从幼儿园科普到等离子体冠军：一位俄罗斯青年科学家的科研心路
基里尔·日穆列夫是俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所（ИЯФСОРАН）的一名高级实验员，同时是新西伯利亚...
基里尔·日穆列夫是俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所（ИЯФ СО РАН）的一名高级实验员，同时是新西伯利亚国立大学物理系（ФФ НГУ）的硕士研究生（一年级）。在2025年国际科学学生会议（МНСК）的“等离子体物理”分会场上，他凭借关于紧凑型轴对称环形装置（КОТ）上抗磁测量的研究荣获第一名。在接受采访时，这位年轻的科学家分享了自己从童年科普启蒙到前沿实验物理的成长历程，讲述了等离子体实验室如何同时培养他的理论与实践技能，为什么团队科研比孤胆英雄更有价值，以及在操作复杂装置时最重要的精神品质。
基里尔·日穆列夫。照片：娜塔莉亚·伊夫列娃 摄
——基里尔，你是什么时候开始对科学产生兴趣的？
——非常早。我至今记得，还在上幼儿园的时候，我就喜欢看各种科普节目。特别温暖的回忆是《伽利略》这档节目。对于七八岁的孩子来说，那绝对是极好的智力消遣方式。
——你读的是特色学校吗？
——是的，我上的确实是一所物理特色学校。九年级时，我在全俄中学生物理奥林匹克竞赛中拿到了地区级奖项，随后收到了圣彼得堡著名的“物理技术学校”（ФТШ，以若列斯·伊万诺维奇·阿尔费罗夫院士命名）的入学邀请。那是一个令人惊叹的地方，我决定转学到那里继续学习。它类似于新西伯利亚国立大学的专业寄宿学校（СУНЦ），但隶属于阿尔费罗夫院士创办的学术大学。那里的物理和数学老师极其出色，能用通俗易懂又亲切的语言讲解非常深奥的概念。
——那时你已经决定只学物理了吗？还是考虑过其他方向？
——那段时间，我的兴趣还挺多元的。我父亲是地质学家，所以我在热爱物理的同时也学习地质学，甚至在地质奥赛中也多次获奖。搬到圣彼得堡后在ФТШ学习的两年里，我依然坚持参加地质社团活动。但最终我意识到，地质学并不是我真正心之所向。回到新西伯利亚后，我决定参加物理科目的国家统一考试（ЕГЭ），这门课我考得极为出色，于是顺理成章地报考了新西伯利亚国立大学（НГУ）物理系。
——为什么选择了新西伯利亚国立大学？
——这个问题既有哲学色彩，也有很现实的一面。认真说来，新西伯利亚这座城市在生活和科研环境上都非常优秀。我认同苏联科学院院士米哈伊尔·拉夫连季耶夫当年决定召集专家、离开莫斯科和圣彼得堡来到这里创建科学中心的理念。我们拥有这样一个世界级的科研枢纽，是一件非常正确的事。我很高兴能在这里学习与工作。
——你为何选择等离子体物理方向？
——起初我曾考虑粒子物理，因为大一的时候和那个专业的学生交流过，但后来我意识到那并非我真正的兴趣所在。大二时，我参观了等离子体物理系，在那里我忽然感觉到：这正是我未来想从事的方向。等离子体物理给我留下的印象是既有趣又迷人，甚至能带来智力上的愉悦感。我喜欢理论理解现象本质与实验动手操作相结合的工作方式。现在，我非常享受既能亲手调试设备，又能深入思考等离子体物理过程本质的状态。
——进入大学前，你对科研的想象和现实有哪些不同？
——最让我难以适应的是一个观念：原来在一台大型装置上，竟然有这么多人共同工作。在学校课本和大众文化里，做出科学发现的科学家往往是孤身一人，顶多两三个人，再加几个助手——这似乎在神化个人英雄主义。但现实中完全不是这样。随着我逐渐融入大学和研究所，我越来越真切地感受到：科学运作的方式完全不同。最终我明白了，许多人共同在一台装置上工作，不仅没有任何不妥，反而意义重大。在气动磁阱（ГДЛ）或紧凑型轴对称环形装置（КОТ）上工作，成为一项宏大事业的一部分——这本身就是极其重要且富有价值的经历。
——你在大学期间是什么状态？是社交活跃型，还是埋头苦学型？
