宇舒
8月北京的清晨,暴雨之后,難得的涼爽。我打車剛到清華西北門,就看到門口大隊大隊的中學生,還有他們的父母,排著隊照相。這些來自全國各地的孩子,個個都特別興奮。
不知為何,我突然眼睛有些發(fā)酸。
這就是清華——中國人心中最神圣的兩所大學之一。
采訪的聯(lián)系人張友生老師給門衛(wèi)打了電話,我走進了寧靜的清華園。
行走在寂靜的清華園,看著那些騎著自行車,風一般掠過的清華學子,我的心里涌起一陣佩服。我的孩子曾經(jīng)就讀于我們市最好中學的清北班,那幾年里,考上清華、北大,就是我女兒和她的清北班同學,還有我們?nèi)考议L做夢都想的事兒。雖然她后來申請到了美國排名14的大學,我此刻仍然發(fā)現(xiàn),和所有中國人一樣,最讓我肅然起敬的,依然還是清華、北大。
而我今天要去采訪的,是中科院院士、清華副校長薛其坤。
習近平總書記介紹我國自新中國成立以來在基礎前沿領域國際領先的代表性工作時,提到量子反常霍爾效應,其發(fā)現(xiàn)者是:薛其坤團隊;
“從中國的實驗室里頭,第一次做出并發(fā)表出諾貝爾獎級的物理學論文”——楊振寧教授所說的,是薛其坤團隊;
2016年諾貝爾物理學獎獲得者、普林斯頓大學的霍爾丹(Haldane)教授在介紹其獲獎理論工作時同時介紹的實驗發(fā)現(xiàn),其發(fā)現(xiàn)者仍然是:薛其坤團隊。
薛其坤,那個在央視《朗讀者》節(jié)目中,用沂蒙口音講述他的日本導師請他吃生魚片,然后問董卿:“生魚片,你吃過吧?”一句話讓觀眾大笑之余留下深刻印象的樸實可愛的科學家。
“我叫薛其坤,薛寶釵的薛,薛定諤的薛。50多年以前,我出生在山東沂蒙山區(qū)的一個小山村,家鄉(xiāng)非常貧窮。我就像一只小船從非常簡單的地方出發(fā),到濟南讀大學,到孔子的家鄉(xiāng)曲阜工作。然后,來到了我們的首都北京讀研究生。然后又東渡日本的仙臺,和魯迅先生做校友,留學、工作。然后又到美國做博士后。在地球上轉(zhuǎn)了一圈以后,又落腳于北京,落腳于清華大學。今天我代表我的團隊走到了這個崇高的舞臺上。我想說能夠登上這樣的舞臺,我是特別幸運的人。所以,我感激,我感恩?!?/p>
這是薛其坤2016年9月在未來科學大獎物質(zhì)科學獎頒獎儀式上的深情告白。未來科學大獎是一個對標諾貝爾獎的中國民間科學大獎,首屆包括物質(zhì)科學獎和生命科學獎兩個獎項,每一個獲獎者的獎金高達一百萬美元,其中物質(zhì)科學獎由著名企業(yè)家鄧鋒、吳亞軍、吳鷹、徐小平捐贈設立。薛其坤這條從沂蒙山區(qū)出發(fā)的小船,憑借什么獲此殊榮?
他憑借的是2012年12月,中國清華大學的實驗室里所誕生的一項重大的科學發(fā)現(xiàn):薛其坤團隊在真實材料中發(fā)現(xiàn)了量子反?;魻栃_@是新中國成立以來由我國科學家發(fā)現(xiàn)的、寥寥無幾的重要科學效應之一。
這是一項顛覆性的科學發(fā)現(xiàn),它使我們?nèi)祟悓ξ⒂^世界電子運動規(guī)律的認知達到了一個全新的高度。
歐姆定律是電磁學的經(jīng)典規(guī)律。按照人們熟知的歐姆定律,在同一電路中,通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電勢差成正比,跟這段導體的電阻成反比。簡單地說,有電流時一定會有電壓和電阻。
可是,在量子反常霍爾效應中,就是可以有電流時沒有電阻和電壓。
同樣根據(jù)歐姆定律,電流在傳輸?shù)耐瑫r會產(chǎn)生熱,其熱量正比于電阻以及電流的平方。熱的產(chǎn)生既有用,也有害,比如,電阻存在導致的器件發(fā)熱是包括微電子產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的很多產(chǎn)業(yè)都面臨著的一個瓶頸問題。
既然在量子反?;魻栃校娏魍ㄟ^時材料沒有電阻,器件在運行時發(fā)熱將會很少,發(fā)熱、能耗、速度慢等問題理論上說就可以被完全避免。你能想象你的手機一個星期不充電嗎?它是不是很顛覆?量子反常霍爾效應甚至還將有可能帶來更多我們無法想象的應用,更多我們無法想象的變革。而且做到這一切,它并不需要像三次斬獲諾貝爾物理學獎的量子霍爾效應一樣需要強磁場。它根本不需要磁場。
但是什么是量子反?;魻栃??在了解它之前,我們先來了解什么是量子霍爾效應。
我去采訪薛老師的時候,特地把手機充滿電,充電寶充滿電,生怕采訪的時候,正錄著音,手機沒電了,掉鏈子。
手機沒電是一件非常尷尬的事兒,而這件事又經(jīng)常發(fā)生。
手機為什么會經(jīng)常沒電?因為普通狀態(tài)下的電子運動,時有碰撞。就像人從亂糟糟的農(nóng)貿(mào)市場的一端走到另一端,總會走彎路、碰到人,那么就會造成發(fā)熱、效率不高,這不只是手機這種電子產(chǎn)品耗電快的原因之一,也是目前所有晶體管發(fā)熱、能耗高的重要原因之一。
有什么方法能讓電子運動像車子在“高速公路”上分道行駛,有一定規(guī)則,而不是像在農(nóng)貿(mào)市場里那么混亂無序嗎?
有,那就是量子霍爾效應中的電子運動。
量子霍爾效應是指在強磁場的條件下,電子運動如同車輛在高速公路上行駛一般規(guī)則有序,這無疑可以減少電子相互沖撞造成的發(fā)熱、能耗高等現(xiàn)象。因此,在量子反?;魻栃l(fā)現(xiàn)之前,量子霍爾效應是整個凝聚態(tài)物理領域最重要、最基本的量子效應之一,它是一種典型的宏觀量子效應,是微觀電子世界的量子行為在宏觀尺度上的一個完美體現(xiàn)。
事實上,與量子霍爾效應相關的研究已三獲諾貝爾獎:
半導體硅中的整數(shù)量子霍爾效應,1980年德國科學家馮·克利青(Klaus yon Klitzing)發(fā)現(xiàn),于1985年獲諾貝爾物理學獎;
半導體砷化鎵中的分數(shù)量子霍爾效應,1982年美籍華裔物理學家崔琦(Daniel CheeTsui)、美國物理學家施特默(Horst L.Stormer)等發(fā)現(xiàn),美國物理學家勞弗林(RobertB.Laughlin)給出理論解釋,三人共同獲得1998年諾貝爾物理學獎;
石墨烯中的半整數(shù)量子霍爾效應,2005年英國科學家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)發(fā)現(xiàn),于2010年獲諾貝爾物理學獎,
所有這些發(fā)現(xiàn)都與量子霍爾效應有關。量子霍爾效應與后來薛其坤團隊發(fā)現(xiàn)的量子反?;魻栃粯樱际遣煌跉W姆定律的全新物理效應,但前者卻需要強磁場才能實現(xiàn)。那么接下來我們來看看何為量子反?;魻栃?h3>量子反?;魻栃毫愦艌鱿码娮拥母咚俟?/h3>
那么,什么是量子反?;魻栃兀?/p>
普通量子霍爾效應的產(chǎn)生需要非常強的磁場,磁場的強度一般在幾個特斯拉,大概是地球地磁場的幾萬倍,有時甚至要高到幾十萬倍,要產(chǎn)生這樣的磁場需要一個非常大的昂貴設備。薛其坤說,一般像冰箱那么大,造價幾百萬。我們平時兜里裝一個充電寶都會覺得包重了好多,計算機旁邊配一個冰箱那么大的設備來產(chǎn)生磁場,可想而知,要實現(xiàn)量子霍爾效應成本非常昂貴,龐大的體積也不適用于便攜式電子產(chǎn)品,顯然很難得到應用。
那么有沒有什么辦法,在零磁場的條件下,也讓電子運動像在高速公路上那么有序,而不是像在農(nóng)貿(mào)市場里那么亂糟糟呢?
