余嘉
1月9日,國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京人民大會(huì)堂召開,國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)迎來兩位新的得主,分別是中科院物理所趙忠賢院士和中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所的屠呦呦研究員。
中國科學(xué)院物理研究所的趙忠賢院士擁有一份堪稱璀璨的履歷——1941年生于遼寧新民,1964年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)技術(shù)物理系,隨即進(jìn)入中國科學(xué)院物理研究所。1974~1975年在英國劍橋大學(xué)進(jìn)修,1984~1986年在美國艾姆斯實(shí)驗(yàn)室等地做訪問學(xué)者?,F(xiàn)任研究員,1991年被評(píng)為中科院院士。
他領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成績(jī)卓著,比較典型的成果是在1986年發(fā)現(xiàn)La-Ba-Cu-O(鑭鋇銅氧)系統(tǒng)中有超過90K超導(dǎo)跡象,并注意到雜質(zhì)的影響,為世界超導(dǎo)研究打開了一扇發(fā)現(xiàn)之門,從此在液氮溫區(qū)超導(dǎo)體方面不斷取得成果。為此,趙忠賢榮晉第三世界科學(xué)院院士,曾兩次獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),兩次獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)以及若干其他國際國內(nèi)頂尖榮譽(yù)。
起跑:超導(dǎo)競(jìng)賽拉開帷幕
超導(dǎo),全稱超導(dǎo)電性,是指某些材料在溫度降低到某一臨界值(即超導(dǎo)臨界溫度)以下時(shí),電阻突然消失的現(xiàn)象。具備這種特性的材料稱為超導(dǎo)體。
1973年,經(jīng)周總理批示,一批年輕學(xué)生和學(xué)者被派往國外學(xué)習(xí),趙忠賢借此機(jī)會(huì)于1974年到英國劍橋大學(xué)進(jìn)修,接觸到了世界超導(dǎo)研究最前沿。1975年回國后,趙忠賢于1976年開始“探索高臨界溫度超導(dǎo)體”,他開始擼起袖子干。沒有設(shè)備,趙忠賢就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自己搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)備,從倉庫里領(lǐng)到的原料有的還是上世紀(jì)50年代公私合營工廠生產(chǎn)的。盡管條件艱苦到在被窩里打老鼠,但是趙忠賢仍舊樂觀地認(rèn)為,自己的相對(duì)劣勢(shì)沒有那么大。
困難可以克服,先機(jī)必須搶占。1986年,歐洲科學(xué)家柏德諾茲和繆勒發(fā)表了鑭-鋇-銅-氧體系可能存在35K超導(dǎo)的工作。趙忠賢敏銳地預(yù)感到研究銅氧化合物超導(dǎo)體是可行的,馬上帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在極其簡(jiǎn)陋的條件下緊鑼密鼓地開了張。他找到了熟悉變價(jià)系統(tǒng)的陳立泉等合作,利用自己現(xiàn)搭建的反應(yīng)爐和現(xiàn)改造的測(cè)量設(shè)備開展研究。
多少個(gè)不眠之夜,反反復(fù)復(fù)的試驗(yàn),累了,趙忠賢就在椅子上、桌子上靠一靠,餓了,就煮面條,在最困難的時(shí)候,他和團(tuán)隊(duì)成員相互鼓勵(lì):“別看現(xiàn)在這個(gè)樣品不超導(dǎo),新的超導(dǎo)體很可能就誕生在下一個(gè)樣品中”。終于,1986年底,趙忠賢的團(tuán)隊(duì)和國際上少數(shù)幾個(gè)小組幾乎同時(shí)在鑭-鋇-銅-氧體系中突破了麥克米蘭極限,獲得了40K以上的高溫超導(dǎo)體。一時(shí)間,世界物理學(xué)界為之震動(dòng),傳統(tǒng)理論的崩塌讓“北京的趙”多次出現(xiàn)在國際著名的科學(xué)刊物上。
與此同時(shí),趙忠賢團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了70K的超導(dǎo)跡象,遺憾的是,這個(gè)跡象由于當(dāng)時(shí)沒人能夠重復(fù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到海外有些學(xué)者質(zhì)疑。
經(jīng)過反復(fù)思考試驗(yàn),趙忠賢意識(shí)到由于他們的實(shí)驗(yàn)樣品用的原料是1956年公私合營的工廠生產(chǎn)的,含有很多雜質(zhì),70K跡象的出現(xiàn)可能是雜質(zhì)發(fā)揮了某種作用。
