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中国95后曹原-2018年度十大科学家之首(曾就读深圳耀华实验学校)

时间:2019-03-14 15:48来源:国际学校网

在世界最权威的科学杂志《自然》评选出2018年度人物时,震惊了全世界关注者,因为位列榜首的是来自中国的95后学者曹原――1996年出生于成都,现为麻省理工学院博士生。《自然》如此推崇曹原的石墨烯超导研究成果,是因为这一成果堪称“第五大发明”

 

2018年3月5日,《自然》背靠背发表了两篇以曹原为第一作者的石墨烯重磅论文。这名中科大少年班的毕业生、美国麻省理工学院的博士生发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度,就会产生神奇的超导效应。这一发现轰动国际学界,直接开辟了凝聚态物理的一块新领域,可解困扰全世界107年的难题。如今,正有无数学者试图重复、拓展他的研究。

曹原被《自然》杂志评为2018年度十大科学人物
曹原被《自然》杂志评为2018年度十大科学人物

如果大家没有看过“《自然》杂志2018年度十大科学家”的人,可能不知道中国95后的曹原是谁!下面就先来介绍下!

 

“天才的少年学者”曹原是谁?

曹原,男,1996年出生,籍贯是四川成都,中国学者、美国麻省理工学院博士生。在《自然》上以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。

 

1996年,他出生于四川成都,3岁时一家人迁往深圳,他自幼就十分聪明,读小学时,往往老师刚说出题目,他就能喊出答案。他还特别喜欢捣鼓电子产品,经常跑去深圳的电子市场,然后买上一大堆电子原件回家,拆了装,装了拆的去研究电子线路,他特别热衷的就是科技类课外书,一本《科学探索者》,他就前后后翻了好几遍。

 

2007年9月,他顺利考上,以“超常教育”闻名的深圳耀华实验学校。在这里,他更加“放飞自我”:课桌、椅子、黑板,都没能逃过他的“毒手”,甚至连老师的讲台都给他拆了;而在课堂上经常踊跃发言的他,提出的一些问题,竟然有时让老师都难以回答;他在学校搞个实验室,还在家里弄个实验室,当时做实验所需的硝酸银很贵,也很难买到,他就买来了硝酸,偷偷把妈妈的银镯子放了进去,人工“合成”了硝酸银。这些事惊动了校长,可校长却连连称赞:这孩子是个好苗子,是个天才!并当即决定送他进少年班,接受“超常教育”。

 

用一个月读完初一,三个月读完初二,不到半年读完初三,2009年9月,才13岁的他就考上了高中!

 

2010年,14岁的他参加高考,成绩公布,考出了理科669的高分! 中国科学技术大学将他抢到手,并送他进了驰名中外的、培养未来科研领域领军人物的“严济慈物理英才班”,能在这个少年班里面的哪个不是天才?都是经过激烈竞争才能夺得一席之位。群雄环绕,更有一群“可怕”的老师督促着他们,可他,却能“力压群雄,独占鳌头”!他求知若渴,经常穿梭于各大教授的办公室,一脸认真地去逐一请教,还时时提出一些刁钻古怪的问题,和教授一起去探讨。

 

(附:物理学院丁泽军教授,因教学严谨苛刻,让许多学生“闻风丧胆”,人称“丁老怪”,而偏偏,就他入了“丁老怪”的法眼,一提起他,“丁老怪”就赞赏有加:“很聪明的家伙!计算机物理课程中相关研究成果的文章,他没花多少时间,也就一个寒假就做完了!”)

