潘心怡

到一定程度的時(shí)候，科學(xué)家比大部分人過(guò)得有意思。

10月19日下午，以“挑落歐姆定律的量子現(xiàn)象和應(yīng)用展望創(chuàng)新源于科技”為主題的未來(lái)論壇科技創(chuàng)新峰會(huì)在北京舉行。當(dāng)物理學(xué)家薛其坤出現(xiàn)在臺(tái)上并作主旨演講時(shí)，臺(tái)下的觀眾紛紛拿起手機(jī)拍照，試圖記錄下“未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)”的首位物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)獲得者在獲獎(jiǎng)后的首次亮相。

薛其坤的備受矚目，和他一直研究的量子霍爾效應(yīng)有關(guān)。作為量子反?；魻栃?yīng)理論模型的發(fā)現(xiàn)提出者，薛其坤在2013年就被稱(chēng)作是“離諾貝爾獎(jiǎng)最近”的中科院院士。量子反?；魻栃?yīng)如若實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為電子器件發(fā)展、量子計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域開(kāi)辟新的道路，將為人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)巨大的應(yīng)用前景。

神奇的量子世界

物理學(xué)家眼里世界是什么樣的？在薛其坤看來(lái)，他研究的量子世界充滿(mǎn)了神奇。

普通狀態(tài)下的電子運(yùn)動(dòng)軌跡是無(wú)序的，時(shí)有碰撞，電子設(shè)備也會(huì)因此而發(fā)熱，導(dǎo)致能量損耗，這也是目前整個(gè)微電子產(chǎn)業(yè)面臨的瓶頸問(wèn)題之一。但在超導(dǎo)和量子霍爾效應(yīng)這兩個(gè)奇異的量子現(xiàn)象中，發(fā)熱問(wèn)題可以被完全避免。薛其坤表示，量子反?；魻栃?yīng)代表著微觀世界電子運(yùn)動(dòng)的新規(guī)律。

薛其坤及團(tuán)隊(duì)自2012年10月在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)至今已有4年時(shí)間，薛其坤說(shuō)，其團(tuán)隊(duì)目前所取得的較大的進(jìn)展就是將測(cè)量到量子反?；魻栃?yīng)的溫度——即觀測(cè)溫度從30mk（負(fù)273.12℃，僅比絕對(duì)零度高0.03℃）提升了約30倍。

《時(shí)間線》：當(dāng)初怎么想到要研究量子反?；魻栃?yīng)？

薛其坤：作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，首先要學(xué)習(xí)做科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)怎么判斷科學(xué)問(wèn)題重要還是不重要。當(dāng)然要練好基本功、積累經(jīng)驗(yàn)，隨著時(shí)間和投入變多，對(duì)整個(gè)領(lǐng)域的把握能力變強(qiáng)，具備一個(gè)成熟科學(xué)家最基本的素質(zhì)。在2005年左右國(guó)際上就興起了拓?fù)浣^緣體這個(gè)領(lǐng)域，而我以前的科研基礎(chǔ)特別適合研究張守晟老師提出來(lái)的量子反常理論。應(yīng)該說(shuō)是瓜熟蒂落的過(guò)程。

《時(shí)間線》：量子反?；魻栃?yīng)、和高溫超導(dǎo)這兩個(gè)研究方向在未來(lái)的應(yīng)用會(huì)有哪些想象空間？

薛其坤：量子反?；魻栃?yīng)將來(lái)的應(yīng)用方向有兩個(gè)——集成電路和新型磁儲(chǔ)存。現(xiàn)在只要重啟計(jì)算機(jī)，里面所有的程序也會(huì)重啟，如果用量子反?；魻栃?yīng)或相關(guān)效應(yīng)做磁存儲(chǔ)的芯片、非揮發(fā)性磁存儲(chǔ)或者是存儲(chǔ)器，那么關(guān)機(jī)前原來(lái)的狀態(tài)將會(huì)保留。

高溫超導(dǎo)方面，主要是解決材料發(fā)熱的問(wèn)題，并且在磁共振成像方面有所應(yīng)用。根據(jù)歐姆定律，互聯(lián)總是發(fā)熱的，一般的導(dǎo)體都會(huì)存在著發(fā)熱問(wèn)題。如果用我們能把高溫超導(dǎo)材料的超導(dǎo)臨界溫度提高到液氮替代以后溫度以上，只要發(fā)熱的電子器件都可以應(yīng)用。此外，雷達(dá)、艦艇、飛機(jī)的探測(cè)上，都有一些高溫超導(dǎo)應(yīng)用的可能，主要取決于材料超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高低。如果液氮溫度達(dá)到，不管是電子器件還是雷達(dá)，包括醫(yī)療設(shè)備等磁共振成像，都可以更換成相對(duì)便宜的液氮冷卻去實(shí)現(xiàn)。