頂著巨大的壓力,趙忠賢并沒有放棄,他開始主動(dòng)“引入雜質(zhì)”。就在1987年2月19日深夜,他們團(tuán)隊(duì)在鋇-釔-銅-氧中發(fā)現(xiàn)了臨界溫度93K的液氮溫區(qū)超導(dǎo)體!1987年2月24日,中國科學(xué)院數(shù)理學(xué)部舉行新聞發(fā)布會(huì)宣布了這一發(fā)現(xiàn)并在世界上首次公布了元素組成。
他成功了!趙忠賢等的發(fā)現(xiàn)在全世界范圍刮起了液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的旋風(fēng)。
成功:引發(fā)超導(dǎo)研究二次突破
1987年,世界性的超導(dǎo)競(jìng)賽迎來了巔峰時(shí)刻,趙忠賢作為五位特邀報(bào)告人之一參加了美國物理學(xué)會(huì)3月會(huì)議。1100人的大廳里,擠進(jìn)了3000多人,被高溫超導(dǎo)突破吸引來的物理學(xué)家擠滿了整個(gè)會(huì)場(chǎng),狂熱的場(chǎng)面持續(xù)了7個(gè)多小時(shí),報(bào)告一直繼續(xù)到早晨3點(diǎn)。
這場(chǎng)會(huì)議后來被稱作“物理學(xué)界的搖滾音樂節(jié)”,趙忠賢代表中國物理學(xué)家從此走上了世界高溫超導(dǎo)研究的舞臺(tái)。
不管是經(jīng)歷輝煌,還是面對(duì)低谷,趙忠賢都能保持一份平和的心態(tài),繼續(xù)潛心研究,厚積薄發(fā)。也是這種對(duì)科學(xué)的孜孜以求讓趙忠賢在20年后再次引領(lǐng)世界熱潮,收獲了超導(dǎo)研究的第二次突破。
2008年,日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在摻氟的鑭氧鐵砷材料中存在26K的超導(dǎo)性。隨即,中國科學(xué)家把超導(dǎo)臨界溫度提到高于傳統(tǒng)超導(dǎo)體的40K的理論極限。此后,趙忠賢又提出高壓合成結(jié)合輕稀土替代的方案,并率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)很快將超導(dǎo)臨界溫度又提高到50K以上,也創(chuàng)造了55K的鐵基超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度的世界紀(jì)錄,并保持至今。2014年初,時(shí)隔24年,趙忠賢等再次憑借高溫超導(dǎo)研究問鼎象征著中國基礎(chǔ)研究原始創(chuàng)新能力的國家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。此前,這一獎(jiǎng)項(xiàng)已經(jīng)連續(xù)空缺3年。
趙忠賢的鐵基超導(dǎo)研究得到了國際上的高度評(píng)價(jià)。美國《科學(xué)》雜志三次報(bào)道趙忠賢組的工作,并評(píng)論說:“中國如洪流般不斷涌現(xiàn)的研究結(jié)果標(biāo)志著在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域,中國已經(jīng)成為一個(gè)強(qiáng)國?!?/p>
執(zhí)著:做好本職工作從不灰心
“人活著要吃飯,將個(gè)人的興趣與生計(jì)結(jié)合起來是最理想的選擇,而我恰巧很幸運(yùn)?!壁w忠賢說,“快樂在于每天都面對(duì)解決新問題的挑戰(zhàn)”。
科研之路艱難漫長,正因這些挑戰(zhàn)的快樂,他從不灰心、不放棄,總是滿懷希望。
當(dāng)年為了一邊看孩子一邊讀書,趙忠賢想出一個(gè)辦法,在地上鋪上一個(gè)大床單,撒上一把爆米花,任孩子在上面爬,等孩子撿完了,他再撒上一把。從國際大會(huì)回到家,趕上沒有蜂窩煤了,他又脫下西裝,蹬上板車帶著兒子去買煤。趙忠賢說:“我就是生活在那個(gè)年代的一個(gè)普通人。榮譽(yù)歸于國家,成績(jī)屬于集體,我只是做好自己的本職工作。”
在趙忠賢看來,搞科研最重要的一點(diǎn)是能夠迅速抓住問題的本質(zhì),并駕馭自己的知識(shí)和能力去解決它。趙忠賢時(shí)常勉勵(lì)后輩,要有遠(yuǎn)大的目標(biāo),更要腳踏實(shí)地去工作?!艾F(xiàn)在社會(huì)上各種誘惑很多,但既然選擇了科研這條道路,就要安下心來,不要心猿意馬?!?/p>
在一窮二白、基礎(chǔ)薄弱的新中國開始了超導(dǎo)研究,半個(gè)世紀(jì)過去了,他作為我國自己培養(yǎng)的科學(xué)家的杰出代表,使高溫超導(dǎo)扎根中國,躋身國際前列。為了這一天,他傾盡自己最好的年華、最大的精力,從一個(gè)翩翩青年做到古稀白發(fā),還不夠,他還培養(yǎng)和影響了一批優(yōu)秀人才,將科學(xué)的火種繼續(xù)傳承,取得了世界領(lǐng)先的成績(jī)。
(責(zé)編:孫展)