向自然学习也许是科研工作者做科研的最好途径

　[编者按] 继2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后，从10月起，我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者，重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践，旨在弘扬科学精神，激荡人文情怀，回归学术本位，浓郁学术气象，全面提升交大学术的影响力和传播力。

　　n 自然是高效的，自然是完美的，自然是简洁的……向自然学习也许是科研工作者做科研的最好途径。

　　n 兴趣和热情对做好科研工作非常重要，还要善于思考、善于分析、善于合作。

　　n 要让每一位团队成员感觉到他的存在是重要的，在团队中有地位、有责任、有义务，更不可或缺。

　　n 我的团队中，他们并不是我的助手，而是一起进行科研的伙伴。

 

　　知之、好之、乐之

　　从事科研工作，特别是一名在高校里的教师，有相当的知识和足够的学养自不待言。然而，激情、热情尤其是对科学的兴趣和对做学问的真性情至关重要。子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”我在招收学生时候，并不注重专业和出身，我关注他有没有从事此项科研工作的兴趣。如果有兴趣，在科研中就能得到乐趣，就能有所成就。

　　在高校从事科研不仅可以培养学生的科研和创新能力，同时要研究国家需求和学科前沿发展过程中遇到的关键性科学问题中的共性，为应用提供理论依据，要提供解决问题的途径。如果我们做一项能直接应用在工业上的科研，那我们在学校的基础非常有限。我的专业是材料科学，研究材料的设计、制备、加工，组织与性能之间的内在关系和应用，特别注重技术原型、原理，并且着重在基础研究之上为产业化提供理论依据和实用途径。要尽可能避免那些花费极大的精力、时间以及财力做一个很小的样品，发上一两篇论文，但对推动学科发展和对实际应用没有较好指导意义的研究。      所有的科研工作和科研成果都要有再现性和重复性，我们的工作要经得起时间的考验，要有延续性和持续性，不能是昙花一现的东西，这样的科研成果才是有价值的。如果一项科研成果不能重复，那其背后一定有某些尚未被发现的影响因素，只有找到这些背后的影响规律才是科研的精髓所在。只有这样才会在研究中随时发现新的问题。基础研究既要有规划，又不能过度规划。过于按照既定目标和计划研究，只会使思维束缚，目光短视。尤其是在研究过程中，要善于并勇于发现新的问题，特别是异常现象，无论是貌似“失败”的数据还是成功的数据，都要有理性全面分析。

　　在做每项研究之前，都要问自己三个问题，首先是此项工作是否值得做，这需要一个全球化的视野，要从全世界的相关研究中综合分析得出。其次是解决如何做的问题，设定一个可预期达到的目标，这其中需要良好的科研定位，既要力所能及，又不能妄自菲薄。最后是科学理性地客观分析此项工作的合理性，不能为了既定目标或者是为了维护自己的既有观点而去进行过度阐述。

　　我经常对年轻的科研工作者讲，做科研并不是为完成某一个项目或某一篇论文而做，如果在基础研究中，每一年两年左右换一个题目，十年过后再回头看，在这个领域是不会得到同行承认，不会取得学术地位的。应用研究是为国家需求做贡献，而基础研究的竞争则是世界性的，基础研究在国际上不领先不创新，是得不到国际认可的。从事基础研究的科研工作者，越是基础的东西，越要向世界最领先的研究成果看齐。这样才能做到：胸有凌云志，无高不可攀。

　　师法自然

　　从事科研，要开创，要有创新。创新性的研究随处可见，我们可以从大自然界得到灵感。自然是有效的，自然是完美的，自然是简洁的，自然界经过亿万年的进化，从完美性、有效性、简洁性方面给我们指出了方向。我们要充分从大自然中获得信息，使我们的工作简洁、快速、有效。大自然是人类赖以生存的物质基础，更是人类不断创造发明的智慧源泉。在长达亿万年的进化过程中，大自然中的各种生物为了更好地适应环境，在激烈的生存竞争中胜出，进化出了极其丰富的生物分级结构来满足自身特殊功能的需求。

