薛其坤 追求極致的精神早已融入血液里

傅雪

薛其坤對極致的追求，早已經(jīng)內(nèi)化在他的血液里，成為了一種不自覺的行事方式。

“科研確實存在一定的運氣，和一個領(lǐng)域的發(fā)展階段有關(guān)，每個領(lǐng)域、每個階段都會有科學(xué)上的機遇。

當(dāng)一切都準(zhǔn)備好的話，一旦有新的機遇來臨，運氣就會變成現(xiàn)實。

最主要的是要把基本功練好。”

薛其坤教授愛喝咖啡，朋友來了也會熱情地勸人來一杯。在未來科學(xué)大獎頒獎現(xiàn)場播放的短視頻里，有一個鏡頭正好捕捉到了薛教授辦公室咕嘟咕嘟響煮咖啡的場景。但不為人知的是，薛教授愛上喝咖啡的原因卻是苦澀的。

2017年1月15日晚，作為獲得物質(zhì)科學(xué)獎的杰出科學(xué)家，站在首屆未來科學(xué)大獎頒獎典禮舞臺上的薛其坤教授光彩奪目。他獲得本次物質(zhì)科學(xué)獎，其貢獻是利用分子束外延技術(shù)發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)和單層鐵硒超導(dǎo)等新奇量子效應(yīng)方面做出的開拓性工作。薛教授關(guān)于量子反?；魻栃?yīng)的發(fā)現(xiàn)，被楊振寧先生評價為“諾貝爾獎級”的科研成果。

“量子反?；魻栃?yīng)的應(yīng)用價值不亞于電的發(fā)明”。4月的清華園草長鶯飛，薛教授在辦公室煮著咖啡，通俗地向我們介紹他的科研成果。電子在運動過程中，會因為相互碰撞而導(dǎo)致器件發(fā)熱、效率不高且造成能源浪費，而量子霍爾效應(yīng)則使電子像高速路上的汽車一樣，分車道分方向行駛，從而大大降低能耗。但普通量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要強磁場，成本非常昂貴。如果可以找到一種材料，不需要外加磁場，就可以實現(xiàn)電子的有序運動，也就是實現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)。薛教授利用分子束外延技術(shù)找到了這種材料，并在這種材料中實現(xiàn)了量子反?；魻栃?yīng)。這為人類發(fā)展新一代低能耗電子學(xué)器件帶來了曙光。

在頒獎典禮上的視頻短片中，一個學(xué)生使用了一個一長一短、合不攏的鑷子做實驗，視頻里的薛教授說：“這在我們老家叫意歪，湊合著能過就過，這是做科研的大忌。”他對學(xué)生諄諄教導(dǎo)，在以后的實驗過程中，要牢記他講到的這一點，追求極致。

在追問薛教授為什么能取得成功時，視頻里師生間的交談給出了答案。追求極致的精神早已經(jīng)內(nèi)化在薛教授的血液里，成為一種不自覺的行事方式。

1994年，薛其坤在日本櫻井教授實驗室做中日聯(lián)合培養(yǎng)生，與同在一個實驗室的中科院物理所周軍明教授一起做實驗，很快就出了好結(jié)果，最終發(fā)表在《物理評論快報》（《Physical Review Letters》）雜志上?！段锢碓u論快報》是美國物理學(xué)學(xué)會主辦的學(xué)術(shù)期刊，在物理學(xué)領(lǐng)域是最權(quán)威的雜志。正是因為這項工作成績突出，1995年，薛其坤受邀在物理學(xué)領(lǐng)域規(guī)模最大的美國物理學(xué)會年會上作報告。

這是他的第一個英語報告，當(dāng)時他的口語相當(dāng)差。為了將這個報告作好，薛其坤將報告演講的內(nèi)容一字不落地寫了下來，經(jīng)過反復(fù)修改后，就開始了演練，一共練了80多遍，終于把20分鐘報告時間的誤差控制在10秒以內(nèi)。其實在練習(xí)到二三十遍的時候，薛其坤就已經(jīng)熟練掌握了節(jié)奏，但他堅持練了80多遍，直到練習(xí)到念哪個單詞應(yīng)該看左邊的觀眾，念到哪個單詞應(yīng)該看右邊的觀眾，念到哪個單詞應(yīng)該看哪一位嘉賓時，這才覺得可以了。結(jié)果，在當(dāng)年的報告會上，這位來自中國的博士生大放異彩。平時只能在文獻上見到的頂尖教授紛紛起立走過來和他握手，薛其坤說，“我當(dāng)時感到了一種追求極致的快樂”。

薛其坤教授人生中有很多轉(zhuǎn)折點，但最重要的一次莫過于1992年，他的中國導(dǎo)師陸華教授把他引薦給日本櫻井利夫教授，而櫻井教授又是德裔美籍著名科學(xué)家E.W.Muller的關(guān)門弟子。自此，一個更廣闊、更先進的科研殿堂向籍籍無名的薛其坤打開了一扇窗口。然而幸?？偸嵌虝旱?，當(dāng)1992年6月26日飛機降落到日本成田機場時，薛其坤沒有意識到自己很快將面臨一場生死考驗。

