薛其坤：攀登量子世界的高峰

薛其坤常说，生命不息、奋斗不止。在人类尚未开拓的科学疆域中，这艘从沂蒙山区开出的小船已扬帆起航，驶向世界的大海。

6月24日，全国科技大会、国家科学技术奖励大会和两院院士大会在京召开。中国科学院院士、清华大学教授、南方科技大学校长薛其坤荣获2023年度国家最高科学技术奖。

“我是个幸运儿，赶上了中国教育、科技，包括人才发展的一个黄金时期。我们这代科学家在我们国家快速发展的滚滚洪流下不断地成长。”薛其坤说，“我今天获得国家最高科学技术奖的荣誉，感谢党和人民的培养，感谢国家给我提供的一个很好的舞台。作为一个科学家，我感到非常幸福。”

从沂蒙山区出发，历经了考研3次才录取、读博7年才毕业的窘境，历经了“语言不通、技术不熟、睡眠不足”的留学艰辛，骨子里的“皮实”让他“挺了过来”；而“敢为人先”的精神则让他不断向科学的最高峰攀登——拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应的实验发现是凝聚态物理领域的一次里程碑性突破，异质结界面高温超导的发现则开启了高温超导的全新研究方向。

荣誉随奋斗而来。42岁的他，当选中国科学院院士，成为2005年批年纪最小的院士；又成为首位荣获国际低温物理最高奖菲列兹·伦敦奖（2022）和国际凝聚态物理最高奖奥利弗·巴克利奖（2024）的中国籍科学家。

薛其坤常说，生命不息、奋斗不止。在人类尚未开拓的科学疆域中，这艘从沂蒙山区开出的小船已扬帆起航，驶向世界的大海。

“从沂蒙山区开出的小船”

“皮实啊！”薛其坤用带有浓重山东口音的普通话这样形容自己。

他说，沂蒙山里出来的孩子，不怕挫折。

这个来自山东省临沂市蒙阴县的山村少年，上小学时，便在心中种下当科学家的种子。从课本上，他知道了牛顿、爱因斯坦，并认识到成为一名科学家能给社会带来巨大的福祉，他渴望走出山区，学到更多的本领。

梦想的起步很顺利，高考物理满分100分，他考了99分，被山东大学光学系激光专业成功录取。但考研究生的挫折及随后读博的打击让他“始料未及”。

薛其坤曾在多个场合提及他的考研经历。大学毕业，第一次考研究生，高等数学39分，惜败。毕业后，他到曲阜师范大学教书，再次考研，总分又未达录取线。他反思自己“还是准备得不充分，没有稳扎稳打，耍了小聪明”，那就再努力一把。1987年，他第三次考研成功，进入中国科学院物理研究所凝聚态物理专业学习。

“皮实”的性格，不仅让薛其坤有强大的抗打击能力，也让他经受住科研路上的挑战。

硕士毕业后，薛其坤选择继续读博。恰好其导师陆华老师得到了一个与日本东北大学金属材料研究所联合培养的机会，这是日本最古老的大学附属研究所。在这里，薛其坤迎来了人生中最困难的时刻。

导师樱井利夫的实验室号称“7-11实验室”，要求非常严格：一周工作6天，早上7点来实验室，晚上11点之前不许离开。薛其坤对那段岁月记忆犹新：“每天就是三件事，吃饭、睡觉、搞科研。有的时候困得坐在马桶上都能睡着。”

除了体力和毅力上的考验，语言不通则是精神上的折磨。薛其坤几乎听不懂导师的指令，当导师和同学们一起做实验的时候，他连碰都不敢碰，只能怔怔地看着。不少去日本学习的同学受不了煎熬“逃”了回去，身心俱疲的薛其坤数次徘徊在崩溃边缘。他坦言，这是个人成长中最难的一段时间，“一年中有七八个月想回家”。