這聽起來很難。
但科學家首先是一些富有想象力的人,他們想象出一件又一件不可能的事。
1988年,美國物理學家霍爾丹(F.DuncanM.Haldane)提出,可能存在不需要外磁場的量子霍爾效應。
然而Haldane的理論模型在實際的固體體系中無法實現(xiàn),因為它要求在晶格尺度上交錯的磁場。如果不能在真實材料中發(fā)現(xiàn)它,它就僅僅只是一種猜想。
而實驗科學家,就是用實實在在的實驗數(shù)據(jù),實現(xiàn)猜想的人。
薛其坤和他的團隊成員,就是這樣的科學家。
世界量子物理學應該會記住2012年——人類終于在真實材料中發(fā)現(xiàn)了量子反?;魻栃∵@個量子世界的物理現(xiàn)象不再只是一句猜想。
那是2012年10月12日晚上10點35分,因為實驗沒有進展,薛其坤老師情緒不是太好,加上這天非常勞累,就比平時提前了半個小時回家,在學校住宅小區(qū)馬路邊剛停好車,突然手機在兜里震動了一下。
“薛老師,量子反?;魻栃鰜砹耍却敿殰y量?!笔菍W生常翠祖發(fā)來的。
平淡的兩句話,令薛其坤幾個月的郁悶一掃而光。
迅速壓抑住心臟的狂跳,平靜下來,薛其坤立即組織起團隊成員,設計實驗方案、部署實驗細節(jié),馬上投入到優(yōu)化和驗證實驗的實施步驟中。
收到短信的那天晚上,僅僅是量子反?;魻栃冻隽宋舶?,從出現(xiàn)跡象到完成,又花了兩個多月,不斷地改變表面、界面和材料的狀態(tài),直到12月的一天……
這一天,仿佛是有預感,一向喜歡買好吃的“賄賂”大家的薛其坤,又提前在機場的免稅店買了最好的香檳之一Dom Perignon。
這一天,一個所有人期待了4年的標志性數(shù)值——25812.807歐姆,終于出現(xiàn)在了他們的實驗室……那一刻,數(shù)據(jù)不停地跳動著,10000、20000、25800、25812.807,數(shù)據(jù)停住了!
為什么會是它——25812.8077為什么會是這個數(shù)字?因為材料在零磁場中的反?;魻栯娮柽_到量子電阻(h/e2=25812.807歐姆)的數(shù)值,并形成一個平臺,同時縱向電阻急劇降低并趨近于零,再完全降到零,這是量子化反?;魻栃奶卣餍孕袨椤?/p>
如果數(shù)據(jù)沒有停在那里,沖過去了,就說明整個團隊4年努力的方向是錯誤的,是完全無意義的。也可能又是很有意義的,說明理論預期并不正確,會避免更多的人徒勞無功,這是科學探索中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象。
那一瞬,每一個人都屏住了呼吸。團隊里的每一個人,彼此望著對方,不敢相信自己的眼睛。真的是25812.807歐姆嗎?真的穩(wěn)定在了這個大家期待了4年的數(shù)值嗎?
2012年12月,這一群中國人,在全世界,首次在真實材料中發(fā)現(xiàn)了量子反?;魻栃?!
拍照,用一次性紙杯喝最好的香檳,想哭但是哭不出來……
這一天,離2008年10月實驗開始,已過去4年多。四年零兩個月,1500多個日子,每天從早上7點到晚上11點泡在實驗室里。
2008年10月到2009年2月,第一個平臺期——最開始的整整7個月,他們沿國際上慣用的技術路線進行嘗試,數(shù)字始終保持在“0”附近,幾乎一動不動。7個月,重復做一個實驗,各種改進,各種猜想,找了幾十個原因,發(fā)現(xiàn)都不是原因,都沒能絲毫解決問題,數(shù)值就是固執(zhí)地保持在“0”附近,離他們想要的25812,不肯邁進0.001,學生都干不下去了,因為他們要寫論文,要畢業(yè),大半年、大半年地在這個毫無進展的實驗上耗,耗不起。
2011年5月,化學勢調(diào)控和鐵磁絕緣相的實現(xiàn),讓電阻值開始擺脫7個月不變的“0”,向0.01邁進了一小步,然后0.02,0.03,0.05……
到2011年6月,又進入第二個平臺期——數(shù)值達到了5000,然后,數(shù)值幾乎又不動了。直到2012年1月。又是大半年,沒有任何進展,又開始看文獻,分析數(shù)據(jù),導師薛其坤又不停地鼓勵學生,找問題,找到一個可能性、突破點,就去試,試了之后發(fā)現(xiàn)仍然沒用,又找,又試,又白搭。
2012年1月,終于發(fā)現(xiàn)一個途徑是正確的,通過優(yōu)化組分和層厚,數(shù)據(jù)開始明顯地往上走。
2012年3月,又陷入停滯,第三個平臺期——直到2012年10月,數(shù)據(jù)開始明顯上翹,薛其坤老師收到學生常翠祖發(fā)來的那條短信,那條讓他的手有些微微顫抖的短信。
大家終于知道自己團隊的努力方向是正確的了!
有過多少次失???探索過多少種不同元素、組分和結(jié)構(gòu)來生長材料?用過1300個,還是1500個樣品?
薄膜生長、磁性摻雜、門電壓控制、低溫輸運測量,多少道難關?
其中薄膜生長、磁性摻雜等,就是為了制出滿足實驗需求的材料,這是最難也最關鍵的部分。
為什么制出材料最關鍵?前面曾經(jīng)提到過,量子霍爾效應和量子反?;魻栃云婷?,就是因為在這種效應中材料是沒有電阻的,同時,在垂直于電流流動方向的電阻(霍爾電阻)歸化成一個與材料沒有任何關系的量子電阻值,即上面提到的25812.807歐姆。
那怎樣才能沒有電阻呢?量子霍爾效應是借助強磁場,量子反?;魻栃兀课覀兌贾涝诤暧^世界中電阻的大小和材料有著一對一的直接關系。因此要實現(xiàn)量子反常霍爾效應,突破點應該在材料上。這種材料首先應該在電流通過時沒有電阻,然后它還要自帶磁性,以代替量子霍爾效應中的強磁場,還有呢?它應該多厚?
沒有電阻?這是多么極致的要求!就好比一塊完全沒有摩擦力的地面。也只有在量子世界才能達到這樣的極致。
制出滿足實驗需求的材料,就是需要這樣“偏執(zhí)”到極致!薛其坤曾經(jīng)說:“在量子世界中,我們追求材料純度是無止境的?!比绻?0億個硅原子排列成晶體,中間有1個雜質(zhì),相對于絕緣的硅,其電阻會變成3個量級,達到3000倍的變化。準確地說,就是在量子反?;魻栃獙嶒炛校环N百萬量級原子中,不能出現(xiàn)一個原子的誤差或者雜質(zhì)!
他們不是和一粒塵埃較勁,也不是和顯微鏡下的一個病毒較勁,而是和一個原子較勁!
而且這還只是一方面。量子反常霍爾效應所要求的材料還要有磁性、有拓撲性質(zhì),還要絕緣,它是一種薄膜,而且沒人知道這種薄膜應該多厚。
薛其坤介紹,美國斯坦福大學華裔科學家張首晟和清華大學的劉朝星等人于2008年首次提出,可以通過制備二維磁性摻雜拓撲絕緣體材料實現(xiàn)量子反?;魻栃?。可是怎樣生長出這種材料呢?
