余瑋
趙忠賢,中國科學院院士、著名超導物理學家、中國高溫超導研究奠基人,1941年1月出生于遼寧新民,1964年畢業(yè)于中國科學技術大學技術物理系,歷任中國科學院物理研究所研究員、超導材料研究室副主任、超導國家重點實驗室主任等職。
半個世紀以來,他的名字一直與我國超導事業(yè)的發(fā)展緊密相連。在我國,他最早提出要探索高溫超導材料,最早建議成立國家超導實驗室,他在高溫超導研究中實現(xiàn)兩次重大突破……面對榮譽,趙忠賢從不自滿。在物理領域研究超導現(xiàn)象的他,在生活中也在尋找一種方式進入超導狀態(tài)。他能把每一次遇到的絆腳石,都當作不斷攀升的墊腳石。在許多人眼里,趙忠賢就是一個帶著東北口音的逗趣老爺子。
“醒得早”的“北京的趙”
通常狀態(tài)下,導體中的自由電子都是單兵作戰(zhàn)、單獨行動,這時候就有了電阻;如果電子們能緊緊地手挽著手,結成對子,聯(lián)結的越多就越緊密,電阻就越小越通暢,最終達到零,這就是超導。超導的臨界溫度很低,廣泛應用受到很大影響,正因為如此,超導競賽一直在全世界悄悄地進行著,吸引了無數(shù)科學家的目光。
令科學家困擾的是,超導體的轉變溫度有一個極限值。物理學家麥克米蘭根據(jù)傳統(tǒng)理論計算推斷,超導體的臨界溫度最高不大可能超過40K(K為開爾文溫度常用符號,40K約為-233℃),他的計算得到了國際學術界的普遍認同,40K也因此被稱作“麥克米蘭極限”。
1973年,經(jīng)周恩來總理批示,一批年輕學生和學者被派往國外學習。次年2月,趙忠賢借此機會到英國劍橋大學冶金與材料科學系超導組進修。在劍橋大學,他的指導老師艾維茲博士提出了一個供他選擇的研究范圍,于是他開始了有關第Ⅱ類超導體中磁通流動問題的研究。
在不到一年的時間里,趙忠賢發(fā)現(xiàn)了第Ⅱ類超導體量子磁通線在不可逆運動過程中,從非線性區(qū)到線性區(qū)轉變的臨界點與臨界電流呈線性關系。他的導師艾維茲博士對這一研究結果持懷疑的態(tài)度,因為在趙忠賢之前,不知道有多少人做過類似的測量與研究,他們都沒有發(fā)現(xiàn)。為了證明普適性,趙忠賢又從實驗室找到其他類型的材料做實驗,這是被很多小組已經(jīng)研究很透的合金,對他來說,能否看到他在上述系統(tǒng)所觀察到的現(xiàn)象是個考驗,結果他成功了。
1975年9月,趙忠賢回國。隨后幾年,他在超導體研究方面幾度受阻,項目遲遲批不下來,但夢想總在冥冥中召喚他,指引他歷經(jīng)萬難,初心不變。
1977年,趙忠賢在《物理》雜志上撰文,指出超導體在結構不穩(wěn)定又不產(chǎn)生結構相變的情況下,可以使臨界溫度達到40K~55K,并提出在特定條件下甚至可以達到80K,由此挑戰(zhàn)經(jīng)典的“麥克米蘭極限”,當時不少人認為“趙忠賢的膽子實在是太大了”。
趙忠賢和他的團隊在極端落后的實驗條件下夜以繼日地工作。沒有設備,他們就用淘來的閑置品改造,就連燒制超導體樣品的爐子也是他們親手改造的,趙忠賢戲稱這樣的設備為“土炮”??茖W研究是一項需要極大毅力的工作,也許是對“阻力”有著更為深刻的了解,趙忠賢不喜歡渲染研究中遇到的困難。他說:“相對于其他科學研究來說,超導材料探索不需要特別高級復雜的儀器,我愿意充分利用現(xiàn)有條件去研究。”
在研究進行到最困難的時候,趙忠賢和團隊成員相互鼓勵:“別看現(xiàn)在這個樣品不超導,新的超導體很可能就誕生在下一個樣品中?!苯K于,1986年年底,趙忠賢的團隊和國際上少數(shù)幾個研究該命題的小組幾乎同時在鑭鋇銅氧體系中獲得了40K以上的高溫超導體樣品,一舉顛覆被奉為圭臬的“超導臨界溫度最高不大可能超過40K”的“麥克米蘭極限”。世界物理學界為之震動,“北京的趙”開始在國際著名科學刊物上嶄露頭角。我國的物理學界則稱趙忠賢為“醒得早”的“北京的趙”。
