潘心怡

到一定程度的時候，科學家比大部分人過得有意思。

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”為主題的未來論壇科技創(chuàng)新峰會在北京舉行。當物理學家薛其坤出現(xiàn)在臺上并作主旨演講時，臺下的觀眾紛紛拿起手機拍照，試圖記錄下“未來科學大獎”的首位物質(zhì)科學獎獲得者在獲獎后的首次亮相。

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)。作為量子反常霍爾效應(yīng)理論模型的發(fā)現(xiàn)提出者，薛其坤在2013年就被稱作是“離諾貝爾獎最近”的中科院院士。量子反?；魻栃?yīng)如若實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為電子器件發(fā)展、量子計算機應(yīng)用等領(lǐng)域開辟新的道路，將為人類社會帶來巨大的應(yīng)用前景。

神奇的量子世界

物理學家眼里世界是什么樣的？在薛其坤看來，他研究的量子世界充滿了神奇。

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

薛其坤及團隊自2012年10月在實驗中發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)至今已有4年時間，薛其坤說，其團隊目前所取得的較大的進展就是將測量到量子反常霍爾效應(yīng)的溫度——即觀測溫度從30mk（負273.12℃，僅比絕對零度高0.03℃）提升了約30倍。

《時間線》：當初怎么想到要研究量子反?；魻栃?yīng)？

薛其坤：作為一個實驗物理學家，首先要學習做科學研究的方法，學習怎么判斷科學問題重要還是不重要。當然要練好基本功、積累經(jīng)驗，隨著時間和投入變多，對整個領(lǐng)域的把握能力變強，具備一個成熟科學家最基本的素質(zhì)。在2005年左右國際上就興起了拓撲絕緣體這個領(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的量子反常理論。應(yīng)該說是瓜熟蒂落的過程。

《時間線》：量子反?；魻栃?yīng)、和高溫超導(dǎo)這兩個研究方向在未來的應(yīng)用會有哪些想象空間？

薛其坤：量子反?；魻栃?yīng)將來的應(yīng)用方向有兩個——集成電路和新型磁儲存?，F(xiàn)在只要重啟計算機，里面所有的程序也會重啟，如果用量子反?；魻栃?yīng)或相關(guān)效應(yīng)做磁存儲的芯片、非揮發(fā)性磁存儲或者是存儲器，那么關(guān)機前原來的狀態(tài)將會保留。

高溫超導(dǎo)方面，主要是解決材料發(fā)熱的問題，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)體都會存在著發(fā)熱問題。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、艦艇、飛機的探測上，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。如果液氮溫度達到，不管是電子器件還是雷達，包括醫(yī)療設(shè)備等磁共振成像，都可以更換成相對便宜的液氮冷卻去實現(xiàn)。

《時間線》：今年諾貝爾獎物理學獎的研究成果也提到了您的研究成果，您的團隊也被認為是中國沖擊諾貝爾獎物理學獎的熱門人選。

薛其坤：作為一個科學家應(yīng)該是追求把研究在能力范圍內(nèi)做到最好。我們的團隊在這個方向上可以說做到了世界最高水平，我們還會在這個基礎(chǔ)上繼續(xù)找到新的科學問題去研究。至于拿不拿獎，老實說我們有拿獎的想法，但是因為諾貝爾獎的評獎完全取決于一個委員會，有時候還帶著一些別的色彩，所以我們不去刻意追求。在科學上追求最高水平是我們現(xiàn)在持有的態(tài)度。其實這一次未來科學大獎的設(shè)立也是中國人自信的一個表現(xiàn)。

《時間線》：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)過了4年，這兩個領(lǐng)域在產(chǎn)業(yè)化方面是否有進展？

