摘 要 趙忠賢是中國高溫超導研究的重要推動者和踐行者。他從1976年開始在國內(nèi)推動和開展高溫超導研究，取得了發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)銅氧化物超導體和超導臨界轉(zhuǎn)變溫度在50K以上鐵基超導體等重要創(chuàng)新成果。他兩度榮獲國家自然科學獎一等獎，2017年又獲得國家最高科學技術(shù)獎。通過對趙忠賢個人經(jīng)歷的考察，發(fā)現(xiàn)他在科研上能夠不斷取得突破與其敏銳的物理直覺、前沿的學科訓練以及優(yōu)秀的科研組織能力息息相關(guān)?；谮w忠賢的科研特點，提出了“科學領(lǐng)航人”的概念，并探討了特征。

關(guān)鍵詞 趙忠賢 高溫超導 國家最高科學技術(shù)獎 科學領(lǐng)航人

中圖分類號 N092∶O4

文獻標識碼 A

收稿日期：2024 -02 -15

作者簡介：董文凱，1994年生，河南鹿邑人，江蘇科技大學馬克思主義學院講師，研究方向為中國現(xiàn)代科學技術(shù)史。熊衛(wèi)民（通訊作者），1974年生，湖南南縣人，北京科技大學特聘教授，研究方向為中國現(xiàn)代科學技術(shù)史。xiongweimin@ustb .edu .cn。

基金項目：江蘇科技大學“2022年引進博士科研啟動費”項目（項目編號：1082932205）。

“超導”是超導材料或超導體的簡稱，因具有零電阻的特性而得名?！案邷爻瑢А笔侵妇哂休^高超導臨界轉(zhuǎn)變溫度（以下簡稱Tc）的超導體。中國的高溫超導研究起步于20世紀50年代末，但真正快速發(fā)展則是在20世紀70年代下半期以后。趙忠賢從1976年初即開始在國內(nèi)推動和開展高溫超導研究。在1986—1987年銅氧化物超導體研究的國際競爭中，他帶領(lǐng)團隊較早地在世界上發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)銅氧化物超導體，并率先公布新超導體的成分，其團隊獲得1989年的國家自然科學獎一等獎。1991年，他當選為中國科學院學部委員。銅氧化物超導體研究熱潮過后，趙忠賢繼續(xù)堅守高溫超導領(lǐng)域，不斷深耕，并于2008年3月，在鐵基高溫超導研究領(lǐng)域，再次斬獲佳績。2014年，他又一次作為主要完成人獲得國家自然科學獎一等獎。

趙忠賢在幾十年的科研生涯中不斷取得重要突破的原因是什么？他為何能成為中國高溫超導領(lǐng)域的領(lǐng)航人？本文基于對趙忠賢學習和科研經(jīng)歷的考察，對以上問題展開討論和分析，以期對中國的基礎(chǔ)研究創(chuàng)新人才培養(yǎng)有所啟示。

一 早期成長和科研經(jīng)歷

趙忠賢于1941年1月出生在遼寧省新民縣。上小學時，他就對自然科學產(chǎn)生了濃厚的興趣。在一次自然課上，老師做了一個老鼠生理活動與氧氣濃度關(guān)系的實驗。當增加氧氣時，老鼠表現(xiàn)的很活躍，當減少氧氣時，老鼠變得越來越怠惰。這個現(xiàn)象觸動了他，“使我對自然界產(chǎn)生了濃厚的興趣”［1］。上中學后，趙忠賢更好學了。例如，在學習平面幾何課程時，他常常嘗試用各種不同的方法解幾何習題，“結(jié)果搞得床上、地上到處畫得都是各種幾何題的證明”，他回憶道，這種對新鮮事物的激情以及思考問題的學習方式，潛移默化地影響了他后來的科研生涯［2］。

1959年的一天，趙忠賢在高中班主任的桌子上發(fā)現(xiàn)一本中國科學技術(shù)大學（以下簡稱中科大）的招生簡章。當了解到趙忠堯、錢學森和華羅庚等眾多著名科學家在此校執(zhí)教時，他便決定報考中科大。同年9月，趙忠賢以優(yōu)異的成績進入中科大。

