教育

中国天才少年曹原:实现石墨烯超导效应,拒绝美国入籍邀请

2022-04-19 18:42:58 来源: 腾讯网

自古英雄出少年,破马长枪定乾坤。这句诗被用来讴歌十七岁大破匈奴的少年将军霍去病,潜龙腾渊,鳞爪飞扬。同样在21世纪的今天,青年科学家曹原身上得到新的印证

他尚且年轻,短短2年,学完初中高中课程,14岁考上大学;他造诣颇深,连续8 次在世界顶尖学术期刊《Nature》杂志发表论文,22岁就被评为“2018年度影响世界的十大科学人物之一”,高居榜首。

当他解开应用物理百年的困顿,为世界瞩目之时,却不曾留恋异乡的繁花似锦,拒绝美国邀请,毅然选择回到祖国效力。少年英雄,无出其右。少年强则国强,当是如此。

起步:天赋加持下的兴趣与努力

1996年,曹原出生在四川成都。和所有学龄前的孩子如出一辙,曹原从小就对世界充斥着别样的好奇心和求知欲。或许是墙上滴滴答答行走的时钟,或是收音机里奇妙的声音,一切都让曹原想要一探究竟。

作为知识分子家庭,曹原的父母对孩子的关注更甚于普通家长。曹原小的时候,他们充裕的知识足够应对曹原脑袋里千奇百怪的问题。等到大一些,他们发现,曹原不仅爱问,更是找到自行探索答案的方式——拆卸。

拆卸是学前阶段任何孩子都会萌发的动作,曹原的父母一开始并未上心。直到他们看到自家孩子比起别的孩子,对拆卸格外的专注擅长和经久不衰的兴趣,这才让他们重视起来。

或许,自己的孩子不仅是学龄前的聪明,而且真的是一个天才?父母的猜测不久便得到印证。曹原的天赋,熠熠生辉,无法被人忽视。

不过两三岁,曹原对电子物体内部构造的兴趣跃然纸上。渐渐地,小到玩具,大到家电,拆起来都很得心应手。面对父母偶尔的震惊,他也能一步一步组装完善。维修工具在他手里,成为童年最为常用的玩具。

很快,随着父母工作的调动,曹原来到深圳——电子科技领先全国的城市。

恰好他的住所距离被称为“中国电子第一街”的华强北不远。他常常会在课余时间游走在琳琅满目的电子产品中间,看参数,观察专业人员维修组装。这些历经都是他科学意识启蒙的温床。

2002年,曹原进入景秀小学开启他的学习生涯。初入校园,曹原的新鲜感并未持续太久。书上的知识他一学就会,老师讲的课与他而言太过简单。曹原便将更多的时间花在自己感兴趣的实验上。

这个时期的曹原,着实让老师又爱又恨。说他是个好学生吧,他不爱上课,总是捣鼓着自己的实验,学校能拆的东西被他拆了个遍;但是要说不是吧,他各科成绩也没落下,更没有做坏事,只是沉迷于科学实验。

所有人都知道,曹原是雏鹰,他不该拘泥于芸芸众生的人生路,他该有自己的道路。

在此背景下,曹原的父母着手为他申请更好的学校--被称作中科大少年班少儿预备班的耀华实验学校。这个学校不比普通小学,它专门培养“天才少年”,只有天赋异禀的少年才能敲开它的大门,登堂入室。

2007年,11岁的曹原被副校长胡凤元亲自审批合格,正式进入耀华实验学校,从六年级的超常班起步,曹原的科学之梦开始闪耀光芒。

在这里,曹原尽情地在科学的世界里遨游,他想做的实验,想验证的真相,一一得以成行。

这些试验不仅满足了曹原的好奇心,还锻炼着他的动手能力,磨炼着他面对实验成功与否的心性。此时他还不曾有对未来的清晰目标,但他的一切尝试,无一不是为他未来的成就,奠定了坚实的基础。

天才的范围很广,曹原对待科学的上心却在一堆天才中显得更为特别。科学界,更需要青少年的创造力和想象力,曹原一定会是一颗冉冉升起的新星。

校长当机立断,曹原的学习计划再次提前。在专业的老师团队带领下,曹原三年内顺利完成小六、中学和高中课程。

正是时间与知识压缩至高密度的这期间,老师的一句话,让曹原隐隐找到自己天赋与兴趣指引下想要前往的方向。

老师在讲物理材料时,无意中感叹了一句:“如果可以发现常温状态下的超导材料,足以颠覆世界!”这句话让曹原铭记在心,从而萌发想要从事物理学专研超导材料的心。

跨越:目标明确,全面发展

怀揣着梦想,无处不在的天赋和努力,曹原开启所向披靡的开挂之路。2010年,曹原出现在高考考场。这一年,他14岁,同龄人正是读初二的年纪。

放榜后,不出所料,他以669分的绝佳成绩,被中国科技大学的“严济慈物理英才班”录取。

顾名思义,物理英才班,招收的正是物理学的少年天才。并且严济慈班录取学生,不仅看成绩,更重要的是招收对物理真正热爱的学生。唯有热爱,能抵道路漫长。

与曹原的梦想不谋而合。进入大学的曹原,不过还是个少年。他压缩的时间,是知识的积集,却更是他自己的成长。古有过于捧杀的方仲永,才华耗尽泯然众人;今有众口悠悠,说少年班高分低能。

