他可能是百年來年紀最小諾獎獲得者中國天才少年曹原再次創奇蹟

梁任公曾經在《少年中國説》中寫道:“歐洲列邦在今日為壯年國,而我中國在今日為少年國。”這話的意思是説,環伺在中國周圍的列強可以視作發展到成熟期的壯年國,而當時的中國雖然未到壯年,實力底氣不足,但只要有少年撐起國之希望,未來大展手腳並非不可能。

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這句話寫於1900年,轉眼百多年過去了,可以看到任公的話經得起時間考驗。從清末民初再到當下,無數少年英才紛紛立志學成報國,這才有了我國在科研乃至國防多方面的進步與突破,我們熟悉的錢學森等大科學家更將一生辛勞奉給祖國,所以他們生前身後都受國人尊重。去年火了一種説法“後浪”,這説法引起了不少爭議,不過單就科研界而言,的確分前浪與後浪。前浪的成就已經被記錄在科研史,而後浪繼承前輩志願,接手前輩沒能解決的問題給出更佳答案,給世界帶來全新驚喜。今天要講到的這名中國少年天才,就屬於後者。

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曹原,出生於1996年,四川成都人,22歲那年,曹原憑藉在石墨烯超導上取得的突破性科研發現成為世界矚目的科研新星,那一年《自然》雜誌的編輯收到曹原的論文後激動得連排版都等不及,火速將其先發到了雜誌官網上,隨後在雜誌上連刊兩篇Nature論文,隆重介紹其成果。熟悉科研領域歷史的朋友都知道,《自然》是世界上最權威的科學雜誌之一,和一般的科學雜誌不同,《自然》會接納多個領域的最新最前沿科研成果,但凡能在《自然》上面發表論文,其意義不亞於獲得科研項目大獎,而曹原的名字出現在《自然》上後,世界為之震驚。這種震驚不僅因為曹原的年紀,因為他來自中國,還因為他的成果破除世界100多年來的某項科研僵持,詳細情況,我們稍後説。

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總之,年紀輕輕的曹原不但讓《自然》不吝讚美之辭稱他為“開創了一個全新研究領域的傑出科學家”,還讓他居當年年度十大科學家之首,算起來《自然》歷史也有150多年了,曹原是這麼長時間裏獲此殊榮的一眾科學家中年紀最小的。其實在曹原之前,中國科研界也有很多優秀人才在《自然》上發表了學術論文,但以第一作者身份亮相雜誌的國內科研工作者裏,曹原年紀仍最小。因此外界認為,曹原很可能成為百年來最年輕諾貝爾物理學獎獲得者,打破“前浪”的記錄,這一切只因他的成果太過耀眼。那麼曹原的成果是什麼呢?其實解釋起來並不複雜,因為這成果與我們的生活是息息相關的:現代人的生活離不開電力這種必需能源,能源輸送需要傳輸物質,而傳輸過程中能源的損耗,是世界上所有能源公司最頭痛的事——損耗百分之幾看着不起眼,但已經足夠造成千億美元白白浪費。

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比如我們的高壓電線,雖然已經選用電阻係數很小的金屬銅芯,但現實中的電線可比實驗室的長太多了,所以電能傳輸時,電阻再小的導體也會造成極大能源損耗,誰能解決這種損耗問題,找到將電子損失降到0的低成本辦法,達成近乎0損耗輸電,誰就能顛覆世界——但這種完美的材料和條件哪是那麼容易發現的。1911年到1913年間,荷蘭物理學家海克·卡末林·昂內斯通過不懈努力給後人提供了一條研究思路:他通過長期實驗,發現了錫、水銀、鉛等物質在超低温度下電阻突變趨近於0的現象,也就是説在某種特定温度下傳輸物質電阻是可以為零的(學術上一般用測量值低於10-25Ω形容),這種完美狀態並非人幻想的天方夜譚!

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這就是如今物理課本上講到的“超導”,昂內斯憑藉這項全新發現,榮獲1913年諾貝爾物理學獎。遺憾的是,昂內斯的實驗用在現實裏太難了,現實中電力傳輸怎麼能製造實驗室裏那樣接近絕對零度(-273℃)的環境?這意味着,實驗呈現的0損耗輸電,還只是理想,想應用到現實就必須尋找實際可用的超導材料,而且這材料與應用成本也不能太貴,太貴就沒法大面積使用了。上世紀80年代有人發現銅氧化物實現超導温度,但因為銅氧化物結構調整難,這項研究依然只進步了一點點。而曹原讀中學時就從老師口中聽到了尋覓常温下超導材料的意義,在心中種下一顆夢想的種子。2017年,曹原正在美國麻省理工攻讀博士學位,他推斷石墨烯這種材料兩層相疊且位置輕微偏移時,材料性質會發生劇變,從而實現超導體性能,但如果沒有實驗成果支撐,物理學界是不會相信一個小年輕的觀點的。

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曹原為了證明自己的超導理論做了無數次實驗,終於在2018年3月份完成,兩層石墨烯在特定角度下成為超導體、為電子提供無阻礙通行道路這一現象被證實。《自然》一天內連續刊登兩篇相關文章後,曹原這個名字震撼了國際科研界,毫不誇張的説,這項發現是與全人類未來有關的。因為超導體不僅是完美的導電體,還可用於製作新式發電機、靈敏度極高的磁傳感器,在軍事、通信、生物和地理測量、超導計算機(大大提高運算速度還去掉散熱問題),磁懸浮列車和熱核聚變反應堆等多方面,超導體都能實現重大突破,舉個例子,我們每天用的手機如果使用石墨烯電池,充滿電只需10多分鐘輕輕鬆鬆。曹原是中國的少年天才,他從小就表現出了天賦,而我國也非常願意為少年天才提供發展平台,曹原11歲進入深圳耀華實驗學校,14歲參加高考以669分高分進入中科大少年班,眾多教授對他傾力培養,送他去國外名校進行交流學習,再加上曹原自身非常努力,才有了打破百年僵局的驚豔成果。

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如今石墨烯的商業化已經開始,未來它在工業方面的應用會帶給我們更多驚喜。而曹原並沒有止步研究,去年他又在《自然》上連續發表兩篇石墨烯超導研究論文,報告了新進展;今年2月,曹原再發第5篇《Nature》,引來無數外國學者交口稱讚,事實上,國外力量非常希望能夠與曹原長期合作。但曹原的一句話讓許多國人為之動容:“我是一箇中國人,我學成以後要回到中國的。”面對國外可能更豐厚的物質回報和研究條件支持,曹原堅定地選擇了為中國科技振興而努力這條路,拒絕了諸多誘惑,保持低調基本不接受採訪,全身心投入工作中,相信在未來,曹原能創造更多奇蹟。梁任公當年説的“少年強則國強”,在“後浪”身上真正實現了。

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