被稱為中國“量子之父”的潘建偉院士是27歲在《自然》上發(fā)表第一篇論文的，中國結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)軍人物施一公是32歲時(shí)在上面發(fā)表第一篇文章的。與之相比，22歲的曹原占盡年齡優(yōu)勢(shì)。
《自然》雜志18日發(fā)布了2018年度科學(xué)人物，位居榜首的是曹原。圖/《自然》網(wǎng)站截圖
英國《自然》雜志于近日發(fā)布了2018年度影響世界的10大科學(xué)人物，位居榜首的是1996年出生、在美國麻省理工學(xué)院攻讀博士的中國學(xué)生曹原。
曹原今年才22歲，就榮登《自然》年度人物榜首。這似乎是一位現(xiàn)象級(jí)的人才，因此，國內(nèi)外媒體不吝以天才、神童等溢美之詞來贊譽(yù)。
22歲《自然》連發(fā)兩文，打破諸多紀(jì)錄
2018年3月5日，《自然》連刊兩篇論文，闡述石墨烯超導(dǎo)重大發(fā)現(xiàn)，第一作者均為曹原。
這兩篇文章都有獨(dú)特的重要發(fā)現(xiàn)。第一篇文章主要描述了旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯在轉(zhuǎn)角接近魔角(正常條件下約為1.1°)時(shí)，能帶結(jié)構(gòu)會(huì)接近于一個(gè)零色散的能帶，從而可能導(dǎo)致在這個(gè)能帶(實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)，分別處在相對(duì)于石墨烯狄拉克點(diǎn)的負(fù)摻雜和正摻雜)被半填充的時(shí)候，會(huì)經(jīng)過一個(gè)金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變，變成一個(gè)莫特絕緣體。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)的主要意義在于，提供了一種全新的、可調(diào)節(jié)的平臺(tái)來研究電子-電子的強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)，也為困擾物理學(xué)家30年之久的高溫超導(dǎo)之惑，提供了一個(gè)前所未有的體系。
第二篇文章則具體解讀“有什么有趣的強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)可以研究”，并在今后投入應(yīng)用。最有名的強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系莫過于銅氧化物中的高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。在改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)條件和儀器設(shè)備之后，曹原發(fā)現(xiàn)了少量摻雜莫特絕緣體相會(huì)發(fā)生超導(dǎo)相變，并且在多個(gè)樣品中觀察到了類似現(xiàn)象。
雖然曹原的研究結(jié)果還需要未來更多的研究證實(shí)，而且應(yīng)用于實(shí)際可能還有很長的路要走。因?yàn)橐恢币詠砣藗兌枷Ｍ眉兲蓟氖﹣韺?shí)現(xiàn)超導(dǎo)相，而盡管石墨烯有各種奇特的性質(zhì)，比如高電導(dǎo)率、透光率、機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性等，但是唯獨(dú)超導(dǎo)至今尚未實(shí)現(xiàn)。所以，僅僅以能在《自然》雜志發(fā)表該論文就足以讓人刮目相看，以天才之名冠之并不為過。
《自然》網(wǎng)站截圖
《自然》(Nature)《科學(xué)》(Science)和《細(xì)胞》(Cell)并稱CNS，是世界三大頂級(jí)科學(xué)期刊。能在三大期刊上發(fā)文，是無數(shù)科學(xué)家夢(mèng)寐以求的目標(biāo)，也是評(píng)選諾貝爾獎(jiǎng)、競(jìng)選院士、展示大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)研究實(shí)力的重要依據(jù)。據(jù)稱《自然》的斃稿率高達(dá)90%，曹原能一次性在上面發(fā)兩篇文章，展示了其深厚的功力。
