對話未來科學大獎獲得者薛其坤

潘心怡

到一定程度的時候，科學家比大部分人過得有意思。

10月19日下午，以“挑落歐姆定律的量子現(xiàn)象和應用展望創(chuàng)新源于科技”為主題的未來論壇科技創(chuàng)新峰會在北京舉行。當物理學家薛其坤出現(xiàn)在臺上并作主旨演講時，臺下的觀眾紛紛拿起手機拍照，試圖記錄下“未來科學大獎”的首位物質科學獎獲得者在獲獎后的首次亮相。

薛其坤的備受矚目，和他一直研究的量子霍爾效應有關。作為量子反?；魻栃碚撃Ｐ偷陌l(fā)現(xiàn)提出者，薛其坤在2013年就被稱作是“離諾貝爾獎最近”的中科院院士。量子反?；魻栃缛魧崿F(xiàn)產業(yè)化，為電子器件發(fā)展、量子計算機應用等領域開辟新的道路，將為人類社會帶來巨大的應用前景。

神奇的量子世界

物理學家眼里世界是什么樣的？在薛其坤看來，他研究的量子世界充滿了神奇。

普通狀態(tài)下的電子運動軌跡是無序的，時有碰撞，電子設備也會因此而發(fā)熱，導致能量損耗，這也是目前整個微電子產業(yè)面臨的瓶頸問題之一。但在超導和量子霍爾效應這兩個奇異的量子現(xiàn)象中，發(fā)熱問題可以被完全避免。薛其坤表示，量子反?；魻栃碇⒂^世界電子運動的新規(guī)律。

薛其坤及團隊自2012年10月在實驗中發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃两褚延?年時間，薛其坤說，其團隊目前所取得的較大的進展就是將測量到量子反?；魻栃臏囟取从^測溫度從30mk（負273.12℃，僅比絕對零度高0.03℃）提升了約30倍。

《時間線》：當初怎么想到要研究量子反常霍爾效應？

薛其坤：作為一個實驗物理學家，首先要學習做科學研究的方法，學習怎么判斷科學問題重要還是不重要。當然要練好基本功、積累經驗，隨著時間和投入變多，對整個領域的把握能力變強，具備一個成熟科學家最基本的素質。在2005年左右國際上就興起了拓撲絕緣體這個領域，而我以前的科研基礎特別適合研究張守晟老師提出來的量子反常理論。應該說是瓜熟蒂落的過程。

《時間線》：量子反?；魻栃?、和高溫超導這兩個研究方向在未來的應用會有哪些想象空間？

薛其坤：量子反?；魻栃獙淼膽梅较蛴袃蓚€——集成電路和新型磁儲存。現(xiàn)在只要重啟計算機，里面所有的程序也會重啟，如果用量子反常霍爾效應或相關效應做磁存儲的芯片、非揮發(fā)性磁存儲或者是存儲器，那么關機前原來的狀態(tài)將會保留。

高溫超導方面，主要是解決材料發(fā)熱的問題，并且在磁共振成像方面有所應用。根據歐姆定律，互聯(lián)總是發(fā)熱的，一般的導體都會存在著發(fā)熱問題。如果用我們能把高溫超導材料的超導臨界溫度提高到液氮替代以后溫度以上，只要發(fā)熱的電子器件都可以應用。此外，雷達、艦艇、飛機的探測上，都有一些高溫超導應用的可能，主要取決于材料超導轉變溫度高低。如果液氮溫度達到，不管是電子器件還是雷達，包括醫(yī)療設備等磁共振成像，都可以更換成相對便宜的液氮冷卻去實現(xiàn)。

《時間線》：今年諾貝爾獎物理學獎的研究成果也提到了您的研究成果，您的團隊也被認為是中國沖擊諾貝爾獎物理學獎的熱門人選。

薛其坤：作為一個科學家應該是追求把研究在能力范圍內做到最好。我們的團隊在這個方向上可以說做到了世界最高水平，我們還會在這個基礎上繼續(xù)找到新的科學問題去研究。至于拿不拿獎，老實說我們有拿獎的想法，但是因為諾貝爾獎的評獎完全取決于一個委員會，有時候還帶著一些別的色彩，所以我們不去刻意追求。在科學上追求最高水平是我們現(xiàn)在持有的態(tài)度。其實這一次未來科學大獎的設立也是中國人自信的一個表現(xiàn)。

《時間線》：剛才您提到它在集成電路和芯片方面有比較大的應用空間，從2012年發(fā)現(xiàn)量子反常霍爾效應到現(xiàn)在已經過了4年，這兩個領域在產業(yè)化方面是否有進展？