——起初我以为自己会积极参与各种社交活动，但后来发现精力只够学习和睡觉。很快，我就只跟那些日常频繁接触的同学交往了。大二时我还担任过线性代数的助教，但随着时间的推移，我意识到这对我来说相当吃力。当除了学习之外再无余力应对其他事情时，我决定放弃这些额外的工作。
——大学生活给你留下了什么深刻印象？
——让我特别高兴的是，新西伯利亚国立大学的多数教师本身就是活跃在科研一线的实验室专家。在我参加各种实验实践课的参观活动之前，就已经结识了许多等离子体物理及其他领域的资深学者。我给A.V. 苏德尼科夫教授提交过作业，见过S.V. 穆拉赫廷，听过I.S. 切尔诺什塔诺夫的讲座，M.S. 赫里斯托曾是我们班的研讨课导师。所以，新西伯利亚国立大学的一大优势就在于：这里有直接从事前沿科研工作的专家。他们在研讨课和讲座中不仅讲授课程内容，还会分享自己真实的科研经历与思考。
——讲讲你第一次在装置上工作的经历吧。一切是怎么开始的？
——最初，我在大二、也就是正式分配专业方向之前，就来到SMOLA装置，为A.V. 苏德尼科夫教授撰写课程论文。我的直接指导老师是A.A. 因热瓦特金娜。当时我利用马赫探针测量螺旋磁阱中的等离子体流速。那时我以为自己会一直做这个方向。后来在大三时，我来到了КОТ装置。现在我知道，S.V. 穆拉赫廷并不是随便收学生的——他为我们安排了一种特殊的“面试”：大家聚在一起，聊生活、聊物理、聊各种或深或浅的话题，里面夹杂着一些陷阱式提问，整体考察的是反应速度和思维方式。之后我完成了课程论文并提交了——现在看来，那篇论文相对还比较初步。接着，我留下来做暑期工作，既想赚点外快，也想积累经验。于是我开始研究径向磁场传感器，逐步推进抗磁测量方面的工作，并编写相应的数据处理程序。
——在КОТ装置上工作是一种什么样的体验？
——你知道吗，我最近正在读一本关于伊戈尔·库尔恰托夫的书，叫《92号问题》，讲的是他早在1938年就开始研究铀和中子相关的问题。我非常喜欢书中关于实验室生活片段的描写——那里的工作模式和我们现在差不多：既有自由，也有代价。作息时间很灵活。一方面，你不需要每天早上9点准时到岗；另一方面，你也别指望每天晚上6点就能准时下班。我有时会工作到很晚。但总体来说，当有重要的截止期限时，你无论如何都要完成任务。而且，因为你对工作本身感兴趣，你总想为自己再多做一些。我喜欢这样的工作节奏，但不得不说，这种作息也容易让人感到疲惫。
——现在你觉得自己更像实验家还是理论家？为什么？
——很难说。过去一两周我一直在画法兰图纸，后来又绕着探针做各种操作，给它们焊接接头。而现在，我正在处理数据，和I.S. 切尔诺什塔诺夫一起讨论我们装置中阿尔芬波的理论描述问题。我喜欢等离子体物理学的地方恰恰在于，在工作中，我既要处理实验部分，也要处理理论部分，二者密不可分。
——你的工作中涉及计算机科学吗？能具体讲讲吗？
——当然，也得编程。我们有原始数据，需要对它们进行处理，并以自己和他人都能理解的形式呈现出来。在工作过程中我逐渐意识到：如果能有一个方便的程序，只需按一个按钮，就能从原始数据里直接得到所有需要的结果——那将是我的巨大幸福。大学课程在这方面给了我很大帮助，我们有非常棒的“科研自动化技术手段”（ТСАНИ）课程，还有实验实践课，所有操作都亲自动手，以及无线电技术课——教我们焊接和无线电电子学。不过我以前也接触过这些：我把焊接电路板当作自己的爱好之一，中学时代也学过编程。所以这些技能在科研中派上了大用场。遇到问题时，既然有相应的能力，我就会决定自己动手解决。
——你在МНСК-2025（国际科学学生会议）上凭借《КОТ装置上的抗磁测量》研究荣获等离子体物理分会第一名。能详细介绍一下你的科学工作吗？
——好的。以我们的КОТ装置为例：它是一个带有靶等离子体的磁塞装置，能量为15千电子伏特（keV）的中性粒子束以垂直于装置轴线的方向注入，从而产生方位角向电流。这种配置有望实现良好的等离子体约束。我们的总体目标是获得较高的等离子体比压（β）值。在我的工作中，我利用两组诊断设备（每组包含四个抗磁环和十二个等离子体径向磁场传感器），测量由等离子体发生器产生的靶等离子体以及由注入产生的高温致密等离子体团的固有抗磁性（即它们排出的磁场），同时测量与各种等离子体不稳定性相关的磁场波动。