薛其坤：4年之中我們一個比較大的進展，就是測量到量子反?；魻栃?yīng)的溫度，也叫觀測溫度，從原來30毫K現(xiàn)在提高到1K，大概是30倍的增加。1K對大部分應(yīng)用來講還是比較昂貴的，整個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機器制冷，探索它的產(chǎn)業(yè)化時機還不成熟。我們設(shè)想是在今年或者兩三年之內(nèi)把觀測溫度提高到4K，灌上液氦，儀器就可以工作了，到時候會考慮特種器件的研發(fā)，甚至在國防方面也會有。目前現(xiàn)在溫度還太低，還沒有到考慮技術(shù)開發(fā)甚至應(yīng)用的程度。

《時間線》：未來科學大獎背后有很多企業(yè)家在支持，獲獎的研發(fā)成果有沒有和這些企業(yè)家去探討把它產(chǎn)業(yè)化或者民用化的一個方向？

薛其坤：一方面是從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用的對接、合作需要人與人之間的了解，另一方面是基于對科學的熱愛，當然以后和科學大獎背后的企業(yè)家合作的可能性會大一點。只要是到了具備研發(fā)條件的水平，我們愿意和國內(nèi)任何企業(yè)去合作。

《時間線》：拿到未來科學大獎對您的學術(shù)生活和個人生活有什么影響？100萬美元的高額獎金打算怎么支配呢？

薛其坤：最大的還是對自己這么多年科學生活的鼓勵吧。給了這么大的榮譽，進一步激發(fā)了我探索科學和做基礎(chǔ)研究的熱情。獎金部分，會在科研上繼續(xù)投入，當然也讓自己的生活有了一些改善，團隊的成員也會根據(jù)個人的貢獻拿到一部分，這是對他們工作的肯定和回報，鼓舞年輕人在未來科學生涯中和研究中做得更好。

用打游戲來比喻做科研

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

然而薛其坤并非出身書香世家，靠著常人難有的毅力才有了今天的成就。面對兩次考研失敗，以及日本八年留學期間的種種挫折，薛其坤教授以“異于常人的吃苦耐勞精神”和高度的責任感完成了研究任務(wù)。

薛其坤曾說：“我雖然不會理發(fā)，但學過數(shù)學和物理，懂得無窮逼近的道理，只要告訴我要理的發(fā)型，通過逐步接近的辦法總能夠剪出來。理發(fā)是這樣，做學問也是如此?！闭沁@樣對科學“無窮逼近”的探索，讓他感受到了常人難以體會到的科學之美。

《時間線》：從事科研那么長時間，您自己感受到科學美麗的地方在哪兒？

薛其坤：科學家?guī)缀趺刻於寄芸吹叫聳|西，對琢磨不清的謎團試圖找到一個圓滿的回答。到一定程度的時候，科學家比大部分人過得有意思。就好像打游戲一樣，一旦進入玩游戲的時候，每過一關(guān)或者升級都是一種享受，其實很有多其他的工作沒法得到這種收獲和回報。有時候這種美妙還只能意會不能言傳，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)過研究設(shè)計出巧妙的實驗，思考出問題怎么解決。比如說我怎么設(shè)計出一雙鞋子，使我增高了，但是你看不出我墊了高跟，我把這個事情解決了結(jié)果非常圓滿，那就是今天的生活太有意思了。

《時間線》：對于普通大眾來說，您覺得科學魅力在哪兒？特別是對成長中的孩子和年輕人來說呢？

薛其坤：科學的魅力實際上是可以可以簡單比喻為滿足他的好奇心，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，但提出的問題如果沒有人能夠解釋，就滿足不了他的好奇心。滿足孩子的好奇心的過程就是一個非常好的回報。我想對大人也一樣，對很多事情想知道為什么。在不同層次上滿足人的求知欲和想象，這會讓你感到非常的幸福給出圓滿的回答。

《時間線》：科學家這個職業(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，思想沒有禁錮是自由的，當然前提是科學的。如果一個科學家是世界上第一個解決了某個難題的，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)都沒有的魅力。

比如說我是第一個登上珠穆朗瑪峰，和第二個登感覺就完全不一樣，是第一個領(lǐng)略這種風光的人。

《時間線》：科學非常美妙的地方？

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