薛其坤：4年之中我們一個比較大的進展，就是測量到量子反常霍爾效應的溫度，也叫觀測溫度，從原來30毫K現(xiàn)在提高到1K，大概是30倍的增加。1K對大部分應用來講還是比較昂貴的，整個溫度制冷這么低需要非常昂貴的制冷設備，所以目前大概要花幾百萬機器制冷，探索它的產業(yè)化時機還不成熟。我們設想是在今年或者兩三年之內把觀測溫度提高到4K，灌上液氦，儀器就可以工作了，到時候會考慮特種器件的研發(fā)，甚至在國防方面也會有。目前現(xiàn)在溫度還太低，還沒有到考慮技術開發(fā)甚至應用的程度。

《時間線》：未來科學大獎背后有很多企業(yè)家在支持，獲獎的研發(fā)成果有沒有和這些企業(yè)家去探討把它產業(yè)化或者民用化的一個方向？

薛其坤：一方面是從基礎研究到應用的對接、合作需要人與人之間的了解，另一方面是基于對科學的熱愛，當然以后和科學大獎背后的企業(yè)家合作的可能性會大一點。只要是到了具備研發(fā)條件的水平，我們愿意和國內任何企業(yè)去合作。

《時間線》：拿到未來科學大獎對您的學術生活和個人生活有什么影響？100萬美元的高額獎金打算怎么支配呢？

薛其坤：最大的還是對自己這么多年科學生活的鼓勵吧。給了這么大的榮譽，進一步激發(fā)了我探索科學和做基礎研究的熱情。獎金部分，會在科研上繼續(xù)投入，當然也讓自己的生活有了一些改善，團隊的成員也會根據個人的貢獻拿到一部分，這是對他們工作的肯定和回報，鼓舞年輕人在未來科學生涯中和研究中做得更好。

用打游戲來比喻做科研

2005年41歲的薛其坤被增選為中科院院士，是當時技術科學部“新科院士”中最年輕的一位。薛其坤1984年畢業(yè)于山東大學，1994年在中國科學院物理研究所獲理學博士學位。曾先后在日本東北大學、美國北卡羅萊納州立大學、中國科學院物理所從事研究工作。

然而薛其坤并非出身書香世家，靠著常人難有的毅力才有了今天的成就。面對兩次考研失敗，以及日本八年留學期間的種種挫折，薛其坤教授以“異于常人的吃苦耐勞精神”和高度的責任感完成了研究任務。

薛其坤曾說：“我雖然不會理發(fā)，但學過數(shù)學和物理，懂得無窮逼近的道理，只要告訴我要理的發(fā)型，通過逐步接近的辦法總能夠剪出來。理發(fā)是這樣，做學問也是如此。”正是這樣對科學“無窮逼近”的探索，讓他感受到了常人難以體會到的科學之美。

《時間線》：從事科研那么長時間，您自己感受到科學美麗的地方在哪兒？

薛其坤：科學家?guī)缀趺刻於寄芸吹叫聳|西，對琢磨不清的謎團試圖找到一個圓滿的回答。到一定程度的時候，科學家比大部分人過得有意思。就好像打游戲一樣，一旦進入玩游戲的時候，每過一關或者升級都是一種享受，其實很有多其他的工作沒法得到這種收獲和回報。有時候這種美妙還只能意會不能言傳，我天天在辦公室待著看數(shù)據，看出了不解的地方，最后經過研究設計出巧妙的實驗，思考出問題怎么解決。比如說我怎么設計出一雙鞋子，使我增高了，但是你看不出我墊了高跟，我把這個事情解決了結果非常圓滿，那就是今天的生活太有意思了。

《時間線》：對于普通大眾來說，您覺得科學魅力在哪兒？特別是對成長中的孩子和年輕人來說呢？

薛其坤：科學的魅力實際上是可以可以簡單比喻為滿足他的好奇心，讓他們感受世界的特別，回答他提出的很多為什么。人都是好奇的，尤其是孩子，但提出的問題如果沒有人能夠解釋，就滿足不了他的好奇心。滿足孩子的好奇心的過程就是一個非常好的回報。我想對大人也一樣，對很多事情想知道為什么。在不同層次上滿足人的求知欲和想象，這會讓你感到非常的幸福給出圓滿的回答。

《時間線》：科學家這個職業(yè)很有趣吧。

薛其坤：世界上很多事情都講究規(guī)則，科學家不一樣，在研究方向的選擇上，不用受別人控制，你想象的東西是什么就按照這樣去做，思想沒有禁錮是自由的，當然前提是科學的。如果一個科學家是世界上第一個解決了某個難題的，那么全世界很多人都要在后面跟著你研究，這是任何很多職業(yè)都沒有的魅力。

比如說我是第一個登上珠穆朗瑪峰，和第二個登感覺就完全不一樣，是第一個領略這種風光的人。

《時間線》：科學非常美妙的地方？

薛其坤：研究科學，你會發(fā)現(xiàn)自然界非常美妙，比你想到的更神奇。