趙忠賢 超導研究的“中國名片”

聶容止

我國高溫超導之路，趙忠賢是親歷者，也是推動者、踐行者，他為高溫超導研究在中國扎根并躋身國際前列作出了重要貢獻。

一輩子只做一件事，很難！

但他做到了。

對大多數(shù)人來說，超導是陌生又高深的科學名詞。實際上，超導就在我們身邊。人們熟悉的磁懸浮列車、核磁共振成像儀，手機基站的高溫超導濾波器等，都是超導的重要應用。

高溫超導是世界最前沿的研究之一，他作為開啟我國高溫超導研究的先驅之一，最早在我國提出要探索高溫超導體，最早建議成立國家超導實驗室，為我國超導發(fā)展在落后50年的情況下，實現(xiàn)了從追趕者到領跑者的跨越。

他帶領團隊兩次在世界高溫超導研究突破中勇立潮頭，是國際公認的超導研究權威，中國高溫超導研究的領軍人。

他就是我國高溫超導研究主要的倡導者、推動者和踐行者，中國科學院院士趙忠賢。

結緣超導

新民，隸屬于遼寧省沈陽市，位于遼寧省中部，遼河下游平原地區(qū)。1941年1月，趙忠賢出生在這里。“成長在新中國的紅旗下，我是聽著老紅軍的故事、唱著《讓我們蕩起雙槳》長大的?！壁w忠賢回憶。

1956年，黨中央提出“向科學進軍”的偉大號召，正上中學的趙忠賢為此心潮澎湃。1959年，他如愿以償，以優(yōu)異的成績考取中國科學技術大學，專攻低溫物理。

開學不久，他聽了“兩彈一星”元勛錢三強講述蘇聯(lián)的第一顆衛(wèi)星的故事?！斑@使我從此喜歡上科學技術，并深感責任重大?！?當時的趙忠賢心中只有一個想法，老老實實學習，將來為國家作貢獻，但“做學術帶頭人這種事從沒想過”。

“讀書時，我們討論最多的是‘紅?！瘑栴}?！壁w忠賢回憶，“紅”在于內(nèi)心深處的信念，“?！眲t要全身心地投入，不斷提高業(yè)務水平，努力把組織上交給的任務完成好。

這段求學經(jīng)歷令他在日后的科研中學會了如何在最艱難的條件下堅持科研，如何在設備差、經(jīng)費少的情況下依然把科研成果做得漂亮。

1964年，趙忠賢被分配到中國科學院物理研究所，很快成為所里重點培養(yǎng)的青年人才，跟隨物理學家洪朝生做超導研究，由此開啟了與超導長達半個世紀的不解之緣。

此時，超導仍是一個世界性的謎題，中國的超導研究才剛剛起步，已經(jīng)比國外同行晚了半個世紀。趙忠賢深知，這項探索不僅有著重大的科學前沿意義，一旦成功，更將為國家?guī)砭薮蟮膽脙r值。

“一代人做一代人的事?！壁w忠賢引用“兩彈一星”元勛彭桓武的教誨，20世紀50年代，趙忠堯、洪朝生、彭桓武、周光召等老一輩科學家以身許國、無私奉獻的精神深深地感染著他那一代人。“他們?yōu)樾轮袊T多科技領域的發(fā)展奠定了基礎。”趙忠賢說，正是洪朝生帶領團隊奠定中國低溫技術和低溫物理的基礎，才推動了后來中國的超導研究。

世界超導研究開始于1911年，而我國的超導研究起步于20世紀50年代。超導是20世紀最偉大的科學發(fā)現(xiàn)之一。許多材料會在某一特定溫度下電阻完全消失，具備這種特性的材料叫超導體，這種物理現(xiàn)象就是超導電性。

超導體不僅具有零電阻的特性，另一個重要特征是完全抗磁性。醫(yī)療中常用的核磁共振儀器，其核心部件就用了超導磁體。

超導電性的研究一直是凝聚態(tài)物理的重要課題，對基礎理論創(chuàng)新和應用技術發(fā)展兩方面都有著重要的意義。至今已有5次諾貝爾物理學獎授予和超導相關的研究。

1911年，荷蘭科學家卡末林·昂內(nèi)斯用液氦冷卻汞，當溫度下降到4.2K（-268.95℃）時，汞的電阻完全消失，卡末林將這種現(xiàn)象稱為超導電性?？┝忠惨虼双@得了1913年諾貝爾獎。

但在此后長達75年的時間里，所有已發(fā)現(xiàn)的超導體都只是在極低的溫度下才顯示超導，因此它們的應用受到了極大的限制。物理學家麥克米蘭根據(jù)傳統(tǒng)理論計算推斷，超導體的轉變溫度不能超過40K（-233.15℃），這個溫度被稱為麥克米蘭極限溫度。

