謝心澄：擁抱變化，勇于探索未知

在量子力學(xué)的浩瀚宇宙中，有這樣一位科學(xué)家，他致力于探索量子材料的奧秘，為中國乃至全球的量子研究貢獻(xiàn)力量。他就是中國著名的凝聚態(tài)物理學(xué)家謝心澄，現(xiàn)任寧波諾丁漢大學(xué)校長。

在《新民周刊》近期的專訪中，謝心澄教授講述了他在量子材料領(lǐng)域的最新研究成果，并分享了他在AI時(shí)代如何建設(shè)交叉學(xué)科、發(fā)展中國高等教育的一系列思考。

迷人的超導(dǎo)材料

謝心澄最初對物理學(xué)的興趣源于中學(xué)時(shí)代。那時(shí)，他被數(shù)學(xué)與物理的簡潔及其未知的美感深深折服，這種興趣一經(jīng)點(diǎn)燃便無法撲滅。只可惜在那個(gè)動(dòng)蕩的年代，他被編入一家體校，大多數(shù)時(shí)間都在進(jìn)行體育鍛煉，而無法進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)業(yè)學(xué)習(xí)。但是知識分子家庭出身的背景讓他對于知識的渴望從未懈怠，沒有老師教授的日子里，他獨(dú)自捧著數(shù)學(xué)和物理的書籍，耐下性子研究，完成了理科基礎(chǔ)知識的自我教育。其中的艱難可想而知，但卻對他整個(gè)人生道路產(chǎn)生了深刻的影響。

恢復(fù)高考后，他于1978年考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系，正式開始了在物理學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)。在大學(xué)期間，他接觸到了更多的物理學(xué)知識，對凝聚態(tài)物理產(chǎn)生了濃厚的興趣?！疤貏e是超導(dǎo)現(xiàn)象，它讓我著迷，因?yàn)槌瑢?dǎo)狀態(tài)下的物質(zhì)沒有能量損耗，這對于緩解人類能源緊缺問題具有重要意義?！敝x心澄說，超導(dǎo)材料就是一個(gè)典型的量子材料。從更廣泛的意義上講，半導(dǎo)體材料也屬于量子材料，因?yàn)樗鼈兌蓟诹孔永碚搧韯澐殖山^緣體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體等。這些材料在現(xiàn)代信息技術(shù)中發(fā)揮著不可或缺的作用，因此量子材料的研究具有極高的應(yīng)用價(jià)值?！霸诔馗邏合?，科學(xué)家們已經(jīng)接近成功合成具有超導(dǎo)特性的新材料。然而，這些材料要真正實(shí)現(xiàn)應(yīng)用還面臨諸多挑戰(zhàn)，如高壓條件的苛刻性和樣品尺寸的限制等。因此，科學(xué)家們需要深入研究這些材料的機(jī)制，尋找去除苛刻條件的方法?！?/p>

2005年，謝心澄從美國回到國內(nèi)，被聘為中國科學(xué)院物理研究所研究員，擔(dān)任凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算研究室主任。隨后，2010年入職北京大學(xué)物理學(xué)院并創(chuàng)立了量子材料科學(xué)中心。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域取得了一系列重要成果。其中，最令他自豪的是在自旋超導(dǎo)領(lǐng)域的研究?！拔液蛯O慶豐教授一起，首次提出了‘自旋超導(dǎo)體’新量子態(tài)概念及其系統(tǒng)理論，并提出了產(chǎn)生自旋極化和調(diào)控自旋輸運(yùn)的一系列新方案。自旋超導(dǎo)是我們團(tuán)隊(duì)長期關(guān)注的一個(gè)研究方向。我們發(fā)現(xiàn)，將超導(dǎo)和自旋輸運(yùn)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)磁運(yùn)輸而不產(chǎn)生能量消耗，這一發(fā)現(xiàn)成為自旋超導(dǎo)領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性進(jìn)展，對于未來電子器件的發(fā)展具有重要意義?！?/p>

在量子霍爾效應(yīng)方面，謝心澄團(tuán)隊(duì)也取得了一系列重要成果。他們提出了一個(gè)新的相圖來描述量子霍爾效應(yīng)中的相變問題，并首次得到了許多低能的集體模式，成功地利用分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)能譜進(jìn)行了分析。這些成果對于理解量子霍爾效應(yīng)的本質(zhì)和新型量子現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)具有重要意義。

