凭意外发现首发Science，中国博后“逆行”中东科研逐梦

在大多数留学生选择去欧美深造时，王猛反其道前往以色列这个小众留学地。在耶路撒冷希伯来大学，他成了物理系教授Jay Fineberg实验室的第一个中国学生。

在这个只有4人的实验室里，王猛没有给自己定下很高的目标，而是踩着自己的节奏、心无旁骛按部就班地做科研。

经过3年努力，他以第一作者身份首次在Science发表突破性研究成果，通过实验证明拉伸裂纹速度突破了经典断裂力学所描述的极限。这篇论文总共只有3位作者，除通讯作者Jay Fineberg外，另外一位作者史松林也来自中国。

(资料图)

全新的发现，颠覆了人们之前对断裂过程的认识，为断裂领域掀开了全新篇章。

文章的三位作者，从左至右分别是史松林、Jay Fineberg和王猛。

一次非常偶然的发现

断裂力学是力学领域的一个难点与热点，虽然已被研究了近百年，但人们对断裂问题的认识仍然十分有限。

“在实验层面很难去研究动态裂纹，因为裂纹的扩展速度非常快，尤其在脆性材料中更甚。”王猛在接受《中国科学报》采访时说。

比如，一个玻璃杯不小心摔到地上，我们通常只能看到它从一个完好的状态瞬间到破碎的状态。这个过程很短暂，也很难去捕捉，就是因为裂纹扩展速度太快。

在经典断裂力学的理论框架下，当一个系统承受的外力足够大时，裂纹会以接近于瑞利波的速度传播，而对于像玻璃这种脆性材料而言，瑞利波通常每秒传播几百到几千米，所以很难捕捉到破碎的瞬间。

在王猛所在的课题组，选择通过水凝胶为介质来研究这个过程。水凝胶有个好处，瑞利波在其中的波速仅有几米每秒，有助于在实验中通过直接观测去研究裂纹扩展。

实验中所用到的水凝胶并非信手拈来，而是王猛量身定制了水凝胶的化学配比，以控制其力学响应。在头天晚上离开实验室之前，他会把水凝胶配好，留出4~7小时的反应时间，好“生产”出第二天实验要用的样品；第二天一大早到实验室，再调配一批水凝胶，以供下午实验使用。

如此循环往复，王猛却乐此不疲，“比起分析数据和写文章，我更喜欢动手做实验，我很享受这个过程”。

起初，王猛是想通过水凝胶研究含杂介质的断裂问题。在无数次的实验中，一次非常偶然的发现，彻底掀开了断裂领域一个全新篇章。

“有一天，我在做实验时，无意间观测到在裂纹尖端前有浅浅的两条痕迹，当时这个很不寻常的现象引起了我极大的好奇心，我反复在脑海里琢磨这些到底是什么东西，毕竟之前从未见过。”这样的意外发现让王猛心潮澎湃，更加充满干劲。

他带着疑惑开始计算裂纹速度，发现竟然超过了瑞利波速度，这也超出了他们的认知。经典断裂力学理论认为，当材料处于拉伸状态时，裂纹扩展速度的极限是瑞利波速度。所以当他把这一发现告诉导师Jay Fineberg时，导师并不相信。

为了力证所见皆为真，王猛开始绞尽脑汁，设计更深层次的实验去表征这个现象。

“经过许多天的反复实验，我确定那两条浅痕其实就是像马赫锥一样的东西，这也是我们首次在固体里观测到马赫锥。并且，从我的实验里，发现水凝胶裂纹不但超过了瑞利波速度，还超过了剪切波速度，甚至会接近膨胀波速度。”

这项研究证明了超过剪切波速度的“超剪切”拉伸裂纹的存在，彻底颠覆了经典断裂力学理论的传统认知。

“那些意想不到、能给你惊喜的发现是很难设计出来的，你需要不停探索，需要运气，更需要一双能识别运气的双眼。这个过程很艰辛，但也充满乐趣。对我来说，这才是科研真正吸引我的地方。”王猛表示。

没想过会发Science，最初心理预期是发子刊

一开始，王猛没想过把文章直接投Science，当时的心里预期是投一个子刊。Jay Fineberg则认为：“我们可以抱着试一试的心态投Science。”

此前，王猛在法国国家科学研究中心LaMCoS实验室读博，曾在PNAS以及国际力学期刊发表过多篇论文。不过，他对投Science没有丝毫经验。虽然心里没底，他还是选择听从导师的建议。

“投稿之初，我本想发个letter，所以只准备了4张图，参考其他同类型文章完稿后，投给了编辑。编辑很看好这项研究，但他告知letter形式已取消，让我们按照article的形式修改后重新投稿。”王猛说。