為了制備高質(zhì)量的拓撲絕緣體材料,薛其坤團隊用了一種叫“分子束外延”的方法,可以通過一個原子層一個原子層的堆積過程實現(xiàn)。打個簡單的比喻,就是把分子按照特別精妙的要求和化學配比壘起來,生成一種材料。而且這些要求和化學配比等,事先沒有人知道,只能在實驗中不斷摸索,不斷試。
這樣生長起來的拓撲絕緣體是一種內(nèi)部絕緣,表面可以允許電荷移動的材料,只有幾個納米厚,如果用肉眼觀察,培養(yǎng)皿里的拓撲絕緣體只是一小片發(fā)灰的芯片,需要4種元素。其中,4種元素的配比該是多少,薄膜的生長條件等,如何把握住不知道的火候,都十分復雜精妙。“比如,應該是1%的鐵,還是砒的鐵,你怎么知道?”薛其坤說。如果沒有深邃的學術判斷力,很可能就會走入歧途,可謂差之毫厘,謬之千里。
這個材料簡直就是個“怪人”?!斑@就如同要求一個運動員同時具有劉翔的速度、姚明的高度和郭晶晶的靈巧度。在實際的材料中實現(xiàn)以上任何一點都具有相當大的難度,而要同時滿足這3點對實驗物理學家來講是一個巨大的挑戰(zhàn)?!闭n題組成員、清華大學王亞愚教授這樣描述實驗對材料要求的苛刻程度。
真正地解決其中一個問題,滿足3點中的一點,大概花了一年多的時間,又開始解決第二個問題,滿足第二點,大概又花了一年多,然后又開始尋找途徑解決第三個問題。在復雜的數(shù)據(jù)中去找到一條正確的路,絕對地考驗洞察力和學術水平。
無法忘記,這4年中,那一點點關于拓撲絕緣體的進展:
2010年,完成對l納米到6納米厚度薄膜的生長和輸運測量。
2011年,實現(xiàn)對拓撲絕緣體能帶結(jié)構(gòu)的精密調(diào)控,使其成為真正的絕緣體,并去除了體內(nèi)電子對輸運性質(zhì)的影響。
2011年年底,在準二維、體絕緣的拓撲絕緣體中實現(xiàn)了“自發(fā)長程鐵磁性”,并利用外加柵極電壓對其電子結(jié)構(gòu)進行了原位精密調(diào)控。
2012年12月,終于在全世界首次,于實驗室中發(fā)現(xiàn)了量子反?;魻栃?。
一年半以后,日本東京大學、美國加州大學洛杉磯分校、麻省理工學院和斯坦福大學等4所國際著名高校的研究團隊,相繼復現(xiàn)報道了量子反?;魻栃?,進一步證明了實驗的可靠性。
超級計算機變身iPad大小;手機儲存不再是一兩百G,而是幾個T;電流循環(huán)不停,電表卻幾乎未走字;手機幾個月不充電;電腦再也不會發(fā)熱,再也不會速度變慢……你想象過這一切嗎?如果量子反?;魻栃軌蛟谑覝叵聦崿F(xiàn),和解決材料昂貴的問題,微觀“小”世界的“小”發(fā)現(xiàn),可能成就宏觀世界的大夢想!而且并不需要借助冰箱那么大的昂貴設備去產(chǎn)生強磁場、去實現(xiàn)這個夢想。
這項研究成果為未來信息技術革命提供了全新的原理,使我們能做出低能耗晶體管和電子元器件,還可以用它和超導一起去做量子計算。
2013年4月9日,在清華大學舉行的新聞發(fā)布會上,著名物理學家楊振寧教授發(fā)表講話時表示:“這是從中國的實驗室里頭,第一次做出并發(fā)表出諾貝爾獎級的物理學論文?!彪S后在接受鳳凰網(wǎng)采訪時,楊振寧再次表示:“我相信99%在前沿物理學做研究的人都會同意這是諾貝爾獎級的工作。”
2016年5月30日的全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會上,習近平總書記介紹我國在基礎前沿領域國際領先的代表性工作時,提到了薛其坤團隊的科研成果。
2016年的諾貝爾物理學獎獲得者之一、普林斯頓大學的霍爾丹教授,也就是在1988年提出可能存在不需要外磁場的量子霍爾效應的人,他認為,自己能獲諾獎,與薛其坤團隊量子反常霍爾效應的發(fā)現(xiàn)有著非常密切的關系,他對薛其坤院士表示了感謝?;魻柕そ淌诙啻卧谒难葜v中,特意把薛其坤團隊的發(fā)現(xiàn)放在顯赫的位置,列為拓撲物質(zhì)領域最重要的實驗發(fā)現(xiàn)。
這個發(fā)現(xiàn)標志著我國在拓撲物質(zhì)領域的實驗研究居世界領先地位。量子反常霍爾效應被瑞典皇家科學院編寫的《2016年諾貝爾物理科學背景介紹》列為拓撲物質(zhì)領域具代表性的實驗突破。介紹中說,“25年后,零磁場的量子反?;魻栃贑r-(Bi,Sb)2Te3薄膜中被發(fā)現(xiàn),為這個物態(tài)提供第一個實驗觀測?!边@也是改革開放40年來中國物理學家的成果第一次被放到這么重要的位置介紹。
作為團隊的領頭人,薛其坤獲得了首屆未來科學大獎的物質(zhì)科學獎,獎金高達一百萬美元。
薛其坤,這個助手和學生們口中智商、情商雙高的“薛老師”,這個不管在哪里見到他,他都會先向你笑,那樣咧開嘴,高興到心里的笑,感染著團隊所有人,讓所有人“滿血復活”的薛老師,這個時不時買好吃的、煮咖啡“賄賂”大家的“好人”,助手們都說,沒有他,就不可能有量子反?;魻栃膶嶒灠l(fā)現(xiàn)。
他的研究團隊包括清華大學、中科院物理研究所等4個研究組,還有20多位研究生,研究組的成員有畢業(yè)于普林斯頓的物理學家王亞愚,有后來去了麻省理工學院深造和賓州州立大學任教的常翠祖,還有中科院的馬旭村、何珂和呂力等,大家都是能人。分散在不同地方的實驗團隊成員,每天都通過電話和郵件交流實驗結(jié)果,隔兩三周就會充分討論實驗的所有細節(jié)。王亞愚說:“只有薛老師才能會聚起這么多人,能去做這項研究?!?/p>
“好人”,是學生對薛老師最樸實的評價。即使是在擔任清華大學副校長后異常忙碌的日子里,他始終保持著與學生們研討的習慣。
這個薛老師,一口沂蒙口音,普通話完全不標準,采訪中卻不時逗笑我們。連續(xù)3個小時滔滔不絕的講述,這個科學家、這艘“沂蒙小船”,散發(fā)出他特有的誠實、率真,和某種冷幽默。
這艘“沂蒙小船”,對世界充滿了真誠的感恩:
感恩父母給這艘小船生命。
感恩過去10多年,黨和國家對基礎科研和高等教育的穩(wěn)定支持,投入增長超過了GDP的增長,使他能購買第一流的設備來做實驗,成為全世界最幸福的科學家。
感恩“沂蒙小船”有毛病時,導師陸華、櫻井利夫幫修修,調(diào)調(diào)方向。
感恩妻子,在幾度的兩地分居生活中,一個人帶著孩子。而薛其坤所做的,就是獲獎時,把手里還沒有焐熱的一百萬大獎支票,馬上交給她。
更感恩與自己并肩戰(zhàn)斗的助手、學生,給了自己這艘小船青春的生命。
“網(wǎng)絡上說你從一個放牛娃到科學家……”
“我沒放過牛,我也不知道放牛娃這個是怎么說出去的,我打過豬草,放過鴨子,因為牛全村只有幾頭,不讓小孩放的,小牛跟著大牛,所以即使是小牛也輪不上我放。課余我做的是拾柴火、拾麥子、放鴨子的輕農(nóng)活兒?!?/p>
“蒙山高,沂水長”——講的就是他出生的臨沂地區(qū)。臨沂市,位于沂蒙山區(qū)腹地,是抗日戰(zhàn)爭和解放戰(zhàn)爭時期舉世聞名的“兩戰(zhàn)圣地”、紅色老區(qū)。劉少奇、徐向前、陳毅、羅榮桓、粟裕等都曾在這里戰(zhàn)斗過、生活過。他出生的臨沂市蒙陰縣,是山東省第二高峰——蒙山北邊的一個縣,1945年5月孟良崮戰(zhàn)役,蔣介石王牌軍74師被殲滅的地方。
陳毅有句名言——“淮海戰(zhàn)役是用獨輪小車推出來的”,講的就是這個地方,400多萬小車推著糧食支援淮海戰(zhàn)役。還有著名的紅嫂的故事,也發(fā)生在這里:八路軍一個戰(zhàn)士受了傷,一個正值哺乳期的老區(qū)婦女用奶水救活他。當時,臨沂地區(qū)的老百姓,一部分跟隨林彪四野收復東北,一部分南下參加徐州戰(zhàn)役、淮海戰(zhàn)役,對解放戰(zhàn)爭的勝利和建立新中國起到了非常關鍵的作用。
我們這篇報告文學的主人公薛其坤,就出生在這里。
一方水土養(yǎng)一方人,紅色老區(qū)的后代流著質(zhì)樸的血。薛其坤的身上,似乎也閃耀著老區(qū)人的一些特質(zhì),比如他經(jīng)常教育學生的是不要斤斤計較,他經(jīng)常說:“至少,斤斤計較你就不幸福了?!?/p>
他的家鄉(xiāng)特別窮。
那時,過年到麥收之前基本上會吃糠。
他們那兒主食是煎餅,是紅薯攤的,很硬,但糧荒時節(jié),就是春節(jié)之后到夏天收麥子和玉米之前,那個都吃不上,就把平時喂豬用的花生皮磨成粉,摻到地瓜粉里做成煎餅,這樣吃上三四個月,到夏天麥收后才會得到改善。
雖然家鄉(xiāng)特別窮,但卻有讓童年的薛其坤感覺特別幸福的事,那就是——上學。
1969年,薛其坤上小學了,所謂的上學,就是抱著自己家的小板凳,去“學校”,而所謂的學校,就是一棵大樹劈開,好多個學生圍著當課桌。老師們都是民辦教師。
他喜歡上學,不僅因為這樣就不用干農(nóng)活兒了,還因為圍著那棵大樹,他每天都能學到一些以前不知道的東西。1+l=2也好,歪歪扭扭的漢字也好,都和刨花生干農(nóng)活兒不一樣,非常有趣,書本對他來講是個極其美妙、讓他向往的世界。
但是這樣幸福的日子也不是每天都有的,因為民辦教師要同時照顧家里的農(nóng)活兒,學校三天兩頭會放假,這每次都讓薛其坤有些沮喪,失落。
小學快畢業(yè)的一天,薛其坤第一次和同學一起,跟著老師到了蒙陰縣城,那是去照小學畢業(yè)照,親眼見到了自己想象了很多次的縣城——一個只有幾萬人的“大城市”。而這之前,自己的活動范圍僅僅只有兩公里。
這一天讓薛其坤感覺到:世界真大!那是一個和學校的“大樹課堂”又不一樣的精彩世界!
