高端的儀器設備,恰恰相反,他們的實驗條件可能還不及國內一些課題組,但是他們在科研上的想法和創意層出不窮,開放和自由的科研氛圍孕育出許多優秀成果。
Jay Fineberg從不干預學生的作息,他不喜歡讓做科研變成死板的打卡上下班。在張弛有度的環境里,王猛逐漸找到了做科研的興趣和熱情。
“科研不是短跑,而是一場馬拉松,你需要有一個計劃,并找到屬于自己的節奏。你并不知道這場馬拉松何時才能到達終點,所以得時時刻刻調整節奏。與其好高騖遠,不如著眼當下,這樣一步步堅持下去,才能保持一個好心態。”王猛說。