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薛其坤:从放牛娃到清华副校长

发布时间:2019年04月17日 来源:文汇网 

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  薛其坤办公室的一张桌子上放着一幅自己写的题字。

  在清华大学副校长薛其坤堆满资料的办公室的一张桌子上,摆着一幅自己写的题字:“勤奋、乐观、团结”,不大的相框中“结”字只露出一半。或许这里隐含着科学人在条件不足下的坚持,这就是薛其坤的人生写照。

  耽误踢球厌烦实验,两次考研失利

  如果不是实验证明量子反常霍尔效应,公众可能还不知道薛其坤是谁,也许绝大部分人还是不清楚这位科学家到底做出了什么,只知道被杨振宁先生评价为“诺贝尔奖”级的科学发现,但看过央视《开讲啦》、《朗读者》的观众一定会记住这个操着山东口音,为大家讲述自己故事的科学家。

  薛其坤1963年出生在山东省沂蒙山区的一个小村庄,物质条件匮乏,小时候上学的课桌就是把一棵树从中间劈开,凳子自己是自己从家带来的。那个年代的中国科学家都有一个共同的特点,他们虽然接触信息有限,但都会从课本中知道为人类做出伟大贡献的科学家,加之1978年喊出了“科学春天”的口号,他们本能的对科学有了向往,朦胧、朴素的向往,用薛其坤自己的话说,“当一个科学家多么伟大”。

  但真正成为科学家,尤其是杰出的科学家还要走很长的一段路,“对专业没有任何想法,能上大学就行”才是他内心的真实写照。贪玩的薛其坤在中学时代成绩不错,老师认为他能考上大学,用流行的话来说就是全村人的希望,并在老师的推荐下报考了物理相关专业。

  对于一个山东人来讲,去本省最高学府山东大学是很自然的选择,最终薛其坤被光学系激光专业录取,成为让全家人骄傲的大学生。薛其坤强调了自己之所以在光学系读书,一方面是因为当时国家大力发展激光相关研究,诞生了当时的专业建制,另一方面也是因为自己当时信息匮乏,阴差阳错就进入了这里开始了大学生活。

  如今已是国际知名的实验物理学家的薛其坤读书时并不喜欢实验。“应该说我更愿意学习课程内容中的理论,对实验不是特别感兴趣,而且做实验后写的报告自我感觉很好,却没有好成绩,对我也有点打击。”不过这并不是他不喜欢实验的真正原因,薛其坤娓娓道来,“很重要的原因是实验一般是下午做,有时一做一下午,耽误踢球。”薛其坤很实在的说,4点半是足球时间,如果5点钟还没做完实验,会觉得十分厌烦。

  很难想象这位身材瘦削,整日埋头于实验室的科学家也曾是运动健将,他还说自己当时《足球报》读者,期期不落。运动确实是薛其坤的爱好,也许正是这些爱好练就了强健的体魄,为“7-11”的生活节奏打下了良好基础。后来他还把中国科研的方向和目标,比作追求足球、篮球这样世界运动的第一,不是自娱自乐的小打小闹。

  薛其坤毕业后分配到了曲阜师范大学做助教,平时就是给学生判作业,帮助答疑,“我的工作相对来说非常轻松”。轻松的代价就是两次考研失利,众所周知的两个39分,第一年高等数学39分,第二年普通物理39分。 “当时没考上,心情确实不愉快,但时间很短,因为我本人很乐观,总是往好处想。”薛其坤觉得,艰苦的生活条件磨练了人的意志,培养了自己乐观的性格。,薛其坤觉得没有过不去的坎。

  从“7-11”博士变成了“7-11”院士

  经过查缺补漏,薛其坤在第三年如愿考上了中科院物理所。在物理所学习了一年多后,薛其坤才找到了自己的研究方向。从此,薛其坤开始了他的表面物理科研之路。

  在读博士一年半后,薛其坤有了一个与日本东北大学金属材料研究所联合培养的机会,这是日本最古老的大学附属研究所。即使语言不通,薛其坤也很乐意出国长长见识,接触更好的实验设备。

  薛其坤在日本的经历,无法不提及他的“7-11”生活。实验室的规矩:早晨7点到实验室,晚上11点离开,全员遵守,不得违反。

  虽然薛其坤在去日本前就知道那里管理严格,但也没想到自己的导师樱井利夫会是连标点符号错误都会严厉指出的人,加上自己不懂日语,薛其坤从宽松的环境直接进入了高压环境,让他过得非常痛苦。本来还打算能在日本多转转的薛其坤,连自己大学所在的仙台市都没怎么游览过,只有“吃饭,睡觉,做科研”三件事,彻底告别了过去喜欢的足球、武侠小说等娱乐活动。

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  薛其坤回忆科研经历

  “困啊,真困,在马桶上都能睡着”,回忆那段磨人的日子薛其坤笑着说。薛其坤想离开实验室,想回国,想家,“当时也没有排解消遣的方式,只能靠自己反思,要不断朝好的方向想,辩证地去想”。这里也有作为中国人的决心,长途电话里听到自己儿子背诵的《我是中国人》的课文,为国人争口气是朴素的想法。

  薛其坤说,自己那个时候已经到了能冷静思考的年龄,所以在几乎忍受不了时,通过思考会冷静下来。

  薛其坤坚持了下来,科研进展慢慢变得顺利,成为实验室中的得力干将,导师严谨治学的科研态度让薛其坤得到了充分地锻炼。后来成果日渐增多,并让这样的习惯又延续了20余年,让他从“7-11”博士变成了“7-11”院士,真正享受“7-11”科研生活。