又過了3年,薛其坤一生中第二次到蒙陰縣城。只是這一次不再是匆匆路過,而是作為縣一中重點班的學生。想想,縣里最好的中學最好的班,這多讓人驕傲。
這一年是1977年,這一年,中國恢復高考了!
“同學們,高考恢復了,好好學習就有希望考上大學,接受高等教育?!闭n堂上老師簡單的一句話,卻讓全班同學特別興奮。
一向開朗的薛其坤沒有說話,他只是在心中暗下決心。
由于“文化大革命”的沖擊,中國的高考制度中斷了10年。整整10年了,中國重新迎來尊重知識、尊重人才的春天。
很多好學的農(nóng)家孩子意識到,這是命運女神向他們敞開的一扇大門,如果學習足夠好,他們就可以“鯉魚跳龍門”,過上吃商品糧、當國家干部的人生了。這是當時像薛其坤這樣的沂蒙山區(qū)孩子最樸素和最崇高的夢想!
就是在恢復高考不久,蒙陰一中開始招重點班。
這是縣里第一屆重點班,這個班配備了全縣最好的老師。
薛其坤被選拔到蒙陰一中的首屆重點班。
從沒見過這么多厲害的老師,也從沒聽說過這么多天南海北的趣事兒。老師們?nèi)渴谴髮W生,不是民辦教師,大多畢業(yè)于曲阜師范大學、山東師范大學,個別的畢業(yè)于山東大學,比如薛其坤的語文和數(shù)學老師,就是山大畢業(yè)的,支援山區(qū)建設來到臨沂。一中的老師本就是全縣最好的老師,這個50多人的重點班的老師,又是全校最好的老師。老師們經(jīng)常講起大城市。薛其坤無法想象那是一個怎樣的世界,比蒙陰縣城還要大嗎?那究竟是怎樣的?他確實無法想象。
六七十年代,山東和全國一樣,與外界的聯(lián)系、對世界的了解,基本上就是《人民日報》和縣里的廣播。
他感覺特別幸福。那時他的理想,就是考上大學。他還有個小秘密,就是將來娶個穿裙子的姑娘,因為,只有縣城的姑娘才穿裙子,小學、初中的同學都穿個花褂子,加一條露出腳踝的褲子,穿裙子的姑娘簡直是一道美麗的風景線。
上了蒙陰一中之后,沒有多少時間干農(nóng)活兒了。周六中午走兩個多小時回家,周日中午就背著一周要吃的飯(煎餅)和咸菜,走兩個多小時去上學。
小學時的他,覺得大樹旁老師教的方塊字很神奇,蒙陰一中時的他,又覺得那些字母、公式跟漢字不一樣,更神奇,所以也就對數(shù)理化很感興趣。
發(fā)了新書,他就在書的封面上用拼音寫上自己的名字,覺得很洋氣。
小學時的“大樹課堂”幸福,蒙陰一中的重點班幸福,但最幸福的還是山東大學。
1980年,薛其坤考上了山東大學。
這在當時可是個大新聞,轟動了他所在的小縣城,家里喜氣洋洋地擺開了流水席。而且他不僅僅是考上了大學,成為一名“天之驕子”,而且高考物理滿分100,他考了99分。聽了班主任的建議,在什么都不懂的情況下,他報了山東大學,被光學系激光專業(yè)錄取。
這是恢復高考之后第四次高考,蒙陰全縣考上20多個本科生,全在他的班級。
因為從來沒有學過英語,他的英語考了6.5分,按當年的政策,打三折計人總分,就是2分。他記得自己很有把握地答對了一道題,答對的那道題是:“英語”這個詞的英文單詞。他胸有成竹地在試卷上寫下了:English。除此之外的選擇題都是猜的。
考到山大以后,“那真是很難用語言形容的幸福。就像到了天堂”,從茅草屋住到了樓房里,住八人間,住上鋪,怕爬不上去,或者摔下來,他反復練習過許多次,但是,這種床和高中的大通鋪不一樣,他感覺自己的床就是自己的一個小天地,家里給買的一個箱子,就像自己的“嫁妝”一樣,非常幸福!
雖然他比別人都瘦小,家里又比別人窮(同宿舍的同學全部來自城市),但他只是覺得一切都那么好:比如吃飯的時候,拿著搪瓷盆、提著水壺,和同學一起去吃飯、打水,按時起床做早操、吃飯、上課、做作業(yè),然后就進行體育運動——這些在別人看來最最普通和理所當然的事。
他還接觸到一些特別有趣的東西,比如籃球、足球、排球、乒乓球,一切都讓他非常好奇,一年級的下學期他會打排球了,魚躍前滾翻等都會,非常練利(山東話敏捷的意思),看到電視上的足球比賽,就恨不得變成古廣明、趙達裕。但回到現(xiàn)實,覺得自己還是很普通的一個人。雖然后來曾是光學系足球隊的主力,打前鋒和中后衛(wèi),但個子不高,中學也沒受過訓練,從來不是風云人物,自己關注的女同學也不關心這件事。
還有,同學個個都對他特別友好,同學家大都是城市戶口,放假回來帶糖塊、麥乳精、海產(chǎn)品給大家分享,他第一次吃到這么好吃的東西,他也從家里帶了農(nóng)產(chǎn)品,巴不得給同學吃。他帶到學校去的煎餅,是家里特意攤得最精細摻有小麥粉的玉米煎餅,比平常自己家吃的精細得多。玉米做的,顏色很好看,黃澄澄的,但是一般城市人嚼一會兒,腮幫子會疼幾天,還有他們那里有名的香椿芽咸菜,他也恨不得給別人,但別人全都不見得喜歡吃,他送給人家時,人家會笑著,很禮貌地接過來,然后放在一邊兒。為此他覺得很遺憾。人家為什么就不愛吃呢?這明明是我家最好的東西,他想。
于是他愛上了給同學打開水,感覺給別人打水很開心。因為覺得除了這個,對同學的友好,他無以回報。
寫到這里,我想,他的助手和學生口中的“智商、情商雙高”“善于激勵別人”“是個好人”,就是源于他天性中的樂觀、積極與善意吧。
在山大的校園里,這個理科男還愛上了看名著和當時的文學期刊?!妒隆贰妒斋@》《當代》《中篇小說選刊》……哦,對,還有《基督山伯爵》,這是他印象最深的幾本世界名著之一了。精心策劃幾十年,只為一朝成功報仇。愛恨分明、伸張正義、懲惡揚善、快意恩仇的基督山伯爵唐泰斯,那時就是瘦弱的山東大學光學系學生薛其坤心目中佩服的俠客。
除了這些快意恩仇的文字,他還喜歡靜靜地坐在圖書館的角落里讀愛情小說。《中國青年報》連載的《第二次握手》,是他第一次接觸到的愛情小說。還有張賢亮的《靈與肉》。還有,路遙的小說中有一句話他至今記得非常清楚,就是“人生的道路雖然漫長,但緊要處常常只有幾步”。
有一天,在學校的圖書館,薛其坤讀到了一篇小說,叫《被愛情遺忘的角落》,它講了一個叫天堂公社天堂大隊的地方,講了一個叫沈荒妹的姑娘,講述她因為姐姐沈存妮不幸的愛情故事,內(nèi)心充滿了對愛情的恐懼。她很孤僻,對所有的男青年充滿戒心。這篇小說的后半段,講到了沈荒妹終于勇敢地喜歡上了一個人,媽媽為了收彩禮,把她嫁給另一個人,她還錢把自己贖了回來,最后的最后,三中全會的春風吹到了這個叫天堂公社天堂大隊的地方,吹到了這個被愛情遺忘的角落。
不知為什么,讀了這篇小說,在圖書館靜靜的角落里,向來樂觀向上的薛其坤輕輕地嘆了一口氣,他又返回去讀了讀那些令他有些臉紅心跳的描寫愛情的段落,他的內(nèi)心有一些模糊的向往,但他更感覺有一些莫名的哀傷堵在心口。
是因為這個叫天堂公社天堂村的地方,像自己的山村嗎?
是因為自己的山村也是一個被愛情遺忘的角落嗎?
