8月16日,2023未来科学大奖获奖名单公布后,未来科学论坛在第一时间连线物质科学奖获奖者陈仙辉教授。
未来科学大奖:作为今年的未来科学大奖—物质科学奖得主,能不能描述一下您接到获奖通知时的心情?
陈仙辉:未来科学大奖组委会通知我获奖的时候,我当时在新疆博物馆参观,馆长正在给我们介绍一个国家级的宝贵文物。我一看是陌生电话,一开始还不太想接,想到平时也会有来自北京的一些重要电话我就接了。听到这个消息感到非常意外、也很惊喜。未来科学大奖在我心里非常重要,这是一个非常高的荣誉。我很荣幸与我一直敬佩、敬重的赵忠贤先生分享这一奖项,非常感谢各位捐赠人对该奖项的捐赠,也感谢大奖科学委员会对我们工作的认可和肯定,这是我当时最直接朴素的感受。
未来科学大奖:一开始进入这个科学领域的原因或者契机是什么?这个科学领域最吸引你的地方是?
陈仙辉:超导是1911年发现的,是人类观察到的第一个宏观量子效应,由于它有独特的性质,所以超导的每次发现都会推动物理学的发展。它有两个特殊的性质:它的完全导体性,也就是电阻为零的特性,和完全抗磁性。这两个特性使得它既是能源材料,也是信息材料,所以超导在能源、信息、医疗、交通和电力方面都有广泛的应用。
超导一经发现就引起人们的关注,至今有110年的历史,已经授予了5次共十位科学家诺贝尔奖。即使110年过去了,这个领域还保持着非常大的活力,室温超导体,或者我们把它叫做理想超导体,是我们的梦想。我非常有幸地在1986年读研究生的时候就赶上第一个高温超导体发现的研究热潮,也就是铜氧化物超导体的热潮,至今一直坚持在这个领域里面工作。
2008年我们整个团队参与了铁基超导发现的过程,突破了40k超导转变温度的BCS理论(解释常规超导体的超导电性的微观理论)的麦克米兰极限,也证明了铁基超导体是第二类高温超导体。我在过去近40年一直在做超导研究,见证了我们国家在超导研究的领域,从跟跑,到并跑,再到诸多方面领跑的发展过程。所以从这个意义来讲,这个奖项不仅属于我和赵忠贤先生,更是对我国高温超导领域的发展和同行们取得成果的肯定。经过这么多年的积累,对于高温超导的理解和认识,实验条件和人才队伍的积累,我相信我们国家在将来,在这个领域一定会发现有重要影响的新的超导体,乃至去探索理想的超导体,也就是室温超导体,我相信原创性的工作会越来越多。
未来科学大奖:求学过程中对您影响最深的一个阶段是什么呢?为什么?
陈仙辉:我觉得有两个阶段,一个是硕士研究生阶段,另一个是博士毕业以后,1993年拿到洪堡基金会的资助到德国去做博士后,或者叫洪堡学者的阶段。
我是1986年在当时的杭州大学(今浙江大学)读的硕士研究生,1986年刚好是铜氧化物超导体被发现,是一个非常大的热潮。当时国内几个有能力做低温物理研究的单位,一个是赵忠贤教授所在的中国科学院物理研究所,他们一直有做超导的传统。另一个就是中国科学技术大学,中科大是当时唯一一个有低温物理专业的高校。当然,还有北京大学、南京大学等部分大学也有相关的专业。当时中科大有几个超导团队,其中一个团队刚好跟我在杭州大学读书的导师认识,由于那时研究生不是很多,希望邀请对这个研究方向感兴趣的学生一起联合培养,导师就推荐了我,就这样我来到了中科大。1986年那时,每个学生的伙食是定量供应,全靠老师和同学们帮我解决饭菜票的吃饭问题。