謝心澄認(rèn)為量子信息和量子計(jì)算將是持續(xù)幾十年的熱點(diǎn)方向。盡管這些領(lǐng)域目前仍處于研究的初級階段，但它們的潛力和應(yīng)用前景不容忽視。“中國科學(xué)家在量子研究的很多領(lǐng)域現(xiàn)在是并跑，個(gè)別領(lǐng)域處于領(lǐng)跑地位?！彼貏e提到了薛其坤團(tuán)隊(duì)對量子反?；魻栃?yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這是中國科學(xué)家在國際上領(lǐng)跑的一個(gè)例子。此外，在量子信息方面，中國科學(xué)家潘建偉也取得了顯著成就。

感恩李政道

在訪談中，謝心澄還提及了他與李政道先生交往的點(diǎn)滴往事。他回憶道：“我出國的機(jī)會是他那個(gè)項(xiàng)目提供的。90年代，我在美國已經(jīng)做老師了，那個(gè)時(shí)候經(jīng)?；貒v學(xué)，李先生也經(jīng)常在國內(nèi)待一個(gè)月左右。因?yàn)槎荚诒本?，所以夏天在學(xué)術(shù)會議上經(jīng)常會碰到他?！?/p>

謝心澄所說的項(xiàng)目就是李政道發(fā)起的“中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類研究生計(jì)劃”（CUSPEA，China-U.S. Physics Examination and Application）。1982年，謝心澄本科畢業(yè)，決心繼續(xù)研究物理，但困于當(dāng)時(shí)國內(nèi)較為落后的研究環(huán)境，希望到國外繼續(xù)深造。于是，他參加了CUSPEA項(xiàng)目的考核，當(dāng)時(shí)國內(nèi)的競爭非常激烈，考卷題目是英文的，答題也要用英文，這對英文水平有限的他們來講非常有挑戰(zhàn)性。但他憑借優(yōu)異的成績從全國的參選者中脫穎而出，獲得前往美國馬里蘭大學(xué)學(xué)習(xí)的機(jī)會。

四十幾年前，用英文選拔物理學(xué)博士的考試本身就是一大考驗(yàn)。過了筆試關(guān)，還有面試。謝心澄回憶，“面試官是幾位美國著名的物理學(xué)教授和他們的夫人，先與教授談，再跟他們的夫人談。因?yàn)槠綍r(shí)英文用的少，當(dāng)時(shí)考試時(shí)我還是挺緊張的。出國前，我們在西安進(jìn)行英語培訓(xùn)。李政道先生的夫人是英國文學(xué)專業(yè)的，李先生和夫人很關(guān)心 CUSPEA 學(xué)生的交流能力和寫作能力。李先生自己剛到美國時(shí)，讀了很多英文原著，提高英語能力”。

謝心澄感慨，李政道先生是一個(gè)非常務(wù)實(shí)且低調(diào)的人。他說：“李先生做事非常細(xì)致，他要一步一步地把事情推行下去，做到水到渠成。比如他負(fù)責(zé)的CUSPEA出國項(xiàng)目，需要跟美國大概100所學(xué)校取得聯(lián)系，跟那些學(xué)校的系主任協(xié)商，讓他的方案能夠通過。這個(gè)工作量非常大，但他一個(gè)人基本上撐下來了。

“李政道先生在國內(nèi)講學(xué)時(shí)還有一些趣事，當(dāng)時(shí)國內(nèi)各方面的配套條件不好，記得有一次回來的時(shí)候，李先生和夫人帶著中國高等科學(xué)技術(shù)中心的工作人員一道打掃衛(wèi)生間——特別有意思，他和他夫人親自打掃！他一做，別人就跟著做了，估計(jì)他覺得環(huán)境衛(wèi)生條件沒有達(dá)到需要的標(biāo)準(zhǔn)。

“還有一次是他請我們吃飯，菜譜是提前商量過的，而每道菜他都能說出點(diǎn)這道菜背后的故事。從這些生活小事可以看出，李先生既有國際視野和很高的學(xué)術(shù)品位，又注重細(xì)節(jié)，這在他倡議建立的國家自然科學(xué)基金和CUSPEA項(xiàng)目中都有所體現(xiàn)?！?/p>

謝心澄還特別佩服李政道先生的遠(yuǎn)見卓識。“當(dāng)時(shí)中國各方面都相對落后，大家可能更關(guān)注與經(jīng)濟(jì)相關(guān)的應(yīng)用性強(qiáng)的科學(xué)。但李先生的角度不同，他認(rèn)為中國遲早會成為一個(gè)強(qiáng)國，一定要把基礎(chǔ)理論搞好，否則就沒有可持續(xù)性。”謝心澄感慨地說，“他的這些觀點(diǎn)對我們這一代人有很深的影響?！?/p>

