英才风采 | 蔡铭渭：不忘初衷 扬帆在物理的浩瀚海洋中

本期主角

蔡铭渭，2020级“英才计划”物理学科学员，就读于长春市实验中学，师从吉林大学物理学院张汉壮教授。

培养成果：培养期间完成课题《便携式光谱相机对荧光增白剂的检验》，该课题使用便携式光谱相机检测日常用品中的荧光增白剂的有无及含量，避免了传统使用紫光笔检测荧光剂的弊端。该课题获得2020年吉林省青少年科技创新大赛二等奖。

导师简介

张汉壮，吉林大学“唐敖庆特聘教授”，博士生导师，国家万人计划教学名师，国务院政府特殊津贴获得者，吉林省高级专家，全国普通高校力学课程研究会理事长，中国大学先修课程（CAP）试点项目物理专家委员会秘书长，宝钢优秀教师特等奖获得者，主要从事材料超快动力学研究、量子点发光器件研究。

正文

“失败也是我需要的”

周围的人都说蔡铭渭是理工男，他也喜欢这个称呼。

刚上高一，蔡铭渭得到了一个可以进入大学校园师从大学名师从事科学研究的机会——“英才计划”，经过层层选拔，他成为了2020年“英才计划”的一员。“我无限期待着能走进大学先进的实验室，到大学图书馆饱览自己感兴趣的专业书，近距离地接受大学导师的指导。”

2020年1月5日，蔡铭渭参加了在吉林大学国际学术大讲堂举行的2020年度吉林省“英才计划”学员拜师仪式。回忆那个时刻，他说：“导师为我们做了《物理科学之美 演绎人类文明》的精彩讲解，我被物理的神奇震撼了，对物理的好奇在脑海中挥之不去。”听了这场讲解，他感觉自己初高中所学的物理知识只是整个物理学科的冰山一角，“还有更多的物理知识等待我们去进一步学习与探索。”

2020年是不平凡的一年，受疫情影响，大多数活动采用线上模式开展，吉林大学为英才学员开设了在线课程，蔡铭渭选修了导师团队授课的《电的产生与传输原理虚拟仿真实验》。通过学习大学课程中电力有关的知识，他了解了水力、核能发电的基本原理。学习中，他也遇到了挫折。他在搭建水力发电机实验系统时，针对用户负载及功率因数的测量与计算实验中，在计算中没有注意到各参数的单位是否统一，导致实验结果反复出错。这种在科学研究中欠缺的严谨一次又一次地挑战着蔡铭渭的抗挫性和耐心，但是他用爱迪生所说的话激励自己：“失败也是我需要的，它与成功对我一样有价值”。事实证明，也正是这无数次的失败磨炼了他。

“有些实验好像特别爱和我开玩笑”

导师张汉壮令蔡铭渭十分仰慕。跟随导师，蔡铭渭确定了自己的研究课题《便携式光谱相机对荧光增白剂的检验》，但接下来，导师并没有告诉他要怎样一步步开展课题的研究，而是给他列出了一页纸的若干个问题，让他通过查资料和做实验来验证这些问题。别小看这些问题，正是因为在解答这些问题中的层层深入，才为之后的课题研究理清了思路，让蔡铭渭对课题研究的着手点有了眉目。

通过对课题的研究，蔡铭渭注意到在日常生活中，人们经常使用的湿巾、香皂、口罩、A4纸、化妆品等物品品质参差不齐。“部分不符合生产规范的厂家为了掩盖原材料品质次的情况，在产品中大量使用荧光增白剂。含有过量荧光增白剂的产品在使用时会影响人体的健康。”

经过调查，蔡铭渭发现，目前民间普遍用来检测荧光增白剂的方法是使用紫外灯照射，然后用肉眼观察可以看到蓝白色的光斑。但是通过这种方法进行观察，无法分析荧光增白剂的含量及种类。“分析荧光剂的含量可以判断毒性的大小程度。荧光剂主要分五大类480多种，并不是所有紫光灯照射发蓝光的物质都是荧光剂，这样容易造成误判。”“物质的光谱犹如人类的指纹，不同的物质对应唯一的光谱谱线，通过光谱来检测和分析荧光剂的种类可提高检测的准确性。”通过调查研究，蔡铭渭决定采用便携式光谱相机与紫外灯组合的方式，通过光谱谱线的强度分析荧光增白剂的含量。

在进行研究的过程中，因疫情原因，蔡铭渭无法进入实验室，但在他的导师眼中，却也是个学习的好机会。“导师说，我可以借此利用科技手段学习先进的数字实验平台，他推荐我去钻研数字示波器的使用方法。在研究课题的过程中我遇到了很多困难，有些实验好像特别爱和我开玩笑，刚刚解决了一个难题，又冒出另一个障碍。希望似乎就在前方，但这希望却像总是飘忽不定的移动靶，让人难以触及。”回顾课题研究的经历，有挫折有失败，但蔡铭渭也时刻不放弃。“无论千难万难，最终在导师的引领下也一步步地攻克。无数次失败带来的成功喜悦激励我在科学研究的道路上继续砥砺前行。”

“不是每个难关都能轻易攻克”

在实验中，蔡铭渭对从市场中收集到的多种产品进行了测试，通过光谱相机得到不同谱段的图片测量灰度比对值，形成不同物质所含荧光剂的谱线图，与已知荧光剂的标准谱线图进行对比，确定物质所含荧光剂的种类。“光谱宛如人类的指纹，不同荧光剂的光谱曲线都是唯一确定的，对比标准谱线图不仅使测量更加精确，而且还避免了人眼直接观察造成的危害。”据了解，目前项目已完成荧光剂种类的测试，荧光剂含量的研究工作接下来会继续进行，蔡铭渭介绍说，后期准备研制一个能够在手机上外接的便携式光谱相机和紫光灯测试装置，可以进行随时随地的测量。“如果每个人都有测量的习惯，粗制滥造的清洁用品就没有了生存的空间，也就避免了其中含有的荧光增白剂对人体的危害。”

回顾“英才计划”培养的这一年时间，通过导师由浅入深的引导，蔡铭渭深刻地感悟到了科学研究与学科竞赛的不同之处。“为准备学科竞赛，我曾解答过无数难题，但是，在现实的科研探索中，不是每个难关都能轻易攻克。付出和努力不是总能够得到令人欣慰的掌声和鲜花的。”

为什么人不会飞，而气球可以？为什么泡泡是圆的而不是方的，泡面是弯的而不是直的？在蔡铭渭眼中，从身边生活到遥远星空，充满了无数未知。“无论梦想有多远，脑洞有多大，不忘初衷，不负韶华，扬帆破浪在物理的浩瀚海洋中，‘英才计划’为我的科学道路指明了方向，我要朝着更优秀的自己前进，加油！”

什么是“英才计划”？

为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》有关要求，切实促进高校优质科技教育资源开发开放，建立高校与中学联合发现和培养青少年科技创新人才的有效方式，中国科协和教育部自2013年开始共同组织实施中学生科技创新后备人才培养计划（简称“英才计划”）。

“英才计划”旨在选拔一批品学兼优、学有余力的中学生走进大学，在自然科学基础学科领域的著名科学家指导下参加科学研究、学术研讨和科研实践，使中学生感受名师魅力，体验科研过程，激发科学兴趣，提高创新能力，树立科学志向，进而发现一批具有学科特长、创新潜质的优秀中学生，为“基础学科拔尖学生培养计划”输送后备力量，并以此促进中学教育与大学教育相衔接，建立高校与中学联合发现和培养青少年科技创新人才的有效模式，为青少年科技创新人才不断涌现和成长营造良好的社会氛围。