现年38岁的张敬涛因阿秒物理方面的研究而入选2008年度启明星跟踪计划，这也是他自2005年以来第二次与启明星计划结缘。何谓阿秒物理？阿秒物理究竟是研究什么的？这些疑问和兴趣促使我和世界科学编辑部编辑郭纪生约访了这位中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室的研究员。

 

　　见面后，张敬涛首先给我们做了名词解释：目前，最短的激光脉冲只能达到飞秒(10－15秒)量级，但飞秒脉冲可以在极短紫外波段产生阿秒(10－18秒)脉冲，这些阿秒脉冲为探索新的物理过程开辟了道路。飞秒光学脉冲通过将时间分割成极短的片段，每个片段中的动作几乎是静止的，从而可能观测到分子化学过程。与此类似，阿秒物理为人们提供了一条研究原子中的电子跃迁的途径，并成为光学研究中最热门的领域之一。

 

　　我们提给张敬涛的第二个问题是，他是如何走上研究微观世界奥秘这条学术研究之路的。采访中我们知道，张敬涛是山东青州人，1998年研究生毕业后到上海光机所工作。成为一名博士是他一直的梦想，也是他来上海光机所的目的之一，2000年张敬涛考取了强激光物理研究领域著名专家徐至展院士的博士研究生，并承担国家973课题中与美国南方大学郭东升教授的国际合作任务，开展强激光场中原子的多光子电离及其伴生的高次谐波生成的研究。80年代末出现的啁啾脉冲放大技术，使得激光的强度又提升了几个量级，从而导致多种高阶非线性效应，这成为光学界重点研究的方向之一。强激光场中原子的多光子电离及其伴生的高次谐波生成是其中最基本、最重要的非线性效应，是强场物理研究的前沿热点之一，而伴生的高次谐波因其巨大的应用前景更被大家看好。

 

　　张敬涛2004年初获得博士学位，同年即被破格晋升为研究员。我们问何以这么快？张说这与其工作的开创性及重要性有关。博士论文期间，张敬涛作为主要作者，先后发表SCI收录的高质量学术论文了14篇，其中包括2004年在国际物理顶尖杂志Physics Review Letter上发表的文章。在这些工作中，张敬涛和他的合作者首次发现了光电子角分布喷射结构的产生和演化的机制，指出光电子角分布的喷射结构由复合贝赛尔函数的振荡形成并确立了光电子角分布随光电子能量的变化规律。该研究从理论上确立并成功解释了国际上多个著名实验小组的实验观测，纠正了他们有关喷射结构的不正确解释。其发表在Physics Review Letter上的文章则首次证实了Batelaan发表在Nature杂志上的实验观测，预言了电子谱存在边带现象和不同激光强度下电子谱的变化规律，确立了电子发生Kapitza－Dirac效应的临界强度等。该文是他们实验室发表在Physics Review Letter上的第二篇文章，也是该所博士论文工作中的第一篇Physics Review Letter文章。

 

　　2005年12月－2006年11月，张敬涛应邀到日本京都大学做访问学者，这也是他最长的一段出国经历。其间他对日本学者的工作状态有了深切的体会，在学术上他和日本同行合作在国际著名物理类杂志Physical Review A上发表两篇论文。2006年10月，张敬涛和其光机所同事在Physics Review Letter上发表第二篇文章。该文是在02年工作的基础上，进一步研究了强激光场中负离子的多光子离解现象，阐明了光电子分布随激光强度和频率的变化规律，证实了实验上观测到的光电子角分布的阈值效应，确立了有质动力参数在离解过程中的核心作用。审稿人对该工作给予高度评价，指出该工作“对光电子角分布的特征给出了一个简单的物理解释”。

 

　　以上列举的张敬涛的部分研究工作的学术价值，如果没有相关的专业背景，恐怕很难理解。我个人的感觉是，张敬涛的文章数量可能算不上多，但是含金量很高，不是证实或解释了某个重要实验现象，就是纠正了某个实验数据，可谓货真价实的学术贡献。这可能就是他在34岁那年就被破格聘为研究员的重要原因。回光机所后的次年他就获得博导资格，现有两名博士研究生在读。

 

　　访问中，张敬涛多次提及他所在的中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室创始人徐至展院士对他的帮助和影响。“如果不是徐院士在7－8年前就布置我们开展这方面的研究，我可能还在门外徘徊”。张敬涛称自己受徐至展的影响较深，“他的治学严谨或许是我们慢慢可以学到的，但最让我们敬佩的是徐院士对科研工作全身心的投入，这在他的报告中就可见一斑。听过徐院士报告的人都说他的报告充满激情，富有感染力”。

 

　　或许是受徐院士的影响，在近两个小时的交谈中，张敬涛和我们谈的基本上都在自己研究工作的范畴内，我本想引导他谈一些他的身世和成长经历，但一两句话后他又回到了工作上，真是一个典型的工作为上的年轻科学家。

 

　　张敬涛介绍说，现在激光物理的发展是朝两个方向，一个是激光强度越来越高，一个是脉冲宽度越来越短。激光自60年代初发明后，强度不断提高，脉冲宽度不断变短。到80年代初，激光脉冲的聚焦功率密度达到10的14、15次方瓦每平方厘米。到了80年代末，随着啁啾脉冲放大技术的发展，激光强度一下子又提高了两个量级，并且还在不断提高。激光脉宽也从纳秒到皮秒，再到飞秒、亚飞秒(阿秒)(1纳秒＝10－9秒，1皮秒＝10－12秒1飞秒＝10－15秒，1阿秒＝10－18秒)。

 

　　我问张敬涛1阿秒的时间该怎样描述？张回答说，氢原子与电子绕原子核转一圈所需要的时间为150阿秒，这一解释或许是准确的，但我依然难以理解，但有一点我理解了，即这么快的瞬间人是无法反应的。

 

　　“阿秒物理目前主要是与阿秒脉冲相关的一些研究，包括阿秒脉冲的产生、测量以及应用等。目前，产生阿秒脉冲主要是用高次谐波，利用高次谐波合成得到单个的阿秒脉冲，但能量转换效率很低”。张敬涛介绍说，阿秒脉冲的生成目前还是一个瓶颈，当前的难题是如何提高阿秒脉冲的强度。“现在大家竞争的另一个热点是如何把单个阿秒脉冲宽度做的尽可能短”。

 

　　谈到阿秒物理可能的应用，张敬涛说，最直接的应用就是探测原子分子内部电子的运动。用飞秒可以探测分子内部原子的运动，用阿秒则可以探测原子内部电子的运动，一旦实现则是一个革命性的工作，在突破人类对微观世界的认识上又前进了一大步，达到前所未有的高度。至于其潜在的应用，张敬涛说已经有报道说这可能会对生命科学研究提供新的手段。

 

　　张敬涛的前一个启明星主要是研究阿秒物理中的相对论效应的影响。此次入选启明星跟踪计划是在前阶段工作的基础上，进一步研究驻波激光场中的阿秒物理过程。除了启明星项目外，张敬涛承担了多项国家自然科学基金的项目，其中结题的一项被评为优秀。正如张敬涛在一份课题可行性报告中所言，阿秒物理的研究，开辟了在低于1飞秒的曝光时间内摄取原子中电子动力学快照的崭新应用。如果将时间放大1015倍，可以观察慢速的原子动力学过程。这种时间上的显微技术正在扩展到亚原子尺度，并且必将在微观世界的研究中起到开疆破土的重要作用。在此我们预祝张敬涛和他的同事们早日实现自己的追求，为人类洞悉微观世界打开一扇窗。