AI時(shí)代的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

科研道路上充滿了挑戰(zhàn)，這是無法避免的。謝心澄說，對他而言，最大的挑戰(zhàn)可能來自于對未知領(lǐng)域的探索和對復(fù)雜問題的求解。為了克服這些挑戰(zhàn)，他始終堅(jiān)持開放的態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)。“我相信，只有不斷探索、不斷嘗試，才能在科研道路上不斷前進(jìn)。同時(shí)，我也非常注重與團(tuán)隊(duì)成員的合作與交流，通過集體的智慧和力量來克服難題?！?/p>

2024年3月，謝心澄正式就任寧波諾丁漢大學(xué)校長，成為繼楊福家院士之后，寧諾創(chuàng)校以來的第二位校長。作為諾丁漢大學(xué)的校長，謝心澄教授對于學(xué)科建設(shè)有著獨(dú)特的見解。他認(rèn)為，在一個(gè)研究型大學(xué)中，交叉學(xué)科是一個(gè)必須加強(qiáng)的方向。他提到，北京大學(xué)在這方面已經(jīng)做了很多年的嘗試，是國內(nèi)最早成立交叉學(xué)院的機(jī)構(gòu)之一。

謝心澄指出，在交叉學(xué)科的建設(shè)中，課程設(shè)計(jì)和人才培養(yǎng)是關(guān)鍵。 “你要從教學(xué)源頭就對交叉有想法。你設(shè)計(jì)的課程要圍繞交叉這個(gè)想法去做，不是以前傳統(tǒng)的物理課你怎么上、化學(xué)課你怎么上。你要把這些不同學(xué)科的知識融合在一起，讓學(xué)生能夠從更廣闊的視角去理解科學(xué)。通過共同的目標(biāo)和題目，可以聚集不同領(lǐng)域的科學(xué)工作者，形成合作研究的氛圍和環(huán)境。這樣不僅能夠推動(dòng)科學(xué)研究的進(jìn)步，還能夠培養(yǎng)具有交叉學(xué)科背景的人才?！?/p>

因?yàn)檠芯抗ぷ髋c課堂作業(yè)有著本質(zhì)區(qū)別。作業(yè)通常有明確答案，而研究則充滿了不確定性。所以我們需要堅(jiān)守信念，保持開放心態(tài)，勇于探索和挑戰(zhàn)現(xiàn)有知識的邊界。

他寄語年輕的科研人員，科研是一條充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的道路。在這條道路上，要保持對科學(xué)的熱愛和好奇心，勇于探索未知領(lǐng)域。同時(shí)，也要注重基礎(chǔ)知識的積累和專業(yè)素養(yǎng)的提升，不斷提高自己的科研能力和創(chuàng)新能力。最重要的是，要保持堅(jiān)持不懈的精神和樂觀向上的態(tài)度，相信自己能夠取得優(yōu)異的成績?！澳惚仨殞ψ约旱难芯款I(lǐng)域充滿興趣。因?yàn)檠芯抗ぷ髋c課堂作業(yè)有著本質(zhì)區(qū)別。作業(yè)通常有明確答案，而研究則充滿了不確定性。所以我們需要堅(jiān)守信念，保持開放心態(tài)，勇于探索和挑戰(zhàn)現(xiàn)有知識的邊界。”

在談到如何激發(fā)學(xué)生的好奇心和對科學(xué)的熱愛時(shí)，謝心澄表示：“你要給他一個(gè)相對容易但又需要努力一下才能做出來的題目。他一旦做出來有一定的成功感，就會增加他的自信心和好奇心?！彼麖?qiáng)調(diào)這是一個(gè)漸進(jìn)的過程，需要一步步引導(dǎo)學(xué)生深入探索科學(xué)的奧秘。“在大學(xué)時(shí)，我最初對數(shù)學(xué)很感興趣，但接觸物理后，發(fā)現(xiàn)物理更能激發(fā)我的熱情。如果其他領(lǐng)域更吸引你，那么轉(zhuǎn)換方向也是可行的。雖然識別真正的興趣有時(shí)較難，但取得一些成就能幫助你重新聚焦并激發(fā)熱情?！?/p>

