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薛其坤:从数学39分到站上“量子之巅”
2024-08-05 21:41  浏览:2763  搜索引擎搜索“手机全球会展网”
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6月24日,中国科学院院士、清华大学教授、凝聚态物理学家薛其坤获得2023年度国家最高科学技术奖,61岁的他成为该奖项设立以来最年轻的获奖者。他率领团队首次实验观测到量子反常霍尔效应,在国际上产生重大学术影响,获得了国际低温物理最高奖菲列兹·伦敦奖、国际凝聚态物理最高奖奥利弗·巴克利奖,是首位获得这两项荣誉的中国科学家。


01

考研3次,读博7年

薛其坤出生于山东蒙阴县的一个小村庄里。家中清贫,父母是朴实的农民。“贪玩,但也爱学习”的薛其坤成绩突出,高考时物理满分100分,他考了99分,考入山东大学。

1984年,薛其坤大学毕业,壮志满怀地决定考研究生,打击却不期而至。第一次考研,数学仅得39分。他进入曲阜师范大学教书,边工作边继续考研,第二次考研,总分又未达录取线。薛其坤说自己心态比较好,很快走出考研失利的负面情绪,反思为什么没考上,“还是准备得不充分,耍了小聪明”。他决定再努力一把,第三次考研,他认认真真备考,终于在1987年“上岸”中国科学院物理研究所凝聚态物理专业。

来到北京后,薛其坤的开局也颇为不顺。攻读硕士期间,薛其坤用到的实验仪器是场离子显微镜,样品是金属针尖。他每天至少要试做3个针尖,两年做了1000多个针尖。但其间没有发表任何文章,他非常焦虑:“从1987年到1992年,没有一套像样的数据能支撑写一篇论文。”

1992年,他在导师的引荐下前往日本东北大学金属材料研究所学习,没想到的是,博士读了7年才毕业,还经历了“人生最艰难的时光”。导师樱井利夫教授的实验室被称为“7-11实验室”,每周6天,早上7点到达实验室,晚上11点前不许离开。睡眠不足让薛其坤十分疲惫,语言不通也让他倍感孤独,身体和精神的双重压力让他异常受挫,萌生了回国的想法。也许是靠着骨子里的“皮实”,在崩溃边缘的薛其坤又开始反思自己,为什么别人能行而自己不行,他决定在实验技术和科学研究方面下更大的功夫。薛其坤开始每天第一个到实验室,最后一个离开,用了一年半,他就做出了樱井利夫实验室近30年最具突破性的研究成果。那一刻,他感受到“丑小鸭变成白天鹅”的喜悦。


薛其坤(中)与高中同学合影(图源:网络)

坎坷的求学路让薛其坤懂得了追求极致、经受磨炼的重要性。“7-11”的工作习惯也成为他特有的标签,这样的作息,他雷打不动坚持了30多年。

02

“专注于做‘从0到1’的研究”

36岁那年,薛其坤回国,在中国科学院物理研究所建立研究团队和实验室。“不跟风,专注于做‘从0到1’的研究”,薛其坤的合作者、学生这样评价他的科研风格。

2005年,薛其坤到清华大学工作,决定“做点更大的事”。量子反常霍尔效应是一个全新的量子效应,成为全球凝聚态物理学家关注的焦点,薛其坤选择了攀登这座高峰。他的团队用来实验的样品,是用原子一层一层铺上去的。5纳米的厚度,相当于头发丝的十万分之一,每制备一个都非常不易。4年的时间,他们前后制备了1000多个样品。实验失败是家常便饭。每次失败后,薛其坤就会再次带领团队优化样品、改进方法。一路上“升级打怪”,2012年年底,薛其坤团队终于成功在实验中观测到量子反常霍尔效应。这是反常霍尔效应提出131年后,首次观测到反常霍尔效应的量子化。成果在《科学》杂志上发表,被称为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。


薛其坤与量子反常霍尔效应研究团队部分成员 (图源:网络)

薛其坤没有就此满足。2017年,团队将量子反常霍尔效应观测温度提高了一个数量级,并首次实现量子反常霍尔效应多层结构;2018年,团队与合作者首次发现一种内禀磁性拓扑绝缘体,开启了国际上又一个热点研究方向……今天,在凝聚态物理领域,薛其坤已经享有国际声誉。


薛其坤与学生(图源:新华社)

2013年起担任清华大学副校长,2020年起任南方科技大学党委副书记、校长,身兼多项职责,薛其坤“7-11”的作息没有变,对科研的极致追求也没有变:“基础研究往往需要很长时间,有时可能会花费人的一辈子,必须有坐得住冷板凳、耐得住寂寞的精神。”

03

大方豪爽又“斤斤计较”

实现量子反常霍尔效应,材料需要既具备磁性又是绝缘体,由于磁体通常为导体,这是一个自相矛盾的要求。在薛其坤的身上,也有着一些似乎矛盾的特质。

他考研3次才录取、读博7年才毕业,不免给人留下“慢步子”、大器晚成的印象,但在科研伙伴眼中,他有着过人的学术直觉与学术品位,总能敏锐瞄准科学前沿问题。


实验室里的薛其坤(图源:新华社)

他待人亲和、大方豪爽,有学生实验到深夜,他一声不吭跑到实验室给学生发牛奶、面包,有时学生无意间夸了一句他的私人物品,他当场就送给同学。可他同时也严谨、严厉,甚至特别“小气”。碰到写文章不太认真的学生,薛其坤会要求学生把论文改10遍,且每一个版本都发给他,他会一一对照其中的差别,倒逼学生养成精益求精的态度。在科研中,他要求学生“不能浪费科研经费”,他会对在实验室内上网浏览无关内容的学生生气,因痛心其不珍惜国家提供的优质科研资源而红了眼眶。

薛其坤身上有中国人很传统的一面,但作为科学家他却处处求“新”。有合作者说“这种观点提出来肯定要被人吐槽的”,薛其坤说:“那就太好了。”与一般人想清楚了再做不同,他反而觉得“要想清楚了就不做了”。


薛其坤获2023年度国家最高科学技术奖(图源:新华社)

薛其坤最喜欢的唐诗是杜甫的《望岳》,他时常用这首诗勉励自己和学生:“如果用‘荡胸生曾云’的胸怀与境界,去做科学研究;用‘决眦入归鸟’的专注和洞察力,抓住事物本质,付出艰苦的努力和奋斗,总有一天你会登上更高的科学高峰,‘会当凌绝顶,一览众山小’。”

(资料来源:《人民日报》,“清华大学”微信公众号等)

(摘自《青年文摘》2024年第16期)

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