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中國天才少年曹原:實現石墨烯超導效應,拒絕美國入籍邀請

來源:騰訊網    發布時間:2022-04-19 18:42:58

自古英雄出少年,破馬長槍定乾坤。這句詩被用來謳歌十七歲大破匈奴的少年將軍霍去病,潛龍騰淵,鱗爪飛揚。同樣在21世紀的今天,青年科學家曹原身上得到新的印證。

他尚且年輕,短短2年,學完初中高中課程,14歲考上大學;他造詣頗深,連續8 次在世界頂尖學術期刊《Nature》雜志發表論文,22歲就被評為“2018年度影響世界的十大科學人物之一”,高居榜首。

當他解開應用物理百年的困頓,為世界矚目之時,卻不曾留戀異鄉的繁花似錦,拒絕美國邀請,毅然選擇回到祖國效力。少年英雄,無出其右。少年強則國強,當是如此。

起步:天賦加持下的興趣與努力

1996年,曹原出生在四川成都。和所有學齡前的孩子如出一轍,曹原從小就對世界充斥著別樣的好奇心和求知欲?;蛟S是墻上滴滴答答行走的時鐘,或是收音機里奇妙的聲音,一切都讓曹原想要一探究竟。

作為知識分子家庭,曹原的父母對孩子的關注更甚于普通家長。曹原小的時候,他們充裕的知識足夠應對曹原腦袋里千奇百怪的問題。等到大一些,他們發現,曹原不僅愛問,更是找到自行探索答案的方式——拆卸。

拆卸是學前階段任何孩子都會萌發的動作,曹原的父母一開始并未上心。直到他們看到自家孩子比起別的孩子,對拆卸格外的專注擅長和經久不衰的興趣,這才讓他們重視起來。

或許,自己的孩子不僅是學齡前的聰明,而且真的是一個天才?父母的猜測不久便得到印證。曹原的天賦,熠熠生輝,無法被人忽視。

不過兩三歲,曹原對電子物體內部構造的興趣躍然紙上。漸漸地,小到玩具,大到家電,拆起來都很得心應手。面對父母偶爾的震驚,他也能一步一步組裝完善。維修工具在他手里,成為童年最為常用的玩具。

很快,隨著父母工作的調動,曹原來到深圳——電子科技領先全國的城市。

恰好他的住所距離被稱為“中國電子第一街”的華強北不遠。他常常會在課余時間游走在琳瑯滿目的電子產品中間,看參數,觀察專業人員維修組裝。這些歷經都是他科學意識啟蒙的溫床。

2002年,曹原進入景秀小學開啟他的學習生涯。初入校園,曹原的新鮮感并未持續太久。書上的知識他一學就會,老師講的課與他而言太過簡單。曹原便將更多的時間花在自己感興趣的實驗上。

這個時期的曹原,著實讓老師又愛又恨。說他是個好學生吧,他不愛上課,總是搗鼓著自己的實驗,學校能拆的東西被他拆了個遍;但是要說不是吧,他各科成績也沒落下,更沒有做壞事,只是沉迷于科學實驗。

所有人都知道,曹原是雛鷹,他不該拘泥于蕓蕓眾生的人生路,他該有自己的道路。

在此背景下,曹原的父母著手為他申請更好的學校--被稱作中科大少年班少兒預備班的耀華實驗學校。這個學校不比普通小學,它專門培養“天才少年”,只有天賦異稟的少年才能敲開它的大門,登堂入室。

2007年,11歲的曹原被副校長胡鳳元親自審批合格,正式進入耀華實驗學校,從六年級的超常班起步,曹原的科學之夢開始閃耀光芒。

在這里,曹原盡情地在科學的世界里遨游,他想做的實驗,想驗證的真相,一一得以成行。

這些試驗不僅滿足了曹原的好奇心,還鍛煉著他的動手能力,磨煉著他面對實驗成功與否的心性。此時他還不曾有對未來的清晰目標,但他的一切嘗試,無一不是為他未來的成就,奠定了堅實的基礎。

天才的范圍很廣,曹原對待科學的上心卻在一堆天才中顯得更為特別??茖W界,更需要青少年的創造力和想象力,曹原一定會是一顆冉冉升起的新星。

校長當機立斷,曹原的學習計劃再次提前。在專業的老師團隊帶領下,曹原三年內順利完成小六、中學和高中課程。

正是時間與知識壓縮至高密度的這期間,老師的一句話,讓曹原隱隱找到自己天賦與興趣指引下想要前往的方向。

老師在講物理材料時,無意中感嘆了一句:“如果可以發現常溫狀態下的超導材料,足以顛覆世界!”這句話讓曹原銘記在心,從而萌發想要從事物理學專研超導材料的心。

跨越:目標明確,全面發展

懷揣著夢想,無處不在的天賦和努力,曹原開啟所向披靡的開掛之路。2010年,曹原出現在高考考場。這一年,他14歲,同齡人正是讀初二的年紀。

放榜后,不出所料,他以669分的絕佳成績,被中國科技大學的“嚴濟慈物理英才班”錄取。

顧名思義,物理英才班,招收的正是物理學的少年天才。并且嚴濟慈班錄取學生,不僅看成績,更重要的是招收對物理真正熱愛的學生。唯有熱愛,能抵道路漫長。

與曹原的夢想不謀而合。進入大學的曹原,不過還是個少年。他壓縮的時間,是知識的積集,卻更是他自己的成長。古有過于捧殺的方仲永,才華耗盡泯然眾人;今有眾口悠悠,說少年班高分低能。

