薛其坤——在物理学前沿长跑

薛其坤是凝聚态物理领域享有国际声誉的实验物理学家,一个无论在国内还是国际科学界,都叫得响亮的名字。他获得过国家自然科学奖一等奖、未来科学大奖;是首个获得奥利弗·巴克利奖、菲列兹·伦敦奖的中国籍科学家;35岁当教授,42岁成为中国科学院最年轻的院士之一,50岁攻克量子世界难题……如今,他亮眼的履历上又增加了一项:61岁获得2023年度国家最高科学技术奖,成为该奖史上最年轻的获奖者。

人物解读

角度一:专注于做“从0到1”的研究。

“不跟风,专注于做‘从0到1’的研究”,这是薛其坤的合作者和学生对他的评价。

量子反常霍尔效应是一个新领域,在推动新一代低能耗晶体管和电子学器件的发展上应用前景很大,是全球凝聚态物理学家关注的焦点。自2009年起,薛其坤带领团队在量子反常霍尔效应领域持续深耕。面对极其苛刻的实验条件,他们不畏艰难,通过上千次的样品测试,逐步提高样品质量,终于在2012年底成功观测到这一效应——这是在反常霍尔效应提出131年后,人类首次观测到反常霍尔效应的量子化。2013年,该成果在《科学》杂志上发表,被评价为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。

薛其坤并未止步于此,2017年他带领团队成功将量子反常霍尔效应的观测温度提高了一个数量级,首次实现量子反常霍尔效应多层结构,2018年更是首次发现了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。2023年10月,薛其坤荣获国际凝聚态物理领域的最高奖——巴克利奖。这是该奖项首次颁发给中国籍物理学家。

角度二:科研之乐,纯粹而深远。

无论是在世界范围内首次观测到拓扑物质中的量子反常霍尔效应,还是在面对世界难题时勇于提出独特见解,薛其坤始终坚守着探寻物质世界奥秘的初心。

面对科研路上的种种挑战,薛其坤常常引用钱学森的话来激励自己:“常常是最后一把钥匙打开了门。”在薛其坤看来,这至少包含两层哲理:一是在找到开锁钥匙之前,要坚持不断试错;二是坚信总会有一把钥匙能把锁打开。回顾自身的人生轨迹,他强调:“每个人都要有一种信念。当你有了信念,不管遇到多大的困难、经受着什么样的考验,都会因为有坚定的信念而笃定向前,乐此不疲。”

如今,薛其坤身兼科学研究、人才培养、行政管理等多项职责。然而,无论角色如何变化,他对科研的初心和热情始终如一。他说,“夜深人静时,与论文、数据打交道,那种感觉很纯粹、很幸福。”

角度三:“7-11”教授的极致追求。

在清华大学,薛其坤有一个比“院士”还要响亮的名号——“7-11”教授,早上7点扎进实验室,一直干到晚上11点,而这样的习惯薛其坤坚持了二十多年。

在学生们眼里,薛其坤乐观、幽默、充满活力,大部分时候都非常和蔼,还经常会买好吃的“贿赂”他们。但在实验技术与科研训练中,薛其坤对他们的要求到了近乎苛刻的地步:他要求学生们写报告时,不要有一个标点符号的错误;操作仪器,无论是顺时针还是逆时针,都要养成习惯,要做到闭着眼睛都能操作无误。

薛其坤常用自己“做针尖”的故事鼓励团队。攻读硕士期间,薛其坤专注于使用场离子显微镜进行实验,每天至少要试做3个针尖,两年做了一千多个针尖,这种对实验技术的熟练掌握,对后续的研究工作产生了深远影响。他并未将在实验室观察样品、整理数据视为苦差,而是以此为乐。他说,“每当实现重大突破的时候,那种满足感是其他事情很难替代的。”正是这种满足感,不断激励着他在物理学的前沿领域持续前行。

角度四:用一个突破点打开物理“新天地”。

薛其坤喜欢踢足球。在他看来,踢足球和做物理学研究,都需要有全局思维,找到战略突破点。“要解决物理学的重大科学问题,就需要了解物理学的过去、现在和未来,在洞察整体形势以及自身研究优势后,才能把好方向、精准出击。”

