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超越欧姆定律薛其坤和他的量子世界(11)

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摘要：

——1999年，国务院批转教育部《面向21世纪教育振兴行动计划》，“985工程”正式启动建设。而且，“985工程”一期建设率先在北京大学和清华大学开始实施。

薛其坤感觉到，就在自己离乡背井的5年，国家有了很大变化，科教兴国，国家开始有精力、有财力支持海外学成人员回国。

1997年，在北卡州立大学期间，他被户口所在单位物理所推荐，申请了基金委的国家杰出青年科学基金，1998年申请批下来。杰出青年基金获得者能得到60万的经费资助，这对当时的年轻人来讲更是一个莫大的荣誉和精神鼓舞。

同在1998年，薛其坤入选中科院“百人计划”，1999年，他到中科院物理所报到，2000年正式携家人回国。

他清楚地记得，当飞机降落在首都机场，从舷窗往外看时，他的手握着爱人的手，有一些颤抖，毕竟，这是一片经常出现在他梦中的土地，而这个熟悉的城市——北京，也是他真正想把自己的青春和智慧参与进去的地方。

是的，他的理想不在仙台，不在北卡罗来纳州，他的理想就在这里——中国的首都北京。

机场大巴外变换的街景让他感慨，这个城市真的有太大的变化，而他心中暗暗发的愿是——有他的加入，这个城市，乃至这个国家，在高等教育方面，能有更大的变化，能以更快的速度占领世界制高点，他希望自己能利用这些年学到的本事，为祖国做一点事情。

2005年，41岁的薛其坤进入清华大学物理系任教育部长江计划特聘教授，同年11月被增选为中国科学院院士。2013年5月起任清华大学副校长（分管科研）。

也就是说，从2000年开始，他把早上7点进实验室、晚上11点出实验室的“7-11”生活，从日本仙台和美国北卡罗来纳州，搬到了中国北京。

而且有了一批中国的自然科学精英，被他强烈的人格魅力所感召，跟随他过上了“7-11”的幸福实验室生活。

2012年，中央组织部、人力资源社会保障部等11部门启动实施“国家万人计划”。目标是用10年时间，遴选1万名左右自然科学、工程技术和哲学社会科学领域的杰出人才、领军人才和青年拔尖人才，给予特殊支持。薛其坤入选“万人计划”的最高层次“杰出人才”项目，被批准组建全国首批6个“科学家工作室”之一。

这些年来，他在国际会议上应邀做特邀大会主题报告150余次，其中5次在美国物理学会年会做特邀报告。曾获何梁何利科学与技术进步奖（2006）、国家自然科学二等奖（2005、2011）、第三世界科学院物理奖（2010）、求是杰出科技成就集体奖（2011）、陈嘉庚科学奖（2012）、“万人计划”杰出人才（2013）、求是杰出科学家奖（2014）、何梁何利科学与技术成就奖（2014）和未来科学大奖物质科学奖（2016）等奖励与荣誉。

这一切荣誉，都与他对中国科学、中国高等教育的付出与贡献分不开。

2018年的薛其坤

“不察日升日落，只觉流光寸阴”

诺奖级的发现并非终点。2018年的薛其坤，又在他的量子世界里，找寻着什么呢？

“超导现象也是非常奇特的宏观量子现象。全世界研究它已有一个多世纪。”他说。这几年他绞尽脑汁思考的，正是超导，而且他的团队在高温超导方面也取得了新的重大进展。

什么是超导呢？对大部分材料来讲，如果降温的时候，它的电阻会一直地下降，绝大部分材料，即使降到绝对零度，还剩有一点电阻，另一种材料，当降到某个特定的温度——转变温度，电阻会变成零，这是超级导电，就是我们常说的“超导”。

超导和量子反常霍尔效应一样，是不同于欧姆定律的一种奇特的电输运现象。如果用一个超导体做一个圆环，通上电，一直使它处于超导，因为电阻为零，这个电流会永无休止地流下去。如果用超导材料做输电线路，会大大降低输电能耗。不同于量子反常霍尔效应的是它有完全的抗磁性，即处于超导态的材料中不允许有磁力线穿过，用这个特性可以做成高速磁悬浮列车，等等。如果我们在室温下实现了超导，我们很容易想象，这将会导致很多核心技术的革命。

超导现象1911年由荷兰科学家昂尼斯发现，两年以后，昂尼斯因这个重大发现获得了诺贝尔物理学奖。仅超导这个领域的研究就5次被授予诺贝尔奖，分别在1913年、1972年、1973年、1987年、2003年。

超导研究的一个主要方向，就是如何提高材料达到超导状态的温度——超导转变温度。室温下的超导甚至会和电的发现一样重要。但大部分材料的超导转变温度非常低，一般是液氦温度附近。液氦沸腾的温度是4K，达到液氦温度要花非常大的力气。液氦价格不菲，每升100元人民币，一般仪器每天要消耗10升，花费在1000元左右，相当于一瓶茅台酒的价格。第二个非常重要的温度点就是77K，即液氮沸腾的温度，这是个非常重要的温度点：液氮很便宜，每升4元钱，也就是两瓶矿泉水的价格，如果能用这个价格使材料达到超导状态，超导材料就更加有经济实用价值了。所以，发现超导转变温度在液氮沸腾温度的超导材料是物理学家长期以来梦寐以求的一个重大科学目标。1986年，瑞士的两位物理学家穆勒（ Müller）和贝德诺尔茨（J.Georg Bednorz）发现超导转变温度在液氮温区的含铜氧化物超导材料，第二年他们就获得了诺贝尔物理学奖，其重要性可见一斑。

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