薛其坤：他的量子世界和他的“中國夢”

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，又保持同外界、學界的對話。他說，實驗室生活與其說是刻苦，不如說是忘我。雖然中國科學院院士、清華大學副校長等光環籠罩著他，但他更習慣學生叫他“薛老師”。他說，科學發現沒有第二，需要爭分奪秒，沒有退路……

他是與時間賽跑的物理學家、量子反常霍爾效應的發現者薛其坤。

同時間賽跑，享受“7-11”生活

2013年3月15日，《科學》雜志發表了一項震驚物理學界的成果—薛其坤領銜的團隊在實驗中首次發現量子反常霍爾效應。

新聞發布會上，楊振寧的評價讓人更加明白這項成果的分量。“這讓我想起很多年前接到物理學家吳健雄的電話，她第一次告訴我在實驗室做出了宇稱不守恒的實驗，這個發現震驚了世界。今天，薛其坤及其團隊的實驗成果，不僅是科學界的喜事，也是整個國家的喜事。”

有人說，如果沒有“同時間賽跑”的執著，就沒有這項科研成果。

“真是拼。”清華大學物理系前主任朱邦芬院士如此感嘆，“早上7點進實驗室，晚上11點才離開，這樣的作息時間，其坤已經堅持了20年。”幾乎所有認識薛其坤的人都知道他“7-11”的生活軌跡。

學生們親切地稱他為“7-11”，也有學生曾在心里與他暗暗“較勁”，“和薛老師比比，看誰先到實驗室，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，薛其坤體會到的是快樂而非痛苦。

在薛其坤看來，他最缺少的就是時間。“就我了解，全世界從事實驗物理研究并取得重要成就的人，無一例外都是刻苦的。”他平靜地說。

薛其坤的團隊認為，刻苦是他們攻堅克難的第一秘訣。

“不管再晚再忙，只要不出差，薛老師總要到實驗室看一看，和學生聊一聊，那種對科研的熱愛和精力，真是讓人驚嘆。”進入“量子反常霍爾效應”實驗團隊兩年，清華大學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，可在薛老師的帶領下，每觀測到一個漂亮的數據，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。”

而在薛其坤看來，實驗室里的日復一日更像是一種“忘我”，“每天8個小時分析實驗數據、看實驗結果，你會忘記時間的存在。”

除了精力上的投入，在這個人人都急于出成果的年代，薛其坤更關注的是基本功的訓練。

“我們做實驗物理的，不完全在于發了多少文章，首先需要掌握的是扎實的實驗技術。任何一個大的實驗物理學家，都是扎扎實實做出來的。”薛其坤說。

而如今，身為科學院院士、清華大學副校長、科研團隊掌舵人等，他身擔重任，時間對他而言更加緊張。“我一直在尋找一個平衡，白天處理學校的科研事務，晚上泡在實驗室。”

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，最終會讓人崩潰；你若進入了這個科學的世界，便能從中獲得快樂，這樣的堅持是一種享受。

用極致追求，向世界科學“亮劍”

2012年10月的一個晚上，薛其坤收到學生短信，他們在實驗中發現了量子反常霍爾效應的跡象。

薛其坤立即組織團隊人員，設計實驗方案，部署實驗細節，實施檢測實驗。

接下來幾天的實驗中，團隊成員用“誠惶誠恐”形容當時的心情。25800歐姆，所有人期待著這個標志性的數值。數據不停地跳動著，15800、20000、25800！數據停住了！

世界量子物理學將記住這一刻—在美國物理學家霍爾于1880年發現反常霍爾效應130多年后，人類終于實現了其量子化。

量子反常霍爾效應的特征性行為順利得到驗證：材料在零磁場中的反常霍爾電阻達到量子電阻的數值并形成一個平臺，同時縱向電阻急劇降低并趨近于零。

結果揭曉當天，薛其坤帶了兩瓶香檳，與團隊合影，留下這珍貴的回憶。這天，離2008年10月實驗開始已整整4年。

對于量子霍爾效應，薛其坤打了個比方：普通狀態下的電子運動軌跡是無序的，時有碰撞。量子霍爾效應里的電子在外加磁場的情況下，運動在“高速公路”上，分道行駛。

而在量子反常霍爾效應中，無須在材料中加外磁場，即可實現電子的“分道行駛”。這解決了外加磁場在實際應用中“價格昂貴”“體積龐大”“不適于便攜式電子設備”這一難題。

薛其坤介紹，拓撲絕緣體上實現量子反常霍爾效應由美國斯坦福大學華裔科學家張首晟等人在2008年首次提出。然而實際中，能夠制出滿足實驗需求的拓撲絕緣體材料絕非易事。

薛其坤及其團隊卻勇敢擔起使命。

開始，他們沿國際上的技術路線進行嘗試，但總是失敗。漸漸地，他們探索用不同元素和結構來生長材料。1000個樣品，一次次生長、測量，一次次不順利、調整，再生長、再測量……終于，一個個激動人心的成果接踵而至：2010年，完成對1納米到6納米厚度薄膜生長和輸運測量；2011年，實現對拓撲絕緣體能帶結構的精密調控，使其成為真正的絕緣體，去除了體內電子對輸運性質的影響；最終利用外加柵極電壓實現了對其電子結構的原位精密調控。

如今，量子反常霍爾效應的發現，讓薛其坤及其團隊“亮劍”國際。在團隊眼中，攀登新的科學巔峰時不我待。

心存高遠，追求小量子里的大“夢想”

薛其坤的科研人生經歷本身就是“中國夢”的一個鮮活注腳。

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

憑借對科學的好奇心、對工作的熱愛、對科研的責任心與擔當，回國后的薛其坤鉆進實驗室，十幾年如一日，沒有休息過一個完整的假期和周末，每年平均工作時間在330天以上，每天工作時間在15小時左右，年平均工作時間高達5000小時……

終于，不論在實驗的復雜性、不確定性方面，還是實驗精度要求和實驗難度等方面，薛其坤及其團隊都達到世界頂尖水平。

“假如每50小時能完成一個特定條件下的實驗，則每年可完成100個不同條件下的實驗，日積月累，堅持不懈，你一定在領域前列。因為對于科學發現特別是重要發現，沒有第二，只有沖，沒有退路。”

心存高遠，腳踏實地，成為“薛其坤們”的鮮明特征。

“不管是做科研，還是做教授，都一定要做一個真正的科學家，必須要把功夫用到。科學就是科學，來不得半點馬虎。”薛其坤說。2013年入選“萬人計劃”后，他依然以“7-11”節奏工作在一線。

在國家創新驅動發展的戰略下，薛其坤感到肩上的擔子更重了。

在他看來，國家為越來越多的科學家提供了寬松的科研環境，更多的基礎投入，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，把學生一個一個培養出來，唯有如此才能為實現中華民族偉大復興的‘中國夢貢獻出自己的力量。”這就是這位科學追夢人如今最樸素的愿望。

（本文轉自新華網）