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赵忠贤:忠于初心的超导贤才

2017-05-20余玮

黄河黄土黄种人 2017年5期
关键词:超导体科研人员样品

余玮

赵忠贤,中国科学院院士、著名超导物理学家、中国高温超导研究奠基人,1941年1月出生于辽宁新民,1964年毕业于中国科学技术大学技术物理系,历任中国科学院物理研究所研究员、超导材料研究室副主任、超导国家重点实验室主任等职。

半个世纪以来,他的名字一直与我国超导事业的发展紧密相连。在我国,他最早提出要探索高温超导材料,最早建议成立国家超导实验室,他在高温超导研究中实现两次重大突破……面对荣誉,赵忠贤从不自满。在物理领域研究超导现象的他,在生活中也在寻找一种方式进入超导状态。他能把每一次遇到的绊脚石,都当作不断攀升的垫脚石。在许多人眼里,赵忠贤就是一个带着东北口音的逗趣老爷子。

“醒得早”的“北京的赵”

通常状态下,导体中的自由电子都是单兵作战、单独行动,这时候就有了电阻;如果电子们能紧紧地手挽着手,结成对子,联结的越多就越紧密,电阻就越小越通畅,最终达到零,这就是超导。超导的临界温度很低,广泛应用受到很大影响,正因为如此,超导竞赛一直在全世界悄悄地进行着,吸引了无数科学家的目光。

令科学家困扰的是,超导体的转变温度有一个极限值。物理学家麦克米兰根据传统理论计算推断,超导体的临界温度最高不大可能超过40K(K为开尔文温度常用符号,40K约为-233℃),他的计算得到了国际学术界的普遍认同,40K也因此被称作“麦克米兰极限”。

1973年,经周恩来总理批示,一批年轻学生和学者被派往国外学习。次年2月,赵忠贤借此机会到英国剑桥大学冶金与材料科学系超导组进修。在剑桥大学,他的指导老师艾维兹博士提出了一个供他选择的研究范围,于是他开始了有关第Ⅱ类超导体中磁通流动问题的研究。

在不到一年的时间里,赵忠贤发现了第Ⅱ类超导体量子磁通线在不可逆运动过程中,从非线性区到线性区转变的临界点与临界电流呈线性关系。他的导师艾维兹博士对这一研究结果持怀疑的态度,因为在赵忠贤之前,不知道有多少人做过类似的测量与研究,他们都没有发现。为了证明普适性,赵忠贤又从实验室找到其他类型的材料做实验,这是被很多小组已经研究很透的合金,对他来说,能否看到他在上述系统所观察到的现象是个考验,结果他成功了。

1975年9月,赵忠贤回国。随后几年,他在超导体研究方面几度受阻,项目迟迟批不下来,但梦想总在冥冥中召唤他,指引他历经万难,初心不变。

1977年,赵忠贤在《物理》杂志上撰文,指出超导体在结构不稳定又不产生结构相变的情况下,可以使临界温度达到40K~55K,并提出在特定条件下甚至可以达到80K,由此挑战经典的“麦克米兰极限”,当时不少人认为“赵忠贤的胆子实在是太大了”。

赵忠贤和他的团队在极端落后的实验条件下夜以继日地工作。没有设备,他们就用淘来的闲置品改造,就连烧制超导体样品的炉子也是他们亲手改造的,赵忠贤戏称这样的设备为“土炮”。科学研究是一项需要极大毅力的工作,也许是对“阻力”有着更为深刻的了解,赵忠贤不喜欢渲染研究中遇到的困难。他说:“相对于其他科学研究来说,超导材料探索不需要特别高级复杂的仪器,我愿意充分利用现有条件去研究。”

在研究进行到最困难的时候,赵忠贤和团队成员相互鼓励:“别看现在这个样品不超导,新的超导体很可能就诞生在下一个样品中。”终于,1986年年底,赵忠贤的团队和国际上少数几个研究该命题的小组几乎同时在镧钡铜氧体系中获得了40K以上的高温超导体样品,一举颠覆被奉为圭臬的“超导临界温度最高不大可能超过40K”的“麦克米兰极限”。世界物理学界为之震动,“北京的赵”开始在国际著名科学刊物上崭露头角。我国的物理学界则称赵忠贤为“醒得早”的“北京的赵”。