有些不稳定性对我们是有利的——例如开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KH不稳定性），它可以将靶等离子体加热到我们所需的参数。而另一些不稳定性则会严重恶化等离子体约束——比如阿尔芬离子回旋不稳定性，它会导致高能快离子的损失。在МНСК的报告里我没有提到后者，因为在那之后我们对探针进行了升级，改善了频率特性，才使其能够被观测到。我在径向磁场传感器上观测到了这些不稳定性特有的等离子体磁场振荡频率和特征方位角模数。当然，仅靠磁探针不足以得出明确结论，因此开尔文-亥姆霍兹不稳定性发展的观测结果也通过三探针及其他独立诊断手段得到了交叉验证。我的工作恰恰展示了：根据磁场参数、等离子体发生器中的弧光放电特性以及装置几何结构计算出的KH不稳定性预期振荡频率，与磁传感器上实际观测到的频率高度吻合。
目前我正在继续完善这项工作，进一步研究这些物理过程。夏天我完成了一个关键组件的升级，现在正在改进另一个。然后，趁着装置还在运行，我希望我们能赶制并安装一套静电探针结构。所有这些都将使我们能够对等离子体振荡特性进行更深入的研究。
——颁奖时你是什么感觉？
——我当时正发着高烧，特别怕自己当场晕倒。但说正经的，我尽量让自己保持平常心。我努力专注于科研任务本身，把其他一切荣誉都当作额外的惊喜。工作本身以及工作带来的成果所给予我的快乐，远超其他任何事情。
——你的导师支持你、帮助你吗？
——当然。我们整个团队非常团结、紧密。大家经常互相商量，因为所有工作都是相互关联的。从这个意义上说，我的研究完全没有脱离其他人的工作。所以，现在我和S.V. 穆拉赫廷讨论需要着手研究端部飞行离子分析仪，这完全是一件很自然的事——我正好也在为那个分析仪绘制法兰图纸。
——你认为在你的职业中，哪些个人品质是最重要的？
——有用的品质有很多。在科研前沿工作，不是为了快速出成果，而是需要长时间、艰苦卓绝的努力。考虑到这一点，我认为能够从过程本身中获得乐趣至关重要。如果你总想着“现在先做点无聊的事，等以后再做有趣的”，那恐怕走不了多远——甚至可能连买抗抑郁药的钱都不够。因此，你必须学会享受过程，并真正热爱自己的工作。如果你对你正在制造的机器没有感情，它就不会正常运转。这是纯粹从经验中得来的体会：匆忙、敷衍了事做出来的东西，效果大概也就那样。
基里尔·日穆列夫。照片：娜塔莉亚·伊夫列娃 摄
——基里尔，你是什么时候开始对科学产生兴趣的？
——非常早。我至今记得，还在上幼儿园的时候，我就喜欢看各种科普节目。特别温暖的回忆是《伽利略》这档节目。对于七八岁的孩子来说，那绝对是极好的智力消遣方式。
——你读的是特色学校吗？
——是的，我上的确实是一所物理特色学校。九年级时，我在全俄中学生物理奥林匹克竞赛中拿到了地区级奖项，随后收到了圣彼得堡著名的“物理技术学校”（ФТШ，以若列斯·伊万诺维奇·阿尔费罗夫院士命名）的入学邀请。那是一个令人惊叹的地方，我决定转学到那里继续学习。它类似于新西伯利亚国立大学的专业寄宿学校（СУНЦ），但隶属于阿尔费罗夫院士创办的学术大学。那里的物理和数学老师极其出色，能用通俗易懂又亲切的语言讲解非常深奥的概念。
——那时你已经决定只学物理了吗？还是考虑过其他方向？
——那段时间，我的兴趣还挺多元的。我父亲是地质学家，所以我在热爱物理的同时也学习地质学，甚至在地质奥赛中也多次获奖。搬到圣彼得堡后在ФТШ学习的两年里，我依然坚持参加地质社团活动。但最终我意识到，地质学并不是我真正心之所向。回到新西伯利亚后，我决定参加物理科目的国家统一考试（ЕГЭ），这门课我考得极为出色，于是顺理成章地报考了新西伯利亚国立大学（НГУ）物理系。
——为什么选择了新西伯利亚国立大学？
——这个问题既有哲学色彩，也有很现实的一面。认真说来，新西伯利亚这座城市在生活和科研环境上都非常优秀。我认同苏联科学院院士米哈伊尔·拉夫连季耶夫当年决定召集专家、离开莫斯科和圣彼得堡来到这里创建科学中心的理念。我们拥有这样一个世界级的科研枢纽，是一件非常正确的事。我很高兴能在这里学习与工作。
