王中林 離諾貝爾獎最近的陜西人

1981年，在西北電訊工程學(xué)院上學(xué)的王中林，被諾貝爾獎獲得者李政道教授倡辦的研究機(jī)構(gòu)選中到美國留學(xué)，多年后，他和李政道一起成為中科院外籍院士。

今年，更被權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測為諾貝爾物理學(xué)獎最熱門人選。這位在中學(xué)物理只學(xué)過拖拉機(jī)原理及維修的陜西人，是如何成長為著名科學(xué)家的？

本刊刊發(fā)王中林中學(xué)同學(xué)王振倉的文章，與大家分享王中林院士求學(xué)及科研的故事。

2009年國際材料和納米技術(shù)領(lǐng)域的著名科學(xué)家王中林，當(dāng)選中國科學(xué)院最年輕外籍院士，與楊振寧、李政道、丁肇中、朱棣文、崔琦、高錕等諾貝爾獎獲得者，一道跨入中國科學(xué)院64名外籍院士之列。王中林是一只從蒲城飛出的“金鳳凰”，如今他一舉成為舉世聞名的科學(xué)家。他是我高中時代的同班同學(xué)，回想起37年前與王中林一起讀書學(xué)習(xí)的崢嶸歲月仿佛就在昨天。

從蒲城飛出的“金鳳凰”

王中林生于1961年，蒲城縣高陽鄉(xiāng)人，父親工人，母親農(nóng)民，兄妹四人：哥哥小學(xué)教師、大姐國家干部、二姐工人。他身高1.78米、五官端正、皮膚白皙、眉清目秀、耳垂肥厚、英俊瀟灑、溫文爾雅。高中時代的王中林長的很像電視劇《西游記》中唐僧的飾演者。1975年王中林考入高陽中學(xué)， 高陽中學(xué)地處蒲城縣高陽鄉(xiāng)，是一所普通中學(xué)，學(xué)生大都來自東黨、高陽、大孔3個鄉(xiāng)。高陽中學(xué)也像全國各地的中學(xué)一樣，花費(fèi)一定的時間在學(xué)農(nóng)上。當(dāng)時學(xué)校并沒有發(fā)放數(shù)、理、化課本，學(xué)校經(jīng)常組織去幾十里外的張家山、姚家溝開荒種地、澆水、施肥、種果樹、種南瓜。物理老師講手扶拖拉機(jī)的原理及維修技術(shù)，牛頓第一、二、三大定律從未教過；化學(xué)老師講農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)和配制等知識；數(shù)學(xué)老師講如何丈量土地。

1976年陜西因唐山地震受影響，同學(xué)們將桌子搬到教室外露天操場上課，學(xué)習(xí)條件極其艱苦。1976年10月，打倒“四人幫”恢復(fù)高考制度的消息傳來，為迎接1977年夏天的高考，老師開始幫同學(xué)補(bǔ)習(xí)數(shù)、理、化、語文、政治等知識。由于信息閉塞，同學(xué)們買不到數(shù)、理、化、語文、政治等科目的復(fù)習(xí)資料，各科老師用鋼板刻在蠟紙上，油印后將資料發(fā)給同學(xué)們學(xué)習(xí)。學(xué)校托人從外地買些少量的數(shù)、理、化復(fù)習(xí)資料，僅分配給極少數(shù)優(yōu)秀的學(xué)生，記得我僅分得數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)資料。同學(xué)們只能靠彼此借資料互幫互助，晚上點上煤油燈刻苦學(xué)習(xí)，將借來的厚厚的資料謄抄至凌晨一二點，第二天再還給學(xué)校，作業(yè)本只能在商店買零號普通紙張裁剪制作。

蒲城縣教育局組織了全縣中學(xué)摸底排名統(tǒng)一考試，我記得化學(xué)考試題是：一顆20克重的鐵釘放在硝酸銅溶液，過一會兒取出后用酒精燈烘干鐵釘表面，請問鐵釘表面上鍍有多少克銅？物理科考試題是：用一條繩子懸掛質(zhì)量為M的木塊，一顆子彈打中并留在木塊中子彈自重不計，請問木塊的擺角為多少度？聽化學(xué)、物理兩科代課老師說，全年級僅王中林和我做出了這兩道難題。學(xué)校按考試成績重新分班，我有幸和王中林編入一班，成為了他的同班同學(xué)。