《時(shí)間線》：今年諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)的研究成果也提到了您的研究成果，您的團(tuán)隊(duì)也被認(rèn)為是中國(guó)沖擊諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)的熱門(mén)人選。

薛其坤：作為一個(gè)科學(xué)家應(yīng)該是追求把研究在能力范圍內(nèi)做到最好。我們的團(tuán)隊(duì)在這個(gè)方向上可以說(shuō)做到了世界最高水平，我們還會(huì)在這個(gè)基礎(chǔ)上繼續(xù)找到新的科學(xué)問(wèn)題去研究。至于拿不拿獎(jiǎng)，老實(shí)說(shuō)我們有拿獎(jiǎng)的想法，但是因?yàn)橹Z貝爾獎(jiǎng)的評(píng)獎(jiǎng)完全取決于一個(gè)委員會(huì)，有時(shí)候還帶著一些別的色彩，所以我們不去刻意追求。在科學(xué)上追求最高水平是我們現(xiàn)在持有的態(tài)度。其實(shí)這一次未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)的設(shè)立也是中國(guó)人自信的一個(gè)表現(xiàn)。

《時(shí)間線》：剛才您提到它在集成電路和芯片方面有比較大的應(yīng)用空間，從2012年發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)了4年，這兩個(gè)領(lǐng)域在產(chǎn)業(yè)化方面是否有進(jìn)展？

薛其坤：4年之中我們一個(gè)比較大的進(jìn)展，就是測(cè)量到量子反常霍爾效應(yīng)的溫度，也叫觀測(cè)溫度，從原來(lái)30毫K現(xiàn)在提高到1K，大概是30倍的增加。1K對(duì)大部分應(yīng)用來(lái)講還是比較昂貴的，整個(gè)溫度制冷這么低需要非常昂貴的制冷設(shè)備，所以目前大概要花幾百萬(wàn)機(jī)器制冷，探索它的產(chǎn)業(yè)化時(shí)機(jī)還不成熟。我們?cè)O(shè)想是在今年或者兩三年之內(nèi)把觀測(cè)溫度提高到4K，灌上液氦，儀器就可以工作了，到時(shí)候會(huì)考慮特種器件的研發(fā)，甚至在國(guó)防方面也會(huì)有。目前現(xiàn)在溫度還太低，還沒(méi)有到考慮技術(shù)開(kāi)發(fā)甚至應(yīng)用的程度。

《時(shí)間線》：未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)背后有很多企業(yè)家在支持，獲獎(jiǎng)的研發(fā)成果有沒(méi)有和這些企業(yè)家去探討把它產(chǎn)業(yè)化或者民用化的一個(gè)方向？

薛其坤：一方面是從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用的對(duì)接、合作需要人與人之間的了解，另一方面是基于對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)，當(dāng)然以后和科學(xué)大獎(jiǎng)背后的企業(yè)家合作的可能性會(huì)大一點(diǎn)。只要是到了具備研發(fā)條件的水平，我們?cè)敢夂蛧?guó)內(nèi)任何企業(yè)去合作。

《時(shí)間線》：拿到未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)對(duì)您的學(xué)術(shù)生活和個(gè)人生活有什么影響？100萬(wàn)美元的高額獎(jiǎng)金打算怎么支配呢？

薛其坤：最大的還是對(duì)自己這么多年科學(xué)生活的鼓勵(lì)吧。給了這么大的榮譽(yù)，進(jìn)一步激發(fā)了我探索科學(xué)和做基礎(chǔ)研究的熱情。獎(jiǎng)金部分，會(huì)在科研上繼續(xù)投入，當(dāng)然也讓自己的生活有了一些改善，團(tuán)隊(duì)的成員也會(huì)根據(jù)個(gè)人的貢獻(xiàn)拿到一部分，這是對(duì)他們工作的肯定和回報(bào)，鼓舞年輕人在未來(lái)科學(xué)生涯中和研究中做得更好。