　　材料学中出现的新概念——-材料遗态学，正是源于自然界生物的启迪。材料遗态学是指借用自然界经亿万年进化的生物自身多层次、多维、多结构的本征结构，通过人工方法，变更其结构组分，制备出既保持自然界生物精细分级结构，又拥有人为赋予的新功能的新型结构功能一体化材料。例如，某些光敏感物种对光和阴影的敏感度主要源于它们的某些感官结构具有类似于双棱镜的设计特征；海老鼠的每个鬃毛均由六棱状微纤毛构成，这样沿纵向就产生了一种类光子晶体的纤维结构；而蓝色大闪蝶发出的绚丽蓝色光泽，则是由组成其翅膀鳞片的具有不同折射率系数的甲壳素层和空气层交替层叠形成的光子结构形成的。

　　从材料角度来看，这些生物拥有形态迥异、尺度不一、结构精细、功能集成等众多特点，并且多成分、多功能的材质和多尺度、多维度的结构耦合的特质，无不证明它们是精细复杂的材料体。从生物结构上看，它们既是形状和结构复杂的天然复合材料，同时也是横跨微观尺度和宏观尺度的有机综合体，不同的生物结构具有独特的结构-功能关系、迥异的机械强度、空气动力学、光电磁声波以及丰富生物传感行为等功能特性。同人工合成的材料相比，自然生物结构与功能的统一是生物本身经过千百万年来的遗传进化而优化发展起来的，自然生物结构的高度精细化、结构与功能组合的微小尺度化、组织的高度分级化，无不体现了自然生物适应环境的独特结构与独特功能的匹配与统一。这种结构和功能的集成化和一体化无疑为先进材料的设计和制备提供了借鉴意义。

　　“独立思考”与“善于合作”的有机统一

　　在科研工作中，会遇到很多难题。在这种情况下我会首先从材料的设计和制备等可行性方面进行思考，也就是从工艺上进行方案设计。做材料的都非常关注材料的设计和制备，它能把抽象的学术思想变为一个具体的现实材料。设计与制备的成功与否是体现设计思路是否正确的关键。当然工艺上的失败会有很多原因，这就需要通过研究设计与制备方案，排除各个因素，分析每个因素对科研成果的贡献度。遇到问题我会静下心来多思考，分析原因。学会思考、学会观察是缩短科研时间的最好办法。

　　很多问题出现以后，靠我个人可能还是解决不了。这就需要学科的交叉合作，合作精神是目前从事大科学和综合科学的前提，要在不同的领域内进行交叉合作。在我的遗态材料及其复合材料研究中，涉及了化学、材料学、物理学、生物学等多学科交叉的研究，同时也囊括了陶瓷、金属、聚合物领域的新的设计理念和制备方式。只有这样跨学科的通力合作，才能在实验室实现将优化的化合物、生物原始结构和可控气氛的人工耦合，控制生物模板材料中的化学反应来合成和复制生物结构、遗传其形态和物理结构，从而为今后实现设计和制备多维、多结构、多功能集成化和定向化的新型先进材料提供新的途径。

　　我喜欢给学生讲《西游记》

　　《西游记》对我来说，不是一个简单的冒险故事，而是蕴含着很多的人生哲理的哲学著作。《西游记》是古人留给我们的一个非常值得去感悟的极大财富，我经常给学生讲，期望他们能从《西游记》感悟那些做人、做事的真谛。《西游记》教给我们很多的人生哲理。在西游记里的师徒中，孙悟空是最有能力和本领的，他淡薄名利、心无旁骛，全力以赴只为取得真经。正可谓其名“悟空”。同样，无论是国内还是国际上，许多著名的科学家从事科研工作，也是不为名、不为利，就是乐于从事科学研究。在科研工作中，有没有满怀兴趣、有没有充满热情是非常重要的。如果有兴趣，有热情，就能从科研中获得乐趣，驱动力就是无限的。在《西游记》中，唐僧经历了八十一个磨难，才取得真经。做科研也如此，必定历经千难万险，俗话说“人间正道是沧桑”，只有经历了沧桑，才知道珍惜，才能从魑魅魍魉的荆棘取经之途中找到正道。