 

(曾长淦教授也自豪地说:“这是在我实验室混过的娃,他还发了一篇PRB理论文章,当时就觉得这孩子太厉害了。我实验室出了很多位郭沫若奖,但他在其中还是非常特别。他是如此的令人放心,只要把题目交给他,他一定能做出来! ”甚至在某些方面,曾院长还说,自己指导不了曹原,“在中国的凝聚态物理学家中,每个人都知道他的名字。”曾长淦说。)

 

才气过人者往往恃才傲物,但他却非常低调沉稳,不骄不躁,勤学之余他还喜欢天文摄影,他说:“仰望星空总是能让我安静下来。”浩瀚宇宙,璀璨星空,让他始终保持一种平和谨慎的心态。

 

2014年,他获得中科大本科生最高荣誉奖:郭沫若奖学金。不久,导师推荐他前往麻省理工学院深造,他随即奔赴美国麻省理工,攻读博士学位。

 

(老师的一句话成了他念念不忘的“梦想”,实验期间,他总能想起中学时的一件小事,当时物理实验课上,老师黄佳堂告诉他,如果谁能在常温状态下,发现一种超导材料,就可能颠覆世界。年少的他对此充满了好奇,继续追问,但老师却不知怎么回答才好,便摸着他的头说:“这是你们这一代人需要研究的问题,研究出来了,就能改变世界。”

没想到老师的一句话,成了他念念不忘的“梦想”。读博四年,他一直潜心研究石墨烯的超导电性,可这项研究,在国际上还没有先例,而他之后的研究成果,成为了能改变全世界的“神操作”!)

 

2018年3月5日,《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现,值得关注的是,本次两篇Nature论文的第一作者、麻省理工学院博士生曹原来自中国。

 

2018年12月18日,曹原登上《自然》年度科学人物榜首,震惊全球学界。

 

超导体研究——石墨烯研究

1911年,荷兰物理学家,海克·卡末林·昂内斯发现,当汞被冷却至接近0K(-273℃)时,电子可以通行无“阻”,从而将能源损耗降到最低,这个“零电阻状态”被称为“超导电性”,这也是人类第一次发现超导体的存在,昂内斯因此获得了诺贝尔奖。

 

但悲剧的是,超导体要在,接近绝对零度(-273℃)的环境下,才能显现其近乎0损耗输电的能力,而这其中的材料,冷却成本却高得让人绝望!之后,全世界的科学家们,都开始了各种试验,去寻找这种“低成本超导材料”。1980年时,有人发现了铜氧化物,这种材料达到超导状态的最高温度,约为133K(-140ºC),但是铜氧化物结构难以调整,无法实现超导机制,在超导体的研究上这只是进步了一小步。

 

诺贝尔奖获得者Robert B。 Laughlin说:物理学家们已经在黑暗(超导研究)中,徘徊了30年,试图解开铜氧化物超导的秘密......

 

而今天,我们的这位中国天才少年,就成为了照亮黑暗的那盏明灯!2017年攻读博士期间,他发现了石墨烯中的非规超导电性,他推测,当叠在一起的两层石墨烯,彼此之间发生轻微偏移的时候,材料会发生剧变,有可能实现超导体性能。可当他说出自己的想法时,却遭到诸多物理学家质疑,他们认为,这不过是一个20岁的中国小孩,关于世界的美好幻想。但曹原,没有被权威质疑的声音击退,他依然坚持自己的判断,捍卫自己的梦想!

 

为此他日夜待在实验室,克服了样品无法承受高热等,各种极端困难,在经历了一次又一次失败后,他依旧信心满满的说:“实验失败是家常便饭,心态平和地对待失败就没什么压力。”“吃一堑长一智,做的多了,慢慢有经验了,自然就攻克了。”

 

皇天不负苦心人,终于在一次实验中,奇迹发生了!当他将两层石墨烯,旋转到特定的“魔法角度”(1.1°)叠加时,它们可以在零阻力的情况下传导电子,成为超导体!他顿时欣喜若狂,他深知,这绝对是一个改变世界的研究成果。但他仍小心谨慎,又是半年多的的反复实验后,震惊世界的石墨烯传导试验终于成功了!

 

曹原及其团队发现,将两层石墨烯叠加在一起,当转角接近魔角(Magic angle)即1.1°、同时温度环境达到1.7K(-271℃)时,它们会表现出非常规超导电性,其属性与铜氧化物(其结构往往难以调整)的高温超导性类似。

 

2018年3月5日,他将论文整理后,投给了世界顶级科刊《自然》。紧接着,一个重磅消息瞬间引爆全球,让全世界学者都望尘莫及的《Nature》,竟然一天之内连续刊登了两篇,关于石墨烯超导的论文!此时距离发现超导体,已过去足足107年了,世界终于迎来了这个领域的重大突破!而两篇论文的第一作者,就是曹原!

