最有趣的清华学位论文

段子与论文是两种截然不同的文化表现形式。段子手就是把一些时事的关键点和槽点变成读者更容易理解的样子，而论文就需要相当高的知识储备，大量的实践理论支持，所以段子手并不一定就能写出好的论文。

人各有志吧。毕竟学者并不是为了发表所谓高质量论文才做学术的，而且我觉得毕导这种能用有趣的方式向大家介绍科学理论，不仅使大家增长了知识，还增加了大家的求知欲。做论文的人很多，但向大众科普高等知识的人却很少。

毕导的本科、硕士、博士都于清华毕业，个人觉得有这样履历的人也是应该有能力去发表高质量论文的。

我是通过毕导的一个视频关注他的，讨论的关于乌鸦喝水寓言的真实性。时长很短，只有不到八分钟。但是内容却很丰富，不仅有操作性的实验，还有简明易懂的模型，而幽默的语言无疑是毕导最出彩的地方。

后来陆陆续续看了毕导的大部分视频，也是拓宽了知识面。而且通过毕导科学的分析，对生活中一些稀疏平常的事物也有了新的认识（比如抢红包先抢和后抢的区别）。疫情期间，还有一期视频，使用数学建模的知识讲解病毒传染的过程，观看量目前达到了194万，有2万弹幕的讨论量。毕导科学地介绍“病毒传染”的过程，让更多人知道只要宅在家里就能为抗击疫情做出巨大贡献。

目前，毕导B站粉丝数量已达262万，在青年人中具备了一定的影响力。前几个月，毕导参与录制了一期青年大学习，一些大学生甚至不需要团支书催，就自觉观看了，可见其在大学生群体的受欢迎程度。

从另一方面来说，在视频网站上发布自己的科普视频，获得大众关注，是会比发表一篇高质量论文更有成就感的事吧！

或许会有人看不起没发表过高质量论文的清华博士，认为只有发表高质量论文才能算是真正的学者，但是我认为在寓教于乐中向大众向青少年科普知识也是令人尊重的学者!

姜宇后来考入北京大学数学系，2012年又考入清华大学宇航学院攻读硕士学位，2014年继续攻读博士学位，并且仅用1年9个月就提前取得了清华大学博士学位。

他是清华大学航天学院建院 80 多年来首位获得此荣誉的学者。

【新智元导读】 2月25日，清华大学工程物理系唐传祥研究组与合作团队在《自然》上发表研究论文《稳态微聚束原理的实验演示》，报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」的首个原理验证实验。与之相关的极紫外光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。

最现代的研究用光源是基于粒子加速器的。

这些都是大型设施，电子在其中被加速到几乎是光速，然后发射出具有特殊性质的光脉冲。

在基于存储环的同步辐射源中，电子束在环中旅行数十亿转，然后在偏转磁体中产生快速连续的非常明亮的光脉冲。

相比之下，自由电子激光器(FEL)中的电子束被线性加速，然后发出单次超亮的类似激光的闪光。

近年来，储能环源以及FEL源促进了许多领域的进步，从对生物和医学问题的深入了解到材料研究、技术开发和量子物理学。

现在，一个中德团队证明，在同步辐射源中可以产生一种脉冲模式，结合了两种系统的优点。

2月25日，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在Nature上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示》（ Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching ）的论文。

报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」（Steady-state microbunching，SSMB）的首个原理验证实验。

该研究与极紫外（EUV）光刻机光源密切相关，有望为EUV光刻机提供新技术路线。

SSMB光源首个原理验证实验，中德团队登上Nature

同步辐射源提供短而强烈的微束电子，产生的辐射脉冲具有类似于激光的特性（与FEL一样），但也可以按顺序紧密跟随对方（与同步辐射光源一样）。

大约十年前，斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授、著名加速器理论家赵午和他的博士生Daniel Ratner以提出了「稳态微束」（SSMB）。

赵午教授

该机制还应该使存储环不仅能以高重复率产生光脉冲，而且能像激光一样产生相干辐射。

来自清华大学的青年物理学家邓秀杰在他的博士论文中提出了这些观点，并对其进行了进一步的理论研究。

2017年，赵午教授联系了HZB的加速器物理学家，他们除了在HZB操作软X射线源BESSY II外，还在PTB操作计量光源（MLS）。

MLS是世界上第一个通过设计优化运行的光源，在所谓的 「低α模式 」下运行。

在这种模式下，电子束可以大大缩短。10多年来，那里的研究人员一直在不断开发这种特殊的运行模式。

HZB的加速器专家Markus Ries解释说：「现在，这项开发工作的成果使我们能够满足具有挑战性的物理要求，在MLS实证确认SSMB原理」。

「SSMB团队中的理论小组在准备阶段就定义了实现机器最佳性能的物理边界条件。这使我们能够用MLS生成新的机器状态，并与邓秀杰一起对它们进行充分的调整，直到能够检测到我们正在寻找的脉冲模式」，HZB的加速器物理学家Jörg Feikes说。

HZB和PTB专家使用了一种光学激光器，其光波与MLS中的电子束在空间和时间上精确同步耦合。

这就调制了电子束中电子的能量。

「这使得几毫米长的电子束在存储环中正好转了一圈后分裂成微束（只有1微米长），然后发射光脉冲，像激光一样相互放大」，Jörg Feikes解释道。

「对相干态的实验性探测绝非易事，但我们PTB的同事开发了一种新的光学检测装置，成功地进行了探测。」

SSMB概念提出后，赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。

2017年，唐传祥与赵午发起该项实验，唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计，并开发测试实验的激光系统，与合作单位进行实验，并完成了实验数据分析与文章撰写。