有一次，薛其坤和刚上学的儿子通电话。儿子说：“爸爸，我给你背段刚学的课文吧：‘我是中国人，我爱自己的祖国……’”稚子之声，让背井离乡的薛其坤心潮澎湃，一团爱国的热火在心中熊熊燃烧。他决心要克服困难，坚持下去。

薛其坤每天第一个到实验室，最后一个离开。极致的刻苦，让他成为全实验室扫描隧道显微镜实验制备针尖方面水平最高的学生。一年半后，他取得了一项重要的科研突破，这也是日本东北大学近三十年来最重要的成果。

薛其坤终于感觉到，自己这个山东农村放牛娃脑海里朦朦胧胧的梦想，开始变得有一点儿真切了。他也开始体会到做科学研究的美妙，日常靠抽烟提神的他，采到精彩数据的时候，才恍然发现，“三个小时没吸烟了”。

至此，薛其坤开始在国际物理界崭露头角。

1996年，薛其坤被邀请在美国物理学会年会上作报告，糟糕的英语口语让他不知所措。为了保证万无一失，他把要讲的每个英语单词、每句话都写下来，模拟练习了80多遍。当听到掌声与赞扬时，薛其坤觉得“像夏天渴时喝了冰水一样，很舒服”。

博士毕业后，他跟随导师樱井利夫留在日本东北大学金属研究所工作。但国外的正式职位并没有让他安心，“我始终无法踏实下来，即使去买家具，也不愿意买太好的”。他始终惦念着回来报效祖国，“始终没有忘记自己是从沂蒙山区走出来的孩子”。

终于，在36岁那年，机会来了。1998年，凭借出色的研究能力，在材料科学领域已颇有名气的他通过中国科学院“百人计划”回国，正式加入物理所工作。

凭借超强的吃苦能力和扎实的研究能力，短短几年，“皮实”的薛其坤就获得了包括中国青年科技奖、国家自然科学奖二等奖、中科院杰出科技成就奖在内的一批颇具分量的荣誉。2005年，薛其坤到清华大学物理系工作，同年11月当选为中国科学院院士。其时，他刚过不惑之年，是那一批当选院士中最年轻的一位。

艰苦的童年，令他格外感恩时代赋予的逐梦机遇。

薛其坤曾在多个场合谈到，“我的成长成功是依托在国家改革开放快速发展的大背景下，所以我非常感谢党的培养，感谢人民的培养，感谢国家给我提供一个平台，使我一艘沂蒙山出发的小船能够驶到世界的大海中探索，这对我来讲是一个无穷的鼓励”。

回国多年，无论在中科院还是在清华，薛其坤始终保持着“7-11”作息，被师生戏称“7-11”院士。清华大学物理系前系主任朱邦芬院士回忆，“我曾与其坤一起出差，晚上12点回到北京，他仍坚持要去实验室再看看”。

“可以说我只要不睡觉的时候，都在工作。”薛其坤笑着说。

攀登最陡峭的科研山峰

对山里的孩子而言，爬山几乎是一种本能。而在攀登科学高峰的路上，薛其坤选择了最陡峭的山峰。多位了解薛其坤的师生对记者说，他身上有着超乎常人的挑战精神，困难越大越较真。

“量子反常霍尔效应”，这是一个基于全新物理原理的科学效应，被称为物理学研究皇冠上的“明珠”。

什么是量子反常霍尔效应？薛其坤解释，在材料中，电子的运动是高度无序的。电子和晶格振动、电子和杂质、电子和电子会不断碰撞，产生电阻、发热等效果。如果给薄膜材料外加一个强磁场，电子有可能立即“规矩”起来，沿着边界不受阻碍地运动，这种有趣的现象叫做量子霍尔效应。假如能找到一种特殊材料，既有自发磁化，电子态又具有拓扑结构，则有可能在不外加磁场的情况下产生量子霍尔效应。这就是量子反常霍尔效应。

多年来，量子反常霍尔效应如同一个传说中的“宝藏”，让各国物理学家魂牵梦萦，不断有理论物理学家提出各种方案，然而在实验上都没有取得任何进展。全世界顶尖的研究组都想攻克这个难题。