自1986年发现铜氧化物高温超导体以来,人们还没发现常压下超导转变温度在液氮温区附近的新超导体系。寻找高温超导新材料,探究高温超导机理,是整个物理学界最关注的问题之一,科学价值极大。薛其坤的研究领域是凝聚态物理,是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。在该领域,他率领团队不断突破,创造性地发展一系列国际通用的强大实验技术,取得量子反常霍尔效应、界面高温超导等原创性科学发现。每一项成果都很重大、每一个都是难啃的“硬骨头”。

为何能带队屡获重大科研突破?“作为团队带头人,要在战略上做好规划,选准基础研究的方向、重点。”

角度五:培养人才是最重要的科研成果。

薛其坤曾把自己比为一条从沂蒙山区驶出的小船,“父母给了小船生命。小船有毛病了,导师帮他修修,方向不对了,导师给指导指导。我的学生赋予了小船更青春的生命……”一直以来,他都将培养科研人才作为自己科研过程中的一个重要任务。

在薛其坤看来,挑战难题关乎科学精神培养。他曾以做菜来打比方,教导学生:学会了红烧肉是进步,但之后再做红烧鱼、红烧海参等红烧类菜肴,就没多大意思,做研究、写文章同样如此。他认为,做重要问题都要大功夫,几个月就能做出来的,通常不是有分量的工作,也难以锤炼学生的精神品质。这些年来,薛其坤率领的团队成员或培养的学生中有1人当选中国科学院院士,30余人次入选国家级人才计划。

薛其坤最喜欢的唐诗是杜甫的作品《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’”。

金句

一个人能走多远?他的学术大厦能建成两层楼、五十层楼还是数百层的楼?这很大程度取决于他基础知识所筑就的地基。

山顶可能有樱桃,也有可能没有,但我们可以朝这个方向努力。过程本身就有很多收获,我们可能看到新的风景,也可能在半山发现桃树。

想要揭开自然界的奥妙,就一定不能作假、不能打折扣,要把一个重要科学问题解决掉,必须有长期努力奋斗的准备。

管它什么内卷、外卷、上卷、下卷,希望青年人能够有定力,保持“不管风吹浪打,胜似闲庭信步”的状态。

每个人都要有一种信念。当你有了信念,不管遇到多大的困难、经受着什么样的考验,都会因为有坚定的信念而笃定向前、乐此不疲。

把不确定性变成确定性,把偶然变成必然,需要穷尽几乎所有可能性,不能漏掉任何一个环节。

如果我们的科学研究达不到预期目标,只能证明我们的学术判断不一定正确,这是改进学术判断、提高学术能力的一个好机会。即使失败,那也只是说明此路不通,也算是科学上的一种贡献,是在探索正确路上的一次努力。

世道必进,后胜于今。创新,用新我成就旧我,这无论是对于国家、组织还是个人来说,都是永恒的主题。生命不息,创新不止。

伟大的创新往往是意外之喜,与其一开始就预设目标,不如做一个“寻宝者”,用足够多的自由探索,找到解决当下问题的“踏脚石”,如此反复,就会发现最终无数个偶然的“踏脚石”将引领我们通往真正伟大的创新。

运用示例

查理·芒格曾言:“要得到你想要的某样东西,最可靠的办法是让你自己配得上它。”在人生的征途上,每个人都渴望实现梦想,但在这之前,我们必须自问:我凭什么配得上这份荣耀?对于薛其坤而言,这个问题的答案早已清晰而坚定。他把自己比作一条从沂蒙山区驶出的小船,没有显赫的家世和丰富的资源,却凭借着对科研的热爱与执着,一步步走到了科研领域的巅峰。在实验室里,他夜以继日地研究,不畏艰难,不惧失败,只为坚守探寻科学奥秘的初心。他的成功,不仅仅是对自己的肯定,更是对“配得上”这三个字最生动的诠释。他用实际行动告诉我们,不论起点在哪里,只要心怀梦想,坚持不懈,便能抵达成功的彼岸。

(编辑:王冠婷 关晓星)

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