　　西游记中唐僧师徒不畏艰苦，经历九九八十一难才取来并不“完整”的真经。这残缺的真经，对我们亦有很多启发。首先是克服了种种困难取得的科研成果,也是有一定残缺的。而这残缺正是我们不断向真经努力靠近的动力。我们的任何一项科研成果都有不完善的地方，尽了自己的努力是最关键的。其次，自然的各色生物，不管多么微小精细，都是历经亿万年的磨练进化而成，他们是造物的“真经”，是臻于至善的“真经”。故我们要百折不饶，全力以赴地向自然取经，从自然中获得科学的灵感。最后，在科研中实现了对学生的培养，让他们取得了研究和学术生涯的第一部“真经”，为国家培养了更多的具有“真经”的人才。

　　文化建设是团队发展的核心

　　人才是一个团队建设的成功与失败的关键因素，现在的科学研究，需要大家通力合作，互相团结帮助，相互包容。无论是教师还是做学生，首先要做人，做任何事情不能突破底线。团队内成员要相互支撑，相互尊重，在梯队中培养一种团结合作的氛围。在工作和学习中，大家可以对任何一个问题进行讨论，发表意见，没有职位高低之分、等级之分，大家都在一个起跑线上，学术上是人人平等的。但是有一点，在科研中的不同意见不能带入团队的日常生活当中。科学上真诚相待，生活上相互帮助，这是一种团队的文化建设。上班有work，下班有life，同事之间有enjoy。

　　文化建设是团队发展的核心，要让每一位团队成员感觉到他的存在是重要的，在团队中有地位、有责任、有义务，更不可或缺。特别是团队中的青年，要用一种文化去凝聚，要让他们觉得他自己在这个团队中具有重要地位，培养责任感，他就能爱护和珍惜这个团队，就能勇于发表自己的建议，尤其是不同的意见，这种文化和科研氛围对于团队的合作和发展极为重要。团队里所有取得成绩的老师或者学生，在感谢别人的同时，更要感谢他们自己的不懈努力。今年在我们小组的一位大三本科生获得了2011年全国大学生科技作品挑战杯竞赛的“特等奖”，这是她自己自大学入学三年来，在学校、学院所创造的环境下努力干出来的，关键是这是她的兴趣所在。我们仅是提供可选择的研究方向、充足的研究经费，以及一个没有限制、24小时全天候开放的实验室。在三年的过程中，我们一直要求她保证自主性、严谨性、重复性。经过三年她自身努力取得这样的成果，所以她在感谢他人支持的同时，也要感谢自己的不懈努力。

　　学者小传

　　张荻，现任上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室主任、上海交大材料学院副院长、“长江学者奖励计划”材料学科特聘教授、中国复合材料学会常务理事、金属基及陶瓷基复合材料专业委员会主任。1982年西安交通大学机械系本科毕业，1985、1988年获大阪大学硕士、博士学位，1988年9月起在上海交通大学任教。国际学术期刊“Bioinspried,biomimetic and nanobiomaterials”和“Composites Science and Technology”的编委。

　　张荻教授主要从事先进金属基复合材料制备科学和遗态材料学的基础及应用研究。在主持和承担多项国家自然科学基金、国家973计划、国家863计划、政府间国际科技合作项目的同时，还与多所国际知名大学及许多国际知名公司建立广泛的国际合作研究关系。近五年来在国际期刊上发表学术论文150余篇，国际会议特邀报告十余次，撰写英文“遗态材料”学术专著一本，获上海市自然科学奖一等奖一项，上海科学技术进步一等奖，上海市科学进步二等奖一项，国家级教学成果奖二等奖一项。

　　指导研究生获全国优秀博士论文一篇、连续四年获上海市优秀博士论文（共五篇）。同时他还指导研究生获得第五届中国青少年科技创新奖、第一届教育部博士研究生学术新人奖和第十二届全国大学生科技作品挑战杯竞赛特等奖。