2008年，华裔物理学家张首晟提出了在磁性拓扑绝缘体中实验量子反常霍尔效应的方向。但要找到合适的材料，充满巨大挑战，能否在这种材料中观测到量子反常霍尔效应，何时能观测到，谁也不知道，这是一项很可能终其一生都无法完成的项目。

但是，薛其坤义无反顾地选择了去攀登这座山峰。

薛其坤的团队用来实验的样品，是用原子一层一层铺上去的。5纳米的厚度，相当于头发丝的十万分之一，每制备一个都非常不易。4年的时间，他们前后制备了1000多个样品，经历了无数次的失败。每次失败后，薛其坤再次带领团队改进样品、创新方法；又失败了，再改进、再创新。

“一条路走不通，就优化样品、改进方法；还走不通，就再优化、再改进。”薛其坤和团队在科学迷宫里努力“穷尽每一个可能”。

2012年10月12日，那是一个周五的晚上，刚离开实验室的薛其坤忽然收到了学生的一条短信：“薛老师，量子反常霍尔效应出来了，等待详细测量。”他压抑住心脏的狂跳，立马打电话过去再三确认情况。随后，他迅速返回实验室，立即组织团队成员，设计出几套方案，部署下一步实验。严谨的科学精神告诉他们，一次的结果并不能说明问题，需要用不同的样品多次重复实验。

经过两个月的集中测试和不断钻研，薛其坤团队终于测试出了完美的实验数据。薛其坤回忆，得出最终数据的那天，他带了两瓶香槟，和团队成员一起庆祝这见证“奇迹的时刻”。这一成果在美国《科学》杂志上发表，并在国际物理学界产生重要影响。

高温超导机理则是薛其坤团队想要攻克的另一个难题。

“自1986年发现高温超导以来，已经将近40年了，但是我们对高温超导的机理还不清楚。这也是凝聚态物理的一个世界性难题，我们在朝这个方向努力。”薛其坤说。

2012年，薛其坤带领清华大学物理系研究团队发现了单层铁硒与钛酸锶衬底结合而产生出的界面高温超导。这一发现挑战了主流共识。

“当时确实有一些质疑的声音，而且我们团队不是做高温超导的，没有这方面基础，别人对我们的资历也有些质疑，发论文都很难，有时候跟审稿人要‘斗争’好几年。”薛其坤回忆，“好在，大家都坚持下来了。”

“我曾和薛老师说这些观点提出来肯定要被人吐槽的。”清华物理系教授、主要合作者王亚愚回忆，“结果他说，那就太好了！”

在“从0到1”“从1到无穷大”的过程中，薛其坤向来敢为人先。

在清华大学物理系教授、量子反常霍尔效应团队成员何珂眼中，薛其坤有着对科学本真的热爱以及报效祖国的强烈信念：“薛老师总是鼓励我们要去思考一些大问题，走在科学探究的前沿，考虑哪些问题能引领一个新方向。”

回忆那段艰苦的时光，薛其坤认为“好奇心一直推动着我努力”。“对科学研究强大的兴趣，特别是探索未知、发现一个全新的科学规律或者实现一个科学突破，给我带来的喜悦是发自内心的。”薛其坤说，在这个过程中，自己常常忘掉时间，享受这份工作，这是人生一大乐趣。

因为量子反常霍尔效应这项重要的科学发现，薛其坤迎来了人生的高光时刻，获奖无数。

2016年，薛其坤获得首届未来科学大奖；2018年，他获得国家自然科学奖一等奖；2020年，获得菲列兹·伦敦奖；2023年，获得巴克利奖……物理学家杨振宁评价道，这是“第一次从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文”。