中科大創(chuàng)辦于1958年。為了發(fā)揮中國科學院的科研和人才優(yōu)勢，該校采用“全院辦校，所系結(jié)合”的辦學模式——各個研究所的一線科學家親自登臺講授基礎(chǔ)課。例如，吳有訓、嚴濟慈等人講授普通物理，華羅庚、關(guān)肇直、吳文俊等人講授高等數(shù)學。經(jīng)過科學大師的精心教導，趙忠賢打下了堅實的數(shù)理基礎(chǔ)。進入大學四年級后（當時中科大的學制為五年），“出于對低溫世界的濃厚興趣，他以第一志愿選擇低溫物理作為自己的研究方向”［3］。中科大的低溫物理專業(yè)由中國科學院物理研究所（以下簡稱物理所）的低溫物理室負責對接。中國低溫和超導學科奠基人的洪朝生洪朝生（1920－2018），北京人，物理所研究員，中國低溫和超導學科的開拓者，1980年當選為中國科學院學部委員。親自為該專業(yè)學生開設(shè)低溫技術(shù)課，而中國超導學科的另一位奠基人——管惟炎管惟炎（1928－2003），江蘇如皋人，物理所研究員，中國超導學科奠基人之一，1980年當選為中國科學院學部委員。為他們開設(shè)超導物理課。他們將國際上最新的低溫、超導學科知識和相關(guān)研究成果融入教學中，保證了課程內(nèi)容的前沿性和高水準［4］。同時，中科大還強調(diào)寬口徑培養(yǎng)人才，在學生掌握深厚數(shù)理知識和專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，鼓勵他們積極參與科研實踐活動。大學一年級，趙忠賢就曾與同學到實驗室開展實驗設(shè)計。進入最后一個學年，他到了中國低溫和超導研究的發(fā)源地物理所，在管惟炎親自指導下開展畢業(yè)論文設(shè)計，論文題目為“用超導體獲得均勻磁場”，這是當時非常前沿的研究課題［5］。名師指導及物理所系統(tǒng)的科研訓練為趙忠賢之后獨立開展科研工作打下了良好的基礎(chǔ)。

1964年，完成學業(yè)后的趙忠賢被分配到物理所低溫物理室工作。他先是參加了由洪朝生組織的超導計算機器件研制任務(wù)1959年，洪朝生提出“獲得超導轉(zhuǎn)換溫度在80K以上超導體”的研究課題，這是國內(nèi)最早開展的有關(guān)高溫超導體的研究課題。超導計算機器件的研制是該課題的子課題之一。，大膽地將半導體的光刻技術(shù)應(yīng)用于超導器件的制備，這項工作一直持續(xù)到1966年。之后，趙忠賢領(lǐng)導開展了單極和雙極斯特林制冷機的國防研制任務(wù)。這對剛參加工作不久的他來講，是一項不小的挑戰(zhàn)。為了能夠按時完成任務(wù)，趙忠賢經(jīng)常加班加點，遇到不懂的地方，就到中國科學院圖書館查找資料。為了聯(lián)系材料加工業(yè)務(wù)，他還要經(jīng)常出差。1969年，趙忠賢小組研制的單極2W/38K制冷機，成功冷卻了電子工業(yè)部第11研究所的紅外激光雷達，使其野外聯(lián)試取得成功［6］。1972年，他又作為負責人之一承擔了為微波量子放大器的應(yīng)用研制微型致冷機的國防任務(wù)［7］。這項工作開展后不久，趙忠賢就接到了到英國進修超導物理的通知。

二 劍橋大學進修超導物理

1972年3月13日，中英兩國建立大使級外交關(guān)系。同年5月25日，由英國皇家學會會長艾倫·霍奇金（A . Hodgkin）等人組成的代表團與中方代表在中國科學院舉行會談，決定恢復中英兩國之間的科技交流［8］。當時，在周恩來總理的支持下，中國預備建立粒子加速器，發(fā)展高能物理學科。通過選派科學家代表團到美國和歐洲等地考察的方式，獲知國際上的高能粒子加速器已開始使用超導磁體［9］。在此背景下，趙忠賢獲得了到英國劍橋大學進修超導物理的機會。

1974年2月，趙忠賢到劍橋大學冶金與材料科學系超導組進修。他的合作導師艾維茲（J . Evetts）的整個研究組都在開展第II類超導體的量子磁通釘扎和量子磁通線的運動問題研究。同事邀請趙忠賢一起合作，但他覺得還是自己單獨做一個研究題目比較合適。他認為，“別人都研究線性運動。而非線性運動的問題誰也說不清楚……但從非線性到線性過渡這塊總可以有研究的價值吧”［10］。趙忠賢選擇了第II類超導體在非線性區(qū)到線性區(qū)過渡區(qū)間的磁通運動問題作為研究課題。

趙忠賢極其刻苦地開展研究，因設(shè)備距離較遠，他幾乎每天以近10公里的路程來回奔忙于調(diào)試設(shè)備、觀察實驗現(xiàn)象和記錄實驗數(shù)據(jù)之間。不到一年，趙忠賢就發(fā)現(xiàn)了“第II類超導體量子磁通線在不可逆過程中，從非線性區(qū)到線性區(qū)轉(zhuǎn)變的臨界點和臨界電流呈線性關(guān)系”的重要結(jié)果（［2］，頁437）。但艾維茲卻對其產(chǎn)生懷疑——前面已有不少人做過相關(guān)研究，均未發(fā)現(xiàn)這個結(jié)果。為了證明自己的實驗數(shù)據(jù)可靠，在一位同事的建議下，趙忠賢重新選用薄的香煙紙片作為試驗材料，最終重復出了令艾維茲滿意的結(jié)果。趙忠賢離開劍橋大學后，艾維茲讓一名博士后繼續(xù)從事他的研究，相關(guān)工作最終在國際刊物上發(fā)表，并署上了他的名字，這也是趙忠賢在國際期刊上參與發(fā)表的第一篇學術(shù)論文［11］。1975年9月中旬，他與其他十幾位進修生一起乘火車從蘇聯(lián)轉(zhuǎn)乘回國。