 

一位哥伦比亚大学教授惊呼:“曹原为我们打开了新世界的大门,我们能做的太多了!”

 

就在曹原发表论文之后,短短9个月,石墨烯的初步商业化已经开启。以手机为例,一旦安装石墨烯电池,手机的充电时间,将被缩短为16分钟。可以说,他的发现,将带动电子消费品飞速发展,未来在能源行业,能为全球省下数千亿资金!

 

与此同时,无数大学和科研机构,纷纷向他伸出橄榄枝,甚至愿意聘请年仅22岁的他为教授。而面对全世界的赞誉和邀请,他只说了一句简单的话:“我是一个中国人,我学成以后要回到中国的。”

 

写到此处,想起了梁启超的《少年中国说》,想起了“钱学森之问”!

 

    故今日之责任,不在他人,而全在我少年。少年智则国智,少年富则国富,少年强则国强,少年独立则国独立,少年自由则国自由,少年进步则国进步,少年胜于欧洲,则国胜于欧洲,少年雄于地球,则国雄于地球。

  红日初升,其道大光;河出伏流,一泻汪洋;潜龙腾渊,鳞爪飞扬;乳虎啸谷,百兽震惶;鹰隼试翼,风尘翕张;奇花初胎,矞矞皇皇;干将发硎,有作其芒;天戴其苍,地履其黄;纵有千古,横有八荒;前途似海,来日方长。

  美哉,我少年中国,与天不老!壮哉,我中国少年,与国无疆!

  ——《少年中国说》

 

少年强,则国强!曹原,英雄少年,科研学者,是科研骄傲,也延续着是自身努力的成就,是天赋使然,是环境的促使,是教育的成功引领。

 

近十多年,中国各界有了越来越多的优秀人才。尤越来越多的中国科学家涌现出来,向世界证明了中国的科研实力。而曹原,毫无疑问是年轻一代中出色的代表,是中国的这些好少年!

 

钱学森之问

“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”这就是著名的“钱学森之问”

 

钱学森,提起就让人肃然起敬。世界著名科学家,空气动力学家,中国载人航天奠基人,中国科学院及中国工程院院士,钱学森中国两弹一星功勋奖章获得者,被誉为“中国航天之父”“中国导弹之父”“中国自动化控制之父”和“火箭之王”,由于钱学森回国效力,中国导弹、原子弹的发射向前推进了至少20年。

 

2005年,温家宝总理在看望钱学森的时候,钱老感慨说:“这么多年培养的学生,还没有哪一个的学术成就,能够跟民国时期培养的大师相比。”钱老又发问:“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才?”

 

“钱学森之问”是关于中国教育事业发展的一道艰深命题,需要整个教育界乃至社会各界共同破解。

 

后多方人士说到:“钱学森之问”是教育的问题,是教育体制问题,是环境、是学校的问题,也是教师的重要问题!

 

“钱学森之问”过去十多年了,中国有了更进一步飞跃式的发展,这代表中国各界人士都有优秀人才,教育培养了更多的社会精英,更多的科研学者。但是,值得骄傲的同时,发展复兴之路任重而道远,需要更多优秀的人才,教育需要更加重视!教育不仅仅是家庭的希望,更是社会的需要,中国的希望,祖国的需要!

 

虽然现在也还存在很多不足,存在一些弊病,但是相信在中国教育不断改革完善下,不断创新支持下,越来越多优秀的科研人才会涌现,越来越多的各界优秀者会涌现,继续着华夏的优秀!

 

教育,需要好的教育方式、好的环境、好的氛围、好的资源、好的学校、好的教师。相信中国可以培养出更多优秀的人才,少点甚至希望没有钱理群教授所说的“精致的利己主义者”!

