薛其坤：量子追夢(mèng)人

    1 皮實(shí)的“7-11”院士

“皮實(shí)啊！”薛其坤用帶有濃重山東口音的普通話這樣形容自己。

他說，沂蒙山里出來的孩子，不怕挫折。

這個(gè)來自山東省臨沂市蒙陰縣的山村少年，上小學(xué)時(shí)，便在心中種下當(dāng)科學(xué)家的種子。從課本上，他知道了牛頓、愛因斯坦，并認(rèn)識(shí)到成為一名科學(xué)家能給社會(huì)帶來巨大的福祉，他渴望走出山區(qū)，學(xué)到更多的本領(lǐng)。

夢(mèng)想的起步很順利，高考物理滿分100分，他考了99分，被山東大學(xué)光學(xué)系激光專業(yè)成功錄取。但考研究生的挫折及隨后讀博的打擊讓他“始料未及”。

薛其坤曾在多個(gè)場(chǎng)合提及他的考研經(jīng)歷。大學(xué)畢業(yè)，第一次考研究生，高等數(shù)學(xué)39分，惜敗。畢業(yè)后，他到曲阜師范大學(xué)教書，再次考研，再次敗北。直到1987年，他才終于考上研究生，進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院大學(xué)物理研究所凝聚態(tài)物理專業(yè)學(xué)習(xí)。

“皮實(shí)”的性格，不僅讓薛其坤有強(qiáng)大的抗打擊能力，也讓他經(jīng)受住科研路上的挑戰(zhàn)。

碩士畢業(yè)后，薛其坤選擇繼續(xù)讀博。恰好其導(dǎo)師陸華老師得到了一個(gè)與日本東北大學(xué)金屬材料研究所聯(lián)合培養(yǎng)的機(jī)會(huì)，這是日本最古老的大學(xué)附屬研究所。在這里，薛其坤迎來了人生中最困難的時(shí)刻。

導(dǎo)師櫻井利夫的實(shí)驗(yàn)室號(hào)稱“7-11實(shí)驗(yàn)室”，要求非常嚴(yán)格：一周工作6天，早上7點(diǎn)來實(shí)驗(yàn)室，晚上11點(diǎn)之前不許離開。薛其坤對(duì)那段歲月記憶猶新：“每天就是三件事，吃飯、睡覺、搞科研。有的時(shí)候困得坐在馬桶上都能睡著?！?/P>

除了體力和毅力上的考驗(yàn)，語言不通則是精神上的折磨。薛其坤幾乎聽不懂導(dǎo)師的指令，當(dāng)導(dǎo)師和同學(xué)們一起做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，他連碰都不敢碰，只能怔怔地看著。不少去日本學(xué)習(xí)的同學(xué)受不了煎熬“逃”了回去，身心俱疲的薛其坤到了崩潰的邊緣。他坦言，這是個(gè)人成長(zhǎng)中最難的一段時(shí)間，“一年中有七八個(gè)月想回家”。

有一次，薛其坤和剛上學(xué)的兒子通電話。兒子說：“爸爸，我給你背段剛學(xué)的課文吧：‘我是中國(guó)人，我愛自己的祖國(guó)……’”稚子之聲，讓背井離鄉(xiāng)的薛其坤心潮澎湃，一團(tuán)愛國(guó)的熱火在心中熊熊燃燒。他決心要克服困難，堅(jiān)持下去。

薛其坤每天第一個(gè)到實(shí)驗(yàn)室，最后一個(gè)離開。一年半后，他取得了一項(xiàng)重要的科研突破，這是日本東北大學(xué)近三十年來最重要的成果。薛其坤終于感覺到，自己這個(gè)山東農(nóng)村放牛娃腦海里朦朦朧朧的夢(mèng)想，開始變得有一點(diǎn)兒真切了。他也開始體會(huì)到做科學(xué)研究的美妙，日?？砍闊熖嵘竦乃?，采到精彩數(shù)據(jù)的時(shí)候，才恍然發(fā)現(xiàn)，“三個(gè)小時(shí)沒吸煙了”。

薛其坤開始在國(guó)際物理界嶄露頭角。

1996年，薛其坤被邀請(qǐng)?jiān)诿绹?guó)物理學(xué)會(huì)年會(huì)上作報(bào)告，糟糕的英語口語讓他不知所措。為了保證萬無一失，他把要講的每個(gè)英語單詞、每句話都寫下來，模擬練習(xí)了80多遍。當(dāng)聽到掌聲與贊揚(yáng)時(shí)，薛其坤覺得“像夏天渴時(shí)喝了冰水一樣，很舒服”。

