他可能是百年来年纪最小诺奖获得者中国天才少年曹原再次创奇迹

梁任公曾经在《少年中国说》中写道:“欧洲列邦在今日为壮年国,而我中国在今日为少年国。”这话的意思是说,环伺在中国周围的列强可以视作发展到成熟期的壮年国,而当时的中国虽然未到壮年,实力底气不足,但只要有少年撑起国之希望,未来大展手脚并非不可能。

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这句话写于1900年,转眼百多年过去了,可以看到任公的话经得起时间考验。从清末民初再到当下,无数少年英才纷纷立志学成报国,这才有了我国在科研乃至国防多方面的进步与突破,我们熟悉的钱学森等大科学家更将一生辛劳奉给祖国,所以他们生前身后都受国人尊重。去年火了一种说法“后浪”,这说法引起了不少争议,不过单就科研界而言,的确分前浪与后浪。前浪的成就已经被记录在科研史,而后浪继承前辈志愿,接手前辈没能解决的问题给出更佳答案,给世界带来全新惊喜。今天要讲到的这名中国少年天才,就属于后者。

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曹原,出生于1996年,四川成都人,22岁那年,曹原凭借在石墨烯超导上取得的突破性科研发现成为世界瞩目的科研新星,那一年《自然》杂志的编辑收到曹原的论文后激动得连排版都等不及,火速将其先发到了杂志官网上,随后在杂志上连刊两篇Nature论文,隆重介绍其成果。熟悉科研领域历史的朋友都知道,《自然》是世界上最权威的科学杂志之一,和一般的科学杂志不同,《自然》会接纳多个领域的最新最前沿科研成果,但凡能在《自然》上面发表论文,其意义不亚于获得科研项目大奖,而曹原的名字出现在《自然》上后,世界为之震惊。这种震惊不仅因为曹原的年纪,因为他来自中国,还因为他的成果破除世界100多年来的某项科研僵持,详细情况,我们稍后说。

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总之,年纪轻轻的曹原不但让《自然》不吝赞美之辞称他为“开创了一个全新研究领域的杰出科学家”,还让他居当年年度十大科学家之首,算起来《自然》历史也有150多年了,曹原是这么长时间里获此殊荣的一众科学家中年纪最小的。其实在曹原之前,中国科研界也有很多优秀人才在《自然》上发表了学术论文,但以第一作者身份亮相杂志的国内科研工作者里,曹原年纪仍最小。因此外界认为,曹原很可能成为百年来最年轻诺贝尔物理学奖获得者,打破“前浪”的记录,这一切只因他的成果太过耀眼。那么曹原的成果是什么呢?其实解释起来并不复杂,因为这成果与我们的生活是息息相关的:现代人的生活离不开电力这种必需能源,能源输送需要传输物质,而传输过程中能源的损耗,是世界上所有能源公司最头痛的事——损耗百分之几看着不起眼,但已经足够造成千亿美元白白浪费。

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比如我们的高压电线,虽然已经选用电阻系数很小的金属铜芯,但现实中的电线可比实验室的长太多了,所以电能传输时,电阻再小的导体也会造成极大能源损耗,谁能解决这种损耗问题,找到将电子损失降到0的低成本办法,达成近乎0损耗输电,谁就能颠覆世界——但这种完美的材料和条件哪是那么容易发现的。1911年到1913年间,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯通过不懈努力给后人提供了一条研究思路:他通过长期实验,发现了锡、水银、铅等物质在超低温度下电阻突变趋近于0的现象,也就是说在某种特定温度下传输物质电阻是可以为零的(学术上一般用测量值低于10-25Ω形容),这种完美状态并非人幻想的天方夜谭!

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这就是如今物理课本上讲到的“超导”,昂内斯凭借这项全新发现,荣获1913年诺贝尔物理学奖。遗憾的是,昂内斯的实验用在现实里太难了,现实中电力传输怎么能制造实验室里那样接近绝对零度(-273℃)的环境?这意味着,实验呈现的0损耗输电,还只是理想,想应用到现实就必须寻找实际可用的超导材料,而且这材料与应用成本也不能太贵,太贵就没法大面积使用了。上世纪80年代有人发现铜氧化物实现超导温度,但因为铜氧化物结构调整难,这项研究依然只进步了一点点。而曹原读中学时就从老师口中听到了寻觅常温下超导材料的意义,在心中种下一颗梦想的种子。2017年,曹原正在美国麻省理工攻读博士学位,他推断石墨烯这种材料两层相叠且位置轻微偏移时,材料性质会发生剧变,从而实现超导体性能,但如果没有实验成果支撑,物理学界是不会相信一个小年轻的观点的。

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曹原为了证明自己的超导理论做了无数次实验,终于在2018年3月份完成,两层石墨烯在特定角度下成为超导体、为电子提供无阻碍通行道路这一现象被证实。《自然》一天内连续刊登两篇相关文章后,曹原这个名字震撼了国际科研界,毫不夸张的说,这项发现是与全人类未来有关的。因为超导体不仅是完美的导电体,还可用于制作新式发电机、灵敏度极高的磁传感器,在军事、通信、生物和地理测量、超导计算机(大大提高运算速度还去掉散热问题),磁悬浮列车和热核聚变反应堆等多方面,超导体都能实现重大突破,举个例子,我们每天用的手机如果使用石墨烯电池,充满电只需10多分钟轻轻松松。曹原是中国的少年天才,他从小就表现出了天赋,而我国也非常愿意为少年天才提供发展平台,曹原11岁进入深圳耀华实验学校,14岁参加高考以669分高分进入中科大少年班,众多教授对他倾力培养,送他去国外名校进行交流学习,再加上曹原自身非常努力,才有了打破百年僵局的惊艳成果。

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如今石墨烯的商业化已经开始,未来它在工业方面的应用会带给我们更多惊喜。而曹原并没有止步研究,去年他又在《自然》上连续发表两篇石墨烯超导研究论文,报告了新进展;今年2月,曹原再发第5篇《Nature》,引来无数外国学者交口称赞,事实上,国外力量非常希望能够与曹原长期合作。但曹原的一句话让许多国人为之动容:“我是一个中国人,我学成以后要回到中国的。”面对国外可能更丰厚的物质回报和研究条件支持,曹原坚定地选择了为中国科技振兴而努力这条路,拒绝了诸多诱惑,保持低调基本不接受采访,全身心投入工作中,相信在未来,曹原能创造更多奇迹。梁任公当年说的“少年强则国强”,在“后浪”身上真正实现了。

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