臨沂,甚至整個山東,受孔孟之道、儒家文化的影響都很深,招待客人的正餐,婦女都不能上桌,女人死了丈夫之后,終生不能改嫁。
圖書館里,瘦小的薛其坤眼前浮現(xiàn)出小時候村里男人打老婆的情景,他的拳頭不自覺地在圖書館的桌子下捏得緊緊的,他想起,10歲時的他,曾經(jīng)為此下過決心:長大后,身強力壯了,一定要用行動阻止天下所有打女人的男人!
是啊,男人打女人的婚姻一定不是愛情,可是愛情又是什么呢?
感傷只是那么一兩天,很快,他又變得樂觀向上。作業(yè)按要求完成,然后就鍛煉和看書,盡管有時也會有些自卑感,但這個瘦小的沂蒙少年,在山大,在省城濟南,快樂地生活著,享受著國家給他提供的追求知識的幸福。
大二時,有一天,薛其坤看到學校的報欄上貼著一些研究生招生宣傳資料,一看就挪不動步子了,“研究生”三個字在心里咂摸了很久。當時他心里就想,如果考上研究生,也許就能做研究人員、做科學家,這將是多么幸福的一件事啊。
帶著真摯的愛情
帶著美好的理想
我們來——到了太陽島——上
這一天,他正躺在宿合上下鋪上,跟著小半導體收音機,搖頭晃腦地哼唱著鄭緒嵐的這首《太陽島上》,室友給他帶來一封中學同學的信。
“其坤,考我們哈工大的研究生吧!你看,這個招生簡章前言!——希望你到美麗的哈爾濱來追求科學。你難道不盼望嗎?”
哈工大的招生簡章確實很讓人激動,鄭緒嵐的歌聲更讓薛其坤憧憬哈爾濱這個城市。
哈爾濱的夏天多迷人
唱不盡我們心中的歌
“去哈工大讀研!大學畢業(yè)后去太陽島揮灑青春!”在這些美妙的音符中,薛其坤和他大學的好友王瑞波就這么愉快地決定了。
他倆還互相激勵,說:“你看,咱們山大的校友,馬祖光,也是激光系的,就考去那兒了,咱倆也考去那兒,還做同學。”
然而考哈工大的研究生,王瑞波考上了,薛其坤沒有考上。
不僅沒考上,而且高數(shù)只考了39分。
換一個人,也許會很沮喪,但薛其坤這樣的人,并不會真正地消沉,他只會想:自己沒考上,問題在哪兒?當時考研一般四道大題,如果一道沒答對,就會被扣20分或30分,所以也有一定的偶然性,但薛其坤還是認為,這說明自己知識上有薄弱點。自我安慰忘掉不快后,他又迅速恢復到平常的快樂中。
1984年7月的一天,21歲的薛其坤從山東大學畢業(yè),被分配到曲阜師范大學物理系當助教,但是做一個研究生的夢想始終銘刻在他心中。
他決定再考,這一次他的目標是中科院物理所。經(jīng)過近兩年的充分準備,他參加了1986年的全國研究生入學考試。
這一次依然沒考上,又考了一個39分!這一次是普通物理。
遇到很多人,可能就放棄了,可是薛其坤連氣餒都沒有。他又是好好安慰了一下自己,發(fā)誓花更多的時間復習,特別是好好把普通物理的短板補上,再考。
就這么簡單,繼續(xù)備考,再考。從小到大,他就是這么一個又快樂又簡單的人。
1987年,第三次他終于考上了。中科院物理所,中國最權威的物理學研究機構(gòu)之一。
雖然沒考上他不氣餒,但是考上了,他還是特別興奮,因為讀研究生搞研究,這是他從大學開始就最向往的事。
生活中仍然有那么多的艱難??忌涎?,其實也意味著,和妻子兩地分居的距離比以前更遠了。
1990年他碩士畢業(yè),工作不好找,愛人調(diào)動很難,他只好選擇在中科院繼續(xù)讀博。
時間又過了兩年,到了1992年,這時距離他開始讀研,已經(jīng)有5年。他在科研上卻還沒有任何像樣的成果。沒有成果就拿不到博士學位。
而這時,他和妻子的兩地分居生活,也進入了第五個年頭,這五年,他和妻子一個在北京,一個在泰安,他讀碩士、博士的津貼很微薄,妻子在泰安當小學教師的工資同樣不高,幾乎所有牙縫里省出來的錢都貢獻給了鐵路,但依然聚少離多,妻子在泰安一個人帶孩子,經(jīng)濟上也困難,有時忍不住抱怨,這時,他就不知道該說啥,眼淚差不多流出來,只覺得愧對了妻兒。
1994年,他才在中科院物理所拿到博士學位,從1987年開始讀碩士開始,已經(jīng)過了整整7年。
而憶起當年時光,他說,當時一起做研究生的同學現(xiàn)在仍搞學術研究的基本沒有了,很多人出了國,也拿了博士,但后來大多轉(zhuǎn)行了。同學聚會都說最不像科學家的成了科學家。
“人生的道路雖然漫長,但緊要處常常只有幾步。”
理科男薛其坤的人生道路,也正如這句他大學時讀到的路遙小說中的話。1992年,讀碩讀博5年,仍無科研成果,這樣的憂悶中,薛其坤有了一個東渡扶桑的機會。
是導師介紹他去日本仙臺,作為聯(lián)合培養(yǎng)博士生,去日本東北大學的金屬材料研究所深造。
個人的命運總是和時代緊緊相連,比如恢復高考,比如南方談話?!叭绻麤]有南方談話,辦手續(xù)去日本的過程不可能這樣順利,要知道這之前的幾年,辦理出國手續(xù)是非常困難的。”他說。
因為從1989年開始的幾年中,蘇聯(lián)解體,東歐劇變,我們國家的改革開放進程也遭遇到困難和障礙,這些困難和障礙,有些來自國內(nèi),有些來自國外。圍繞改革開放究竟應該姓“社”還是姓“資”等問題,有過一些爭論。
國家和我們這篇文章的主人公一樣,有過一段時間的迷茫。
“東方風來滿眼春”,就在這一年,1992年的初春,鄧小平視察南方過程中,發(fā)表了一系列極其重要的講話:
——判斷改革開放姓“社”姓“資”,標準應該主要看是否有利于發(fā)展社會主義生產(chǎn)力,是否有利于增強社會主義國家的綜合國力,是否有利于提高人民的生活水平;
——抓住有利時機,發(fā)展自己,關鍵是發(fā)展經(jīng)濟,要注意穩(wěn)定協(xié)調(diào)地發(fā)展,但發(fā)展才是硬道理;
——科學技術是第一生產(chǎn)力,經(jīng)濟發(fā)展得快一點,必須依靠科技和教育;
——社會主義要贏得與資本主義相比較的優(yōu)勢,必須大膽吸收和借鑒人類社會創(chuàng)造的一切文明成果,包括資本主義發(fā)達國家的一切反映現(xiàn)代社會化生產(chǎn)規(guī)律的先進經(jīng)營管理方式,
這些言論在今天看來,仍然具有指明方向的作用,對于當時國家遭遇的困境而言,無疑是振聾發(fā)聵的。
南方談話之后,改革開放的步子,果然“大了一點”,應該說是大了許多。
南方談話后三個月,1992年6月26日,薛其坤到達了日本仙臺的東北大學。
日本的櫻井利夫?qū)熍闪藗€中國留學生徐宏偉到東京成田機場去接他,然后到上野,從上野乘新干線到仙臺,采訪中他對我們解釋說:上野對于東京,就像豐臺之于北京。地理位置大致如此。
雖然“上野的櫻花”已經(jīng)過了“爛漫的時節(jié)”,但一切的一切,都讓薛其坤覺得那么新鮮,他馬上就要成為魯迅先生的校友了!馬上就要到國際一流的實驗室進行科研工作了!
車廂里的一切都讓他感嘆:“這么發(fā)達!”一切都和當時的中國有特別大的差別,東京到仙臺當時兩個小時,火車上各種設施,座位,插座,黃色的便利貼,等等,一切看起來都那么高級。
上了火車之后,接他的中國留學生給他買了瓶易拉罐的蘋果汁,這之前,他在國內(nèi)只見過易拉罐可口可樂,沒見過蘋果汁還有易拉罐,一百多日元,細長的,一喝,真好喝!冰鎮(zhèn)的,心想蘋果汁也能做成易拉罐,太牛了!