三 踏上高溫超導研究之路

從劍橋大學回國后，物理所所長施汝為詢問趙忠賢接下來的研究計劃。趙忠賢認為，此時物理所的實驗條件尚不適合開展在劍橋大學時所做的工作，而“探索高臨界溫度超導材料”課題不僅物理內(nèi)涵豐富，且具有較大的應(yīng)用價值。之后，他就踏上了尋找高溫超導材料的漫漫長路。

1 . 開展高溫超導研究

從1976年開始，物理所低溫物理室以趙忠賢為首，聯(lián)合所內(nèi)其他3個兄弟研究室，開始在國內(nèi)開展高溫超導材料的探索工作，并“力爭做出些成果來”［12］。他們當時主要的研究方向包括A -15型超導體的超導機制研究和以Pd -H系材料為中心的高德拜溫度元素化合物的超導材料研制。同時，他還積極通過雜志向國內(nèi)同行介紹高溫超導研究的意義及其國際進展，并在調(diào)研大量文獻的基礎(chǔ)上，提出了探索高溫超導體的幾種可能途徑［13］。翌年，在管惟炎和洪朝生等人的努力下，“探索高溫超導體”課題被列為中國凝聚態(tài)物理規(guī)劃的五個重點研究方向之一，中國的高溫超導研究就此全面展開。1979年2月2日，物理所決定將低溫物理室的509組獨立為超導體研究室，由李林擔任室主任，趙忠賢擔任副主任。同年3月，物理所制定了1979—1980年重點研究項目，將“高臨界溫度超導體研究”列為其中的項目之一［14］。

由于科研條件不足、經(jīng)費短缺等原因，趙忠賢等人的研究重點放在了總結(jié)高溫超導體的經(jīng)驗規(guī)律方面。1978年，夏沃爾相（Chevrel Phase）超導體發(fā)現(xiàn)后，在國際上很快掀起一陣研究熱潮。國外超導學者歸納了與夏沃爾相超導化合物Tc有關(guān)的3條經(jīng)驗規(guī)律，但鑭系的夏沃爾相超導化合物無法較好地適用。趙忠賢等人就根據(jù)他們過去研究超導化合物的經(jīng)驗，觀察夏沃爾相超導化合物的Tc與鑭系原子共價半徑的關(guān)系，提出了一系列猜想，同時也預言了產(chǎn)生高于目前Tc超導體的化合物成分，他們的猜想于1979年9月投遞給《科學通報》［15］，后來被休斯敦大學的朱經(jīng)武（C . W . Chu）和貝爾實驗室的施密特（P . H . Schmidt）等人的實驗所證實，后兩者還專門給物理所寫信索取論文的復印件。趙忠賢到美國開展學術(shù)交流時，收到他們的邀請做了相關(guān)報告。不過，該工作讓他也感到稍有遺憾：“我們本來也想做這幾個化合物的試驗工作，因為未能弄到這幾個稀土元素，使工作擱置下來?！保?6］

除了對現(xiàn)有超導體開展理論研究外，趙忠賢還參與了對新高溫超導體的實驗探索工作。1980年1月至1982年4月，超導體研究室的羅棨光、金作文等人開展了Ti -Pd系超導合金的電性研究。趙忠賢在其中負責工作指導和參與討論。經(jīng)過兩年多的研究，他們在材料制備上取得一系列重要成果，如在國際上首次合成出新型晶態(tài)和新型非晶態(tài)超導體Ti80Pd20。此外，在非晶態(tài)超導體中還發(fā)現(xiàn)了尺寸效應(yīng)的反?，F(xiàn)象，這一現(xiàn)象為探索新高溫超導體提供了有益借鑒［17］。上述結(jié)果發(fā)表后不久便引起一些國際同行的關(guān)注［18］。