  坚持不懈,发现量子反常霍尔效应

  在日本留学期间,薛其坤因为出色的研究成果受邀第一次在美国物理学会年会上作了报告,渐渐开始在国际舞台上崭露头角。

  薛其坤终究还是想要回国的,但需要一个契机。1999年,薛其坤经过中科院“百人计划”回国正式加入物理所工作,时年9月,他已成为了表面物理国家重点实验室主任。

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  清华大学的分子束外延-扫描隧道显微镜联合系统

  当他决定向量子反常霍尔效应进军时,并没有想做出实验验证的雄心壮志,“这一领域2005年才在国际上开始兴起,追求科学前沿是一个优秀的科学家和学生必然选择的方向,在经过一段努力后,我们才开始设立科学目标。”不成功,薛其坤也想到过,他却认为即使没有摘到山顶的樱桃,沿途的花草美景也都是成果,在最终成果出来之前,他们也确实发现了一些新的物理现象。

  薛其坤永远不会忘2012年10月12日晚上10点35分的那条短信,当时他刚从实验室回到家中,学生发来,“薛老师,量子化反常霍尔效应’出来了,等待详细测量。“

  接下来几天的实验中,团队成员用“诚惶诚恐”形容当时的心情。25800欧姆,所有人期待着这个标志性的数值。数据不停地跳动着,15800、20000、25800!数据停住了!

  世界量子物理学将记住这一刻——在美国物理学家霍尔于1880年发现反常霍尔效应130多年后,人类终于实现了其量子化。

  量子反常霍尔效应的特征性行为顺利得到验证:材料在零磁场中的反常霍尔电阻达到量子电阻的数值并形成一个平台,同时纵向电阻急剧降低并趋近于零。

  结果揭晓当天,薛其坤带了两瓶香槟,与团队合影,留下这珍贵的回忆。这天,离2008年10月实验开始已整整4年。

  2013年3月15日,《科学》杂志发表了一项震惊物理学界的成果——薛其坤领衔的团队在实验中首次发现量子反常霍尔效应。后来,包括美国和欧洲的顶级团队都按照薛其坤的方法证明了实验结果,这才让这一百多年来的“霍尔效应”又填上了浓墨重彩的一笔。

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  《科学》杂志发表了一项震惊物理学界的成果——薛其坤领衔的团队在实验中首次发现量子反常霍尔效应

  多年来的实验会让学生们的急躁,他们面临毕业,绝大部分团队的学生未来也从事相关领域的科研工作,没有一个学生想掉进“大坑”。但薛其坤的鼓舞让他们都坚定了信念,团队的其他老师也与学生在同一战线。薛其坤说,“做这种有挑战性的实验,压力大是一种常态,没有任何结果的话,实际上心情非常不好。作为导师和长辈,首先就要在精神上给予他们鼓励。”

  薛其坤自豪的说,“我在学生心中的形象应该是蛮好的,他们愿意听你的鼓励,我也会举自己和一些世界著名科学家的经验”。

  薛其坤的科研成果累累,各种奖项也随之而来。2004年,薛其坤获得了中国青年科技奖。

  2019年1月8日,2018年度国家科技奖励大会上宣布薛其坤团队以“量子反常霍尔效应的实验发现”获得了本年度国家自然科学奖项中的唯一的一等奖。

  薛其坤还获得了首届民间科学奖——未来科学大奖,奖金高达100万美元,被认为是中国诺贝尔奖的“未来科学大奖”物质科学奖。“我是’腰缠万贯’的科学家”,薛其坤风趣的说。

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  薛其坤获得了首届民间科学奖——未来科学大奖

  物理直觉加开拓精神

  在绝大多数报道中,3次考研、7年博士之路似乎总会让人们觉得他非常励志,也更加接地气。事实上,薛其坤有非常好的物理天赋。“在工作方面,我想提到薛教授最多得是勤奋,但实际上我认为他的物理直觉非常好,在学术方向上判断很准,而且这样的物理直觉不仅仅是因为长期研究获得的,有物理天分在里面”,薛其坤清华大学团队的王亚愚教授说。王亚禹与薛其坤合作多年,最让他佩服的是薛其坤喜欢去拓展新的领域,而这里面会遇到很多困难,也有很多行家,但薛其坤愿意尝试,还能给新的领域带来新的想法,有他个人特色的想法。

  王亚愚说,薛教授其实个人很喜欢高温超导方面的研究,这是世界公认的科学难题。“原来他对超导应该算是外行,2008年后就对这项研究非常感兴趣,但因为他此前不在这方向工作,反而带来了他的研究方法和手段,比如用分子束外延的的方法来制备高温超导的样品,再去研究它。”这正是他获得未来科学大奖的获奖理由之一。

  薛其坤承认自己感兴趣的研究方向很多,但依然要做理性判断,“每年、每个月甚至每天你都有可能想到或者了解到有意思的课题,但对一个科学家来说有自己的学术专长,特别是对优秀的科学家应该有实事求是,更加深刻的学术判断”。薛其坤不承认自己的天才,他常说自己的话是“不算绝顶聪明,但吃苦耐劳、非常勤奋”。大方向找对了,再加上“7-11”式的努力,才让他有了今天的成就。

  原标题:三次考研、七年博士...从放牛娃到清华副校长之间,他经历了什么?

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责任编辑:贾梦溪


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