另一个令我印象深刻的事情是,由于当时处于高温超导研究的热潮,大家对科研的激情非常高涨,一有结果就开始写文章,报道最新结果,就像每日一报的那种感觉。当时有个特别有意思的说法,说理论物理学家都想买一个炉子去烧超导样品。1987年3月,在美国举行的凝聚态物理的会议上,因为铜氧化物超导体的超导转变温度超过了液氮温度,使得物理界为此突破振奋不已,1万左右的参会人员要抢着进只能容纳2000人左右的报告厅听高温超导研究的报告,所以很多人都是很早就在外面排队,就像现在去看国际大型足球比赛,一票难求的感觉。无法进入报告厅的参会者只能挤满在走道上,围坐在在会场外的电视旁,那个热潮可想而知。在研究生阶段经历了第一次高温超导的热潮,赶上了铜氧化物超导体的发现,这是我进入这个领域的第一个阶段,整个环境以及个人的工作都处于一个非常兴奋的状态,赵忠贤先生当时已经成为我国超导这一领域的代表人物。
第二阶段是在我1992年博士毕业后的第二年去德国,到卡尔斯鲁厄研究中心做洪堡学者。为什么说印象深刻呢?90年代初,我们国家的经济发展刚刚起步,实验条件很有限,实验中的许多设备的测量有专门的老师和技术员负责,学生是不能自己动手的。到德国就不一样了,一进研究中心,所有的实验都得自己上手,很多仪器设备我从来都没有接触过,即便接触过也没操作过,这个压力非常的大。比如,做液氦实验,在国内前期准备就需要一星期以上,但是在德国直接从液氦储罐输入到仪器设备。如果在国内这样操作的话,一定会被导师骂,因为液氦浪费很多。当然现在我们国内的实验条件大大改善、仪器设备的测量都是学生自己操作、自己分析,已经跟国外接轨了。在实验条件、设备,学生的实验技能等方面,现在跟国外相比,已经差距不大,某些方面甚至更好。所以我们当时的经历和接受的考验,现在的学生根本无法了解,也感受不到。我们那一批人当时走出去的时候,从内心和能力来讲,各方面都受到了很大的考验,总体是一个非常不自信的状态。
未来科学大奖:科学难题总是很难攻克,发现不一定很快会被证明出来,如何保持好奇心、甘于寂寞的良好心态?
陈仙辉:我们从事科研工作的,总是会被问到这个问题,面对困难,科学家如何能坚持下来?
实际上,我们在从事这个领域中感受没有那么强烈。做科研,积累和坚持非常重要。只要坚持下去,出成果是水到渠成的事,而坚持是建立在兴趣爱好的基础上。做科研会有很顺利的时候,也有进展缓慢的时候,也有令科学家沮丧的时候。我觉得比较难的时候是,当你看到了很好实验结果的迹象,而又在很长的时间内无法扑捉,需要耐心和长时间进行反复实验,改变各种可能的实验方案进行更深入的研究,因为这个现象和结果很可能发生在很严苛的条件和很小窗口,很难抓到它。在实验不充分的情况下,或者结果不太肯定的时候,特别是有时候学生做了很长时间实验,很疲惫,有的时候这种坚持不仅仅是一、两个月,甚至半年、一年都在挣扎着去捕捉这些现象,重复这些现象,但科学研究有时的确有这样一个过程。
这时候,作为老师,要给自己和学生鼓励,要帮学生解困,要把学生的精神状态调好,既要大胆假设,也要谨慎求证。在谨慎求证的这个很长的周期过程中,鼓励学生保持好状态,调动好团队的积极性,尤其是要有坚定的科学信念。
未来科学大奖:对于未来科学大奖,您有怎样的期许?
陈仙辉:一个奖项能够成为一个品牌,能够激励科学界的科学家,并得到科学界的广泛认可和社会的认同,就是一个成功的、有影响力的奖项。
我希望未来科学大奖,要坚持长期的做下去,只有长期坚持下来,才能产生重大的影响,才能成为具有全球影响力的重要科学奖项。另外,就是要提高奖项的公信力,得到学术界和社会的认可,在社会上产生正面积极的影响,激发全社会热爱科学。
未来科学大奖通过解读科学家的获奖成果、分享获奖人的一些经历,对学术界的年轻人有启示作用,促进他们的好奇心和想象力,对科学研究产生促进作用,如在这个层面如果产生效果,这个奖的影响力就会逐步提升。