博士畢業(yè)后，他跟隨導(dǎo)師櫻井利夫留在日本東北大學(xué)金屬研究所工作。但國(guó)外的正式職位并沒有讓他安心，“我始終無法踏實(shí)下來，即使去買家具，也不愿意買太好的”。他始終惦念著回來報(bào)效祖國(guó)。

終于，在36歲那年，機(jī)會(huì)來了。1998年，憑借出色的研究能力，在材料科學(xué)領(lǐng)域已頗有名氣的他通過中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”回國(guó)，正式加入物理所工作。

憑借超強(qiáng)的吃苦能力和扎實(shí)的研究能力，短短幾年，“皮實(shí)”的薛其坤就獲得了包括中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中科院杰出科技成就獎(jiǎng)在內(nèi)的一批頗具分量的榮譽(yù)。2005年，薛其坤到清華大學(xué)物理系工作，11月當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士。其時(shí)，他剛過不惑之年，是那一批當(dāng)選院士中最年輕的一位。

回國(guó)多年，無論在中科院還是在清華，薛其坤始終保持著“7-11”作息，被師生戲稱“7-11”院士。清華大學(xué)物理系前系主任朱邦芬院士回憶，“我曾與其坤一起出差，晚上12點(diǎn)回到北京，他仍堅(jiān)持要去實(shí)驗(yàn)室再看看”。

“可以說我只要不睡覺的時(shí)候，都在工作?！毖ζ淅ばχf。

    2 攀登最陡峭的科研山峰

對(duì)山里的孩子而言，爬山幾乎是一種本能。而在攀登科學(xué)高峰的路上，薛其坤選擇了最陡峭的山峰。多位了解薛其坤的師生對(duì)記者說，他身上有著超乎常人的挑戰(zhàn)精神，困難越大越較真。

“量子反?；魻栃?yīng)”，這是一個(gè)基于全新物理原理的科學(xué)效應(yīng)，被稱為物理學(xué)研究皇冠上的“明珠”。

什么是量子反?；魻栃?yīng)？采訪前，我們臨時(shí)抱佛腳，看了很多量子反?；魻栃?yīng)的資料，仍是一頭霧水。沒想到薛其坤院士不繞彎子，幾句話就點(diǎn)明白了。

“如果把電子比作人，計(jì)算機(jī)芯片里的電子運(yùn)動(dòng)是無規(guī)律的，就像人行走在亂糟糟的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，總會(huì)走彎路、碰到人，就會(huì)發(fā)熱，效率不高。而量子霍爾效應(yīng)就是一條高速路，電子可以分車道分方向前進(jìn)。遺憾的是，量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要非常強(qiáng)的磁場(chǎng)，且成本昂貴，這一缺點(diǎn)阻礙了其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。”薛其坤說，量子反常霍爾效應(yīng)不同于量子霍爾效應(yīng)，它不依賴于強(qiáng)磁場(chǎng)而由材料本身的自發(fā)磁化產(chǎn)生，因此在應(yīng)用方面比此前發(fā)現(xiàn)的量子霍爾效應(yīng)要方便得多。自1998年開始，就不斷有理論物理學(xué)家提出各種方案，然而在實(shí)驗(yàn)上都沒有取得任何進(jìn)展。全世界頂尖的研究組都想攻克這個(gè)難題。

2008年，華裔物理學(xué)家張首晟提出了在磁性拓?fù)浣^緣體中實(shí)驗(yàn)量子反?；魻栃?yīng)的方向。但要找到合適的材料，充滿巨大挑戰(zhàn)，能否在這種材料中觀測(cè)到量子反常霍爾效應(yīng)，何時(shí)能觀測(cè)到，誰也不知道，這是一項(xiàng)很可能終其一生都無法完成的項(xiàng)目。

但是，薛其坤義無反顧地選擇了去攀登這座山峰。

薛其坤的團(tuán)隊(duì)用來實(shí)驗(yàn)的樣品，是用原子一層一層鋪上去的。5納米的厚度，相當(dāng)于頭發(fā)絲的十萬分之一，每制備一個(gè)都非常不易。4年的時(shí)間，他們前后制備了1000多個(gè)樣品，經(jīng)歷了無數(shù)次的失敗。每次失敗后，薛其坤再次帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)改進(jìn)樣品、創(chuàng)新方法；又失敗了，再改進(jìn)、再創(chuàng)新。