与此同时,赵忠贤的团队还发现了70K的超导迹象,这已经离液氮温区77K不远了。由于当时没人能够重复70K的超导迹象,海外有学者曾一度质疑这一研究成果,不断给赵忠贤打电话、写信,进行施压。

经过反复思考和实验,赵忠贤意识到:由于实验用的超导体样品原料含有很多杂质,70K的超导迹象出现可能是超导体样品所含的杂质发挥了某种作用。顶着巨大的压力,赵忠贤的团队开始在超导体样品中引入“杂质”。赵忠贤清楚地记得,1987年2月19日深夜,他和团队成员在钡钇铜氧中发现了临界温度93K的液氮温区超导体样品。23日,他们研制出第二批样品,由此证明了制造工艺的可重复性。24日,中国科学院数理學部举行新闻发布会宣布了这一发现,并在世界上首次准确公布了材料的组成成分。

这一发现使得超导体低温环境的创造由原本昂贵的液氦替代为便宜而好用的液氮,从此,在全世界范围内刮起了一股液氮温区超导体的旋风。赵忠贤所在的集体因此荣获1989年度国家自然科学集体一等奖,他也作为团队代表获得了第三世界科学院物理学奖。

无论是经历辉煌,还是面对低谷,赵忠贤都能保持一份平和的心态,潜心研究,厚积薄发。正是这种对科学孜孜以求的态度,让赵忠贤在20年后再次引领世界热潮,收获了超导研究的第二次突破,创造了大块铁基超导体55K最高临界温度纪录,并保持至今。

意外“落选”背后的担当

1994年到2000年,赵忠贤一直担任中国科学院数学物理学部的主任和常委委员。

多年来,赵忠贤感到有一个问题不容忽视,那就是一线科研人员负担太重,虽然经常加班加点地工作,但真正能用在科研上的时间太少了。他认为主要有两方面的原因:一是从科研管理上来说,管理者希望一线科研人员能成为“多面手”,什么都会干,比如会采购、懂财务和统计等;二是从客观环境上来说,科研人员要应付各种非学术上的事情,精力都被分散了。“各种非学术会议,很多杂事也需要一线人员去办,包括鉴别发票真伪。我们都知道搞科研必须要全身心地投入,要废寝忘食才能有所成就,甚至需要有‘不食人间烟火的‘怪人,能连续一段时间静下心来是极为必要的。太世俗了,很难做出原创性的东西。”赵忠贤举例说,如何为科研人员服务,减轻他们的负担,激发其潜能,调动其主观能动性和创造性,是当前最重要的事情之一。他希望国家认真研究,完善科研管理,创造让科研人员不受干扰、潜心研究的宽松环境。

2006年6月,在中国科学院数学物理学部常务委员会的换届选举会上,常务委员会委员(以下简称常委)候选人赵忠贤意外落选。其实,他的落选是“自找”的。换届选举会召开的前3天,在报到时,赵忠贤得知自己将被数学物理学部的院士们推举为常委,于是他给大家写了一封“陈情书”,请求他们不要推选自己做常委,他的理由很简单:没有那么多时间。

在数十年的研究生涯中,不论物理学界的热点如何变换,赵忠贤一直坚持初心不改,只踩着超导研究的节律前行。他非常注意给年轻人创造机会,使他们有机会能脱颖而出,包括尽可能让他们相对独立地开展工作,参加国际交流等。

“超导体研究经常要自己磨样品,在毫米量级甚至更小的材料上接引线,这些活儿年轻人才能做。”赵忠贤解释说,自己眼也花、手也抖,在科研一线工作已不符合实际。他风趣地跟团队成员开玩笑说,在老年痴呆现象出现之前,他还能帮着出出主意,探讨一下科研方向,大家一旦发现他出现了老年痴呆的前兆,必须马上提醒他闭嘴。他的衣兜里时常揣着一个小本,便于他随时记录研究思路,他说:“现在年纪大了,有什么想法得赶紧记下,怕忘记了。”