揭示SSMB作为未来光子源潜力的关键一步，是在真实机器上演示其机制。在新的论文中，研究人员报告了SSMB机制的实验演示。

SSMB原理验证实验示意图

实验表明，存储在准等时环中的电子束可以产生亚微米级的微束和相干辐射，由1,064纳米波长激光器诱导的能量调制后一个完整的旋转。

结果验证了电子的光相可以在亚激光波长的精度上逐次相关。

SSMB原理验证实验结果

在这种相位相关性的基础上，研究人员通过应用相位锁定的激光器与电子轮流相互作用来实现SSMB。

该图示直观地展示了如何通过激光调制电子束来产生发射激光的微束，是实现基于SSMB的高重复性、高功率光子源的一个里程碑。

有望解决EUV卡脖子难题

没有顶尖的光刻机，是我国半导体行业发展的最大瓶颈。

光刻机的曝光分辨率与波长直接相关，半个多世纪以来，光刻机光源的波长不断缩小，芯片工业界公认的新一代主流光刻技术是采用波长为纳米光源的EUV（极紫外光源）光刻。

大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。简而言之，光刻机需要的EUV光，要求是波长短，功率大。

EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光，在晶圆上「雕刻」电路，最后将让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管，这种设备工艺展现了人类 科技 发展的顶级水平。

而昂贵的EUV光刻机也正是实现7nm的关键设备，目前，荷兰ASML是全球唯一一家能够量产EUV光刻机的厂商，而由于禁令，我国中芯国际订购的一台EUV仍未到货。

如果中国大陆无法引入ASML的EUV光刻机，则意味着大陆将止步于7nm工艺。

目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶，形成等离子体然后产生波长纳米的EUV光源，功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小，预计对EUV光源功率的要求将不断提升，达到千瓦量级。

SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源。它们产生的类似激光的辐射也超出了 "光 "的可见光谱，例如在EUV范围内，最后阶段，SSMB源可以提供一种新的辐射特性。脉冲是强烈的、集中的和窄带的。可以说，它们结合了同步辐射光的优势和FEL脉冲的优势。

可以说，基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率，并具备向更短波长扩展的潜力，为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。

EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。

关于作者

本文的通讯作者唐传祥教授是清华大学的博士生导师。

1992年9月－1996年3月，考入 清华大学工程物理系硕博连读。1996年3月获得工学博士学位， 博士学位论文为“用于北京自由电子激光装置的多腔热阴极微波电子枪的研究”。

1996年4月获得博士学位后，留校工作。

1996年7月 1998年6月期间，作为访问学者到德国DESY工作2年。在DESY工作期间，主要进行超导加速结构的优化及测量研究，并与J. Sekutowicz, 等合作提出了Superstructure的超导加速结构。

1998年6月回国后，继续在清华大学从事加速器物理、高亮度注入器、汤姆逊散射X射线源、自由电子激光、新加速原理与新型加速结构、电子直线加速器关键物理及技术、加速器应用等方面的研究。

参考资料：

毕啸天，1993年出生，系清华大学化工系博士生，另外本科，研究生也皆是就读于清华大学，是2014级直博生。

毕啸天

2017年春节期间，他的一篇名为《微信红包先抢和后抢差距居然这么大》的网帖走红，帖子里面这位新晋的网红博士用数学和统计学的相关理论知识推到抢红包的攻略，文章清奇，并且也特别符合春节期间抢红包的热点话题，因此转发评论颇多，并获得十万加点赞，从而成为新晋网红。

从此之后，这位新晋网红一发不可收拾，毕啸天以“毕导”之名不断在网络上传播他的各种奇思妙想，比如，用相关数据分析和物理知识教大家制作“防雾霾神器”，利用热力学的相关原理来论证，秋衣秋裤等要怎么穿才更保暖等，因为他的有趣有意思的科学科普而受到越来越多粉丝的追捧。

甚至，他给自己定义“一个爱开脑洞的科学段子手”。

毕啸天

在有一期视频里，毕啸天已经办理了休学，全职多网络视频，是的你们看错，一个天命之娇子放弃了多少人都羡慕不来的学业，反而跑过去做让大家看起来是不务正业的视频。

在他的视频里，他也很少提及自己的清华博士生身份，当然，不管提不提，清华博士生这五个字本身就是自带流量的,或者，他想的是看看自己到底能有多大的能量。

很显然，他给自己的定位并不是要走一条老学究之类的科研道路，而是如他所说，做一个有趣的人，当然，有的人会说，毕啸天制作的那些知识科普类视频其实并不需要太高深的知识储备，略懂工科基础的人就可以来做，一个堂堂清华博士生来做这些基础的事情，实在是有些大财小用了。

其实，做得好，和做的有趣是两码事，或者说做的有趣会更难一下，尤其是在一些基础知识传播领域，也许他给自己的定位就是如何把这些事情传播的又好又有趣吧。

毕啸天

所以，对于一个以为找到了自己学术发展新方向，并且已经办理了休学，暂时离开了讲究理论的象牙塔的毕啸天来说，暂时没有学术性的高质量博士论文也很正常，第一没有人强制他去写，第二他自己不想写，目前有更需要精力和时间去做的事情。

至于他的选择，尽管在大多数人看来是绝对不能够理解的，但是，我想谁的生命都有一次，谁又怎么可能知道别人适合走什么路呢？毕竟很多人连自己该走什么路都搞不明白。