薛其坤：他的量子世界和他的“中國夢(mèng)”

張漫子+李崢巍

沉浸于量子世界十余載，他在探索如何同量子世界交流的同時(shí)，又保持同外界、學(xué)界的對(duì)話。他說，實(shí)驗(yàn)室生活與其說是刻苦，不如說是忘我。雖然中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)副校長等光環(huán)籠罩著他，但他更習(xí)慣學(xué)生叫他“薛老師”。他說，科學(xué)發(fā)現(xiàn)沒有第二，需要爭分奪秒，沒有退路……

他是與時(shí)間賽跑的物理學(xué)家、量子反?；魻栃?yīng)的發(fā)現(xiàn)者薛其坤。

同時(shí)間賽跑，享受“7-11”生活

2013年3月15日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了一項(xiàng)震驚物理學(xué)界的成果—薛其坤領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中首次發(fā)現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)。

新聞發(fā)布會(huì)上，楊振寧的評(píng)價(jià)讓人更加明白這項(xiàng)成果的分量。“這讓我想起很多年前接到物理學(xué)家吳健雄的電話，她第一次告訴我在實(shí)驗(yàn)室做出了宇稱不守恒的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)發(fā)現(xiàn)震驚了世界。今天，薛其坤及其團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)成果，不僅是科學(xué)界的喜事，也是整個(gè)國家的喜事?！?/p>

有人說，如果沒有“同時(shí)間賽跑”的執(zhí)著，就沒有這項(xiàng)科研成果。

“真是拼?！鼻迦A大學(xué)物理系前主任朱邦芬院士如此感嘆，“早上7點(diǎn)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，晚上11點(diǎn)才離開，這樣的作息時(shí)間，其坤已經(jīng)堅(jiān)持了20年?！睅缀跛姓J(rèn)識(shí)薛其坤的人都知道他“7-11”的生活軌跡。

學(xué)生們親切地稱他為“7-11”，也有學(xué)生曾在心里與他暗暗“較勁”，“和薛老師比比，看誰先到實(shí)驗(yàn)室，誰最后離開”，然而多年來幾乎無人能贏。這種近乎苦行的“修煉”中，薛其坤體會(huì)到的是快樂而非痛苦。

在薛其坤看來，他最缺少的就是時(shí)間?！熬臀伊私猓澜鐝氖聦?shí)驗(yàn)物理研究并取得重要成就的人，無一例外都是刻苦的?！彼届o地說。

薛其坤的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，刻苦是他們攻堅(jiān)克難的第一秘訣。

“不管再晚再忙，只要不出差，薛老師總要到實(shí)驗(yàn)室看一看，和學(xué)生聊一聊，那種對(duì)科研的熱愛和精力，真是讓人驚嘆?！边M(jìn)入“量子反?；魻栃?yīng)”實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)兩年，清華大學(xué)物理系博士生馮硝也被薛其坤的刻苦精神深深感染，“一開始覺得這樣很累很枯燥，可在薛老師的帶領(lǐng)下，每觀測(cè)到一個(gè)漂亮的數(shù)據(jù)，那種幸福真是無以言表！薛老師做到今天這種程度，還這么努力，我們更沒有理由不努力?！?/p>

而在薛其坤看來，實(shí)驗(yàn)室里的日復(fù)一日更像是一種“忘我”，“每天8個(gè)小時(shí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你會(huì)忘記時(shí)間的存在?！?/p>

除了精力上的投入，在這個(gè)人人都急于出成果的年代，薛其坤更關(guān)注的是基本功的訓(xùn)練。

“我們做實(shí)驗(yàn)物理的，不完全在于發(fā)了多少文章，首先需要掌握的是扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。任何一個(gè)大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，都是扎扎實(shí)實(shí)做出來的?！毖ζ淅ふf。

而如今，身為科學(xué)院院士、清華大學(xué)副校長、科研團(tuán)隊(duì)掌舵人等，他身擔(dān)重任，時(shí)間對(duì)他而言更加緊張?！拔乙恢痹趯ふ乙粋€(gè)平衡，白天處理學(xué)校的科研事務(wù)，晚上泡在實(shí)驗(yàn)室?！?/p>

他常說，“7-11”的生活不是誰都可以。你若不能深入其中，這樣的刻苦便是一種痛苦，最終會(huì)讓人崩潰；你若進(jìn)入了這個(gè)科學(xué)的世界，便能從中獲得快樂，這樣的堅(jiān)持是一種享受。

用極致追求，向世界科學(xué)“亮劍”

2012年10月的一個(gè)晚上，薛其坤收到學(xué)生短信，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了量子反?；魻栃?yīng)的跡象。

薛其坤立即組織團(tuán)隊(duì)人員，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，部署實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，實(shí)施檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。

接下來幾天的實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)成員用“誠惶誠恐”形容當(dāng)時(shí)的心情。25800歐姆，所有人期待著這個(gè)標(biāo)志性的數(shù)值。數(shù)據(jù)不停地跳動(dòng)著，15800、20000、25800！數(shù)據(jù)停住了！

世界量子物理學(xué)將記住這一刻—在美國物理學(xué)家霍爾于1880年發(fā)現(xiàn)反常霍爾效應(yīng)130多年后，人類終于實(shí)現(xiàn)了其量子化。