1973年，趙忠賢被派往英國劍橋大學進修，接觸到世界超導研究的最前沿?；貒?，他決定從事探索高臨界溫度超導體的研究，并發(fā)表文章提出“超導臨界溫度能夠達到40K至55K”。

這在當時被認為是很大膽的觀點。但此后的科學理論發(fā)展一再證明，他是對的。

在趙忠賢看來，選擇方向最重要。他認定了“超導”這一方向，便在探索中加深認識，并在一次次小小的進步中提高信心和興趣，“如果講廢寢忘食，還真的是經(jīng)常發(fā)生”。

1986年，45歲的趙忠賢偶然讀到一篇歐洲科學家柏德諾茲和繆勒發(fā)表的論文，講的是“銅氧化合物可能存在35K超導性”。當時很多人不相信，但這與趙忠賢1977年發(fā)表的論文觀點“不謀而合”。作為極少數(shù)“醒得早”的人，他立刻組織團隊，開始研究銅氧化物超導體。

“做科研首先是選對方向，然后是堅持，堅持下去，科研就不是‘坐冷板凳’而是享受。我們在堅持高溫超導研究的日子里，遇過冷也遇過熱，熱的時候堅持，冷的時候也堅持。剛開始研究的時候，科研經(jīng)費少，條件非常差，我和同事們不分晝夜地干，餓了就在實驗室煮白面條，累了就輪流在椅子上打個盹。隨后，全世界科學家對高溫超導材料的探索陷入迷茫期，一些研究者紛紛轉向其他領域，國內(nèi)的研究也受了影響，很多團隊解散。但我認定高溫超導研究有潛力，未來必將有重大突破。我?guī)ьI團隊頂著‘難出成果’的壓力堅守這塊陣地，終于迎來研究的新突破?！壁w忠賢回憶。

沒有設備，沒有團隊，沒有經(jīng)費，好多設備都是趙忠賢團隊自己造的，買的設備也都是二手貨?！皠e小瞧我這‘土炮’，管用著呢?！壁w忠賢說。他認為不該過分強調(diào)科研中遇到的困難，因為科學研究本來就是一項需要堅持、需要毅力的工作。他告訴團隊，別想太多，用好現(xiàn)有的條件認真做研究。

探索10余年后，趙忠賢迎來了第一個科研高峰——1987年2月，趙忠賢團隊推翻了傳統(tǒng)理論，向全世界證明超導臨界溫度是可以超過40K的，突破這一麥克米蘭極限溫度的超導體，被稱作高溫超導體，引發(fā)世界物理學界的震動。

1987年的美國物理學年會，只有5個人受邀做特約演講，趙忠賢就是其中之一。向世界展示中國超導研究的重大突破，讓趙忠賢“感到光榮與驕傲”。

趙忠賢團隊的研究使得超導電性低溫環(huán)境的創(chuàng)造，由原本昂貴的液氦變?yōu)楸阋硕糜玫囊旱?，并因此獲得1989年國家自然科學獎一等獎。趙忠賢等人的成果，凸顯出柏德諾茲和繆勒的論文的意義，1987年這兩位科學家獲得了諾貝爾物理學獎。柏德諾茲說：“趙教授及其同事們的研究成果是舉世矚目的，感謝他們?yōu)槭澜缈萍嫉陌l(fā)展和超導研究作出重要貢獻。”

趙忠賢用他的二手“土炮”，“玩”出了舉世矚目的重大突破，“玩”出了臨界溫度的世界紀錄。多年的堅守之后，趙忠賢科研人生的另一個高峰出現(xiàn)在了“大家想都不敢想”的方向上——趙忠賢與國內(nèi)的同行分別打破了國際物理學界普遍認為的40K以上無鐵基超導的“禁忌”。2008年，趙忠賢帶領團隊不僅發(fā)現(xiàn)了系列50K以上鐵基高溫超導體，還創(chuàng)造了鐵基超導體55K的紀錄，這項研究又為他贏得了國家自然科學獎一等獎，而他本人則在2015年被授予國際超導領域的重要獎項——馬蒂亞斯獎（Bernd Matthias Prize）。

1987年，趙忠賢當選為第三世界科學院院士、陳嘉庚科學獎獲得者，1991年當選為中國科學院學部委員（院士），2017年1月9日獲2016年度國家最高科學技術獎。

一生忠一事

當中國的一系列成果發(fā)布后，美國《科學》雜志曾發(fā)文盛贊：“如果以后再有更多的樣品和數(shù)據(jù)誕生于中國，我們不必感到驚訝”“如洪流般不斷涌現(xiàn)的研究結果標志著在凝聚態(tài)物理領域，中國已經(jīng)成為一個強國”。