2012年10月的一個(gè)晚上，薛其坤收到了學(xué)生的短信：“薛老師，量子反?；魻栃?yīng)出來了，等待詳細(xì)測(cè)量?！彼麎阂肿⌒呐K的狂跳，立馬打電話過去再三確認(rèn)情況。隨后，他迅速返回實(shí)驗(yàn)室，立即組織團(tuán)隊(duì)成員，設(shè)計(jì)出幾套方案，部署下一步實(shí)驗(yàn)。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神告訴他們，一次的結(jié)果并不能說明問題，需要用不同的樣品多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)過兩個(gè)月的集中測(cè)試和不斷鉆研，薛其坤團(tuán)隊(duì)終于測(cè)試出了完美的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。薛其坤回憶，得出最終數(shù)據(jù)的那天，他帶了兩瓶香檳，和團(tuán)隊(duì)成員一起慶祝這見證“奇跡的時(shí)刻”。這一成果在美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表，并在國(guó)際物理學(xué)界產(chǎn)生重要影響。

高溫超導(dǎo)機(jī)理則是薛其坤團(tuán)隊(duì)想要攻克的另一個(gè)難題。2012年，薛其坤帶領(lǐng)清華大學(xué)物理系研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了單層鐵硒與鈦酸鍶襯底結(jié)合而產(chǎn)生出的界面高溫超導(dǎo)。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了主流共識(shí)。

“當(dāng)時(shí)確實(shí)有一些質(zhì)疑的聲音，而且我們團(tuán)隊(duì)不是做高溫超導(dǎo)的，沒有這方面基礎(chǔ)，別人對(duì)我們的資歷也有些質(zhì)疑，發(fā)論文都很難，有時(shí)候跟審稿人要‘斗爭(zhēng)’好幾年?！毖ζ淅せ貞?，“好在，大家都堅(jiān)持下來了。”

在清華大學(xué)物理系副主任、量子反?；魻栃?yīng)團(tuán)隊(duì)成員何珂眼中，薛其坤有著對(duì)科學(xué)本真的熱愛以及報(bào)效祖國(guó)的強(qiáng)烈信念：“薛老師總是鼓勵(lì)我們要去思考一些大問題，走在科學(xué)探究的前沿，考慮哪些問題能引領(lǐng)一個(gè)新方向?！?/P>

因?yàn)榱孔臃闯；魻栃?yīng)這項(xiàng)重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，薛其坤迎來了人生的高光時(shí)刻，獲獎(jiǎng)無數(shù)。

2016年，薛其坤獲得首屆未來科學(xué)大獎(jiǎng)；2018年，他獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；2020年，獲得菲列茲·倫敦獎(jiǎng)；2023年，獲得巴克利獎(jiǎng)……

盛名之下，薛其坤有著自己的堅(jiān)持：作為科學(xué)家更應(yīng)該追求對(duì)知識(shí)、對(duì)科學(xué)的崇拜，而不是獎(jiǎng)項(xiàng)?！耙魬?zhàn)國(guó)際上的權(quán)威，做科研需要持批判的態(tài)度，堅(jiān)定自己的方向，才能把工作繼續(xù)往前推進(jìn)?！毖ζ淅ふf。

    3 讓“1+1>2”

在學(xué)生的眼中，薛其坤嚴(yán)慈相濟(jì)、沒有絲毫架子。

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，他極其嚴(yán)厲、認(rèn)真，對(duì)學(xué)生的要求到了近乎苛刻的地步：要把燒杯洗到自己以為最干凈的程度；進(jìn)組五六年之后，操作大型的物理實(shí)驗(yàn)儀器要像騎自己的自行車一樣，閉著眼都能騎；學(xué)生寫報(bào)告時(shí)，不能有一個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的錯(cuò)誤。

薛其坤認(rèn)為，物理實(shí)驗(yàn)的成功建立在扎實(shí)的基本功之上?！斑@有兩個(gè)好處：一是有科研機(jī)會(huì)來的時(shí)候，你有足夠的技術(shù)水平去爭(zhēng)取它；二是在掌握大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過仔細(xì)分析數(shù)據(jù)，尋找規(guī)律，訓(xùn)練科學(xué)眼光?！?/P>

嚴(yán)師的另一面是慈師。當(dāng)實(shí)驗(yàn)過程非常艱難或者緩慢時(shí)，薛其坤會(huì)多多鼓勵(lì)學(xué)生，告訴學(xué)生“你很厲害”。