如今,赵忠贤把更多的精力投入为年轻人把握科研方向和营造好的科研环境上。他说:“虽然超导研究的两次热潮我都赶上了,而且也都做出了成绩,但仔细分析我也错过了许多机会。我希望将自己的这些经验教训分享给年轻科研工作者,让他们能少走些弯路,取得更大的成绩。”如今,赵忠贤仍保持着旺盛的工作热情,他时常去实验室,但他的原则是只出出主意,他期望能帮助年轻人找到研究超导机理问题的切入点。

超越的不只是科研前沿

赵忠贤在国际超导界享有盛誉:1997年担任第5届国际超导大会主席,2011年担任第26届国际低温物理大会主席,2018年还将担任第12届国际超导大会的主席。赵忠贤自己从未想到,有一天他会成为国际物理学界代表中国的符号。他说:“我做研究从来没想过要拿奖。至于诺贝尔奖,有这个情结挺好,但也别太过了,毕竟诺贝尔奖不是唯一的科学标准,不能把它当作科学研究的唯一目的,也不是所有重大的科学研究成果都能拿到诺贝尔奖。”多年从事超导研究,赵忠贤也在不懈地追求中体验着人生的“超导”状态。对于他而言,超导已不仅仅是科学研究的一个领域,更是人生旅程的一种超然境界。有人问赵忠贤:“你搞超导研究很枯燥吧?”他说:“我没感到枯燥。因为我每研究一段时间后就能看到新的东西,也就是能看到一个崭新的世界。每个人对幸福的感觉不一样。我能够看到崭新的世界,我就感到很幸福,很高兴。虽然有时生活苦一些,干活累一些,但做我自己愿意做的事,我就感到很快乐。”

有一个年轻人在中关村开了家公司,生意很红火,也挣了不少钱。突然有一天,年轻人感觉腻烦了,他在大学里读的是物理系,他辗转找到赵忠贤,说:“赵老师,我不想在生意场上混了,我想跟着您搞科研。”赵忠贤笑了笑,说:“搞科研可是一件很苦很累的事情,你能坚持吗?”年轻人信心笃定地说:“放心吧,赵老师!给我3个月时间,我会做给您看!”赵忠贤用质疑的目光看着他,说:“不用3个月,你能坚持1个月就可以了。”随后,赵忠贤让他做一个简单的小课题,结果不到20天他就受不了了,临阵脱逃。赵忠贤清楚,搞科研不是这名年轻人的最佳选择。每天一个人待在冷清的实验室里重复着枯燥、单调的实验程序,烦了也没人陪着聊天,他自然干不下去。

赵忠贤身材魁梧,声音洪亮,性格里透着东北人的直爽、幽默。如今,年事已高的他头发花白,但搞科研仍然是他的一項乐事。即使在周末,也时常能在实验室里看见他的身影。别人说赵忠贤为科学付出了一辈子,赵忠贤却说:“我没有觉得搞科研是在付出,因为我喜欢。”当国务院领导过问他有什么困难时,他对领导说:“我没什么困难,吃喝照旧,工作照旧。”

赵忠贤是个很有情趣的科学家,他喜欢诗词,喜欢书法。收集诗词、书法、考古方面的书籍是他的一项业余爱好。“我喜欢书法,但更愿意欣赏别人的字。在外出差,我有时会抽空买几本字帖,觉得也是一种享受。”在诸多书法大家的作品中,他偏爱米芾的字,问其缘由,他笑言:“可能是我不喜欢写得整整齐齐的字吧。”

在赵忠贤的书架上,摆着一张十分显眼的照片。照片上,他身着红白色滑雪服,双臂紧夹滑雪杆,身体微屈向前。生活中的“北京的赵”很喜欢挑战——前几年身体状况比较好时,对于滑雪、漂流等年轻人喜欢玩的刺激运动,赵忠贤有时也会去体验一把,他始终觉得自己的心理年龄还很年轻。他感觉最大的快乐是不断面对新问题带来的挑战,他形象地打了一个比方:“我们科研人员的口袋里装着许多把钥匙,同时还在不断制造新的钥匙补充进来,而其中只有一把能够开启科学之门。科研人员要做的,就是通过不懈努力,制造、修改每一把钥匙,直到打开那扇大门。”

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