用打游戲來(lái)比喻做科研

2005年41歲的薛其坤被增選為中科院院士，是當(dāng)時(shí)技術(shù)科學(xué)部“新科院士”中最年輕的一位。薛其坤1984年畢業(yè)于山東大學(xué)，1994年在中國(guó)科學(xué)院物理研究所獲理學(xué)博士學(xué)位。曾先后在日本東北大學(xué)、美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院物理所從事研究工作。

然而薛其坤并非出身書(shū)香世家，靠著常人難有的毅力才有了今天的成就。面對(duì)兩次考研失敗，以及日本八年留學(xué)期間的種種挫折，薛其坤教授以“異于常人的吃苦耐勞精神”和高度的責(zé)任感完成了研究任務(wù)。

薛其坤曾說(shuō)：“我雖然不會(huì)理發(fā)，但學(xué)過(guò)數(shù)學(xué)和物理，懂得無(wú)窮逼近的道理，只要告訴我要理的發(fā)型，通過(guò)逐步接近的辦法總能夠剪出來(lái)。理發(fā)是這樣，做學(xué)問(wèn)也是如此?！闭沁@樣對(duì)科學(xué)“無(wú)窮逼近”的探索，讓他感受到了常人難以體會(huì)到的科學(xué)之美。

《時(shí)間線》：從事科研那么長(zhǎng)時(shí)間，您自己感受到科學(xué)美麗的地方在哪兒？

薛其坤：科學(xué)家?guī)缀趺刻於寄芸吹叫聳|西，對(duì)琢磨不清的謎團(tuán)試圖找到一個(gè)圓滿(mǎn)的回答。到一定程度的時(shí)候，科學(xué)家比大部分人過(guò)得有意思。就好像打游戲一樣，一旦進(jìn)入玩游戲的時(shí)候，每過(guò)一關(guān)或者升級(jí)都是一種享受，其實(shí)很有多其他的工作沒(méi)法得到這種收獲和回報(bào)。有時(shí)候這種美妙還只能意會(huì)不能言傳，我天天在辦公室待著看數(shù)據(jù)，看出了不解的地方，最后經(jīng)過(guò)研究設(shè)計(jì)出巧妙的實(shí)驗(yàn)，思考出問(wèn)題怎么解決。比如說(shuō)我怎么設(shè)計(jì)出一雙鞋子，使我增高了，但是你看不出我墊了高跟，我把這個(gè)事情解決了結(jié)果非常圓滿(mǎn)，那就是今天的生活太有意思了。

《時(shí)間線》：對(duì)于普通大眾來(lái)說(shuō)，您覺(jué)得科學(xué)魅力在哪兒？特別是對(duì)成長(zhǎng)中的孩子和年輕人來(lái)說(shuō)呢？

薛其坤：科學(xué)的魅力實(shí)際上是可以可以簡(jiǎn)單比喻為滿(mǎn)足他的好奇心，讓他們感受世界的特別，回答他提出的很多為什么。人都是好奇的，尤其是孩子，但提出的問(wèn)題如果沒(méi)有人能夠解釋?zhuān)蜐M(mǎn)足不了他的好奇心。滿(mǎn)足孩子的好奇心的過(guò)程就是一個(gè)非常好的回報(bào)。我想對(duì)大人也一樣，對(duì)很多事情想知道為什么。在不同層次上滿(mǎn)足人的求知欲和想象，這會(huì)讓你感到非常的幸福給出圓滿(mǎn)的回答。

《時(shí)間線》：科學(xué)家這個(gè)職業(yè)很有趣吧。

薛其坤：世界上很多事情都講究規(guī)則，科學(xué)家不一樣，在研究方向的選擇上，不用受別人控制，你想象的東西是什么就按照這樣去做，思想沒(méi)有禁錮是自由的，當(dāng)然前提是科學(xué)的。如果一個(gè)科學(xué)家是世界上第一個(gè)解決了某個(gè)難題的，那么全世界很多人都要在后面跟著你研究，這是任何很多職業(yè)都沒(méi)有的魅力。

比如說(shuō)我是第一個(gè)登上珠穆朗瑪峰，和第二個(gè)登感覺(jué)就完全不一樣，是第一個(gè)領(lǐng)略這種風(fēng)光的人。

《時(shí)間線》：科學(xué)非常美妙的地方？

薛其坤：研究科學(xué)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自然界非常美妙，比你想到的更神奇。