他把學(xué)生當(dāng)作自己的孩子?！拔覀?nèi)?guó)外開會(huì)，薛老師拿自己的錢給學(xué)生發(fā)零花錢。他手里存不住東西，經(jīng)常有哪個(gè)學(xué)生夸他的東西好，他當(dāng)場(chǎng)就送給人家?！鼻迦A大學(xué)物理系教授、量子反常霍爾效應(yīng)團(tuán)隊(duì)成員王亞愚說。

他鼓勵(lì)學(xué)生努力去發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的樂趣，“比如你學(xué)自行車，剛開始學(xué)，沒有成就感。等你學(xué)會(huì)了，騎自行車速度快了，就覺得很愉快”。在薛其坤看來，做實(shí)驗(yàn)不是簡(jiǎn)單重復(fù)，它每一步都是變化的，都有意外，都有新的東西出現(xiàn)。

“做有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)，壓力大是一種常態(tài)。作為導(dǎo)師和長(zhǎng)輩，首先就要給予精神上的鼓勵(lì)?！?/P>

除了嚴(yán)格要求基本功，薛其坤也十分注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作能力。每次得獎(jiǎng)，他都“往后縮”，把年輕人推上去，也注重平衡每個(gè)人的機(jī)會(huì)。他讓這些科學(xué)界的新生力量明白，做科研不能“單打獨(dú)斗”，每個(gè)人都有自己的角色，只有緊密協(xié)作，才能發(fā)揮“1+1>2”的奇效。  

在攻克量子反?；魻栃?yīng)高地長(zhǎng)達(dá)4年的時(shí)間里，薛其坤常常和團(tuán)隊(duì)成員一起“泡”在實(shí)驗(yàn)室里，每周雷打不動(dòng)地召開組會(huì)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況，還經(jīng)常組織籃球賽、羽毛球賽等活動(dòng)進(jìn)行文化建設(shè)——和諧的團(tuán)隊(duì)環(huán)境讓協(xié)同創(chuàng)新成為可能。

中科院物理所研究員戴希非常感慨：“這項(xiàng)研究的參與者有三四十人，整個(gè)團(tuán)隊(duì)就像一條串聯(lián)電路，我們這些‘電阻’，雖然個(gè)頭有大有小，但每個(gè)人身上通過的電流都是一樣的。拿走任何一個(gè)‘電阻’，電路都不會(huì)通。如果沒有這么好的合作模式和流程，很難想象我們會(huì)做成這件事?！?/P>

薛其坤則如此看待科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)：“好的科研團(tuán)隊(duì)才能催生出一流的科研成果和科學(xué)家。這就像一個(gè)機(jī)器，只有每一個(gè)零部件都能發(fā)揮最大作用，才會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)良好?！?/P>

他時(shí)刻都感受到肩頭沉甸甸的責(zé)任，“科學(xué)就是科學(xué)，來不得半點(diǎn)兒馬虎，人才的培養(yǎng)也要循序漸進(jìn)，不能有絲毫的躍進(jìn)?！?/P>

    4 越基礎(chǔ)，越尖端

2020年11月，薛其坤出任南方科技大學(xué)校長(zhǎng)。在這塊試驗(yàn)田里，他顯現(xiàn)出了更大的格局和境界。

上任第一天，他走進(jìn)理學(xué)院和工學(xué)院，調(diào)研基礎(chǔ)研究的情況。

“越基礎(chǔ)，越尖端?！毖ζ淅ふJ(rèn)為，基礎(chǔ)研究是整個(gè)科學(xué)體系的源頭，是所有技術(shù)問題的總機(jī)關(guān)。他以蓋房子為例，“做基礎(chǔ)研究就相當(dāng)于打地基，做‘0到1’就是蓋第一層樓”。強(qiáng)力支持能滿足國(guó)家重大需求和自主發(fā)展的基礎(chǔ)研究，既能占領(lǐng)科學(xué)高地，也能開辟新的應(yīng)用高地，引領(lǐng)未來。

在薛其坤看來，過于關(guān)注科學(xué)研究的“現(xiàn)實(shí)之用”，會(huì)影響基礎(chǔ)科學(xué)研究的發(fā)展，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看是對(duì)科學(xué)研究的傷害。為國(guó)家留住做“無用”的基礎(chǔ)研究的人才，讓做基礎(chǔ)研究像“掙錢一樣幸?！保撬涡ｉL(zhǎng)時(shí)首先著手的任務(wù)。他感慨：“基礎(chǔ)研究往往需要很長(zhǎng)時(shí)間，有時(shí)可能會(huì)花費(fèi)人的一輩子。必須有坐得住冷板凳、耐得住寂寞的精神?！?/P>

