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时间:2018-12-27  来源:新京报网  作者:新京报网浏览:  评论:  条  加入收藏

《自然》杂志18日发布了2018年度科学人物,位居榜首的是曹原。图/《自然》网站截图

《自然》杂志18日发布了2018年度科学人物,位居榜首的是曹原。图/《自然》网站截图

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《自然》年度十大人物:天才曹原居首 贺建奎来去匆匆

曹原今年才22岁,就荣登《自然》年度人物榜首。这似乎是一位现象级的人才,因此,国内外媒体不吝以天才、神童等溢美之词来赞誉。

22岁《自然》连发两文,打破诸多纪录

2018年3月5日,《自然》连刊两篇论文,阐述石墨烯超导重大发现,第一作者均为曹原。

这两篇文章都有独特的重要发现。第一篇文章主要描述了旋转双层石墨烯在转角接近魔角(正常条件下约为1.1°)时,能带结构会接近于一个零色散的能带,从而可能导致在这个能带(实质上是两个,分别处在相对于石墨烯狄拉克点的负掺杂和正掺杂)被半填充的时候,会经过一个金属-绝缘体转变,变成一个莫特绝缘体。

这个发现的主要意义在于,提供了一种全新的、可调节的平台来研究电子-电子的强关联效应,也为困扰物理学家30年之久的高温超导之惑,提供了一个前所未有的体系。

第二篇文章则具体解读“有什么有趣的强关联效应可以研究”,并在今后投入应用。最有名的强关联体系莫过于铜氧化物中的高温超导转变。在改进了实验条件和仪器设备之后,曹原发现了少量掺杂莫特绝缘体相会发生超导相变,并且在多个样品中观察到了类似现象。

虽然曹原的研究结果还需要未来更多的研究证实,而且应用于实际可能还有很长的路要走。因为一直以来人们都希望用纯碳基的石墨烯来实现超导相,而尽管石墨烯有各种奇特的性质,比如高电导率、透光率、机械强度、稳定性等,但是唯独超导至今尚未实现。所以,仅仅以能在《自然》杂志发表该论文就足以让人刮目相看,以天才之名冠之并不为过。

图/《自然》网站截图

图/《自然》网站截图

《自然》(Nature)《科学》(Science)和《细胞》(Cell)并称CNS,是世界三大顶级科学期刊。能在三大期刊上发文,是无数科学家梦寐以求的目标,也是评选诺贝尔奖、竞选院士、展示大学和科研机构研究实力的重要依据。据称《自然》的毙稿率高达90%,曹原能一次性在上面发两篇文章,展示了其深厚的功力。

而与中国其他著名的科学家相比,曹原也占尽年龄优势。被称为中国“量子之父”的潘建伟院士是27岁在《自然》上发表第一篇论文的,中国结构生物学领军人物施一公是32岁时在《自然》上发表第一篇文章的。从这个角度看,如果持之以衡和假以时日,曹原的学术成就不可限量。

曹原的研究未来或可改变互联网

不过,曹原论文所提出的实际应用问题可能与2009年诺贝尔物理学奖获得者、“光纤之父”高锟有相似性。早在20世纪60年代,高锟就提出了光纤理论,但当时并不为学界和业界认可,更被批评为“痴人说梦”。但高锟并未放弃,继续研究和改良技术。及至1981年第一代光纤系统面世,直接改变了人们的生活。

曹原及其团队的发现其实是为未来能量传导,以及通信更快、通信质量更好和成本更低的互联网提供理论基础和指出实现的方向。

早在1911年,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯等人发现,汞被冷却至接近0K(-273℃)时,电子可以通行无阻,因而这种“零电阻状态”称为“超导电性”。

一般材料在导电过程中会消耗大量能量,如果传输电缆从发电站到用户的传送过程中能量耗损越小,经济效益越大。超导体的出现,使传输过程中的能量损耗几乎可以降为零。然而,目前绝大多数超导体仅在接近0K(-273℃)温度下才能工作,因此,以维持低温来使用超导体既不现实,成本也极为昂贵。

但是,如果材料能在室温下实现超导,那就不用维持冷却的技术,也不必支付昂贵的冷却费。这会使能量传输、通信的面貌焕然一新。不过,要想达到这个目标,还有大量的研究要做。这或许是曹原未来工作和研究的方向。

图/《自然》网站截图

图/《自然》网站截图

曹原“横空出世”,少年班要不要继续

另一方面,曹原的“横空出世”,似乎又重启了千里马与伯乐的争论。用今天的话来讲,就是科学家或人才,是发现的还是培养的。从曹原的情况看,这两者兼而有之。

因为中国一直在探索培养天才少年的方法和教育过程,14岁的曹原从深圳耀华实验学校,考入蜚声中外的中国科学技术大学少年班,并入选“严济慈物理英才班”,18岁从中科大本科毕业,前往美国攻读博士。

从1978年3月8日中科大第一期少年班开学到今天,也恰好是高等教育改革的40年。少年班也可看作是拉开中国高等教育创新探索的序幕。但由于少年班的宁铂后来出家等情况,人们对天才少年过早培养颇多质疑,认为少年班不利于少年的身心健康成长,给学校和社会造成人力、财力的巨大浪费。

随着对少年班的争议不断,从20世纪90年代开始,在开设少年班的13所高校中,只剩下中科大和西安交大两所学校还保留了少年班。

但曹原的出现,似乎又成了正面支持少年班的强有力证据。

当然,中科大的少年班也在不断探索和改进,2008年成立了少年班学院,由三部分组成,分别为最早针对早慧儿童设立的少年班,成立于1985年;针对高考成绩优异的学生、仿照少年班模式开办的“教学改革试点班”;还有成立于2010年、通过先面试后高考录取的创新试点班。

曹原作为少年班培养的一种现象级的天才,说明人才的培养应该是不拘一格,因材施教,而且发现和培养天才是并重的。

愿曹原未来能取得更多成就。

□张田勘(科普学者)

编辑 李冰冰 校对 范锦春

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