2 . 參與國際高溫超導學術(shù)交流

在從事高溫超導研究的同時，趙忠賢還積極與國際同行開展學術(shù)交流。1978年，他參加了在法國舉辦的第15屆國際低溫會議。會議期間，趙忠賢與著名物理學家約翰·巴?。↗ . Bardeen，1908—1991）約翰·巴丁是美國伊利諾伊大學香檳分校教授，曾兩次榮獲諾貝爾物理學獎。就尋找高溫超導體的方向問題展開討論。1957年，巴丁等人解決了傳統(tǒng)超導體的超導電性微觀理論問題即BCS理論，它是以近自由電子模型為基礎(chǔ)，在弱電－聲子相互作用的前提下建立起來的理論。。此后，為進一步尋找提高Tc的方法，1973年，他又與阿連德（D . Allender）和布雷（J . Bray）兩人合作提出了ABB激子超導模型［19］。該模型表明，如果用質(zhì)量更小的準粒子代替聲子，就能使超導體的Tc顯著提升，而這種準粒子的最佳對象就是半導體中的激子。盡管當時尚未發(fā)現(xiàn)激子超導體實際存在的跡象，但趙忠賢基于對非晶半導體的了解，提出了通過“類液態(tài)非晶態(tài)與類點陣非晶態(tài)半導體的界面”獲得激子超導體的可能途徑（［2］，頁440）。這一想法被巴丁肯定為一個“good idea”，并在回國后給他寄去了相關(guān)文獻。在巴丁的鼓勵下，趙忠賢與北京大學的韓汝珊等人合作，在ABB激子超導模型的基礎(chǔ)上提出了ACS激子超導體。他們的研究表明，在晶態(tài)和非晶態(tài)半導體的界面上，只要有足夠的載流子濃度，就很容易形成激子超導ABB系統(tǒng)。相關(guān)結(jié)果于1979年發(fā)表在《自然雜志》上［20］。

1984年11月至1985年12月，趙忠賢到美國艾奧瓦州立大學（Lowa State University of Science and Technology）的艾姆斯實驗室從事零磁場超導管中的磁通湮滅問題研究。不過，他當時的研究興趣仍然在高溫超導領(lǐng)域。1986年的1到3月，他又去了休斯敦大學朱經(jīng)武的課題組參加氧化物超導體的短期合作研究（［2］，頁440）。這次合作結(jié)束后不久，國際上便掀起了銅氧化物超導體的研究熱潮。

3 .組織中國高溫超導研究隊伍

從1976年3月開始，趙忠賢和物理所同事陸續(xù)聯(lián)系一些物理學者這些學者包括南京大學的蔡建華、龔昌德，復旦大學的周世勛，以及中科大的吳杭生等人。，以期推動國內(nèi)的高溫超導研究。雖然那時他還只是一名研究實習員，但因為剛從國外回來，具有較為寬廣的學科視野，使得這些學者都非常歡迎他的到來。同年6月，中國科學院在長沙組織召開第二屆全國低溫與超導學術(shù)會議。在這次會議上，主持者管惟炎提出：“雖然我國在超導材料研究上已接近國際水平，但基礎(chǔ)研究拿不出東西來?！蓖跣聵s，劉兵 . 管惟炎傳［Z］ . 鄭宗爽藏， 1989 .他呼吁參會者要重視這方面的工作，尤其是對高臨界溫度超導體的研究。這一提議很快便得到中科大、南京大學等十幾家參會單位的回應(yīng)，經(jīng)他們共同商議，決定在當年底召開一次探索高臨界溫度超導體的討論會。

1976年12月，在趙忠賢等人的組織下，“第一屆全國探索高臨界溫度超導體討論會”（以下簡稱高溫超導討論會）在合肥中科大召開。在這次會議上，參會人員首先確定了我國高溫超導體研究的十年目標，即將超導體的Tc提高至30K（當時國際上獲得的最高Tc為23 .2K）。會議內(nèi)容主要包括兩部分：一是學術(shù)報告討論會。由于探索高溫超導體在國內(nèi)尚屬新興課題，參會人員在這方面的研究經(jīng)驗較為缺乏，他們就利用第二屆全國低溫與超導學術(shù)會議結(jié)束后的半年時間，開展相關(guān)文獻調(diào)研，并在這次討論會上進行報告和深入討論。二是規(guī)劃研究課題。在報告討論的基礎(chǔ)上，擬定二三年內(nèi)的課題研究方向，并根據(jù)各單位的研究特色，如“有的理論強，有的實驗條件好，有的搞材料，有的搞分析，有的搞基礎(chǔ)理論，有的搞冶金焙煉”管惟炎 . 1976年全國第一次高溫超導會發(fā)言稿［Z］ .鄭宗爽藏， 1976 .，各單位之間開展廣泛的分工協(xié)作，避免不必要的重復工作。值得一提的是，這次會議得到的資助僅有800元，會議條件相當艱苦，但科研人員的研究熱情異常高漲，中國的高溫超導研究隊伍逐步建立起來。