與此同時,趙忠賢的團隊還發(fā)現(xiàn)了70K的超導跡象,這已經(jīng)離液氮溫區(qū)77K不遠了。由于當時沒人能夠重復70K的超導跡象,海外有學者曾一度質疑這一研究成果,不斷給趙忠賢打電話、寫信,進行施壓。
經(jīng)過反復思考和實驗,趙忠賢意識到:由于實驗用的超導體樣品原料含有很多雜質,70K的超導跡象出現(xiàn)可能是超導體樣品所含的雜質發(fā)揮了某種作用。頂著巨大的壓力,趙忠賢的團隊開始在超導體樣品中引入“雜質”。趙忠賢清楚地記得,1987年2月19日深夜,他和團隊成員在鋇釔銅氧中發(fā)現(xiàn)了臨界溫度93K的液氮溫區(qū)超導體樣品。23日,他們研制出第二批樣品,由此證明了制造工藝的可重復性。24日,中國科學院數(shù)理學部舉行新聞發(fā)布會宣布了這一發(fā)現(xiàn),并在世界上首次準確公布了材料的組成成分。
這一發(fā)現(xiàn)使得超導體低溫環(huán)境的創(chuàng)造由原本昂貴的液氦替代為便宜而好用的液氮,從此,在全世界范圍內刮起了一股液氮溫區(qū)超導體的旋風。趙忠賢所在的集體因此榮獲1989年度國家自然科學集體一等獎,他也作為團隊代表獲得了第三世界科學院物理學獎。
無論是經(jīng)歷輝煌,還是面對低谷,趙忠賢都能保持一份平和的心態(tài),潛心研究,厚積薄發(fā)。正是這種對科學孜孜以求的態(tài)度,讓趙忠賢在20年后再次引領世界熱潮,收獲了超導研究的第二次突破,創(chuàng)造了大塊鐵基超導體55K最高臨界溫度紀錄,并保持至今。
意外“落選”背后的擔當
1994年到2000年,趙忠賢一直擔任中國科學院數(shù)學物理學部的主任和常委委員。
多年來,趙忠賢感到有一個問題不容忽視,那就是一線科研人員負擔太重,雖然經(jīng)常加班加點地工作,但真正能用在科研上的時間太少了。他認為主要有兩方面的原因:一是從科研管理上來說,管理者希望一線科研人員能成為“多面手”,什么都會干,比如會采購、懂財務和統(tǒng)計等;二是從客觀環(huán)境上來說,科研人員要應付各種非學術上的事情,精力都被分散了?!案鞣N非學術會議,很多雜事也需要一線人員去辦,包括鑒別發(fā)票真?zhèn)巍N覀兌贾栏憧蒲斜仨氁硇牡赝度?,要廢寢忘食才能有所成就,甚至需要有‘不食人間煙火的‘怪人,能連續(xù)一段時間靜下心來是極為必要的。太世俗了,很難做出原創(chuàng)性的東西。”趙忠賢舉例說,如何為科研人員服務,減輕他們的負擔,激發(fā)其潛能,調動其主觀能動性和創(chuàng)造性,是當前最重要的事情之一。他希望國家認真研究,完善科研管理,創(chuàng)造讓科研人員不受干擾、潛心研究的寬松環(huán)境。
2006年6月,在中國科學院數(shù)學物理學部常務委員會的換屆選舉會上,常務委員會委員(以下簡稱常委)候選人趙忠賢意外落選。其實,他的落選是“自找”的。換屆選舉會召開的前3天,在報到時,趙忠賢得知自己將被數(shù)學物理學部的院士們推舉為常委,于是他給大家寫了一封“陳情書”,請求他們不要推選自己做常委,他的理由很簡單:沒有那么多時間。
在數(shù)十年的研究生涯中,不論物理學界的熱點如何變換,趙忠賢一直堅持初心不改,只踩著超導研究的節(jié)律前行。他非常注意給年輕人創(chuàng)造機會,使他們有機會能脫穎而出,包括盡可能讓他們相對獨立地開展工作,參加國際交流等。
“超導體研究經(jīng)常要自己磨樣品,在毫米量級甚至更小的材料上接引線,這些活兒年輕人才能做?!壁w忠賢解釋說,自己眼也花、手也抖,在科研一線工作已不符合實際。他風趣地跟團隊成員開玩笑說,在老年癡呆現(xiàn)象出現(xiàn)之前,他還能幫著出出主意,探討一下科研方向,大家一旦發(fā)現(xiàn)他出現(xiàn)了老年癡呆的前兆,必須馬上提醒他閉嘴。他的衣兜里時常揣著一個小本,便于他隨時記錄研究思路,他說:“現(xiàn)在年紀大了,有什么想法得趕緊記下,怕忘記了。”