這些都是天才身上出現過的概率極高的問題。好在曹原不是任何一種。他的早慧不只體現在對于知識的吸收上,也體現在對人情世故的了然上。

少年班的學生全都年齡小、智商高,曹原作為比平均年齡還小兩歲的學生,他入學不過兩個月,有意讓自己在生活上獨立、快速成長,便勸走了準備全職陪讀的媽媽。

知道自己知識充裕但精力缺乏,三年壓縮了別人的十余年。于是大學便不曾想跳級,安安穩穩念完四年。

感興趣的專業依舊讓他斗志昂揚,但學習之余,他亦不曾忽略與同學的交往,與師長的交流溝通,還有培養自己學習外的興趣,比如說天象攝影和小提琴。

這些看似普通的習慣,深深地加固著人與世界之間的聯系。科研之路上,正是有意識、有目標地培養,自己才能一邊在物理世界攀登一邊腳踏實地,失敗或成功,都不再是影響他的唯一條件。

曹原的大學生涯,刻苦好學、不驕不餒、熱情活躍,得到師長們的一致好評。他的大學老師丁澤軍教授,因其對學生的嚴格遠近聞名,被學生稱為“丁老怪”。國內科研界,他更是被人冠以“科研殺手”的稱號。

但提起自己的學生曹原時,卻一反常態,一片溫和地稱他是個“很聰明的家伙”。中科大物理學院院長曾長淦更是對曹原贊不絕口。

早在大一時,曹原便主動請求進入他的實驗室學習。面對一張稚氣未脫卻滿是熱情的臉,曾教授無法不被打動,收下了他。

接下來的日子,曹原對實驗的上心程度和對自己的嚴格程度,更是讓他嘆為觀止。每每提到曹原,他總是激動地說:“這是在我實驗室混過的娃,當時我覺得他太厲害了。”

曹原專業學習上的精進不止步于校內。2012年,曹原作為首批交流生被派到密歇根大學學習。第二年,又被牛津大學選中,受邀前往進行為期兩個月的科研實踐。

曹原的四年,充實緊密,收獲不小。2014年,曹原以優異的成績順利畢業,伴隨他的,還有該校本科生最高榮譽——郭沫若獎學金。

面對撲面而來的褒揚,曹原保持著科研人員的清醒和謙遜,他只是簡單道:“我和大家都一樣,做了一個大學生該做的努力,并收獲了該收獲的,僅此而已?!痹掚m如此,人生的高光,也僅是開始。

騰飛:解開超導學107年的困局,榮耀加身

曹原對于物理學的夢想,不可能止步于此。一畢業,他無暇顧及身上的榮譽,立即著手出國留學的準備。不久,曹原便作為交流生,遠赴麻省理工大學,攻讀博士。

麻省理工大學是物理學者心目中的天堂,曹原亦是。他依舊對少年時老師說的關于超導材料的話記憶猶新。帶著明確的目標,他確定自己要研究石墨超導技術。

這一方向在物理界實屬冷門,且極不易出成績。他的導師還為此勸導過他。但曹原不為所動,他一心要加入物理界大佬Jarillo-Herrero的團隊,來研究這一課題。

然而曹原的博士之路,在選擇項目的時候就大受挫折。不過分毫之差,讓他與這個團隊失之交臂。

好在曹原不曾氣餒,堅定地選擇“曲線救國”,最終通過電氣工程系還是進入Jarillo-Herrero課題組,從事物理學研究。

曹原的研究方向,于物理界稱得上停滯了百年之久。1911年,荷蘭物理學家卡末林·昂內斯因發現一種能將電子損失降到0的傳輸材質,即“超導體”,從而獲得諾貝爾獎物理學獎。