之后，在趙忠賢等人的組織下，這個會議持續(xù)舉辦，截至1986年11月共舉辦了6次（每兩年舉辦一次）。在之后的幾次會議上，有過出國學術(shù)交流經(jīng)驗的人員充分介紹和探討了國際超導研究的前沿，較好地開拓了國內(nèi)超導學者的思路和視野（由于外匯緊張，20世紀80年代國內(nèi)學者出國交流的機會并不多）。如在1984年的第5次會議上，趙忠賢與陸果合作了“重費米子超導體”的特約報告。張裕恒提到這場報告對他的啟發(fā)：“國內(nèi)搞重費米子，最早是我搞的，可我一開始并不了解重費米子是怎么回事，是他（趙忠賢）從國外開會帶回來的一次報告，講到了重費米子，后來我就在這方面做了一些工作?！倍膭P訪談張裕恒院士，2021年2月1日，合肥市科學島張裕恒院士辦公室。 正如會議主要組織者趙忠賢所說，“這一系列會議……對于促進學術(shù)交流，提高研究水平，堅定信心，培養(yǎng)人才，都起到了極為重要的作用”［21］。

四 發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)銅氧化物超導體

1986年1月，國際商業(yè)機器公司的物理學家柏諾茲（J .G .Bednorz）和繆勒（K .A .Müller）發(fā)現(xiàn)了一種Tc在30K左右的新型銅氧化物超導體——LaBaCuO（鑭鋇銅氧），突破了此前世界上已知超導體的最高Tc。同年4月，他們撰寫論文并向聯(lián)邦德國的《物理學報》（Zeitschrift für Physik B）投稿。趙忠賢于10月初讀到這篇文章后，立即就意識到了它的重要性。根據(jù)以往的研究經(jīng)驗，他認為，這種氧化物中Cu3+和Cu2+之間的巡游電子可能導致姜泰勒效應(yīng)（Jahn -Teller effect）的出現(xiàn)，使晶體的晶格發(fā)生畸變，從而產(chǎn)生高Tc的超導電性［22］。而該文章沒有給出超導體的另一重要性質(zhì)——完全抗磁性，“可能是多晶陶瓷樣品中超導成份少”的原因［23］。趙忠賢很快便找到對陶瓷化合物和單晶生長有研究經(jīng)驗的陳立泉和黃玉珍，后又加上對高溫超導研究感興趣的同事崔長庚，臨時成立一個4人研究小組，對該論文進行驗證并開展相關(guān)研究，趙忠賢為項目的負責人。到12月底時，趙忠賢等人通過元素替代、改變原料配比等方式，合成出一系列LaSrCuO（鑭鍶銅氧）和LaBaCuO材料樣品，并在其中兩個樣品中發(fā)現(xiàn)了48 .6K和46 .3K的Tc，這是當時世界上最高的Tc紀錄。而更加令人興奮的是，他們甚至在LaBaCuO系列的樣品中多次觀察到70K以上的超導跡象，相關(guān)論文于1987年1月14日提交給《科學通報》［24］。12月27日，《人民日報》以頭版頭條對此進行了報道［25］。由于70K已接近液氮溫度，是實現(xiàn)超導工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵一步，因此，國內(nèi)外媒體和科學家對此事都較為關(guān)注?！都~約時報》評：“如果確實的話，這個成果可列為現(xiàn)代中國在實驗物理學方面的第一個重要成果?！保?6］ 由于這一消息是通過媒體對外公布的，也使得一些國際同行對趙忠賢等人的結(jié)果持質(zhì)疑態(tài)度。

在國內(nèi)外廣泛關(guān)注造成的壓力下，自12月27日后，趙忠賢等人不斷嘗試重復實驗結(jié)果。他們通宵達旦地工作，“沒有床，困得實在受不了的時候，就在桌子上躺一躺或在椅子上靠一會兒打個盹兒，醒了就繼續(xù)做實驗”（［2］，頁442）。1987年1月初，趙忠賢帶領(lǐng)小組繼續(xù)制備LaBaCuO體系的單相樣品，但獲得的樣品Tc均在40K左右，沒能再觀察到70K的超導跡象。到了1月底，他們想到先前做出70K超導跡象的樣品原料生產(chǎn)于20世紀50年代，因此開始懷疑原料的雜質(zhì)因素。經(jīng)化學成分分析表明，先前使用的原料的確含有其他稀土雜質(zhì)。通過小組討論，他們認為，通過元素摻雜的方式，“在多相材料中才有可能找到新的具有更高臨界轉(zhuǎn)變溫度的亞穩(wěn)相”超導體（［3］，頁182）。于是，從2月6日開始，他們又將注意力轉(zhuǎn)向多相樣品制備，并開展了一系列的稀土元素摻雜和取代工作，尤其是用原子半徑小的鈧、釔、鐿等稀土元素取代鑭［23］。