——你为何选择等离子体物理方向？
——起初我曾考虑粒子物理，因为大一的时候和那个专业的学生交流过，但后来我意识到那并非我真正的兴趣所在。大二时，我参观了等离子体物理系，在那里我忽然感觉到：这正是我未来想从事的方向。等离子体物理给我留下的印象是既有趣又迷人，甚至能带来智力上的愉悦感。我喜欢理论理解现象本质与实验动手操作相结合的工作方式。现在，我非常享受既能亲手调试设备，又能深入思考等离子体物理过程本质的状态。
——进入大学前，你对科研的想象和现实有哪些不同？
——最让我难以适应的是一个观念：原来在一台大型装置上，竟然有这么多人共同工作。在学校课本和大众文化里，做出科学发现的科学家往往是孤身一人，顶多两三个人，再加几个助手——这似乎在神化个人英雄主义。但现实中完全不是这样。随着我逐渐融入大学和研究所，我越来越真切地感受到：科学运作的方式完全不同。最终我明白了，许多人共同在一台装置上工作，不仅没有任何不妥，反而意义重大。在气动磁阱（ГДЛ）或紧凑型轴对称环形装置（КОТ）上工作，成为一项宏大事业的一部分——这本身就是极其重要且富有价值的经历。
——你在大学期间是什么状态？是社交活跃型，还是埋头苦学型？
——起初我以为自己会积极参与各种社交活动，但后来发现精力只够学习和睡觉。很快，我就只跟那些日常频繁接触的同学交往了。大二时我还担任过线性代数的助教，但随着时间的推移，我意识到这对我来说相当吃力。当除了学习之外再无余力应对其他事情时，我决定放弃这些额外的工作。
——大学生活给你留下了什么深刻印象？
——让我特别高兴的是，新西伯利亚国立大学的多数教师本身就是活跃在科研一线的实验室专家。在我参加各种实验实践课的参观活动之前，就已经结识了许多等离子体物理及其他领域的资深学者。我给A.V. 苏德尼科夫教授提交过作业，见过S.V. 穆拉赫廷，听过I.S. 切尔诺什塔诺夫的讲座，M.S. 赫里斯托曾是我们班的研讨课导师。所以，新西伯利亚国立大学的一大优势就在于：这里有直接从事前沿科研工作的专家。他们在研讨课和讲座中不仅讲授课程内容，还会分享自己真实的科研经历与思考。
——讲讲你第一次在装置上工作的经历吧。一切是怎么开始的？
——最初，我在大二、也就是正式分配专业方向之前，就来到SMOLA装置，为A.V. 苏德尼科夫教授撰写课程论文。我的直接指导老师是A.A. 因热瓦特金娜。当时我利用马赫探针测量螺旋磁阱中的等离子体流速。那时我以为自己会一直做这个方向。后来在大三时，我来到了КОТ装置。现在我知道，S.V. 穆拉赫廷并不是随便收学生的——他为我们安排了一种特殊的“面试”：大家聚在一起，聊生活、聊物理、聊各种或深或浅的话题，里面夹杂着一些陷阱式提问，整体考察的是反应速度和思维方式。之后我完成了课程论文并提交了——现在看来，那篇论文相对还比较初步。接着，我留下来做暑期工作，既想赚点外快，也想积累经验。于是我开始研究径向磁场传感器，逐步推进抗磁测量方面的工作，并编写相应的数据处理程序。
——在КОТ装置上工作是一种什么样的体验？
——你知道吗，我最近正在读一本关于伊戈尔·库尔恰托夫的书，叫《92号问题》，讲的是他早在1938年就开始研究铀和中子相关的问题。我非常喜欢书中关于实验室生活片段的描写——那里的工作模式和我们现在差不多：既有自由，也有代价。作息时间很灵活。一方面，你不需要每天早上9点准时到岗；另一方面，你也别指望每天晚上6点就能准时下班。我有时会工作到很晚。但总体来说，当有重要的截止期限时，你无论如何都要完成任务。而且，因为你对工作本身感兴趣，你总想为自己再多做一些。我喜欢这样的工作节奏，但不得不说，这种作息也容易让人感到疲惫。
——现在你觉得自己更像实验家还是理论家？为什么？
——很难说。过去一两周我一直在画法兰图纸，后来又绕着探针做各种操作，给它们焊接接头。而现在，我正在处理数据，和I.S. 切尔诺什塔诺夫一起讨论我们装置中阿尔芬波的理论描述问题。我喜欢等离子体物理学的地方恰恰在于，在工作中，我既要处理实验部分，也要处理理论部分，二者密不可分。