这些都是天才身上出现过的概率极高的问题。好在曹原不是任何一种。他的早慧不只体现在对于知识的吸收上,也体现在对人情世故的了然上。

少年班的学生全都年龄小、智商高,曹原作为比平均年龄还小两岁的学生,他入学不过两个月,有意让自己在生活上独立、快速成长,便劝走了准备全职陪读的妈妈。

知道自己知识充裕但精力缺乏,三年压缩了别人的十余年。于是大学便不曾想跳级,安安稳稳念完四年。

感兴趣的专业依旧让他斗志昂扬,但学习之余,他亦不曾忽略与同学的交往,与师长的交流沟通,还有培养自己学习外的兴趣,比如说天象摄影和小提琴。

这些看似普通的习惯,深深地加固着人与世界之间的联系。科研之路上,正是有意识、有目标地培养,自己才能一边在物理世界攀登一边脚踏实地,失败或成功,都不再是影响他的唯一条件。

曹原的大学生涯,刻苦好学、不骄不馁、热情活跃,得到师长们的一致好评。他的大学老师丁泽军教授,因其对学生的严格远近闻名,被学生称为“丁老怪”。国内科研界,他更是被人冠以“科研杀手”的称号。

但提起自己的学生曹原时,却一反常态,一片温和地称他是个“很聪明的家伙”。中科大物理学院院长曾长淦更是对曹原赞不绝口。

早在大一时,曹原便主动请求进入他的实验室学习。面对一张稚气未脱却满是热情的脸,曾教授无法不被打动,收下了他。

接下来的日子,曹原对实验的上心程度和对自己的严格程度,更是让他叹为观止。每每提到曹原,他总是激动地说:“这是在我实验室混过的娃,当时我觉得他太厉害了。”

曹原专业学习上的精进不止步于校内。2012年,曹原作为首批交流生被派到密歇根大学学习。第二年,又被牛津大学选中,受邀前往进行为期两个月的科研实践。

曹原的四年,充实紧密,收获不小。2014年,曹原以优异的成绩顺利毕业,伴随他的,还有该校本科生最高荣誉——郭沫若奖学金。

面对扑面而来的褒扬,曹原保持着科研人员的清醒和谦逊,他只是简单道:“我和大家都一样,做了一个大学生该做的努力,并收获了该收获的,仅此而已。”话虽如此,人生的高光,也仅是开始。

腾飞:解开超导学107年的困局,荣耀加身

曹原对于物理学的梦想,不可能止步于此。一毕业,他无暇顾及身上的荣誉,立即着手出国留学的准备。不久,曹原便作为交流生,远赴麻省理工大学,攻读博士。

麻省理工大学是物理学者心目中的天堂,曹原亦是。他依旧对少年时老师说的关于超导材料的话记忆犹新。带着明确的目标,他确定自己要研究石墨超导技术。

这一方向在物理界实属冷门,且极不易出成绩。他的导师还为此劝导过他。但曹原不为所动,他一心要加入物理界大佬Jarillo-Herrero的团队,来研究这一课题。

然而曹原的博士之路,在选择项目的时候就大受挫折。不过分毫之差,让他与这个团队失之交臂。

好在曹原不曾气馁,坚定地选择“曲线救国”,最终通过电气工程系还是进入Jarillo-Herrero课题组,从事物理学研究。

曹原的研究方向,于物理界称得上停滞了百年之久。1911年,荷兰物理学家卡末林·昂内斯因发现一种能将电子损失降到0的传输材质,即“超导体”,从而获得诺贝尔奖物理学奖。