1987年2月16日，趙忠賢等人從廣播中得知，美國的朱經(jīng)武實驗室發(fā)現(xiàn)了Tc達98K的超導體（但并未公布新超導體的成分），這一消息敦促他們盡快找到當前研究的突破口。轉(zhuǎn)機出現(xiàn)在2月19日中午，在一個成分為YBaCuO（釔鋇銅氧）的樣品中，他們觀察到電阻 -溫度曲線于110K處偏離直線的現(xiàn)象。經(jīng)進一步的檢測分析，最終于2月20日凌晨確定該樣品的Tc為78 .5K，這是中國方面發(fā)現(xiàn)的第1塊液氮溫區(qū)超導體。2月21日，《科學通報》收到了趙忠賢等人撰寫的相關(guān)論文［27］。緊接著，2月23日，他們又制出第二批樣品，證明其合成工藝具有可重復性。第二天，中國科學院在物理所召開新聞發(fā)布會，宣布：物理所趙忠賢、陳立泉等人發(fā)現(xiàn)YBaCuO液氮溫區(qū)超導體。這是國際上首次公布液氮溫區(qū)超導體的成分。發(fā)布會結(jié)束后的第二天，中央政治局委員胡啟立、方毅等中央領(lǐng)導到物理所視察，對他們進行了祝賀，稱其證明“中國人有實力可以自立于世界民族之林”［28］。銅氧化物超導體發(fā)現(xiàn)者之一的柏諾茲獲悉后也表示，“趙教授及其同事們的研究成果是舉世矚目的”趙忠賢：四十年冷板凳 坐出中國的超導強國 .2018年4月，見 https：//www .pcpop .com/article/4519538 .shtml .。

1987年3月18日，美國物理學會在紐約召開高溫超導專題討論會。這是一次受世人矚目的會議，到場的物理學家超過3000人。趙忠賢作為會議邀請的五位大會報告人之一，在會場上受到國際媒體的關(guān)注。Science雜志以“超導現(xiàn)象正在發(fā)生”為題對此次會議進行了報道，文中還專門刊登了趙忠賢出席會議的照片［29］。正如超導國家重點實驗室主任周興江所評價的：“在當時這是中國科學家非常少有的在國際學術(shù)舞臺上的亮相， 標志著中國科學家在基礎(chǔ)物理研究方面走向了世界的前列。”［30］

液氮溫區(qū)超導體的發(fā)現(xiàn)及后續(xù)成果先后獲得1986年第三世界科學物理獎和1989年國家自然科學獎一等獎等國內(nèi)外重要獎項，趙忠賢當選為第三世界科學院院士（1987）和中國科學院院士（1991）。

在開展科學研究的同時，趙忠賢還積極推動國內(nèi)超導研究機構(gòu)的建立，以進一步提升國內(nèi)的超導研究水平。1987年3月，剛從美國參會回來的趙忠賢就聯(lián)合陳立泉向科研部門建議，盡早成立國家超導實驗室，組織協(xié)作攻關(guān)［31］。5月，物理所向中國科學院正式提交了《高臨界溫度超導體聯(lián)合實驗室計劃任務(wù)書》。7月，國家計委批準在物理所籌建國家超導實驗室［32］。1991年4月，國家超導實驗室通過專家小組驗收，正式掛牌成立。同時，該實驗室被列入國家重點實驗室行列，正式命名為“超導國家重點實驗室”。趙忠賢擔任實驗室首屆主任。超導國家重點實驗室建成以后，擁有眾多國際一流的儀器設(shè)備，相對充裕的科研經(jīng)費，顯著提升了中國超導物理的科研條件。

在推動中國超導學科的國際交流方面，他發(fā)揮自己過人的科研組織能力，通過參與組織舉辦1987年北京國際高Tc超導電性學術(shù)討論會［33］、1989年北京高溫超導體第2次國際會議［34］和1990 年北京國際高溫超導物理講習班［35］等國際會議，幫助中國超導學科融入國際主流。

五 鐵基超導研究再創(chuàng)佳績

進入20世紀90年代后，高溫超導領(lǐng)域未再出現(xiàn)新的重大突破，國際上關(guān)于高溫超導體的研究也隨之漸漸陷入低潮。此時，趙忠賢沒有輕易地轉(zhuǎn)變研究方向，而是帶領(lǐng)團隊，一方面專注于銅氧化物高溫超導體的超導電性機理研究，另一方面則嘗試引入新的材料合成方法繼續(xù)探索高溫超導材料。例如，2000年，他們利用高壓合成法成功制備了Tc達115K的PrCaBaCuO（鐠鈣鋇銅氧）超導體，為研究Pr -123相化合物的超導電性機理提供了重要參考［36］。趙忠賢在高溫超導領(lǐng)域的長期堅持和積累也為他在鐵基超導研究中取得第二次重要突破奠定了基礎(chǔ)。