擔(dān)任南方科技大學(xué)校長(zhǎng)，薛其坤馬不停蹄地展開了一系列改革：調(diào)整科研模式和人才培養(yǎng)模式，提出“南科大2035之問”，打造南科大“三大發(fā)展戰(zhàn)略”，打造“專業(yè)+通識(shí)”“書院+院系”“科教+產(chǎn)教”培養(yǎng)機(jī)制。

作為以理工見長(zhǎng)的創(chuàng)新型大學(xué)，南科大盡最大努力鼓勵(lì)從0到1的源頭創(chuàng)新：PI制（學(xué)術(shù)帶頭人制）保障每位教研序列的教授都是獨(dú)立課題組負(fù)責(zé)人，都有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室和啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)，就算是初出茅廬的博士后也不例外。除了充裕的科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)，科研導(dǎo)師制度也讓青年學(xué)者們獲得了院士“大?！钡闹笇?dǎo)。

數(shù)據(jù)顯示，近幾年，南方科技大學(xué)成立了十余個(gè)校級(jí)科研機(jī)構(gòu)，針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)和未來技術(shù)形成了專門平臺(tái)和團(tuán)隊(duì)攻關(guān)模式，這些平臺(tái)和團(tuán)隊(duì)攻關(guān)模式的開展為基礎(chǔ)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

接受采訪中，薛其坤反復(fù)強(qiáng)調(diào)了評(píng)價(jià)改革的重要性。“有些面向未來的基礎(chǔ)研究，雖然目前看似‘無用’，但將來可能會(huì)有無窮大的應(yīng)用前景。所以，盡量少問他們‘你的研究有什么用’?！毖ζ淅ふJ(rèn)為，不能把評(píng)價(jià)變成一把庸俗的“尺子”。

他以入選第二輪“雙一流”建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單的數(shù)學(xué)學(xué)科為例，數(shù)學(xué)學(xué)科正在改進(jìn)考核和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，考慮以更長(zhǎng)的時(shí)間為周期進(jìn)行滾動(dòng)考核?！霸谶@個(gè)周期里，只要最后完成了教學(xué)任務(wù)就可以，不會(huì)每年考核教師的科研成果，到期后再去最終考核并考慮長(zhǎng)聘，給教師的自由探索以更大空間?！?/P>

除了帶科研團(tuán)隊(duì)的年輕人之外，南方科技大學(xué)的書院制讓薛其坤成為一批本科生的生活導(dǎo)師，這是一種互選的制度，一些有志于從事科研的本科生從大一入學(xué)起就可以和自己心中的大科學(xué)家深度交流。

“要成為一個(gè)武林高手，必須練好基本功?！毖ζ淅?qiáng)調(diào)，人才培養(yǎng)中一個(gè)重要的方面就是動(dòng)手能力的培養(yǎng)。他舉例說，南方科技大學(xué)大部分本科生在校期間都要進(jìn)行學(xué)術(shù)訓(xùn)練，他們加入實(shí)驗(yàn)室，像研究生一樣做科學(xué)研究，提前培養(yǎng)他們的研究能力和動(dòng)手能力，“必須依靠?jī)?yōu)秀的專業(yè)教師把學(xué)生的基礎(chǔ)打牢”。

如今的薛其坤，更加忙碌。

“既要關(guān)注團(tuán)隊(duì)年輕人的科研方向是否走偏，作為學(xué)校校長(zhǎng)，也要分管很多行政工作?！弊鳛閲?guó)內(nèi)頂尖的物理學(xué)家，薛其坤仍然走在追夢(mèng)的路上。他透露，目前團(tuán)隊(duì)還在攻克兩個(gè)方向：一個(gè)是量子反?；魻栃?yīng)以及拓?fù)浣^緣體的相關(guān)領(lǐng)域研究，另一個(gè)是高溫超導(dǎo)機(jī)理研究。“高溫超導(dǎo)的機(jī)理是凝聚態(tài)物理學(xué)的世紀(jì)難題，如果我們把謎底揭開了，就有可能設(shè)計(jì)出高溫超導(dǎo)材料，在室溫下甚至更高溫度下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，這將是對(duì)全人類的重要貢獻(xiàn)。”薛其坤充滿期待。

花甲之年，這位從沂蒙山區(qū)走出的科學(xué)家仍然享受著逐夢(mèng)科學(xué)而帶來的快樂。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年01月11日第4版