他一下子想起自己的孩子,哎喲,這么好的東西,兒子能喝上一點該多好啊。
是啊,可愛的兒子已經(jīng)4歲了,從兒子出生開始,他就一直不在兒子身邊,兒子一直由他媽媽在山東泰安一個人帶著。
想著這些他感覺極其內(nèi)疚。
除了想念妻兒,日本的研究生活還特別地苦,特別地艱難。
導師櫻井利夫要求他們:一周工作6天,不管刮風下雨,都要準時到達實驗室,過“seven-eleven”(7-11)的生活。薛其坤對那段歲月記憶猶新,“每天就是三件事,吃飯、睡覺、搞科研。連東北大學所在的仙臺市是什么樣,都了解不多?!?/p>
后來,在上《朗讀者》節(jié)目時,薛其坤告訴主持人董卿,他在日本學習和研究期間有一個挺聰明的主意,就是上洗手間時,在實驗室的馬桶上打個盹兒,“嗯,不能長了,你要能保證20分鐘出去一下,沒人注意到你”。
除了體力和毅力上的考驗,不懂日語、英語不好則更是精神上的折磨。薛其坤幾乎聽不懂導師的指令,做實驗的時候,他連碰都不敢碰,只能怔怔地看著。身心俱疲的薛其坤到了崩潰的邊緣。
再也沒有時間,像在山東大學時那樣踢球和讀小說。
有一次在做實驗時,副教授要薛其坤遞扳手,結(jié)果他沒聽懂遞成了改錐。副教授說了一句“What are you doing”,扭頭就走,把薛其坤一個人晾在那里,周圍都是實驗室的同事,當時他就想找個地縫鉆進去。
一個小導師讓薛其坤花了三天的時間,把幾千個螺絲擺得整整齊齊,進行嚴格的分類,他當時一個最直接的感覺這是在侮辱他,但后來覺得,這是一個科學家基本素質(zhì)培養(yǎng)很重要的一個環(huán)節(jié)。
在日本對實驗儀器和工作不熟悉,經(jīng)常受到批評和冷落。對自己什么時候可以掌握儀器、獨立操作、進入科研狀態(tài)毫無把握,一切都是未知。
想妻子,想孩子,想回國,想回家。他坐在學校旁邊的廣瀨河畔,旁邊是郭沫若題字的魯迅故居,望著西邊八木山后中國的方向,壓抑、委屈、孤獨、思念一齊涌上心頭……只是想來完成自己的博士學業(yè),改善一下生活狀況,沒想到過程是這么艱難。
好在,經(jīng)歷了地獄般的三四個月后,博士生薛其坤漸漸適應了日本的學習和生活。
好在,一年半之后,在當時的中國訪問教授周均銘的精心指導下,他終于厚積薄發(fā),做出了一個科研成果,應該算是東北大學櫻井實驗室里30年來最重要的成果。在國際上著名的物理學雜志——《物理評論快報》上發(fā)表論文,在當時的實驗室,引起了轟動。薛其坤無意中突然覺得自己“從丑小鴨變成了白天鵝”。
這時已經(jīng)是1994年年初,他在實驗室里,已經(jīng)是表現(xiàn)最突出的一個,導師櫻井利夫強烈希望他就在日本讀博士,1994年年初到4月,櫻井利夫組織了一個評審委員會,讓他簡單答辯了一下,就將他變?yōu)闁|北大學的正式博士生。然而一心想回國的薛其坤卻一直拖著沒去報到和注冊。東北大學物理系管研究生的,英語不太好,幾次打電話催他,但他硬是一直拖到6月份回國時也沒去報到。
不僅如此,他還在離開仙臺回國參加博士答辯時,把在日本租住的房子退掉了。
從日本回國參加博士答辯途中,他繞道香港,只待了三四天,但感覺特別親切,在日本兩年,不懂日語,每個周末只能期盼著看一次《人民日報》(海外版),這下在香港突然看到這么多中國字,這么多中國人,更加一心想回來,想逃離,他聯(lián)系了去香港科技大學讀博士后。
回到中科院,博士答辯順利通過。日本的導師櫻井利夫后來發(fā)現(xiàn)他沒有報到和注冊,離開仙臺時還把房子退了,心知他對在日本讀博不感興趣,就表示愿意提供一個permanant job,即助手(可以類比于美國的助理教授)的職位給他。當時日本大學的研究室的人員結(jié)構(gòu)是教授,其下是副教授、三個助手,然后是博士后、研究生以及做畢業(yè)設計的本科生。此外,櫻井導師還特意寄來10萬日元,相當于6000元人民幣,祝賀他通過博士學位的答辯,這在當時的中國可不算一筆小數(shù)目,當時國內(nèi)的工資一般每月兩三百元,櫻井教授的言外之意就是希望他回到仙臺。
不愿拂櫻井導師的好意,更不愿影響中科院和東北大學的合作關系,在單位領導和導師的建議下,他重新又回到日本。夫人和孩子1995年春天也去了日本。
這一次回到仙臺,收入比之前提高了3倍多,之前的1992年到1994年,每月10萬日元,每月可存下3萬日元,相當于1800元人民幣,一年下來可以買幾大件。1994年以后收入翻了3倍多,每月將近40萬日元,一家三口用了之后,一個月可以攢20萬日元,家庭經(jīng)濟條件迅速得到改觀。
不僅如此,日本人一絲不茍、追求極致的治學態(tài)度強烈地影響著薛其坤,回想起來,他甚至感謝曾經(jīng)的那個小導師,讓他花了幾天時間把幾千個螺絲分類擺放。他后來對自己實驗室的學生說:“即使是洗一個燒杯,你也要洗到你自己認為能達到的最最干凈。”他認為,這種一絲不茍精神甚至對發(fā)現(xiàn)量子反常霍爾效應也是必不可少的。
這期間,他還參加了不少國際會議。
1996年,因為做出了突出的成績,櫻井利夫獎勵薛其坤去美國進行學術交流,包括參加物理學規(guī)模最大的美國物理學會年會,在會上做報告,介紹自己的學術成果。這對這位整個中學時代沒學過英語的科學家著實是個巨大的挑戰(zhàn),糟糕的英語口語讓他不知所措。為了做好一個20分鐘的報告,為了保證萬無一失,他把要講的每個單詞、每句話寫下來,然后模擬練習了80多遍。不但糾正了發(fā)音,還把演講進度控制在秒上,連每個單詞做什么手勢,他都練習到位。
演講完后,在場的國外知名教授們,那些他只在文獻上見過名字的、讓他膜拜不已的教授們,紛紛走來向他表示祝賀。
可以說通過這次會議,薛其坤在國際物理學界嶄露頭角。
“Thank you,very glad t0 meet you!Thank you for your kind words!”
當他忙不迭地與來自美國的、英國的、歐洲的各路物理學界大牛握手,用他仍然帶有沂蒙口音的英語感謝他們的祝賀時,他深深地體會到了這句話:科學無國界。
科學無國界,可是科學家有祖國。
1996年6月,就是他在美國的國際學術會議上演講的那一年,導師櫻井教授介紹薛其坤到自己早年在美國貝爾實驗室工作時的好友——美國北卡羅來納州立大學D.E.Aspnes門下做博士后。
在北卡羅來納州,北卡州立大學、杜克大學、北卡大學教堂山分校構(gòu)成一個三角區(qū)(research triangle),有一天,薛其坤特別興奮,因為中國女籃來杜克大學和其女籃比賽了!他帶著兒子去看,終于見到了仰慕已久的著名國手鄭海霞。
可是中國隊輸了,最后一分鐘輸了一個球。
“唉——”,當那一個球讓一切成定局的時候,薛其坤大聲地嘆了一口氣,遺憾得就像自己的實驗在最后關頭失敗了一樣。
他突然覺得這種感覺好熟悉。
就像80年代初,看電視上的女排比賽!