回到“曹原”

一个14岁便考入顶级985大学,22岁就取得了全球顶级的科学成就,曹原的成功除了天赋异禀之外,他的家庭以及周边环境对他的成长同样也起到了相当大作用。

 

教育的成功

 

曹原基础教育就读的深圳景秀小学和耀华实验学校固然是深圳市出类拔萃的中小学,但是却也不算特别高不可攀。应该说目前的中国像这样的高中和小学还有很多,这就为曹原的成功增添了一抹普适性。

 

而曹原的经历也证明在这样的环境中,天才的天赋足以被发掘出来。曹原的初高中母校常务副校长胡凤元回忆说:“在耀华实验学校,曹原非常放飞自我,动手能力超强,喜欢做实验,课桌、黑板、投影仪、电脑都没能逃过他的‘毒手’”。

 

曹原调皮的行为不仅没有引来学校的批评,反而打动了校长,对其进行特殊培养,鼓励他去报考中科大少年班。这表明中国已经具有了一批能够包容异才并对其进行高度个人化培养的基础教育学校。

 

接下来是少年班,1974年5月,物理学家李政道通过周总理向毛主席提出办少年班的设想。这一设想试图将培养舞蹈演员和体育运动员的模式引入到科技人才培养中,试图短时间内在中国锻炼出一只“少而精的基础科学工作队伍”。

 

1978年3月,中国科大创建了少年班。陆续地,全国各地出现了一批类似的早慧少年高等教育。这一政策的出台之初就伴随着怀疑,因为这样的教育方式无疑阻止了少年班的同学更充分地接触社会同时也使其人生之路过早的收束到了一个非常小的方向上。最重要的是这样培养出来的学生真的能在基础科研做出杰出的贡献吗?

 

经过了近40年的考验,这一政策确实是有效的,曹原只是其中的杰出代表。仅中科大少年班就产生了张亚勤、陈晓薇、马东敏、庄小威、胡伟武等一大批杰出的科学家。根据一个统计,中科大少年班已经培养了200多位教授,其中多数任教于世界知名大学。

 

正是得益于这一政策,曹原得以早早地接受类似西方古代科学家私塾教育的高等教育,在18岁就获得本科学位并曾作为中科大优秀学生获得过郭沫若奖学金。他曾表示“自己并不特别,只是跳过中学阶段一些‘无聊的东西’,与其他大学生一样,都是读足4年”,曹原无疑是少年班政策的收益者。

 

在中科大里,曹原的天赋得以充分发挥,他的实验能力非常强,而且很擅长进行科学创新。中国科大物理学院曾长淦教授回忆说:“他是如此的令人放心:只要把题目交给他就行,他一定能做出来!”。异于常人的天赋加上中科大搭建的高水平平台都使得曹原的科研能力迅猛提升,而这正是他去到麻省理工迅速做出成绩的主要原因。

 

延续至今的少年班政策只是大学多样化发展的一个缩影,今天多数的大学支持3-6年的弹性学制,既可以休学创业,也可以努力提前毕业。即使天赋不如曹原,但如果有志于科研,在满足一定要求的情况下也可以选择本硕博连读或者硕博连读,尽快做出自己的成绩。

 

也许你非天赋异禀,但也绝非平庸不可育

 

对于像曹原这样的,也许很多人会觉得他是天才,是天赋异禀,是那个众人口中“别人家的孩子”,自己的孩子是不可比的。

 

对,他是天才,但是少不了家庭的父母的教育影响,少不了自身的努力,少不了学习研究的氛围,少不了天赋的发掘和教育的引领。

 

他是天赋异禀,更多平凡的人也许不必跟他比,也没必要一定要跟谁比。但每个家庭都有希望,每个孩子都是一粒成长的种子,只是需要家庭需要教育的精心培育,包容和发掘“闪光点”。

 

相信不少的人,年少都有自己的梦想,都有自己的兴趣方向,但太多是被淹没了的,有些是培育不起,有些是没人引导,有些是被压制的,总之等等因素。

 

每个孩子,每个人都有自身所长,绝对是值得也是可以培养的,成为一个领域的精英人才,可以是优秀的人才。

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