王中林天生聰慧、勤奮好學(xué)、德才兼?zhèn)洹⒊鲱惏屋停坏骺瞥煽儍?yōu)秀，而且還是學(xué)校文藝樂隊骨干成員，二胡拉得極好。1978年的夏天，王中林考入了西北電訊工程學(xué)院物理師資班（現(xiàn)在的西安電子科技大學(xué)）。

2004年7月22日，我回西安參加大學(xué)畢業(yè)20年聚會，接到在縣上工作的中學(xué)同學(xué)竇建斌電話，聽說王中林同學(xué)已從美國回來了，晚上要請大家聚會。我十分激動，非常想念他，那時我們已27年沒有通信見面了。蒲城縣盛源飯店華燈璀璨，12位高中同學(xué)早已聚集等候。王中林同學(xué)健步向大家走來，他和藹可親、笑容可掬、神采飛揚(yáng)地與同學(xué)們一一握手，給大家發(fā)的兩張名片上面印有：國家納米科學(xué)中心海外主任、佐治亞理工學(xué)院校攝政董事教授、清華大學(xué)“長江”特聘講座教授、中國科學(xué)院化學(xué)所，中山大學(xué)名譽(yù)教授等頭銜。在座的同學(xué)們分別介紹了自己高中畢業(yè)后的工作情況。

通過王中林的自我介紹，我們了解了他這些年的傳奇經(jīng)歷： 1981年西北電訊工程學(xué)院得到了3個CUSPEA（中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類研究生計劃）考試的名額，王中林參加了考試，但因為英語成績不夠，沒有通過。為了把英語學(xué)好，參加工作的大姐出錢為他買來錄音機(jī)補(bǔ)習(xí)英語，第二年一舉通過了考試，成為當(dāng)年西北五省唯一被CUSPEA錄取的學(xué)生。當(dāng)時的內(nèi)地消息閉塞，對美國高校一無所知，選擇美國學(xué)校又成了一個難題。于是他便以字母順序選擇了以A開頭的亞利桑那州立大學(xué)，沒想到機(jī)緣巧合，歪打正著竟然投在國際知名的顯微分析學(xué)家，英國皇家學(xué)會會員，高分辨電子顯微學(xué)奠基人J.W.Cowley教授的門下。

王中林的勤奮好學(xué)與刻苦努力很快得到了Cowley教授的賞識，Cowley教授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和謙虛溫和的處事風(fēng)格也深深影響了王中林日后的成長，對推動他在科學(xué)征途上的進(jìn)步起到了非常重要的作用。王中林用四年時間做了3個方面的研究：一是用顯微學(xué)和譜儀學(xué)結(jié)合的方法來分析納米顆粒的結(jié)構(gòu)和表面反應(yīng)；二是提出了反射電子能量損失譜表面分析的理論和方法，第三是研究電子和表面的相互作用。Cowley教授對他的評價是：“不管做什么，都是做得最好的”。這3個方面的任何一個課題都可以作為一篇合格的博士論文。而日后，這3個方面也都演變?yōu)橹耸挚蔁岬膶W(xué)術(shù)熱點。

1987年7月，王中林用了4年時間拿到了一般人需要5至6年的物理學(xué)博士學(xué)位。博士畢業(yè)后到紐約州立大學(xué)石溪分校讀博士后，當(dāng)時石溪分校顯微學(xué)研究方面的實驗條件很差。

1988年王中林又來到曾有27人獲得諾貝爾獎的英國劍橋大學(xué)開文迪許實驗室讀博士后從事研究，從那時他就開始做理論研究。王中林既做理論研究，也做物理實驗。他認(rèn)為要提出想法，必須進(jìn)行理論計算，然后再做實驗，用實驗結(jié)果來證明理論的可行性。沒有經(jīng)過實驗驗證的理論是不成立的。多年來，他搞研究最大的特點就是將理論和實驗融合在一起。

在外國人刁難中取得成果

工作剛開始的時候，由于不是出身名校，又乏人引薦，求職之路很不順利，每一步都非常艱辛，有人嘲笑，有人譏諷。美國的第一代華人移民至少面臨三方面的障礙：種族、語言、文化。有了一些成果之后，有人帶著有色眼鏡無端刁難，使王中林的科學(xué)研究工作陷入困境，這條路很艱難。能否堅持自己正確的道路，持之以恒、鍥而不舍、有勇往直前戰(zhàn)勝困難的底氣，能否擁有過硬的素質(zhì)、毅力、判斷力、耐心等修煉作為科學(xué)研究的功力在考驗著他。