而與中國其他著名的科學(xué)家相比，曹原也占盡年齡優(yōu)勢(shì)。被稱為中國“量子之父”的潘建偉院士是27歲在《自然》上發(fā)表第一篇論文的，中國結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)軍人物施一公是32歲時(shí)在《自然》上發(fā)表第一篇文章的。從這個(gè)角度看，如果持之以衡和假以時(shí)日，曹原的學(xué)術(shù)成就不可限量。
曹原的研究未來或可改變互聯(lián)網(wǎng)
不過，曹原論文所提出的實(shí)際應(yīng)用問題可能與2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、“光纖之父”高錕有相似性。早在20世紀(jì)60年代，高錕就提出了光纖理論，但當(dāng)時(shí)并不為學(xué)界和業(yè)界認(rèn)可，更被批評(píng)為“癡人說夢(mèng)”。但高錕并未放棄，繼續(xù)研究和改良技術(shù)。及至1981年第一代光纖系統(tǒng)面世，直接改變了人們的生活。
曹原及其團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)其實(shí)是為未來能量傳導(dǎo)，以及通信更快、通信質(zhì)量更好和成本更低的互聯(lián)網(wǎng)提供理論基礎(chǔ)和指出實(shí)現(xiàn)的方向。
早在1911年，荷蘭物理學(xué)家�？�·卡末林·昂內(nèi)斯等人發(fā)現(xiàn)，汞被冷卻至接近0K(-273℃)時(shí)，電子可以通行無阻，因而這種“零電阻狀態(tài)”稱為“超導(dǎo)電性”。
一般材料在導(dǎo)電過程中會(huì)消耗大量能量，如果傳輸電纜從發(fā)電站到用戶的傳送過程中能量耗損越小，經(jīng)濟(jì)效益越大。超導(dǎo)體的出現(xiàn)，使傳輸過程中的能量損耗幾乎可以降為零。然而，目前絕大多數(shù)超導(dǎo)體僅在接近0K(-273℃)溫度下才能工作，因此，以維持低溫來使用超導(dǎo)體既不現(xiàn)實(shí)，成本也極為昂貴。
但是，如果材料能在室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，那就不用維持冷卻的技術(shù)，也不必支付昂貴的冷卻費(fèi)。這會(huì)使能量傳輸、通信的面貌煥然一新。不過，要想達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，還有大量的研究要做。這或許是曹原未來工作和研究的方向。
▲圖/《自然》網(wǎng)站截圖
曹原“橫空出世”，少年班要不要繼續(xù)
另一方面，曹原的“橫空出世”，似乎又重啟了千里馬與伯樂的爭論。用今天的話來講，就是科學(xué)家或人才，是發(fā)現(xiàn)的還是培養(yǎng)的。從曹原的情況看，這兩者兼而有之。
因?yàn)橹袊恢痹谔剿髋囵B(yǎng)天才少年的方法和教育過程，14歲的曹原從深圳耀華實(shí)驗(yàn)學(xué)校，考入蜚聲中外的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班，并入選“嚴(yán)濟(jì)慈物理英才班”，18歲從中科大本科畢業(yè)，前往美國攻讀博士。
從1978年3月8日中科大第一期少年班開學(xué)到今天，也恰好是高等教育改革的40年。少年班也可看作是拉開中國高等教育創(chuàng)新探索的序幕。但由于少年班的寧鉑后來出家等情況，人們對(duì)天才少年過早培養(yǎng)頗多質(zhì)疑，認(rèn)為少年班不利于少年的身心健康成長，給學(xué)校和社會(huì)造成人力、財(cái)力的巨大浪費(fèi)。
隨著對(duì)少年班的爭議不斷，從20世紀(jì)90年代開始，在開設(shè)少年班的13所高校中，只剩下中科大和西安交大兩所學(xué)校還保留了少年班。
但曹原的出現(xiàn)，似乎又成了正面支持少年班的強(qiáng)有力證據(jù)。
當(dāng)然，中科大的少年班也在不斷探索和改進(jìn)，2008年成立了少年班學(xué)院，由三部分組成，分別為最早針對(duì)早慧兒童設(shè)立的少年班，成立于1985年;針對(duì)高考成績優(yōu)異的學(xué)生、仿照少年班模式開辦的“教學(xué)改革試點(diǎn)班”;還有成立于2010年、通過先面試后高考錄取的創(chuàng)新試點(diǎn)班。
曹原作為少年班培養(yǎng)的一種現(xiàn)象級(jí)的天才，說明人才的培養(yǎng)應(yīng)該是不拘一格，因材施教，而且發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)天才是并重的。
愿曹原未來能取得更多成就。