電力傳輸過程中,會損耗巨大的能源,超導體的存在,有助于大幅降低其損耗。

自從超導體的概念被提出后,無數科學家前仆后繼,對著無數材料踴躍研究,然而要想實現超導體的傳輸優勢,環境必須在絕對零度(零下273攝氏度)之下。

這讓超導體的研究進入反復失敗的瓶頸期。直到曹原的出現。

頂尖的團隊激發出曹原前所未有的專研精神。無數個日日夜夜,曹原不眠不休,對著反復修改實驗反感,推衍實驗過程,分析實驗數據。嘔心瀝血的專研,讓他不知疲憊,沉醉其中。

終于6個月后,曹原激動地發現,石墨烯的排列結構具有非規超導電性的因子,當兩層石墨烯形成一個微妙角度時,極有可能實現超導體性能。

可曹原的發現只引來科學界的嗤之以鼻,沒有人相信困擾物理界一百多年的難題會在一個初出茅廬的學生手里解決。

甚至連實驗的主導人Jarillo-Herrero看過數據后,也僅僅說那是實驗設置中的巧合。

曹原激情澎湃像是被人迎面潑來一桶涼水,讓他無所適從。還好,科研人百折不屈的精神,讓他在短暫的打擊后重振旗鼓。當看到目標之時,只需要找到一條正確的路,便能所向無敵。

再次一頭扎入繁瑣的實驗中,曹原心里堅定又平靜。功夫不負有心人,在無數次失敗后,曹原終于找到讓石墨烯實現超導的方法。

簡而言之,就是當兩層平行石墨烯堆形成約1.1°的微妙角度(魔角)時,就會產生以0電阻傳輸電子的神奇超導效應。

2018年3月5日,曹原將這一發現以論文形式,投給世界頂級科學雜志《Nature》。這一年,他22歲。

收到投稿后,雜志編輯部一片嘩然,超導體的瓶頸竟然有了突破!這讓激動的他們甚至連排版都來不及,就在一天之內連續刊登出曹原兩篇關于石墨烯超導理論的論文。

兩篇論文如同一記驚雷,使得曹原的名字響徹全球科學界。

2018年,曹原由此登上了Nature年度十大科學家之首,同樣是雜志創刊149年歷史以來,年齡最小的入榜者。

《Nature》在年度文章中對他極盡溢美之詞,稱他為:“開創了一個全新研究領域的杰出科學家”。

放眼世界,曹原的成就自然萬眾矚目,說起未來,無數媒體評價他“或將成為最年輕的諾貝爾獎獲得者”。

這并不是夸大其辭,2020年1月13日,曹原導PabloJarillo-Herrero就因魔角石墨烯獲得沃爾夫物理獎,要知道,這個獎項被稱作諾獎風向標。

雖然曹原失之交臂,但他的科研之路,僅僅是開始。

發展:回國是初心與使命

從默默無聞的科研人到科學界人盡皆知的后起之秀,曹原的生活并未有任何改變。

科研人員的基本要素便是潛心專研,曹原更是如此。匆匆參與過幾場報告會后,又一頭扎進實驗室,在自己的領域繼續深入。

曹原的研究成果解開了物理學多年的困頓,卻沒有止步于此。截至2021年7月22日,他在《Nature》的發表的關于石墨烯研究的論文,達到8篇之多。

此時的曹原,在很多終其一生未曾完成一個課題的科學家群體里,稱得上功成名就。這樣優秀的人才,無論在哪里都異常受歡迎。

博士生生涯結束時,美國迫不及待地向他伸來橄欖枝,只要他點頭,綠卡、終生研究者的身份、優渥的生活、充裕的實驗條件,他觸手可及。

曾經的美國,以同樣的方式留住太多優秀的中國留學生,導致中國很長時間的人才凋零,發展步步受限。

到了曹原這里,他卻毫不遲疑地選擇拒絕:“我是中國人,我要回去效力祖國?!?/strong>

樸素的話語,慷慨激昂。上一位說這句話的科學家,是“中國導彈之父”錢學森。

時代在變化,不變的是中國青年科學家的拳拳愛國之心。他國的錦繡前程,在曹原心里,不及祖國的萬里河山。他的一身本事,始于國,最終反哺于國。

曹原的歸來,像是一面迎風不屈的旗幟。吸引著大批留學的有為青年,帶著一身知識,回歸祖國的懷抱。

回國后的曹原,沒有停下的專研的步伐,從理論物理,到實踐,曹原一步不落。但物理的成就,不是一蹴而就,面對曹原回國后的沉寂,從而不乏有質疑的聲音,現實卻給了這些聲音響亮一擊。2021年,25歲的曹原獲得凝聚態物理領域青年物理學家最高獎。

緊接著,石墨烯散熱系統的出現,引發社會各界巨大反響。以此為先河,石墨烯技術在各行各業都出現突破性的提升。這些技術的發展一日千里,其背后與曹原的研究密不可分。

除此以外,曹原還積極推動著中國生留學的項目。他站在學術界的頂峰,目送著一批批優秀學生走向海外,再引領他們歸來。

一個人的力量是有限的,但一個人將自己活成榜樣,便可以指引更多的人前仆后繼著學有所成,報效祖國。

少年智則國智,少年強則國強,世界還是那個世界,但中國已不再時那個中國。因為有曹原這樣的少年,在發展的道路上,國家才越發強大。

關鍵詞: 超導材料 前仆后繼 諾貝爾獎

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