“无用”之用

2020年11月，薛其坤出任南方科技大学校长。在这块试验田里，他显现出了更大的格局和境界。

上任第一天，他走进理学院和工学院，调研基础研究的情况。

“越基础，越尖端。”薛其坤认为，基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关。他以盖房子为例，“做基础研究就相当于打地基，做‘0到1’就是盖第一层楼”。强力支持能满足国家重大需求和自主发展的基础研究，既能占领科学高地，也能开辟新的应用高地，引领未来。

在薛其坤看来，过于关注科学研究的“现实之用”，会影响基础科学研究的发展，从长远来看是对科学研究的伤害。为国家留住做“无用”的基础研究的人才，让做基础研究像“挣钱一样幸福”，是他任校长时首先着手的任务。

他感慨：“基础研究往往需要很长时间，有时可能会花费人的一辈子。必须有坐得住冷板凳、耐得住寂寞的精神。”

担任南方科技大学校长，薛其坤马不停蹄地展开了一系列改革：调整科研模式和人才培养模式，提出“南科大2035之问”，打造南科大“三大发展战略”，打造“专业+通识”“书院+院系”“科教+产教”培养机制。

作为以理工见长的创新型大学，南科大尽最大努力鼓励从0到1的源头创新：PI制（学术带头人制）保障每位教研序列的教授都是独立课题组负责人，都有独立的实验室和启动经费，就算是初出茅庐的博士后也不例外。除了充裕的科研启动经费，科研导师制度也让青年学者们获得了院士“大牛”的指导。

数据显示，近几年，南方科技大学成立了十余个校级科研机构，针对关键技术和未来技术形成了专门平台和团队攻关模式，这些平台和团队攻关模式的开展为基础研究打下了坚实的基础。

接受采访中，薛其坤反复强调了评价改革的重要性。“有些面向未来的基础研究，虽然目前看似‘无用’，但将来可能会有无穷大的应用前景。所以，尽量少问他们‘你的研究有什么用’。”薛其坤认为，不能把评价变成一把庸俗的“尺子”。

他以入选第二轮“双一流”建设高校及建设学科名单的数学学科为例，数学学科正在改进考核和奖励机制，考虑以更长的时间为周期进行滚动考核。“在这个周期里，只要最后完成了教学任务就可以，不会每年考核教师的科研成果，到期后再去最终考核并考虑长聘，给教师的自由探索以更大空间。”

除了带科研团队的年轻人之外，南方科技大学的书院制让薛其坤成为一批本科生的生活导师，这是一种互选的制度，一些有志于从事科研的本科生从大一入学起就可以和自己心中的大科学家深度交流。

“要成为一个武林高手，必须练好基本功。”薛其坤强调，人才培养中一个重要的方面就是动手能力的培养。他举例说，南方科技大学大部分本科生在校期间都要进行学术训练，他们加入实验室，像研究生一样做科学研究，提前培养他们的研究能力和动手能力，“必须依靠优秀的专业教师把学生的基础打牢”。

如今的薛其坤，更加忙碌。既要关注团队年轻人的科研方向是否走偏，作为学校校长，也要分管很多行政工作。

“做科学研究，包括以科学研究培养人才，是我一生中最享受的地方。不管当校长还是当教授，我会一如既往地坚持下去，不断地为国家在科学创新上作出贡献，培养一代一代的人才。”薛其坤说。

在人才培养、团队建设等方面，薛其坤同样成果显著。他的团队中已有1人当选中国科学院院士、30余人次入选国家级人才计划，共培养博士生、博士后120余名，为我国低维物理、量子材料领域建立了具有国际水准的人才队伍。

花甲之年，作为国内顶尖的物理学家，薛其坤仍然走在追梦科学的路上。

他透露，目前团队还在攻克两个方向：一个是量子反常霍尔效应以及拓扑绝缘体的相关领域研究，另一个是高温超导机理研究。“高温超导的机理是凝聚态物理学的世纪难题，如果我们把谜底揭开了，就有可能设计出高温超导材料，在室温下甚至更高温度下实现超导，这将是对全人类的重要贡献。”薛其坤充满期待。