謝心澄說，自己在博士求學(xué)期間轉(zhuǎn)換了三次研究方向。在等離子體、粒子物理這兩個(gè)領(lǐng)域都有過不同程度的嘗試，最終選擇專注于凝聚態(tài)物理研究，博士畢業(yè)的時(shí)候，已經(jīng)是第三任導(dǎo)師在指導(dǎo)他了。 “我一直耐心地尋找與自己的想法更契合的領(lǐng)域。當(dāng)真正進(jìn)入一個(gè)學(xué)科時(shí)，就會發(fā)現(xiàn)許多具有挑戰(zhàn)性的前沿問題。如果能進(jìn)一步取得新的研究成果，是一件會讓人感到非常興奮的事情?！?/p>

當(dāng)然，科研人才除了需要具備扎實(shí)的專業(yè)知識、敏銳的洞察力、獨(dú)立思考的能力和堅(jiān)韌不拔的精神之外，他們還應(yīng)該具備良好的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力，因?yàn)榭蒲型枰嗳藚f(xié)作才能完成?！翱蒲腥瞬胚€應(yīng)該具備強(qiáng)烈的社會責(zé)任感和使命感，因?yàn)榭蒲谐晒罱K要服務(wù)于社會、造福人類?！?/p>

謝心澄說，無論是去企業(yè)工作，還是在學(xué)術(shù)界繼續(xù)科研，都需要認(rèn)識到自己真正追求的是什么，以及能否從中獲得滿足感，這是職業(yè)生涯中至關(guān)重要的。只要你致力于追求自己熱愛的事物，就能找到適合自己的道路?！拔覀兊男袨椴粦?yīng)受限，要擁有創(chuàng)造力，就必須具備獨(dú)到的見解，不要輕易受外界影響，傾聽內(nèi)心的呼喚。”

對于當(dāng)前學(xué)術(shù)評價(jià)體系中的論文壓力問題，謝教授認(rèn)為不能完全避免內(nèi)卷現(xiàn)象，但可以通過一些措施來緩解。他提到北京大學(xué)等學(xué)校采用的終身教職體系就是一個(gè)例子。在這個(gè)體系中，年輕學(xué)者在初期需要不斷產(chǎn)出成果來證明自己的實(shí)力，但一旦獲得終身教職后就可以更加專注于重大問題的研究。

在談到AI時(shí)代人類最重要的能力時(shí)，謝心澄認(rèn)為思考力和創(chuàng)造性思維是不可或缺的?！癆I目前來看還是模擬為主的，它很多數(shù)據(jù)是根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析出來的。但科學(xué)發(fā)現(xiàn)或思想往往具有跳躍性，這是AI目前還不具備的。我很認(rèn)同英偉達(dá)創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛的觀點(diǎn)，即我們不鼓勵(lì)大家一股腦學(xué)習(xí)編程研發(fā)AI，因?yàn)殡S著AI快速發(fā)展，原本門檻很高的計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為大家都可以使用的工具。在這種情況下，我們更重要的是去學(xué)習(xí)如何提出好的問題，利用AI創(chuàng)造新的想法?！敝x心澄說，“你無法提出好的問題，就肯定不會取得好成果。而要訓(xùn)練自己有提出好問題的能力，就需要深入一個(gè)重要領(lǐng)域進(jìn)行研究。每個(gè)領(lǐng)域都有自己的邊界，如果你對這個(gè)領(lǐng)域了解不夠，不知道邊界在哪，那你提出的問題就無法拓展這個(gè)領(lǐng)域的邊界，也就不能創(chuàng)新。”

謝心澄指出，AI可以賦能人類，減輕我們的工作負(fù)擔(dān)。但同時(shí)我們也需要思考如何避免被AI系統(tǒng)所束縛。 “大學(xué)要致力面向未來培養(yǎng)人才，僅憑刷題取得優(yōu)秀成績的小學(xué)生，以后無法應(yīng)對AI快速發(fā)展下的未來社會。所以大學(xué)要努力為學(xué)生創(chuàng)造怎樣靜下心思考提出問題的環(huán)境、在教育過程中幫助學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣?！?/p>

院士訪談

謝心澄

1982年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系，同年通過CUSPEA選拔考試赴美國深造。1988年，美國馬里蘭大學(xué)獲得了博士學(xué)位。1991年至2004年，在美國俄克拉荷馬州立大學(xué)擔(dān)任助理教授、副教授、教授、校董事會講席教授。2005年被聘為中國科學(xué)院物理研究所研究員，擔(dān)任凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算研究室主任。2010年起，出任北京大學(xué)物理學(xué)院講席教授，期間曾任量子材料科學(xué)中心創(chuàng)始主任、物理學(xué)院院長，2015年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士，2018年當(dāng)選為發(fā)展中國家科學(xué)院院士，現(xiàn)任寧波諾丁漢大學(xué)校長。