半個世紀前，中國的超導研究剛剛起步，與國際發(fā)達國家差距甚遠;而今，中國組建了一支高水平的研究隊伍，高溫超導研究走在世界前列。從追趕到領跑，趙忠賢功勛卓越。

然而，任何影響巨大的科研發(fā)現(xiàn)都不是隨手撿來的。趙忠賢說：“中國的科技實力花錢買不來，白送更別想，只能立足于自己咬牙攻關、知識報國?！痹谖锢硭?，他常告誡年輕人要靜下心來做事，而科學研究，需求才是最大的動力——“一是國家需求，二是科學發(fā)展的需求。兩者都服務于國家發(fā)展和人類文明進步”。

而他對待自己的科研和工作，幾十年如一日，也同樣只有一個關鍵詞“超導”。在跌宕起伏之間，趙忠賢對“初心”的追逐從未變過，用他的話說：“我這輩子只做一件事，那就是尋找更好的超導材料?！?/p>

幾十年如一日的科研的確艱辛，但也時常有小收獲，每個進展都很讓人高興。趙忠賢打趣說，就跟打麻將經(jīng)常“胡牌”似的，搞科研也是經(jīng)常“胡”的。當你帶著興趣做一件事，苦和累就感受不到了，這個樂趣是別人體會不到的。

他認為，搞科學研究需要扎根，要安下心來做事，不要急功近利，要設定一個長遠的目標，短平快很難做出像樣的東西，只有長期的堅持和積累，才能在認識上有所升華，才會抓住機遇。

一次講座后，有大學生問：“您是如何面對失敗的？”趙忠賢說：“打個不一定恰當?shù)谋扔鳎何覀兛诖镅b著許多把鑰匙，同時還在不斷地制造出新的鑰匙，而只有其中一把能夠開啟科學之門。我們要做的，就是不懈努力，制造、修改每一把鑰匙，直到打開這扇大門。也許，此前試驗過的那么多鑰匙都失敗了，于是有人選擇了放棄，但誰又能肯定，接下來這把鑰匙不會解開未知之謎呢？所以，面對失敗就是不灰心，不放棄，不退縮，要滿懷希望地做下去，你才能為自己找到一把開啟成功之門的鑰匙。一定要堅信，冷板凳并不總是冷的，盡管遇到很多困難和失敗，也要勇敢探索，持之以恒，坐得住‘冷板凳’才能一戰(zhàn)成名?！?/p>

在科學研究一線幾十載，趙忠賢特別強調(diào)科學研究要有責任、追求和興趣?！白鳛榭蒲腥藛T，最首要的是對國家和社會的責任?！壁w忠賢曾在國防任務中連續(xù)工作38小時，雖辛苦但那是責任和信任，他倍感光榮?！叭瞬攀窃诔袚熑沃谐砷L的，科學家的人生追求應是為人類文明進步作出貢獻，為國家和民族爭光。”

責任即是機遇，而堅持不懈地努力是抓住機遇的基礎。趙忠賢從未離開過科研一線，古稀之年，他還時常到實驗室與年輕人討論問題，翻閱文獻至深夜?！叭松鷻C遇很多，努力‘干’才有機會碰上運氣，‘見異思遷’不行。”

有一個物理系畢業(yè)的年輕人很有激情，肯吃苦，想多干一些事情，便輾轉找到趙忠賢：“我想跟著您搞科研，做實驗。”

趙忠賢問他為什么，他說：“我覺得藝不壓身，多多益善，想在您的指導下多做些課題?！?/p>

趙忠賢勸誡道：“想多干事是好事，而我一輩子只做了一件事，就是探索超導體、開展超導機理研究。如果我們的社會，每個人都持之以恒做一件事，很多問題都可以解決。人生的最佳選擇不在于太多，別像穆桂英那樣身上插好多旗子，做事情要集中一點，不要太精力分散，不要選太多，這個也干那個也干。要選一個堅持10年、20年，扎下根去，才能枝繁葉茂?！?/p>

幾句簡單的話，卻是人生經(jīng)驗的總結，給年輕人指明了方向。

回顧百年風華，趙忠賢認為，從“兩彈一星”到改革開放以來建立起完整的科學體系，中國的科技發(fā)展舉世矚目，“這是幾代人努力的結果。作為我這一代人，最感安慰的是‘我奉獻了’”。超導研究已經(jīng)在中國“土壤”深深扎根，如果有一天，超導又有新的突破，相信其中一定有中國人的身影，趙忠賢如是說。

趙忠賢從未自滿。他還常常提醒前來采訪的記者：“別光報道我，多看看我身后那些沒露面的人，別把我報道成勞模。”面對媒體的聚焦，老先生坦率而誠摯。他常說，自己就是個普通人，做著自己喜歡的研究。榮譽歸于國家，成績屬于集體，自己只是其中的一分子。