加图、添加小标题、打磨语言表述……重新“修缮”后的文章，在今年2月初再次投出。过程出奇地顺利，仅4个月文章就被接收。

从三位审稿人的回复内容中不难发现，他们都对这个具有颠覆性的发现流露出浓厚的兴趣。第一位审稿人更是直接亮了“绿灯”，非常支持发表。

第二位审稿人提到，顶尖华人学者高华健曾经有一篇发在Nature上的论文成果，通过超大规模分子动力学模拟，首次发现了超音速裂纹扩展。他觉得该成果与王猛等人的研究机理有一丝相似。

第三位审稿人则建议作者再增加一些文字内容以及图片，让文章更饱满、更丰富些。

为了让审稿人有更加直观的了解，他们在附件里又额外加了几张图，把超过波速的裂纹场通过图片展示出来，并做了有马赫锥与没有马赫锥的对比分析。

“其实第一位和第三位审稿人的回复都相对比较容易，我们的压力主要来自第二位审稿人的意见，其间也花了大量精力，增加了很多能充分证明我们现象的普适性的证据，才最终通关。”王猛表示。

文章在今年6月初被接收，7月27日Science在线发表。对此，王猛的反应趋于冷静。“发表在顶刊是对我们工作的一种肯定，但这并不意味着什么，我个人对科研的想法更多还是在于科研本身，只想赶紧去探索更多有意思的现象。”

做科研不要好高骛远，而应着眼当下

王猛

1993年出生的王猛也有过迷茫期。2019年博士毕业后，他反复问自己，是否要继续走科研这条路。

“自从迈入学术界，我一直都在做基础科研，但实际上我很想做应用研究。博士毕业后，我内心一直摇摆不定，也很纠结要不要去企业界工作。那时恰逢新冠疫情暴发，去企业的想法落空了。”王猛说。

博士期间就已在研究动态脆性断裂的他，开始物色同领域的实验室，但国际上以实验为主做这项研究的课题组并不多。多番调查后，他把目光锁定到著名物理学家Jay Fineberg身上。Jay Fineberg的学术造诣很高，在软凝聚态、断裂力学和地震学领域发表了100多篇研究论文，其中16篇发表在Nature或Science上。

以色列的高校一向不太重视亚洲招生。这个国家被贴上了很多标签，比如：极端、动乱、不安全、到处是沙漠等，也让众人望而却步。但一心冲着导师去的王猛，并不在乎这些偏见。

为了跟心仪的导师混个脸熟，王猛报名参加了Jay Fineberg在法国里昂高等师范学院举办的暑期学校，“读博时就看过他发表的很多高影响力的文章，我抓住这次机会请教了他好几个问题，让他对我有一个初步的印象。”

Jay Fineberg非常敬业，责任感极强。从2016年担任希伯来大学理学院院长开始，他就全身心投入工作，未招一名学生，他说：“我没有时间去陪伴和引导学生，我也不想耽误任何学生的将来。”

直到2020年卸任院长一职，64岁的Jay Fineberg才重新招了实验室第一个博士生。刚好博士毕业的王猛瞄准时机，向Jay Fineberg发出了申请，凭借过硬的科研水平顺利加入实验室，并且成为Jay Fineberg的第一名中国学生。

吸引王猛不远万里来到中东求学的，除了导师这个主因外，还有希伯来大学自带的光环。这是以色列排名第一的高等学府，在基础科学、医药领域和人文学科等独占鳌头，先后培养了8位诺贝尔奖获得者，被称为中东“哈佛”。

而且，以色列的科研水平非常高。这种“高”并非指拥有多么高端的仪器设备，恰恰相反，他们的实验条件可能还不及国内一些课题组，但是他们在科研上的想法和创意层出不穷，开放和自由的科研氛围孕育出许多杰出的成果。

就像Jay Fineberg不会要求王猛一定要做他设定的课题，而是给予学生充分的自由，鼓励勇敢创新，任学生在浩瀚的科研世界里天马行空，他只在学生有需要的时候给予最大帮助和支持。

“我们的实验室空间并不大，实验室里最高端的设备就是一部高速相机，许多观测手段得靠我们自己设计。导师是一个很擅于搭建实验平台和设备的‘行家’，在搭建我们所需的观测设备时，他提供了很多有用的想法和助力。”王猛说。

Jay Fineberg从不去干预学生的作息，他不喜欢让做科研变成死板的打卡上下班。在松弛有度的环境里，王猛逐渐找到了做科研的兴趣和热情。

现在回看当初的决定，王猛依然没有丝毫后悔。在以色列两年半的学习和生活中，他修正了对这个国家的许多刻板印象。“以色列的安保措施很严格，飞往这里之前都会被详细盘问、认真检查行李。耶路撒冷还是很安全的。”

耶路撒冷是一座圣城，人们在这里不但可以开阔眼界，还能接触不同文化的碰撞。但一心扑在科研上的王猛，对当地的宗教文化、古老建筑没太大兴趣，他更乐意宅在小小的实验室里，与实验设备为伴。

王猛在做实验