在工作期間王中林受到過兩次大的沖擊。第一次是1988年在英國劍橋大學(xué)讀博士后時，他提出的一種理論與導(dǎo)師的想法不一致，導(dǎo)師甚至問他這究竟有什么用？但他還是堅持將文章發(fā)表了，這篇文章現(xiàn)在已成為經(jīng)典文章。當(dāng)時導(dǎo)師對他很不滿意，導(dǎo)師是他們這個領(lǐng)域的權(quán)威，在世界上有許多學(xué)生，并且在這個行業(yè)內(nèi)都是中層以上的干部，他們圍攻王中林。這時正是王中林的事業(yè)剛起步之時，面對這些眾多的“敵人”，他要做出最好的工作，用工作來證明自己，他做的工作不僅數(shù)量高而且質(zhì)量高。1999年王中林獲得美國顯微鏡學(xué)的巴頓獎?wù)聲r，給他頒獎的學(xué)會主席是這位導(dǎo)師的學(xué)生。王中林征服了他們，獲獎的意義很大，這證明了他的為人、學(xué)問，這是10年功夫啊！他的第一本書就是在當(dāng)時最低谷的時候?qū)懙摹Ｍ踔辛终f他不會放棄，決不放棄。

第二次是王中林剛到佐治亞理工學(xué)院時，1995年他到佐治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)系任教，成為佐治亞理工學(xué)院副教授，從事納米科學(xué)研究，啟動了科學(xué)生涯中一系列的重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。開始由于沒有專用的實驗室，只能白天查閱文獻(xiàn)，晚上借用別人的實驗室。有些教授歧視他，想用他的啟動經(jīng)費(fèi)去買他們的設(shè)備，他沒有理會。王中林要把自己的工作做好，把自己的聲譽(yù)打出來，這也是3年的功夫啊，3年里他發(fā)表了八十多篇同行評議的文章，當(dāng)他得到教授職位時，系里的教授們對他說：你讓我們看起來很差。

1996年，王中林在納米領(lǐng)域的第一篇文章在《Adv. Materials》雜志上發(fā)表，引起了極大關(guān)注，該文章被引用次數(shù)超過200次。同年，他的第二本專著由劍橋大學(xué)出版社出版，被美國材料學(xué)會會刊評論為“反射電子顯微學(xué)唯一的和必讀的教材”。1998年王中林和同事在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了關(guān)于發(fā)現(xiàn)納米碳管量子導(dǎo)電效應(yīng)的文章，被12家專業(yè)學(xué)會會刊和報社作為重大科技發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)載，評論為“有關(guān)智能材料唯一的和最前沿的書籍”。

2000年，王中林率領(lǐng)的研究小組發(fā)現(xiàn)并合成了半導(dǎo)體氧化物納米帶結(jié)構(gòu)，為納米級傳感和敏感器以及光電器件打下基礎(chǔ)。《科學(xué)》雜志發(fā)表了其文章并評論說“該文章報道了振奮人心的納米材料，從來沒在科學(xué)文獻(xiàn)中看到過這種材料”。2003年5月7日，法國居里夫人大學(xué)以王中林個人的名義舉行了專題納米科技研討會。

他有望成為陜西走出的諾貝爾獎得主

聽完王中林的介紹后我率先發(fā)言：“王中林同學(xué)，您是高陽中學(xué)的驕傲；您是蒲城縣人民的驕傲；您是陜西人民的驕傲……”王中林說：“我經(jīng)常在世界各地名牌大學(xué)作學(xué)術(shù)講演，自認(rèn)為口才出眾、思維活躍，今天見識了老同學(xué)的口才，自愧不如、甘拜下風(fēng)。”

王中林把人生分為3個階段。第一個階段要向世界證明自己的能力和才華；第二個階段盡自己的能力幫助朋友和周圍的人；第三個階段要用自己的知識來為國家作貢獻(xiàn)。“第三階段取得的成就是最璀璨的，也是衡量一個人價值的最重要的部分。”王中林說：“我現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了第三個階段”。將自己的知識貢獻(xiàn)給祖國是王中林一貫的主張，也是王中林的親身實踐。

在過去18年中，王中林往返中美間120余次，培養(yǎng)了150多位分布在中國、臺灣和美國的華人優(yōu)秀人才。和國內(nèi)學(xué)者合作發(fā)表論文六十余篇。幫助擴(kuò)大中國科技界在國際科學(xué)舞臺的知名度和影響力，并為國內(nèi)培養(yǎng)、鍛煉和輸送了一批優(yōu)秀的科研工作者。