如今,趙忠賢把更多的精力投入為年輕人把握科研方向和營造好的科研環(huán)境上。他說:“雖然超導研究的兩次熱潮我都趕上了,而且也都做出了成績,但仔細分析我也錯過了許多機會。我希望將自己的這些經(jīng)驗教訓分享給年輕科研工作者,讓他們能少走些彎路,取得更大的成績?!比缃?,趙忠賢仍保持著旺盛的工作熱情,他時常去實驗室,但他的原則是只出出主意,他期望能幫助年輕人找到研究超導機理問題的切入點。
超越的不只是科研前沿
趙忠賢在國際超導界享有盛譽:1997年擔任第5屆國際超導大會主席,2011年擔任第26屆國際低溫物理大會主席,2018年還將擔任第12屆國際超導大會的主席。趙忠賢自己從未想到,有一天他會成為國際物理學界代表中國的符號。他說:“我做研究從來沒想過要拿獎。至于諾貝爾獎,有這個情結挺好,但也別太過了,畢竟諾貝爾獎不是唯一的科學標準,不能把它當作科學研究的唯一目的,也不是所有重大的科學研究成果都能拿到諾貝爾獎?!倍嗄陱氖鲁瑢а芯?,趙忠賢也在不懈地追求中體驗著人生的“超導”狀態(tài)。對于他而言,超導已不僅僅是科學研究的一個領域,更是人生旅程的一種超然境界。有人問趙忠賢:“你搞超導研究很枯燥吧?”他說:“我沒感到枯燥。因為我每研究一段時間后就能看到新的東西,也就是能看到一個嶄新的世界。每個人對幸福的感覺不一樣。我能夠看到嶄新的世界,我就感到很幸福,很高興。雖然有時生活苦一些,干活累一些,但做我自己愿意做的事,我就感到很快樂。”
有一個年輕人在中關村開了家公司,生意很紅火,也掙了不少錢。突然有一天,年輕人感覺膩煩了,他在大學里讀的是物理系,他輾轉找到趙忠賢,說:“趙老師,我不想在生意場上混了,我想跟著您搞科研?!壁w忠賢笑了笑,說:“搞科研可是一件很苦很累的事情,你能堅持嗎?”年輕人信心篤定地說:“放心吧,趙老師!給我3個月時間,我會做給您看!”趙忠賢用質疑的目光看著他,說:“不用3個月,你能堅持1個月就可以了?!彪S后,趙忠賢讓他做一個簡單的小課題,結果不到20天他就受不了了,臨陣脫逃。趙忠賢清楚,搞科研不是這名年輕人的最佳選擇。每天一個人待在冷清的實驗室里重復著枯燥、單調的實驗程序,煩了也沒人陪著聊天,他自然干不下去。
趙忠賢身材魁梧,聲音洪亮,性格里透著東北人的直爽、幽默。如今,年事已高的他頭發(fā)花白,但搞科研仍然是他的一項樂事。即使在周末,也時常能在實驗室里看見他的身影。別人說趙忠賢為科學付出了一輩子,趙忠賢卻說:“我沒有覺得搞科研是在付出,因為我喜歡。”當國務院領導過問他有什么困難時,他對領導說:“我沒什么困難,吃喝照舊,工作照舊?!?/p>
趙忠賢是個很有情趣的科學家,他喜歡詩詞,喜歡書法。收集詩詞、書法、考古方面的書籍是他的一項業(yè)余愛好?!拔蚁矚g書法,但更愿意欣賞別人的字。在外出差,我有時會抽空買幾本字帖,覺得也是一種享受?!痹谥T多書法大家的作品中,他偏愛米芾的字,問其緣由,他笑言:“可能是我不喜歡寫得整整齊齊的字吧?!?/p>
在趙忠賢的書架上,擺著一張十分顯眼的照片。照片上,他身著紅白色滑雪服,雙臂緊夾滑雪桿,身體微屈向前。生活中的“北京的趙”很喜歡挑戰(zhàn)——前幾年身體狀況比較好時,對于滑雪、漂流等年輕人喜歡玩的刺激運動,趙忠賢有時也會去體驗一把,他始終覺得自己的心理年齡還很年輕。他感覺最大的快樂是不斷面對新問題帶來的挑戰(zhàn),他形象地打了一個比方:“我們科研人員的口袋里裝著許多把鑰匙,同時還在不斷制造新的鑰匙補充進來,而其中只有一把能夠開啟科學之門。科研人員要做的,就是通過不懈努力,制造、修改每一把鑰匙,直到打開那扇大門。”