曹原：掀起超導(dǎo)世界波

徐曉歡

2018年12月18日，國(guó)際頂級(jí)科學(xué)期刊《自然》雜志評(píng)選出了年度十大人物。在這個(gè)十大人物榜單中，位居榜首的是榜單中年齡最小的中國(guó)科學(xué)家曹原。

曹原獲此殊榮，世界已不再驚訝，因?yàn)檫@是實(shí)至名歸。早在2018年3月，曹原就曾掀起一股世界級(jí)的沖擊波——年僅22歲的他一舉攻克了困擾世界物理學(xué)的百年難題，取得超導(dǎo)領(lǐng)域質(zhì)的突破，《自然》雜志一次連刊了他的兩篇論文，創(chuàng)下該雜志建刊149年以來的紀(jì)錄。

在世界能源史上，電力傳輸過程的能源損耗巨大。目前使用的傳輸材質(zhì)中，大約7%的能源是在傳輸過程中損失掉的，這是世界上所有能源公司一直頭疼的問題。曙光在1911年乍現(xiàn)，荷蘭物理學(xué)家卡末林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)了一種能夠?qū)㈦娮訐p失降到0的傳輸材質(zhì)，并命名為“超導(dǎo)體”，令能源界一片歡呼。由于這個(gè)發(fā)現(xiàn)，昂內(nèi)斯榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但歡呼不久，便陷入一片沉寂。因?yàn)樵谶@個(gè)“超導(dǎo)體”的后面，站著一個(gè)沮喪的遺憾——要想實(shí)現(xiàn)這種傳輸條件，環(huán)境必須在冷卻至絕對(duì)零度（也就是-273℃）。這在現(xiàn)實(shí)世界中絕不可能，因此，這一科研成果無法付諸實(shí)踐，能源公司依舊承擔(dān)著巨額損失。后來，雖然科學(xué)界無數(shù)科學(xué)家前赴后繼、皓首窮經(jīng)地進(jìn)行研究，但仍是沒有找到在常溫條件下實(shí)現(xiàn)“超導(dǎo)體”性能的材料。這一遺憾持續(xù)了107年，直等到青蔥少年曹原的出現(xiàn)。

在美國(guó)麻省理工學(xué)院攻讀物理博士期間，曹原一直潛心研究國(guó)際上尚無先例的石墨烯超導(dǎo)電性，并夜以繼日地泡在實(shí)驗(yàn)室里。在實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)疊在一起的兩層石墨烯彼此之間發(fā)生輕微偏移的時(shí)候，按照他的理論推測(cè)，材料會(huì)發(fā)生劇變，有可能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)體性能。雖然諸多物理學(xué)家質(zhì)疑這是一個(gè)20歲小孩的美好幻想，但曹原不為雜音困擾，堅(jiān)信自己的判斷，仍然日夜蹲守在實(shí)驗(yàn)室，克服高溫、極寒等多種極端條件，為心中的夢(mèng)想不懈努力。終于，在一次實(shí)驗(yàn)中，曹原巧妙地將角度旋轉(zhuǎn)為1.1度時(shí)，奇跡發(fā)生了，置身特殊電場(chǎng)的兩層石墨烯在常溫下成為超導(dǎo)體，電子在其間暢行無阻，曹原終于向世界證明了自己！為了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，他又歷經(jīng)了7個(gè)月的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終完成了全部實(shí)驗(yàn)，107年的世界級(jí)遺憾終于畫上了句號(hào)。

《自然》雜志在年度文章中介紹曹原為：“開創(chuàng)了一個(gè)全新研究領(lǐng)域的杰出科學(xué)家?！彼目蒲谐晒痼@了全世界。在曹原發(fā)表論文之后，短短9個(gè)月，石墨烯的初步商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)落地。以手機(jī)為例，一旦安裝石墨烯電池，手機(jī)的充電時(shí)間將被縮短為16分鐘的閃沖。曹原的發(fā)現(xiàn)將極大地促進(jìn)電子消費(fèi)品工業(yè)的發(fā)展，在能源傳輸方面，將為全球能源行業(yè)省下數(shù)千億美元的資金。

破百年難題，創(chuàng)《自然》第一，曹原究竟是何方神圣？

1996年，曹原出生在成都。11歲時(shí)，因?yàn)楫愑诔Ｈ说奶熨x，他被選拔進(jìn)入深圳耀華實(shí)驗(yàn)小學(xué)超常班，由學(xué)校專門配備的老師進(jìn)行輔導(dǎo)。3年不到，曹原就完成了小學(xué)六年級(jí)、初中、高中所有課程的學(xué)習(xí)，引來外界一片驚訝的目光。高考時(shí)，他以669分的優(yōu)異成績(jī)被中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班錄取。雖然，少年班是天才的聚集地，但曹原依舊卓爾不群。別人要用一年時(shí)間完成的科研，曹原只要短短的一個(gè)寒假，他被稱為“天才中的天才”。就連在國(guó)內(nèi)有“科研殺手”之稱的丁澤軍教授也一反常態(tài)，稱贊曹原是一個(gè)很聰明的家伙兒。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)畢業(yè)后，曹原獲得該校本科生最高榮譽(yù)——郭沫若獎(jiǎng)學(xué)金，并前往世界排名前五的美國(guó)麻省理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位。可面對(duì)贊譽(yù)，他顯得很低調(diào)，說自己沒什么特別的，和同學(xué)一樣，本科也是讀了四年畢業(yè)的。

“沒什么特別的”，是謙虛，也是曹原接下來的科研寫實(shí)，他的科研之路也并非一帆風(fēng)順。在麻省理工學(xué)院，他曾因與感興趣的項(xiàng)目失之交臂而陷入絕望，也曾6個(gè)月徹夜不休地研究一個(gè)原理，卻在最后發(fā)現(xiàn)那不過是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的巧合而備受打擊……但喜歡天文愛仰望星空的他，有著超常的冷靜與平和的心態(tài)，無論怎樣，他都能很快地調(diào)整過來，接著又一頭扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，直至成功發(fā)現(xiàn)常溫超導(dǎo)體，一舉破解世界百年難題，掀起一股世界波。

《自然》雜志每年的封面中都會(huì)有一期以巨型數(shù)字10為中心，表示共計(jì)10位科學(xué)家上榜的報(bào)道。2018年，圖片中數(shù)字“10”中的“0”被設(shè)計(jì)成正六邊形，代表了曹原實(shí)驗(yàn)中石墨烯的碳環(huán)結(jié)構(gòu)，同時(shí)數(shù)字呈現(xiàn)兩層紅藍(lán)網(wǎng)格疊加的重影，這正是曹原實(shí)驗(yàn)中的“魔法角度”。

如今，眾多大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)爭(zhēng)相向曹原拋出橄欖枝，但曹原第一時(shí)間返回了自己的母?！袊?guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，他希望學(xué)成歸來回這里工作。因?yàn)椋@里培養(yǎng)了他的科研精神，滋養(yǎng)了他的科研興趣，他希望將更多的時(shí)間用來為中國(guó)科技創(chuàng)造更多的奇跡。