那時候的山東大學寢室,和全國每一個角落一樣,中國女排得一分,哪怕是一個換發(fā)球,全國人民都開心得要飛起來,輸一個球就由衷地遺憾,雖然遺憾馬上又會被喜悅帶走。
青春記憶撲面而來:
女排拿“五連冠”的時候,男排拿了亞洲冠軍還是亞軍,宋世雄激動地解說著,大家都覺得國家強大了。
那時候他還沒出過國,對愛國主義也沒什么理解。只覺得作為一個中國人,一定要像女排一樣為國爭光。
……
在杜克大學籃球場的觀眾席上,薛其坤突然覺得自己是那么想家,想念祖國。更主要的是,他總覺得自己對那片土地有一種責任感一那片他已經(jīng)離開了太久,但卻從來也沒有忘記的土地。
也似乎正好從那時開始,從祖國,從昔日的同窗那里,不斷傳來一些好消息,傳到時不時會莫名思鄉(xiāng)的薛其坤心里。這些好消息,關乎正在強盛的中國,關乎科技人員待遇的改善:
——1994年,中科院“百人計劃”開始實施??蒲袉咏?jīng)費200萬,一個當時看來的巨大數(shù)字。
——1994年,為促進青年科學和技術人才的成長,鼓勵海外學者回國工作,加速培養(yǎng)造就一批進人世界科技前沿的優(yōu)秀學術帶頭人,國家自然科學基金委員會(簡稱基金委)特別設立了國家杰出青年科學基金(簡稱杰青基金)。
——1998年8月,中國教育部和李嘉誠基金會共同啟動實施了“長江學者獎勵計劃”。在當時不到1萬年薪的水平下,給被獎勵學者增加10萬年薪,當時獲獎勵學者100個,這在學界制造了一個風向標。
——1999年,國務院批轉(zhuǎn)教育部《面向21世紀教育振興行動計劃》,“985232程”正式啟動建設。而且,“98532程”一期建設率先在北京大學和清華大學開始實施。
薛其坤感覺到,就在自己離鄉(xiāng)背井的5年,國家有了很大變化,科教興國,國家開始有精力、有財力支持海外學成人員回國。
1997年,在北卡州立大學期間,他被戶口所在單位物理所推薦,申請了基金委的國家杰出青年科學基金,1998年申請批下來。杰出青年基金獲得者能得到60萬的經(jīng)費資助,這對當時的年輕人來講更是一個莫大的榮譽和精神鼓舞。
同在1998年,薛其坤人選中科院“百人計劃”,1999年,他到中科院物理所報到,2000年正式攜家人回國。
他清楚地記得,當飛機降落在首都機場,從舷窗往外看時,他的手握著愛人的手,有一些顫抖,畢竟,這是一片經(jīng)常出現(xiàn)在他夢中的土地,而這個熟悉的城市一北京,也是他真正想把自己的青春和智慧參與進去的地方。
是的,他的理想不在仙臺,不在北卡羅來納州,他的理想就在這里——中國的首都北京。
機場大巴外變換的街景讓他感慨,這個城市真的有太大的變化,而他心中暗暗發(fā)的愿是——有他的加入,這個城市,乃至這個國家,在高等教育方面,能有更大的變化,能以更快的速度占領世界制高點,他希望自己能利用這些年學到的本事,為祖國做一點事情。
2005年,41歲的薛其坤進入清華大學物理系任教育部長江計劃特聘教授,同年11月被增選為中國科學院院士。2013年5月起任清華大學副校長(分管科研)。
也就是說,從2000年開始,他把早上7點進實驗室、晚上11點出實驗室的“7-11”生活,從日本仙臺和美國北卡羅來納州,搬到了中國北京。
而且有了一批中國的自然科學精英,被他強烈的人格魅力所感召,跟隨他過上了“7-11”的幸福實驗室生活。
2012年,中央組織部、人力資源社會保障部等11部門啟動實施“國家萬人計劃”。目標是用10年時間,遴選1萬名左右自然科學、工程技術和哲學社會科學領域的杰出人才、領軍人才和青年拔尖人才,給予特殊支持。薛其坤人選“萬人計劃”的最高層次“杰出人才”項目,被批準組建全國首批6個“科學家工作室”之一。
這些年來,他在國際會議上應邀做特邀大會主題報告150余次,其中5次在美國物理學會年會做特邀報告。曾獲何梁何利科學與技術進步獎(2006)、國家自然科學二等獎(2005、2011)、第三世界科學院物理獎(2010)、求是杰出科技成就集體獎(2011)、陳嘉庚科學獎(2012)、“萬人計劃”杰出人才(2013)、求是杰出科學家獎(2014)、何梁何利科學與技術成就獎(2014)和未來科學大獎物質(zhì)科學獎(2016)等獎勵與榮譽。
這一切榮譽,都與他對中國科學、中國高等教育的付出與貢獻分不開。
諾獎級的發(fā)現(xiàn)并非終點。2018年的薛其坤,又在他的量子世界里,找尋著什么呢?
“超導現(xiàn)象也是非常奇特的宏觀量子現(xiàn)象。全世界研究它已有一個多世紀?!彼f。這幾年他絞盡腦汁思考的,正是超導,而且他的團隊在高溫超導方面也取得了新的重大進展。
什么是超導呢?對大部分材料來講,如果降溫的時候,它的電阻會一直地下降,絕大部分材料,即使降到絕對零度,還剩有一點電阻,另一種材料,當降到某個特定的溫度——轉(zhuǎn)變溫度,電阻會變成零,這是超級導電,就是我們常說的“超導”。
超導和量子反常霍爾效應一樣,是不同于歐姆定律的一種奇特的電輸運現(xiàn)象。如果用一個超導體做一個圓環(huán),通上電,一直使它處于超導,因為電阻為零,這個電流會永無休止地流下去。如果用超導材料做輸電線路,會大大降低輸電能耗。不同于量子反?;魻栃氖撬型耆目勾判?,即處于超導態(tài)的材料中不允許有磁力線穿過,用這個特性可以做成高速磁懸浮列車,等等。如果我們在室溫下實現(xiàn)了超導,我們很容易想象,這將會導致很多核心技術的革命。
超導現(xiàn)象1911年由荷蘭科學家昂尼斯發(fā)現(xiàn),兩年以后,昂尼斯因這個重大發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾物理學獎。僅超導這個領域的研究就5次被授予諾貝爾獎,分別在1913年、1972年、1973年、1987年、2003年。
超導研究的一個主要方向,就是如何提高材料達到超導狀態(tài)的溫度——超導轉(zhuǎn)變溫度。室溫下的超導甚至會和電的發(fā)現(xiàn)一樣重要。但大部分材料的超導轉(zhuǎn)變溫度非常低,一般是液氦溫度附近。液氦沸騰的溫度是4K,達到液氦溫度要花非常大的力氣。液氦價格不菲,每升100元人民幣,一般儀器每天要消耗10升,花費在1000元左右,相當于一瓶茅臺酒的價格。第二個非常重要的溫度點就是77K,即液氮沸騰的溫度,這是個非常重要的溫度點:液氮很便宜,每升4元錢,也就是兩瓶礦泉水的價格,如果能用這個價格使材料達到超導狀態(tài),超導材料就更加有經(jīng)濟實用價值了。所以,發(fā)現(xiàn)超導轉(zhuǎn)變溫度在液氮沸騰溫度的超導材料是物理學家長期以來夢寐以求的一個重大科學目標。1986年,瑞士的兩位物理學家穆勒(K.Alexander Mtiller)和貝德諾爾茨(J.Georg Bednorz)發(fā)現(xiàn)超導轉(zhuǎn)變溫度在液氮溫區(qū)的含銅氧化物超導材料,第二年他們就獲得了諾貝爾物理學獎,其重要性可見一斑。
薛其坤團隊發(fā)現(xiàn)的,正是在液氮溫區(qū)77K附近的常壓高溫超導體系,這很可能是自1986年發(fā)現(xiàn)銅酸鹽陶瓷高溫超導材料以后超導轉(zhuǎn)變溫度最高的材料體系。
然而,在超導研究領域,薛其坤和他的團隊還在繼續(xù)努力。一是研究怎樣把超導的溫度提到室溫,這是全世界物理學家和材料學家目前最想征服的高山之一。二是他們在研究銅酸鹽陶瓷高溫超導材料的超導形成機制。盡管大家都知道超導是電子兩兩之間形成配對,配對的電子形成一個整體,從而導致電阻消失,但電子究竟是怎么配對的,電子配對的機制是怎樣的,目前仍然是個謎,他們正在全力以赴研究之中。
這些問題一旦研究成功,將是對人類的一個重大科學貢獻。
說完了超導,在清華大學薛其坤院士的“科學家工作室”里,我準備了其他一些問題問這位科學家,比如:
連續(xù)20年,每天7點進實驗室,晚上11點出實驗室,一年工作時間將近330天,每天工作15小時,年平均工作時長有近5000個小時。你累嗎?
去國外開會,主辦方安排的旅行你幾乎沒參加過,每次都是開完會就往回趕。只有春節(jié)會回山東老家陪父母過一個星期。其他時間,就算是妻子想拉你去逛逛圓明園,即使與清華距離這么近,你都沒去過。基本上除了過年,就在實驗室,要不就出差,沒有其他地方去。你想過丟下實驗室的一切,去開始一場說走就走的旅行嗎?
是不是只有苦行僧才能忍受日復一日、年復一年的科研生活?
可是,當我看到他那張快樂的臉,我突然覺得自己的那些問題太可笑。
子非魚,焉知魚之樂?
“你如果干一件自己不喜歡的事兒,待在一個自己不喜歡的地方,你可能會不停地看表——怎么還不到10點?怎么還不到11點?怎么才過了10分鐘?怎么還不吃午飯?怎么還不到周末?怎么還不放暑假?而你做自己喜歡的事呢?比如看一篇好的武俠小說,你不睡覺都想看到故事的結(jié)局。做實驗也是一樣,尤其是實驗又有了一些進展時。哎,一看表,不知不覺又到11點了,怎么又該回家了?然后走在回家的路上,想到明天有可能會有的新進展時,幸福油然而生。科學家就是在這種沒有時間意識又對時間斤斤計較的矛盾狀態(tài)中,度過了一天又一天的快樂時光。”
是的,粒子怎么可以穿過墻壁般的勢壘,電子為什么可以圍繞原子核不停旋轉(zhuǎn),那個肉眼看不見的量子世界,有太多神奇的未解之謎,探究它們,帶給科學家薛其坤畢生最大的幸福。
“中國的科學家在世界上是最幸福的。中國的科學處在黃金時代,我本人就是這個黃金時代的幸運者。今天,我非常榮耀能夠獲得這個獎。這筆沉甸甸的獎金又給我這只小船注入了核反應堆式的動力。我會以今天作為新的起點,把我的小船加足馬力,奔向未來。”
在2017年年初未來科學大獎物質(zhì)科學獎頒獎典禮上,薛其坤如是說。
2018年,薛其坤院士在苦苦思索高溫超導的機制,那么2018年的中國,又經(jīng)歷了什么?
