《中国科学报》9-19

(本报记者 郝俊)刘静更愿意将自己的获奖,看作是国际学术界对中国传热学研究的肯定。他说:“如果做出来的东西能够有幸真正为世人所用,哪怕只有一小点,我想那就是最大的满足和成就了。”

8月下旬,2014国际传热大会在日本京都召开,在这个素有“国际传热学界奥林匹克盛会”之誉的学术舞台上,一位备受瞩目的中国科学家发出这样的心声:“Better ChinaBetter World(更好的中国,更好的世界)。”

这位令全球同行刮目相看的科学家名叫刘静,清华大学教授、中国科学院理化技术研究所双聘研究员,在此次大会上荣膺威廉·伯格奖(The William Begell Medal)。这是中国科学家首次获得国际传热界最高奖项和荣誉。威廉·伯格奖每4年颁发一次,每次仅1名获奖者,由来自全球多个国家且彼此独立的权威学者提名并推举产生,获奖者“在热科学与技术领域因卓越贡献而备受传热界尊敬,且其大会主题报告被评定为对热科学及工程学具有深远影响”。

因威廉·伯格奖严格的评选程序和重要分量,有学界同行甚至将其视为传热学界的“终身成就奖”。刘静以45岁的年龄获奖,这在以往国际传热大会的获奖者中并不多见,而他以《通向恶性肿瘤靶向冷冻或热消融治疗的途径:生物体系内热量的精准输运》为题所作的大会主题报告,被颁奖委员会称为“主题报告中的主题报告”。

奖牌背后

载誉归来,刘静在中科院理化所接受了《中国科学报》记者的采访,刚一走进那间略显局促的办公室,他就向记者忙不迭介绍起摆放在窗台下、墙角里、茶几上的各种创造发明,液态金属CPU散热器、刀片式散热器、液态金属电子电路打印机……占据大半空间的各种设备足以开一场小型的创新成果展,目力所及却始终不见威廉·伯格奖奖牌的身影。

刘静起身在书柜里上下寻摸,终于在一堆资料和仪器的包围、叠压中,“拯救出”被随意搁置在角落里的奖牌。当说起获奖感受,这位质朴而热情的科学家接连表示“出乎意料”,一如得知获奖消息时最初的心情。

“非常开心的是,我的这些研究工作完完全全是在国内完成的,这说明我们在中国所作的研究确实能够达到国际传热学界的先进水平。”刘静获奖的消息,也让国内同行深感振奋。

刘静更愿意将自己的获奖,看作是国际学术界对中国传热学研究的肯定。他说自己是幸运的,因此也要感谢中国工程热物理学界对他的认可,更要感谢研究团队师生们的支持。“这么多年来,我们其实很少自己去主动申报奖项。”

去年,刘静接到了国际传热大会组委会的邀请,希望他提供相关材料供主题报告遴选委员会参考。这是一次难得的与同行切磋交流的机会,他决定把自己认为比较有代表性的传热学前沿工作介绍给大家,于是选择了有关肿瘤精准治疗的主题。

“肿瘤微创治疗中的传热学问题是我们实验室长期主攻的重要方向,从基础研究到应用实践都面临很多挑战。”刘静之所以特别关注肿瘤物理治疗,是因为他深知“这是异常严峻的一个现实问题”。据统计,2013年仅在中国肿瘤新发病例就超过300万,而肿瘤死亡人数则高达200多万,传统的放疗和化疗面临诸多困境,而近年来新兴的微创治疗又对能量的精准输运提出迫切需求。

人体结构非常复杂,为了达到对病灶目标的精准治疗,刘静团队发展出了一系列理论与医疗装备技术,他们深知,高水平的治疗不仅取决于医学本身,更有赖于物理、材料、工程等多学科的交叉融合。

“你看办公室里的这些装备,看上去似乎跟医疗没什么关系,但结合这些积累,我们在生物医疗产业领域已开展了二十多年的探索。”刘静所从事的传热学研究有着广泛的应用范畴,涉及能源、信息、生物、电子等多个领域,具有很强的交叉性。

拥有广博知识的同时,牢牢把握深入探究的研究方向,这或许是刘静此次荣获威廉·伯格奖为国内科学界带来的重要启示。

在生物传热学研究中,刘静提出了一系列新方向并完成了理论建构,如宏微观复杂生物传热理论与算法、纳米冷冻治疗学、碱金属热疗法、血管相变传热、热舒适神经学理论等,不仅如此,他还在此基础上实现了大量技术发明,其中历经10余年研制的肿瘤微创高低温复式治疗设备“康博刀”即将完成临床试验。

这些突破性的工作让刘静成为生物传热学领域的国际知名学者,而在真正见到刘静以前,不熟悉他的国内外同行一直以为能有如此成就之人一定是一个“old man(老人)”了,而熟悉他的人都知道,其实这位科学家正值当打之年。

理工兼备,医学添彩

常常听到有人诟病国内科技界的基础研究与技术应用相互脱节,而在刘静的科研事业中,却不难发现基础研究与应用的完美融合,这与他的学术成长历程不无关系。

1987年,高考发挥并不太理想的刘静被清华大学热能工程系燃气轮机专业录取,尽管这不是他的第一志愿,但入校后他很快发现自己其实受到了命运的眷顾。

“要让我再作一次选择,我仍然非常喜欢这个历史上人才辈出、名师荟萃的专业。”刘静说他一直觉得十分幸运的是,得到了一批杰出教师的教导和指点,在清华燃气轮机这个既重实践,又强调理论的工科专业中,得以打下极为扎实的数理基础,“不少课程都涉及大量的公式推演”。在清华的环境熏陶下,刘静很早就确立了对科学研究的兴趣,为此,大二下半学期,他特别选择了物理系现代应用物理专业作为第二学位,从此开始了“理工兼修”“融会贯通”的学习和工作历程,那种工程学注重解决实际问题,而物理学要求穷根究底的风格始终贯穿其间。