量子反常霍爾效應(yīng)的特征性行為順利得到驗(yàn)證：材料在零磁場(chǎng)中的反?；魻栯娮柽_(dá)到量子電阻的數(shù)值并形成一個(gè)平臺(tái)，同時(shí)縱向電阻急劇降低并趨近于零。

結(jié)果揭曉當(dāng)天，薛其坤帶了兩瓶香檳，與團(tuán)隊(duì)合影，留下這珍貴的回憶。這天，離2008年10月實(shí)驗(yàn)開始已整整4年。

對(duì)于量子霍爾效應(yīng)，薛其坤打了個(gè)比方：普通狀態(tài)下的電子運(yùn)動(dòng)軌跡是無序的，時(shí)有碰撞。量子霍爾效應(yīng)里的電子在外加磁場(chǎng)的情況下，運(yùn)動(dòng)在“高速公路”上，分道行駛。

而在量子反?；魻栃?yīng)中，無須在材料中加外磁場(chǎng)，即可實(shí)現(xiàn)電子的“分道行駛”。這解決了外加磁場(chǎng)在實(shí)際應(yīng)用中“價(jià)格昂貴”“體積龐大”“不適于便攜式電子設(shè)備”這一難題。

薛其坤介紹，拓?fù)浣^緣體上實(shí)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)由美國斯坦福大學(xué)華裔科學(xué)家張首晟等人在2008年首次提出。然而實(shí)際中，能夠制出滿足實(shí)驗(yàn)需求的拓?fù)浣^緣體材料絕非易事。

薛其坤及其團(tuán)隊(duì)卻勇敢擔(dān)起使命。

開始，他們沿國際上的技術(shù)路線進(jìn)行嘗試，但總是失敗。漸漸地，他們探索用不同元素和結(jié)構(gòu)來生長材料。1000個(gè)樣品，一次次生長、測(cè)量，一次次不順利、調(diào)整，再生長、再測(cè)量……終于，一個(gè)個(gè)激動(dòng)人心的成果接踵而至：2010年，完成對(duì)1納米到6納米厚度薄膜生長和輸運(yùn)測(cè)量；2011年，實(shí)現(xiàn)對(duì)拓?fù)浣^緣體能帶結(jié)構(gòu)的精密調(diào)控，使其成為真正的絕緣體，去除了體內(nèi)電子對(duì)輸運(yùn)性質(zhì)的影響；最終利用外加?xùn)艠O電壓實(shí)現(xiàn)了對(duì)其電子結(jié)構(gòu)的原位精密調(diào)控。

如今，量子反常霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，讓薛其坤及其團(tuán)隊(duì)“亮劍”國際。在團(tuán)隊(duì)眼中，攀登新的科學(xué)巔峰時(shí)不我待。

心存高遠(yuǎn)，追求小量子里的大“夢(mèng)想”

薛其坤的科研人生經(jīng)歷本身就是“中國夢(mèng)”的一個(gè)鮮活注腳。

薛其坤出生并成長于沂蒙山區(qū)。作為1978年恢復(fù)高考后第四批考上大學(xué)的幸運(yùn)兒，他在20世紀(jì)90年代出國深造后，先后在日本、美國留學(xué)和工作8年，在祖國需要的時(shí)候，懷著滿腔熱忱回到中國。

憑借對(duì)科學(xué)的好奇心、對(duì)工作的熱愛、對(duì)科研的責(zé)任心與擔(dān)當(dāng)，回國后的薛其坤鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，十幾年如一日，沒有休息過一個(gè)完整的假期和周末，每年平均工作時(shí)間在330天以上，每天工作時(shí)間在15小時(shí)左右，年平均工作時(shí)間高達(dá)5000小時(shí)……

終于，不論在實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性、不確定性方面，還是實(shí)驗(yàn)精度要求和實(shí)驗(yàn)難度等方面，薛其坤及其團(tuán)隊(duì)都達(dá)到世界頂尖水平。

“假如每50小時(shí)能完成一個(gè)特定條件下的實(shí)驗(yàn)，則每年可完成100個(gè)不同條件下的實(shí)驗(yàn)，日積月累，堅(jiān)持不懈，你一定在領(lǐng)域前列。因?yàn)閷?duì)于科學(xué)發(fā)現(xiàn)特別是重要發(fā)現(xiàn)，沒有第二，只有沖，沒有退路?！?/p>

心存高遠(yuǎn)，腳踏實(shí)地，成為“薛其坤們”的鮮明特征。

“不管是做科研，還是做教授，都一定要做一個(gè)真正的科學(xué)家，必須要把功夫用到。科學(xué)就是科學(xué)，來不得半點(diǎn)馬虎。”薛其坤說。2013年入選“萬人計(jì)劃”后，他依然以“7-11”節(jié)奏工作在一線。

在國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的戰(zhàn)略下，薛其坤感到肩上的擔(dān)子更重了。

在他看來，國家為越來越多的科學(xué)家提供了寬松的科研環(huán)境，更多的基礎(chǔ)投入，科研人員需要以更大的熱情、更忘我的精神再攀高峰。

“把科研工作一步一步做上去，把學(xué)生一個(gè)一個(gè)培養(yǎng)出來，唯有如此才能為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的‘中國夢(mèng)貢獻(xiàn)出自己的力量?！边@就是這位科學(xué)追夢(mèng)人如今最樸素的愿望。

（本文轉(zhuǎn)自新華網(wǎng)）