2018年,中國的改革開放,邁入第四十一個年頭。中國的經(jīng)濟體量,早已躍居世界第二。不僅如此,近年來,中國經(jīng)濟運行保持著高速增長。2013-2016年,中國GDP年均增速為7.2%,在世界主要經(jīng)濟體中占據(jù)最高位。
中國經(jīng)濟在高速增長的同時,國際影響力也大幅提升。據(jù)IMF和世界銀行測算,2013-2016年,中國對世界經(jīng)濟的貢獻率平均為31.6%,超過美國、歐元區(qū)和日本貢獻率的總和,居世界第一位。
這些,都足以讓我們每一個華夏兒女由衷地自豪。
同時,誠如薛其坤院士所言,中國科學也處在黃金時代。就像40年前的1978年,我國召開了全國科學大會,科學的春天到來了。2016年,在全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會、中國科協(xié)第九次全國代表大會上,總書記再次吹響了“向科學進軍”的號角。
雖然我們在2018年一度遭遇的“芯片之痛”也不可無視:
今年,美國政府對中興進行了制裁,這讓大多數(shù)中國人第一次認識到:中國還沒有研發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權的高性能通用芯片。
“是的,核心的通用芯片我國還不能完全自主量產(chǎn),即使設計是自主的,我們還要到境外做流片制造。”
說到這個問題,我們都沉默了大約有20秒鐘。
然后,薛其坤教授告訴我一些數(shù)據(jù),一些關于大學的數(shù)據(jù):
全世界諾貝爾獎得主基本上集中在全球11所頂尖大學,依次是哈佛大學、哥倫比亞大學、劍橋大學、芝加哥大學、麻省理工學院、加州大學伯克利分校、斯坦福大學、耶魯大學等學校。1966年設立的世界計算機圖靈獎,至今共有67位得主,除了猶他大學、紐約大學、希臘格勒諾布爾大學以外,其他得主全部來自世界前20的大學和所在國最好大學。其中,加州大學伯克利分校13名,哈佛大學10名,斯坦福大學8名,麻省理工學院6名。很多美國領頭高技術企業(yè)的創(chuàng)始人也都來自世界或所在國的頂尖大學,比如:微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨(Bill Gates)肄業(yè)于哈佛大學;谷歌創(chuàng)始人拉里·佩奇(Larry Page)和謝爾蓋·布林(Sergey Brin)都畢業(yè)于斯坦福大學;特斯拉、SpaceX的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克(ElonMusk)畢業(yè)于賓夕法尼亞大學;思科的創(chuàng)始人列昂納德·波薩克(Leonard Bosack)畢業(yè)于斯坦福大學和賓夕法尼亞大學,等等。
我國的23位兩彈一星元勛,均來自清華、北大、西南聯(lián)大、交大、中央大學。
當今世界,重大的科學發(fā)現(xiàn)和關鍵的核心技術,主要由世界一流特別是頂尖大學培養(yǎng)的人才所發(fā)現(xiàn)或發(fā)明,我們中國要想成為現(xiàn)代化強國,必須要建設若干所世界一流的大學,以此培養(yǎng)世界上最有競爭力的人才。
習近平總書記多次強調(diào),綜合國力競爭歸根到底是人才競爭。哪個國家擁有人才上的優(yōu)勢,哪個國家最后就會擁有實力上的優(yōu)勢。
這也是為什么,薛其坤在繼續(xù)領導著自己科研團隊的同時,“大膽轉(zhuǎn)型”,選擇了擔任清華大學分管科研的副校長。他認為,作為國家重點支持建設的高校之一,清華在培養(yǎng)人才、推動國家強大方面義不容辭。他希望能夠利用自己多年來在科研方面的經(jīng)驗和體會,在管理崗位上,促進學校整體人才培養(yǎng)和科研工作的提升,讓清華培養(yǎng)更多更好的在國際上最具競爭力的人才,誕生更多一流的學術成果。
這一重大的選擇,來自他對中國、中國科技、中國教育的信心,更來自他對中國、中國科技、中國教育的強烈責任感。
這么多年,這責任感在他心中從來不曾消失,不管是在仙臺,還是在北卡羅來納州,還是在美麗的清華園。
“我一直在尋找一個平衡,兼顧好學校的科研管理事務和自己實驗室的科研攻關?!彼f,“這個平衡點就是,我現(xiàn)在主要是在科研的宏觀和戰(zhàn)略上把握得多一點,多思考團隊的研究方向,在大的科學目標上多把關、在關鍵的研究上建立層次,具體工作則讓年輕人去做,我集中對他們的方向進行指導,這也是培養(yǎng)他們成為未來優(yōu)秀學術帶頭人必須要想到的。”
而一說起年輕人、助手、學生,他就如數(shù)家珍。回國以來,他培養(yǎng)了100多位博士后和博士,其中具有國字號人才稱號的近30個,他們中2/3都選擇了留在高校和科研單位從事學術研究。而他們又把他從事科研的傳統(tǒng)、從事科研的快樂傳給自己的學生,他學生的學生中已有很多在高校當了老師。每年8月份暑假,都會舉行畢業(yè)后的學生聚會,快樂的他有一個讓他快樂無比的學術大家庭——Xue Group。
“所謂大學者,非謂有大樓之謂也,有大師之謂也?!薄?931年12月2日,梅貽琦就職清華校長,他在演講中這樣說。今天,清華的薛其坤副校長,每當看到自己的學生中有越來越多的人成才,有越來越多的人正在成長為科學家,就倍感欣慰。
然而,當我作為一個采訪者,對薛老師這么多年,為中國科研、中國高等教育所做出的貢獻由衷喝彩時,他卻覺得,道遠且長,自己還有太多需要做的。
他要在他的量子王國里有更大的突破,還要培養(yǎng)更多的科學家。因為,“一個大師、一個科學家究竟意味著什么?美國海軍次長DanKimball在談及錢學森時,曾說:‘不管在哪里,他都值三到五個師。”
大師從何而來?“小平同志說得好,科學技術是第一生產(chǎn)力,科技的發(fā)展關鍵在教育。”說到小平同志,薛其坤院士憶及1977年恢復高考,自己一個農(nóng)家娃,被選到縣城的重點班讀書,又考到省城的山東大學,還有,1992年南方談話之后,自己有了機會東渡日本,培養(yǎng)了一絲不茍的治學精神,和世界性的學術眼光。
更難忘后來入選“百人計劃”,作為長江學者特聘教授調(diào)到清華,建立科學家工作室……
中國科學正處在黃金時代,如果繼續(xù)加大對人才、教育的重視,倡導科學家與科學精神的引領,當今之中國,一定能更加強有力地搶占人才高地,一定能更強有力地推動科技創(chuàng)新,從而推動以創(chuàng)新為引領的新發(fā)展理念的更有力落實。對這一點,薛老師充滿信心。
清華、北大,全國中小學生排著隊參觀的神圣殿堂,讓中國人肅然起敬的頂尖學府,14億人的國度中最好的大學。只要繼續(xù)加大重視,它們應該完全可以和哈佛、普林斯頓、斯坦福、哥倫比亞、麻省理工比肩。
只要繼續(xù)加大重視,曾經(jīng)大師輩出的清華園,一定能走出更多的梅貽琦、錢學森、鄧稼先、華羅庚、葉企孫、薛其坤。
只要繼續(xù)加大重視,著名的錢學森“臨終三問”,也一定將有圓滿的回答。
期待有一天,應該很快,我們拿起手機,看到量子反常霍爾效應在常溫下實現(xiàn)了,超導的機制清楚了,或者各種別的什么振奮人心的科技進步。
如果科學家是銜著變革之枝,飛向未來的鳥,那我們的國家,我們的社會,一直給予他們很多關愛,我相信,國家和社會還將為他們鋪就更溫暖、更適合科技創(chuàng)新的鳥巢。
這些鳥兒喉嚨中的歌,那些閃耀著科學光芒的歌,將被更多的耳朵聽到,將有更多的鳥加入它們的和聲。
會有更多中國的聲音,被世界聽到,被未來聽到。
讓這些“科學鳥”,這些帶著火種的普羅米修斯,帶領我們,帶領黃皮膚的中國飛往未來吧!
我們一定能跨越途中的中等收入陷阱。
我們一定能收獲更多的繁榮與進步。
我們一定能盡快實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢。
責任編輯 趙文廣