櫻井實驗室有個習(xí)慣，叫“seven-eleven”，早上7點鐘必須到實驗室，晚上11點以后才可以離開實驗室，一個星期要工作6天，非常辛苦。

為保證早上7點前到達(dá)實驗室，薛其坤每天早上6點就要起床，中午只有1個小時吃飯，沒有午休時間，晚上11點才能離開實驗室，到家后已經(jīng)晚上12點。洗漱完后，每天最多只有5個半到6個小時的睡覺時間。

薛其坤在國內(nèi)習(xí)慣了午休，而這里吃完午飯不能休息，直接就要進行實驗，本來早上起床就早，別說實驗了，眼睛看著的人和儀器都是重影，體力根本盯不下來。

在這個時期薛其坤開始大量喝咖啡，靠著咖啡因?qū)ι窠?jīng)的刺激，挨過漫長的每一天。一個拒絕喝咖啡的人也由此慢慢咂摸出味道并且愛上了這種西方流行飲品。體力上的疲憊還能撐住，精神上的羞辱讓薛其坤生不如死。

櫻井實驗室都要用英語交流，即使中國同事間也要用英語，不允許講中文。薛其坤那時的英語很不好，因此對話時一方面要拼命理解對方在講什么，一方面還要想著怎么表述，一天下來非常疲憊。

有一次在做實驗時，一位副教授要薛其坤遞扳手，結(jié)果沒聽懂遞成了改錐。副教授什么話也沒說，站起來就走，把薛其坤一個人晾在那里，周圍都是實驗室的同事，當(dāng)時他就想找個地縫鉆進去。

沒過多久，這位副教授又讓薛其坤整理整面墻的工具櫥，將實驗室所有用過的工具、零件、元器件，按類別、型號分類放進格子里。薛其坤越整理越覺得委屈，為什么不讓低年級的學(xué)生去整理呢？是不是副教授故意刁難?；藘扇斓墓し?，薛其坤才把所有的工具零件整理好。“事后回顧要感謝這位教授?！毖ζ淅ふf，通過整理工具櫥，他迅速地知道了每個工具的英文名字，擺放的位置和尺寸大小，這對他以后獨立操作實驗室儀器大有幫助。

不過，當(dāng)時的薛其坤還沒有心思琢磨副教授的良苦用心，每天想的一件事就是要不要回去。

第一次遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)的薛其坤，越發(fā)思念國內(nèi)的愛人和孩子。在日本對實驗儀器和工作不熟悉，經(jīng)常受到批評和冷落。對自己什么時候可以掌握儀器、獨立操作、進入科研狀態(tài)毫無把握，一切都是未知。堅持不下去的時候，薛其坤就坐在學(xué)校的河邊，望著山坡后中國的方向，委屈、壓抑一齊涌上心頭……只是想來完成自己的博士學(xué)業(yè)，改善一下生活狀況，沒想到過程這么艱難。

“想起來，還是自己沒有做好充分的思想準(zhǔn)備?！毖淌诜治?，人就怕不冷靜，在受到多重困難同時攻擊、所有問題一起涌現(xiàn)的時候，就想放棄，而且人累了精神也變得更脆弱。如果能冷靜下來，堅持住了，其實一切沒那么可怕。

就這樣經(jīng)過十幾次是放棄還是堅持的激烈交戰(zhàn)，經(jīng)歷了地獄般的三四個月后，博士生薛其坤漸漸適應(yīng)了日本的學(xué)習(xí)和生活，憑借自己在國內(nèi)實驗室4年摸爬滾打的經(jīng)歷，克服了語言障礙的薛其坤漸入佳境，并最終在《物理評論快報》上發(fā)表論文。在當(dāng)時的實驗室，論文的發(fā)表引起了轟動，很多同事都向他表示祝賀，包括讓他整理工具櫥的副教授。“一只丑小鴨終于變成了王子?！毖ζ淅ふ{(diào)侃地說。

薛教授總結(jié)日本對他的影響，最大的就是精益求精追求極致。在日本實驗室，學(xué)生把材料做到平整了，一般情況下湊合也能用了，但日本人會繼續(xù)重復(fù)這件事，直到把材料推平到最好，好到不能再好了才算完成。在日本當(dāng)一個老師告訴學(xué)生做一件事需要兩個小時，學(xué)生絕不會半小時做完，實驗中每一步都想到把各種方案做到最好。樣品有一點不夠完美，即使已經(jīng)可以用了，也要重復(fù)到“不可能再好”才算完成，而實驗中每一個步驟都是如此追求完美和極致。

基于20多年的積累和對極致精神的理解運用，薛教授帶領(lǐng)著團隊，在很短的時間里成功制成了高質(zhì)量的材料。一種百萬量級原子中不能出現(xiàn)一個原子的誤差或雜質(zhì)的材料。正是在這個材料中，證實了量子反常霍爾效應(yīng)的存在。

材料實現(xiàn)之難就如同要求一個人同時具有短跑世界冠軍的速度、鐵餅世界冠軍的力量和體操世界冠軍的靈巧。在實際的材料中實現(xiàn)以上任何一點都具有相當(dāng)大的難度，而要同時滿足這三點對實驗物理學(xué)家來講是一個巨大的挑戰(zhàn)。

回首這4年研究的艱辛，薛其坤甚至也有點后怕。這項研究成果不僅是新中國成立以來中國人首次可以寫入教科書的新的物理效應(yīng)，同時將推動新一代低能耗晶體管和電子學(xué)器件的發(fā)展，加速推進信息技術(shù)革命進程。