2008年1月，日本東京工業(yè)大學的細野秀雄（H . Hosono）課題組發(fā)現(xiàn)了Tc達26K的LaOFeAs（鑭氧鐵砷）超導材料，國內(nèi)超導學者了解到相關(guān)信息后，迅速跟進。3月2日，物理所王楠林課題組率先重復出了細野秀雄小組的工作。之后，國內(nèi)外很快掀起鐵基超導體的研究熱潮。美國橡樹嶺國家實驗室的辛格（D . J . Singh）等人和美國羅格斯大學的豪勒（K . Haule）等人分別在3月4日和3月9日計算了LaOFeAs超導體的電子結(jié)構(gòu)，初步揭示該超導體屬于一種不同于銅氧化物超導體的新型高溫超導體［37，38］。趙忠賢帶領(lǐng)的小組不僅具有豐富的超導材料合成經(jīng)驗，而且“日本小組的報道與趙忠賢團隊多年形成的思路產(chǎn)生了共鳴”［30］。3月29日，趙忠賢小組利用高壓合成法率先在國際上發(fā)現(xiàn)了Tc超過50K的PrOFeAs（鐠氧鐵砷）超導材料［39］。4月16日，他們又將SmOFeAs的Tc進一步提高到55K［40］。這是當時已報道的所有非銅氧化物超導體中的最高Tc。4月25日，Science雜志以“新超導體將中國超導物理學家推到最前沿”為題發(fā)表了評論文章，指出：“中國如洪流般涌現(xiàn)的結(jié)果，標志著中國在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域已經(jīng)成為一個強國?！保?1］

為表彰中國科學家在鐵基超導領(lǐng)域做出的重要貢獻，2014年1月，“40K以上鐵基高溫超導體的發(fā)現(xiàn)及若干基本物理性質(zhì)研究”獲得2013年國家自然科學獎一等獎（趙忠賢為第一完成人）；2015年，趙忠賢在第11屆國際超導材料與機理大會上被授予馬蒂亞斯獎（Bernd Matthias Prize），這是超導領(lǐng)域重要的國際獎項。趙忠賢坦然面對這些榮譽，他認為，“中國有幾千萬人姓趙，國外’ZHAO’喊得再多，歸根結(jié)底不過是說一個中國人。如果說爭光，那是給中國爭光了。”中國高溫超導奠基人趙忠賢院士：因為松山湖，這件事才能發(fā)生 .2021年3月，見 https：//mp .weixin .qq .com/s/N6QEGktyfK_U -Lqb066A -g .

六 取得重要科學成果的原因

在這長達50多年的科研生涯中，趙忠賢能夠持續(xù)不斷地產(chǎn)出重要創(chuàng)新成果的原因值得探討。

首先，趙忠賢具有敏銳的物理直覺。這一點早在1974年他去劍橋大學進修時就有所體現(xiàn)。當時，他面臨著研究選題的問題。趙忠賢沒有選擇最簡單的方式——直接加入同事正在開展的工作，而是先對大家的課題做了一番了解，經(jīng)過認真思考，他找到別人沒有研究過，而同時自己又有可能做出成績的課題，并最終完成了令合作導師刮目相看的結(jié)果。再如，當他看到柏諾茲和繆勒的研究論文時，很快便意識到銅氧化物超導體的價值所在，而在當時，國際超導界普遍認為像銅氧化物這樣的絕緣體中不太可能發(fā)現(xiàn)超導體。這些例子均說明趙忠賢具有極其敏銳的物理直覺，以至于國際著名超導物理學家朱經(jīng)武稱其在物理學領(lǐng)域具有“很不尋常的天分”［10］。

其次，趙忠賢接受了超導物理學最前沿的學科訓練。除了在中科大學習期間接受中國超導物理學兩位奠基人的親自指導外，他還得到了到劍橋大學這樣國際一流的科研機構(gòu)進修的機會。在具有國際視野的科學家的指導下，趙忠賢心無旁騖地從事前沿的超導研究，學習他們解決科學難題的思維和方法，使他打下了比同齡人更堅實的學科基礎(chǔ)。同時，這次經(jīng)歷也使其結(jié)識了一些國際同行，夯實了語言基礎(chǔ)，使他獲得更多的國際學術(shù)交流機會。在這樣一種“馬太效應(yīng)”的加持下，趙忠賢一直活躍在國際超導物理學的研究前沿。

第三，趙忠賢擁有優(yōu)秀的科研組織能力。他說：“一位優(yōu)秀的學科帶頭人，還應(yīng)是一位優(yōu)秀的科學組織家?！保?2］ 無疑，他也是這樣對自己要求的。早在1976年，他就開始在國內(nèi)組建高溫超導研究隊伍，并受到包括蔡建華、龔昌德等著名物理學者的熱情歡迎。后來，在當年年底，他又成功組織召開國內(nèi)第一屆高溫超導討論會，參會單位有十幾家，會議日程達8天之久。在那個年代，為如此規(guī)模的一次會議籌措經(jīng)費是相當不易的事情，而且他當時還只是一名研究實習員。后來，這個系列會議在他的組織下，到1986年11月共連續(xù)召開6屆。對于一名科學家來說，這種過人的科研組織能力同樣是一種難得的品質(zhì)。