——你的工作中涉及计算机科学吗？能具体讲讲吗？
——当然，也得编程。我们有原始数据，需要对它们进行处理，并以自己和他人都能理解的形式呈现出来。在工作过程中我逐渐意识到：如果能有一个方便的程序，只需按一个按钮，就能从原始数据里直接得到所有需要的结果——那将是我的巨大幸福。大学课程在这方面给了我很大帮助，我们有非常棒的“科研自动化技术手段”（ТСАНИ）课程，还有实验实践课，所有操作都亲自动手，以及无线电技术课——教我们焊接和无线电电子学。不过我以前也接触过这些：我把焊接电路板当作自己的爱好之一，中学时代也学过编程。所以这些技能在科研中派上了大用场。遇到问题时，既然有相应的能力，我就会决定自己动手解决。
——你在МНСК-2025（国际科学学生会议）上凭借《КОТ装置上的抗磁测量》研究荣获等离子体物理分会第一名。能详细介绍一下你的科学工作吗？
——好的。以我们的КОТ装置为例：它是一个带有靶等离子体的磁塞装置，能量为15千电子伏特（keV）的中性粒子束以垂直于装置轴线的方向注入，从而产生方位角向电流。这种配置有望实现良好的等离子体约束。我们的总体目标是获得较高的等离子体比压（β）值。在我的工作中，我利用两组诊断设备（每组包含四个抗磁环和十二个等离子体径向磁场传感器），测量由等离子体发生器产生的靶等离子体以及由注入产生的高温致密等离子体团的固有抗磁性（即它们排出的磁场），同时测量与各种等离子体不稳定性相关的磁场波动。
有些不稳定性对我们是有利的——例如开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KH不稳定性），它可以将靶等离子体加热到我们所需的参数。而另一些不稳定性则会严重恶化等离子体约束——比如阿尔芬离子回旋不稳定性，它会导致高能快离子的损失。在МНСК的报告里我没有提到后者，因为在那之后我们对探针进行了升级，改善了频率特性，才使其能够被观测到。我在径向磁场传感器上观测到了这些不稳定性特有的等离子体磁场振荡频率和特征方位角模数。当然，仅靠磁探针不足以得出明确结论，因此开尔文-亥姆霍兹不稳定性发展的观测结果也通过三探针及其他独立诊断手段得到了交叉验证。我的工作恰恰展示了：根据磁场参数、等离子体发生器中的弧光放电特性以及装置几何结构计算出的KH不稳定性预期振荡频率，与磁传感器上实际观测到的频率高度吻合。
目前我正在继续完善这项工作，进一步研究这些物理过程。夏天我完成了一个关键组件的升级，现在正在改进另一个。然后，趁着装置还在运行，我希望我们能赶制并安装一套静电探针结构。所有这些都将使我们能够对等离子体振荡特性进行更深入的研究。
——颁奖时你是什么感觉？
——我当时正发着高烧，特别怕自己当场晕倒。但说正经的，我尽量让自己保持平常心。我努力专注于科研任务本身，把其他一切荣誉都当作额外的惊喜。工作本身以及工作带来的成果所给予我的快乐，远超其他任何事情。
——你的导师支持你、帮助你吗？
——当然。我们整个团队非常团结、紧密。大家经常互相商量，因为所有工作都是相互关联的。从这个意义上说，我的研究完全没有脱离其他人的工作。所以，现在我和S.V. 穆拉赫廷讨论需要着手研究端部飞行离子分析仪，这完全是一件很自然的事——我正好也在为那个分析仪绘制法兰图纸。
——你认为在你的职业中，哪些个人品质是最重要的？
——有用的品质有很多。在科研前沿工作，不是为了快速出成果，而是需要长时间、艰苦卓绝的努力。考虑到这一点，我认为能够从过程本身中获得乐趣至关重要。如果你总想着“现在先做点无聊的事，等以后再做有趣的”，那恐怕走不了多远——甚至可能连买抗抑郁药的钱都不够。因此，你必须学会享受过程，并真正热爱自己的工作。如果你对你正在制造的机器没有感情，它就不会正常运转。这是纯粹从经验中得来的体会：匆忙、敷衍了事做出来的东西，效果大概也就那样。
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