蘇一橫

2018年年末，世界最權威的科學期刊——《自然》雜志公布了2018年世界十大科學人物的名單，年僅22歲的中國天才少年曹原成功入選并位居首位，轟動了世界。那么，曹原究竟何許人也？他又做出了怎樣驚世駭俗的科學研究呢？下面，我們就來介紹一下這位中國物理學界的天才新星。

超常教育打造的天才

1996年，曹原出生于四川成都，11歲時隨父母來到深圳生活，轉學進入深圳耀華實驗學校。

耀華實驗學校是一間民辦私立學校，教學理念比較開放，師資力量也很雄厚，校內有很多熟諳中小學教育規(guī)律的名師。曹原在這樣良好的環(huán)境里學習，迅速表現(xiàn)出異于常人的學習天賦。在課堂上，曹原的學習速度遠遠超過其他同學，無論什么課程都是一聽就懂，而且，他對課本知識的理解程度往往超過了教學大綱的要求。在課堂之外，這名小學生也有著和其他同齡孩子不同的愛好——他不玩游戲，不追歌星，反而喜歡動手做實驗，拆卸、安裝一些電子元件。為了鍛煉自己的動手能力，曹原甚至在家里搭建了一個自己的實驗室。

幸運的是，曹原的學習天賦也得到了學校的重視。為了避免曹原的成長受到限制，校方決定拋棄傳統(tǒng)的按部就班的“年級教學”，為曹原量身定做一套與眾不同的超常教育模式。為此，學校招收了另外兩名神童學生，將他們和曹原組成一個“超常班”。這個“超常班”用校長的辦公室做教室，由曾在中國科技大學任教超過20年的副校長朱源老師直接任教，并配備其他6位名師，全程輔導曹原三人的學業(yè)。

在朱源等老師的幫助下，僅僅不到3年的時間，曹原就完成了小學六年級、初中、高中所有課程學習。而面對外界驚訝的目光，曹原卻不屑一顧地表示，自己只是跳過了中學里一些無聊的東西。

如果不是年齡限制，曹原相信自己會更早參加高考，在“被迫”等到14歲后，他以高考669分的優(yōu)異成績考入中國科技大學少年班。

中國科技大學少年班創(chuàng)立于1978年，可以說是中國實力最強的“超常班”，40年的時間里，這里總共畢業(yè)1070名學生，其中有多位后來成長為享譽世界的科學家。不過，在這樣的地方，曹原的光芒并沒有被周圍優(yōu)異的同學所掩蓋，他依舊卓爾不群。別人要用一整年完成的科研項目，曹原短短一個寒假就能完成，被評價為“天才中的天才”。曹原在少年班的老師丁澤軍教授，對學生要求嚴格，眼光很高，但在說起自己的學生曹原時，丁澤軍卻一反常態(tài)，稱曹原是一個很聰明的學生。另一位少年班的老師曾長淦教授也很喜歡曹原，他甚至承認，在某些方面，自己指導不了曹原。

一段超常教育接著另一段超常教育，不僅培養(yǎng)出曹原出色的科研能力，也給了他更高的志向和更足的信心。2014年，曹原大學畢業(yè)，獲得了中國科技大學本科生的最高榮譽——郭沫若獎學金。為了繼續(xù)深造，曹原前往美國著名的麻省理工學院攻讀博士學位。

發(fā)現(xiàn)石墨烯的神奇“魔角”

曹原不僅智商超高，他的情商也優(yōu)于常人。初入麻省理工學院，18歲的曹原遇到了第一次挫折，因為考試分數(shù)的原因，他沒能考取自己之前感興趣的研究方向，而是被調配到石墨烯的相關研究領域，師從帕布洛·賈里洛·赫雷羅教授。曹原一度非常失望，但很快就調整好心態(tài)，迅速開展對于石墨烯的研究。

石墨烯是一種由單層碳原子以六角形的晶格構成的二維薄膜，它是人類可以制作的最薄的納米材料，具有非常神奇的物理性質。迄今為止，物理學家已經充分研究了石墨烯的高導熱性、高透光性、高硬度和高韌性，這些性質也已經不同程度地得到了應用，但唯獨石墨烯的超導性質遲遲未能實現(xiàn)。所以，世界上許多科研團隊都在潛心研究石墨烯的超導電性，帕布洛·賈里洛·赫雷羅領導的研究團隊便是其中之一。

為了實現(xiàn)石墨烯的超導，帕布洛·賈里洛·赫雷羅的具體做法就是，將兩層或數(shù)層石墨烯堆疊起來，然后讓不同層的石墨烯的晶格以不同的角度彼此旋轉，研究這幾層石墨烯的總體導電性能會有什么變化。這項工作看上去簡單，其實非常需要毅力和高超的動手能力。因為石墨烯非常?。ㄊ┤∽允?，而一片1毫米厚的石墨片大約包含300萬層石墨烯），實驗員制作石墨烯的方法是將石墨片的兩面粘在膠帶上，然后撕開膠帶，這樣就能把石墨片一分為二，不斷地這樣操作下去，石墨片會越來越薄，最后剩下僅由一層碳原子構成的石墨烯?？梢姡玫揭粚油昝赖氖┎⒉蝗菀?。而且，即使得到了合格的單層石墨烯，實驗員還需要想辦法將一層一層的石墨烯以相同的角度堆疊起來，能夠做到微調校準，并且旋轉后能夠精確地記錄彼此之間的角度。

在麻省理工學院的四年時間里，曹原反復進行著堆疊、旋轉、測試石墨烯的工作，他以一種少年老成的氣質，默默地朝著目標奮斗。有一次，曹原在實驗中得到了一項意外的實驗結果，他激動不已。隨后，曹原花了整整6個月的時間，每天徹夜不休地研究其中的原理，卻在最后發(fā)現(xiàn)那不過是實驗中出現(xiàn)的巧合。曹原受到如此大的打擊也不氣餒，第二天，他又早早地出現(xiàn)在實驗室，繼續(xù)努力。終于，憑借堅韌的毅力，曹原成功地發(fā)現(xiàn)了利用石墨烯實現(xiàn)超導的方法。

2018年3月，曹原在《自然》雜志連續(xù)發(fā)表兩篇研究論文，成為以第一作者在《自然》上發(fā)表論文的最年輕的中國學者。在兩篇論文中，曹原指出，當兩層石墨烯以一個“魔角”堆疊在一起時，就能在零電阻下導電。更具體地說，在1.7開爾文的低溫環(huán)境下，將兩層石墨烯以特別的角度堆疊在一起，放入微弱的電場中。當兩層碳原子間的排列呈1.1度（這個角度就是所謂的“魔角”）的偏移角度時，就會使材料（以“魔角”堆疊的兩層石墨烯）變?yōu)槌瑢w，而如果將微弱電場稍加變動，又可以使材料變成絕緣體。

曹原的發(fā)現(xiàn)引起了全世界的矚目，因為他不僅解決了石墨烯長期未能實現(xiàn)的超導問題，還讓物理學界認識到，簡單的旋轉就能讓石墨烯產生復雜的電子態(tài)。如今，物理學家都爭著要用類似的方法在其他二維材料上尋找激動人心的發(fā)現(xiàn)，可以說，曹原的工作開創(chuàng)了“轉角電子學”這一全新的研究領域。

2018年12月18日，曹原被《自然》雜志錄入“2018年世界十大科學人物”名單，位居首位，一舉成為中國乃至世界物理學界一顆耀眼的新星。目前，曹原仍在美國深造，繼續(xù)著自己的科學夢。天才加勤奮，再加上正確的培養(yǎng)方式，終于為曹原鋪就了成功之路。