機會總是留給有準備的人。在敏銳的物理直覺、扎實前沿的學科訓練以及優(yōu)秀的科研組織能力這些條件均具備的情況下，當重要的科學突破來臨時，趙忠賢自然可以抓住機會，奮力拼搏，取得一系列重要創(chuàng)新成果。

七 “科學領(lǐng)航人”

當下之中國，在提及杰出科學家時，經(jīng)常給他們加上“領(lǐng)軍人才”“戰(zhàn)略科學家”之類的頭銜。前者要帶很大的隊伍，往往是解決生產(chǎn)實際問題的技術(shù)專家［43］；后者參與國家科技規(guī)劃的制定，服務(wù)國家的戰(zhàn)略需求，往往身居要職，影響力很大［44］；二者都對科研經(jīng)費的分配有較大的發(fā)言權(quán)。

趙忠賢并不合適戴上這類“帽子”。他在20世紀70年代末至80年代前期就有了廣泛影響，但當時他職位很低，并沒有很大的行政權(quán)力，也沒帶龐大的研究隊伍，更沒有很多的研究經(jīng)費。在獲得國家自然科學一等獎、當上院士之后，他也沒擔任研究所所長（含副職，下同）、大學校長、中國科學院院長之類的職務(wù)，他既沒有很大的行政權(quán)力，也沒有帶龐大的隊伍，他只是一位在科研一線打拼的科學家。然而，他再次做出了重要成果，并在相當程度上引領(lǐng)了中國高溫超導研究的方向。

筆者認為，20世紀50年代的沃森（J . D . Watson）、克里克（F . H . C . Crick），或者更早的法拉第（M . Faraday）、達爾文（C . R . Darwin）、孟德爾（G . J . Mendel）、愛因斯坦（A . Einstein）等人，他們有共同的特點，那就是不具備權(quán)勢，研究隊伍規(guī)模小，也沒有足夠的研究經(jīng)費，他們憑借對科學的熱愛和敏銳的直覺，在有價值的領(lǐng)域（很多時候是他們開辟出來的新領(lǐng)域）探索，做出原始創(chuàng)新成果，贏得聲望，并引來一些早期跟隨者，令新領(lǐng)域得以產(chǎn)出更多的成就。隨著相關(guān)成就，尤其是應(yīng)用成就的不斷產(chǎn)生，引來大量的中期、后期跟隨者。他們不是科學上的領(lǐng)軍人物、戰(zhàn)略家，而是科學上的領(lǐng)航人（Scientific Pilot）。

當然，趙忠賢的成就還不能與法拉第、達爾文、孟德爾、愛因斯坦、沃森、克里克等人的相提并論。事實上，他也不是銅基、鐵基超導體的原創(chuàng)者，而只是這類研究的早期跟隨者、新高度的達成者。但是，像他這種科學領(lǐng)航人，是我們國家當前所急需的。經(jīng)過數(shù)十年對科學研究的大規(guī)模投入，目前我國的科研水平已有了很大提升，在不少領(lǐng)域已經(jīng)取得巨大成就。在這個亟待原創(chuàng)成果的年代，對科學領(lǐng)航人及其早期跟隨者的需要尤其大。原創(chuàng)成果需要經(jīng)費，但不是用錢能堆出來的。與此相應(yīng)，科學領(lǐng)航人及其早期跟隨者也不是政府能夠輕易培養(yǎng)出來的。我們應(yīng)當提供更加自由寬松的環(huán)境，讓創(chuàng)新人才得以成長并脫穎而出。

致謝 在選題階段，得到了中國科學院大學王大明教授的鼓勵和建議；在資料搜集階段，中科大張裕恒院士、物理所王龍研究員、胡欣老師接受了我們的訪談，物理所周興江、鄭宗爽和畢永貞等老師給予我們以幫助。在此一并表示感謝。

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Zhao Zhongxian： A “Scientific Pilot” of High -Temperature Superconductivity in China

DONG Wenkai， XIONG Weimin

Abstract： Zhao Zhongxian has been an important promoter and practitioner of high -temperature superconductivity research in China since 1976 He has made a series of innovative achievements， includingthe discovery of copper oxide superconductors operable at liquid nitrogen temperatures and iron -based superconductors with critical transition temperatures above 50K. He has been awarded the first prize of the National Natural Science Award twice and received the Highest Science and Technology Award in 2017. This paper investigates Zhao Zhongxian’s career， highlighting that his major achievements are closely related to his keen physical intuition， advanced disciplinary training and excellent organizational ability in scientific research. In addition， based on Zhao Zhongxian’s experiences， this paper introduces the concept of the “Scientific Pilot” and discussed its defining characteristics．

Keywords： Zhao Zhongxian， high -temperature superconductor， Highest Science and Technology Award， scientific pilot