电力传输过程中,会损耗巨大的能源,超导体的存在,有助于大幅降低其损耗。

自从超导体的概念被提出后,无数科学家前仆后继,对着无数材料踊跃研究,然而要想实现超导体的传输优势,环境必须在绝对零度(零下273摄氏度)之下。

这让超导体的研究进入反复失败的瓶颈期。直到曹原的出现。

顶尖的团队激发出曹原前所未有的专研精神。无数个日日夜夜,曹原不眠不休,对着反复修改实验反感,推衍实验过程,分析实验数据。呕心沥血的专研,让他不知疲惫,沉醉其中。

终于6个月后,曹原激动地发现,石墨烯的排列结构具有非规超导电性的因子,当两层石墨烯形成一个微妙角度时,极有可能实现超导体性能。

可曹原的发现只引来科学界的嗤之以鼻,没有人相信困扰物理界一百多年的难题会在一个初出茅庐的学生手里解决。

甚至连实验的主导人Jarillo-Herrero看过数据后,也仅仅说那是实验设置中的巧合。

曹原激情澎湃像是被人迎面泼来一桶凉水,让他无所适从。还好,科研人百折不屈的精神,让他在短暂的打击后重振旗鼓。当看到目标之时,只需要找到一条正确的路,便能所向无敌。

再次一头扎入繁琐的实验中,曹原心里坚定又平静。功夫不负有心人,在无数次失败后,曹原终于找到让石墨烯实现超导的方法。

简而言之,就是当两层平行石墨烯堆形成约1.1°的微妙角度(魔角)时,就会产生以0电阻传输电子的神奇超导效应。

2018年3月5日,曹原将这一发现以论文形式,投给世界顶级科学杂志《Nature》。这一年,他22岁。

收到投稿后,杂志编辑部一片哗然,超导体的瓶颈竟然有了突破!这让激动的他们甚至连排版都来不及,就在一天之内连续刊登出曹原两篇关于石墨烯超导理论的论文。

两篇论文如同一记惊雷,使得曹原的名字响彻全球科学界。

2018年,曹原由此登上了Nature年度十大科学家之首,同样是杂志创刊149年历史以来,年龄最小的入榜者。

《Nature》在年度文章中对他极尽溢美之词,称他为:“开创了一个全新研究领域的杰出科学家”。

放眼世界,曹原的成就自然万众瞩目,说起未来,无数媒体评价他“或将成为最年轻的诺贝尔奖获得者”。

这并不是夸大其辞,2020年1月13日,曹原导PabloJarillo-Herrero就因魔角石墨烯获得沃尔夫物理奖,要知道,这个奖项被称作诺奖风向标。

虽然曹原失之交臂,但他的科研之路,仅仅是开始。

发展:回国是初心与使命

从默默无闻的科研人到科学界人尽皆知的后起之秀,曹原的生活并未有任何改变。

科研人员的基本要素便是潜心专研,曹原更是如此。匆匆参与过几场报告会后,又一头扎进实验室,在自己的领域继续深入。

曹原的研究成果解开了物理学多年的困顿,却没有止步于此。截至2021年7月22日,他在《Nature》的发表的关于石墨烯研究的论文,达到8篇之多。

此时的曹原,在很多终其一生未曾完成一个课题的科学家群体里,称得上功成名就。这样优秀的人才,无论在哪里都异常受欢迎。

博士生生涯结束时,美国迫不及待地向他伸来橄榄枝,只要他点头,绿卡、终生研究者的身份、优渥的生活、充裕的实验条件,他触手可及。

曾经的美国,以同样的方式留住太多优秀的中国留学生,导致中国很长时间的人才凋零,发展步步受限。

到了曹原这里,他却毫不迟疑地选择拒绝:“我是中国人,我要回去效力祖国。”

朴素的话语,慷慨激昂。上一位说这句话的科学家,是“中国导弹之父”钱学森。

时代在变化,不变的是中国青年科学家的拳拳爱国之心。他国的锦绣前程,在曹原心里,不及祖国的万里河山。他的一身本事,始于国,最终反哺于国。

曹原的归来,像是一面迎风不屈的旗帜。吸引着大批留学的有为青年,带着一身知识,回归祖国的怀抱。

回国后的曹原,没有停下的专研的步伐,从理论物理,到实践,曹原一步不落。但物理的成就,不是一蹴而就,面对曹原回国后的沉寂,从而不乏有质疑的声音,现实却给了这些声音响亮一击。2021年,25岁的曹原获得凝聚态物理领域青年物理学家最高奖。

紧接着,石墨烯散热系统的出现,引发社会各界巨大反响。以此为先河,石墨烯技术在各行各业都出现突破性的提升。这些技术的发展一日千里,其背后与曹原的研究密不可分。

除此以外,曹原还积极推动着中国生留学的项目。他站在学术界的顶峰,目送着一批批优秀学生走向海外,再引领他们归来。

一个人的力量是有限的,但一个人将自己活成榜样,便可以指引更多的人前仆后继着学有所成,报效祖国。

少年智则国智,少年强则国强,世界还是那个世界,但中国已不再时那个中国。因为有曹原这样的少年,在发展的道路上,国家才越发强大。

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