9月24日，湯森路透集團(tuán)發(fā)布2015年度引文桂冠獎獲獎名單。中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所首席科學(xué)家，佐治亞理工學(xué)院終身校董事講席教授王中林院士成為物理學(xué)領(lǐng)域獲獎人之一。

湯森路透引文桂冠獎是由湯森路透公司推出的一項通過數(shù)據(jù)定量分析得出的學(xué)術(shù)獎項。按照生理或醫(yī)學(xué)、物理、化學(xué)與經(jīng)濟(jì)四個領(lǐng)域進(jìn)行分類，根據(jù)過去30年間發(fā)表研究成果的總被引頻次，來定量分析和預(yù)測最有影響力的研究人員。這些高影響力的研究人員將被授予湯森路透引文桂冠獎稱號。該獎項自2002年開始評選，每年一次，截止到目前湯森路透已成功預(yù)測了37位諾貝爾獎得主。今年的引文桂冠獎一共有18位獲獎人，其中物理學(xué)領(lǐng)域有4位。王中林院士是今年唯一的華人獲獎?wù)摺?/p>

科學(xué)已經(jīng)成為王中林畢生的事業(yè)信仰，科學(xué)已融入了他的生命之中。熱愛科學(xué)，潛心于從基礎(chǔ)科學(xué)到工程設(shè)計，再到技術(shù)應(yīng)用，他己成功的打造了一個科學(xué)家的品牌產(chǎn)品。經(jīng)過兩年的發(fā)展，今天的納米發(fā)電機(jī)已能夠產(chǎn)生5到1000伏的電壓，技術(shù)完全成熟。如今，王中林己是美國納米新能源公司首席科學(xué)家、聯(lián)席董事長，正致力于科研成果轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品走產(chǎn)業(yè)化、市場化的推廣，我堅信王中林同學(xué)一定會對人類作出重大的貢獻(xiàn)。（本文有刪節(jié)，文內(nèi)標(biāo)題為編者所加）

納米發(fā)電機(jī)如何改變生活

說起納米發(fā)電機(jī)，可能很多人覺得這是個既陌生又艱澀的設(shè)備。要理解這個設(shè)備，必須分兩部分來解釋，一部分是納米，一部分是發(fā)電機(jī)。

先來說說發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)是一個把動能或其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的裝置。三峽大壩下面就是一些巨大的發(fā)電機(jī)。而納米本身就是一個計量單位，納米又稱毫微米，舉個例子來說，假設(shè)一根頭發(fā)的直徑是0.05毫米，把它徑向平均剖成5萬根，每根的厚度大約就是1納米。

納米發(fā)電機(jī)是基于規(guī)則的氧化鋅納米線的發(fā)電機(jī)，是目前世界上最小的發(fā)電機(jī)。

從理論到實踐的過程是艱難的，王中林認(rèn)識到氧化鋅獨(dú)特的半導(dǎo)體、光學(xué)和生物學(xué)性能，具有其他納米材料不可替代的作用，因此，他的研究小組一直致力于以氧化鋅為基礎(chǔ)的納米材料的合成和應(yīng)用研究。2001年，他們已經(jīng)在《科學(xué)》雜志上報告首次合成氧化鋅半導(dǎo)體材料帶，這篇論文已被引用1100多次。

以王中林一直研究的氧化鋅（ZnO）為例，這是一種特殊的材料。Zn帶正電，O帶負(fù)電。在沒有外力的情況下，正負(fù)電荷在中心重合，材料本身并不帶電；而當(dāng)受到外力的時候，材料會發(fā)生一定的形變，使正負(fù)電荷中心發(fā)生偏移，從而產(chǎn)生一個電勢差。這樣，機(jī)械能就轉(zhuǎn)化為了電能。實驗表明，在一個6厘米×6厘米的摩擦納米發(fā)電機(jī)上通過踮腳產(chǎn)生的電就能夠給一塊手機(jī)電池充電，還可直接點亮約600盞LED燈。

王中林表示，單個的納米發(fā)電機(jī)雖然研發(fā)出來了，但畢竟其功率有限。未來真正投入使用的話，必須要有大量的納米發(fā)電機(jī)共同工作，組成一個“發(fā)電機(jī)組”。因此，課題組下一步的工作便是要想辦法研發(fā)出多個納米發(fā)電機(jī)聯(lián)合發(fā)電的裝置。