1992年,本科毕业的刘静成为当时清华大学较早的一批直博生,在导师建议下专攻生物传热学,这被他视为自己学术成长中的一次分水岭。

“生物体系实在精妙复杂,当时我一点基础都没有,但兴味盎然。”多年后,刘静对导师的建议心怀感激,因为在工程和物理的基础之外,正是生命现象的丰富极大地激发了他对于自然界的想象力。在工程热物理与生命科学交叉的地带,他发现了一个绚丽多彩的世界。

“在我开始起步时,但凡看到生命与热学相关的研究,我总是兴奋不已。”兴趣是最好的老师,刘静开始主动寻找严酷的科研挑战,拼命吸收知识的养分。相比于科教资源丰富的今天,当年的科研和教学条件还很有限,学术交流的机会十分难得,只要看到图书馆有学术报告,刘静一定跑去聆听,并不在意是否跟自己的专业和课题相关。

从零开始,仅用了不到三年半时间,刘静便完成了生物传热学方向的博士论文,19962月初获清华大学工程热物理专业工学博士学位后留校任教。

然而留校之初,由于缺乏基本的科研条件,科研经费几乎为零,刘静度过了一段较为艰难的时光,曾经一度在半年内没有电脑可用。但他始终秉持这样的观念:要在有限的条件下做力所能及的科研。

当时,刘静开设了一门全新的生物传热学课程,因为没有现成教材,他决定自己编写。“如果对自己做的事情不满意,我就感觉堵得慌。”没有帮手,查阅文献也不像今天如此便捷,刘静利用一切时间加紧工作,参考书和手稿时常铺得满床都是。编写完的教材,后由清华校办印刷厂印制成内部教材,在教学中发挥了关键作用。由于觉得自己太年轻,刘静甚至从未想到要正式发表这部著作,直到后来在一些老师的建议下才联系出版。这部刘静于28岁时出版的《生物传热学》,此后成为该领域的基础文献,以后他又相继出版了系列前沿著作,为建立从低温到高温生物医学工程学的学术体系作出了重要贡献。

永恒的快乐

“中国的科研条件和环境正在迅速变好,我很高兴并期待着能通过自己的工作让中国和世界变得更好。” 这句刘静在国际传热大会专门为其举办的威廉·伯格奖招待会上应邀致辞时所说的话,的确是他的肺腑之言。这是他过去15年所走过科研历程的真实写照。

1999年,即将结束美国普渡大学博士后研究的刘静,面临人生中的又一次重大选择——回国还是留下?身边一同前往美国的妻子身怀六甲、美国就业市场正处黄金年代、著名高校抛来的橄榄枝、舒适轻松的生活环境……但另一边,又是身处异乡的漂泊感,这些很难让一个29岁的青年不有所犹豫。然而,中国科学院于1998年正式批准其入选“百人计划”的消息始终在心底不断召唤着他。

“当时的心情是有点复杂,但回国开创全新事业的决心坚不可摧。”19996月,刘静如期回国,在中科院“百人计划”支持下,创建了中科院理化技术研究所低温生物与医学实验室。

15年过去,刘静深为当时的选择感到欣慰:“我很庆幸自己回来了,也为自己这些年的工作感到满意,心里尤感踏实的是,我们在自己的土地上为国家的科研事业贡献了自己的智慧。”

回到理化所的刘静,又面临了同样是全新领域的低温工程学,一切又要从零开始。不过,他所看重的,是理化所拥有国内最好的低温研究基础和条件,是开展低温生物医学研究的绝佳选择。创建之始,刘静就开始为这个全新的实验室塑造基础和应用相结合的研究风格。

他首先启动了肿瘤微创高低温复式治疗设备“康博刀”的研发工作,然而从原理到样机,再到临床实验后投入市场,摆在刘静团队面前的,是长达十多年的漫长之路。

“光靠研制医疗设备的话,实验室恐怕无以为继。”于是,刘静再度审视传热学的老本行,力求在新兴交叉学科领域再开新途。2001年,他出版了国内外首部《微米/纳米尺度传热学》,产生重大反响,一度被印刷5次,为新兴学科的繁荣作出了重要贡献。

即便如此,刘静还是在很长一段时间内感到“堵得慌”,因为他实在不想在业已成型的科研方向上做些查缺补漏的工作。

直到“液态金属”这个几乎被全世界忽略的领域突然为他带来了颠覆性的想法:“液态金属在室温下可以流动,那么,为何不能将其与芯片冷却建立起关联?”

有如水银泻地一般,“液态金属”从此为刘静打开了创新的闸门,一项又一项基础发现和技术突破接连在其实验室问世:液态金属芯片冷却技术、液态金属电子电路打印机、植入式医疗电子在体3D打印技术、液态金属神经连接与修复技术、液态金属血管造影术……在国内外许多著名科技媒体的报道中,刘静实验室作出的液态金属研究持续入选其故事的主角。

由于工作上鲜明的前瞻性,刘静的很多研究似乎游走在科幻与现实之间,他沉迷于此。然而在儿子的眼里,这位父亲的生活看上去有些枯燥乏味,曾经问起他:“你每天一大早出门,深更半夜回来,放假了也不休息,到底有什么东西如此吸引你?”

一开始,刘静有些不知如何作答,细想下,他这样告诉孩子:“也许,我们在追求一种永恒的快乐。”

这是无止境的创新所带来的快乐。“如果做出来的东西能够有幸真正为世人所用,哪怕只有一小点,我想那就是最大的满足和成就了。”刘静说,这是他所能想到的最高嘉奖。