薛其坤：科研需放下名利，但也需要尊嚴

　　未來的世界，是科技在改變生活；未來的中國，科技在重塑增長。2017年伊始，網易科技聯合“未來論壇”推出“十大頂尖科學家預言未來”系列策劃，獨家專訪了人工智能、生命科學、物理學、天文學、化學等近十大領域最頂尖的華人科學家，傾聽他們對未來的預言。在這些預言的背后，他們憑借著自己的深厚學識，發出對人類未來的期盼之聲。

　　“十大頂級科學家預言未來”的第二期，中國科學院院士、清華大學科研副校長、2016年度未來科學大獎-物質科學獎獲獎人薛其坤。

　　他是誰

　　薛其坤，山東省臨沂人。在擔任清華大學副校長之前，他已經是知名的材料物理專家，因為在半導體材料方面的成就入選中國科學院院士。2012年，他帶領團隊首次在實驗上發現量子反常霍爾效應，楊振寧先生稱贊這是諾貝爾獎級的發現。2016年，薛其坤獲得了未來論壇的“未來科學大獎”。他還因為常常每天早7點到實驗室，晚11點才離開被學生們親切的稱為“7-11”教授。

　　他的預言

　　1、困惑物理學三十年的高溫超導的機理未來10年有可能被解決，能耗會大大降低，利用超導微波器件的雷達等通訊設備的靈敏度和抗干擾能力會大大提高，磁共振成像等醫療器械會更加廉價；

　　2、可擴展的量子計算的實現，這一實現將會大大提高計算速度、降低用電量；

　　3、人類將探測到Majorana費米子；

　　作者：崔玉賢

　　策劃：楊霞清、王真

　　內容產品：郭浩、王真

　　對于名利，薛其坤有著自己的堅持：作為科學家更應該追求對知識、對科學的崇拜，而不是獎項。不過，他也提醒到，科學幾乎是人類在奮斗中競爭最激烈、最難的領域，需要投入最優秀的人在里面，更需要國家層面的支持。像未來論壇的“未來科學大獎”，它的意義更重要的是讓大家樹立一種熱愛科學的風尚，讓公眾認識到科學研究是有尊嚴的，應該得到社會的回報。

　　在談及當初如何選擇“量子反常霍爾效應”這個方向時，薛其坤表示，作為一個實驗室物理學家，要學會判斷一個科學問題究竟是重要還是不重要，然后再去選擇要研究的方向和課題。另外，實驗技術需要長期磨，需要有“工匠”精神。

　　對于薛其坤來說，科學的魅力讓他每天都擁有著像小孩一樣的好奇心。“你幾乎每天都能看到新東西，每過一段時間就會出現一個謎團，讓你琢磨不清，經過長時間的努力弄清楚它了，這會讓你感到非常幸福。”薛其坤表示這樣的快樂，只能意會不能言傳。薛其坤享受在科學研究領域的思想和決策的自由。

　　以下為問答全文：

　　網易科技：您目前正在從事哪些項目的研究？這些研究的應用前景？面臨著哪些問題？

　　薛其坤：目前主要從事高溫超導機理的研究，以及拓撲量子計算方面的基礎研究。

　　網易科技：您感覺物理科學領域在未來5-10年會有哪些革命性的發現呢？

　　薛其坤：困惑物理學三十年的高溫超導的機理未來10年有可能被解決；可擴展的量子計算的實現；探測到Majorana費米子。

　　網易科技：這些革命性的發現將會如何改變和影響人們的生活和生產？

　　薛其坤：全新的超導電子器件和電力設備會被研發出來，能耗會大大降低，利用超導微波器件的雷達等通訊設備的靈敏度和抗干擾能力會大大提高，磁共振成像等醫療器械會更加廉價。可擴展量子計算的實現會大大提高計算速度、會大大降低用電量。

　　網易科技：您對未來中國在物理科學這個領域有何期許？您認為目前中國在該領域處于怎樣的水平？

　　薛其坤：在這兩個領域，我國有領先和取得重大突破的機遇。

　　網易科技：您因發現“量子反常霍爾效應”獲得了2016年“未來科學大獎”，您的同行鄧肯·霍爾丹（F. Duncan M. Haldane）因為物質拓撲相變和拓撲相的理論發現獲得了2016年“諾貝爾物理學獎”，實際上您在量子反常霍爾效應上的工作為他的理論提供了實驗依據。為什么會選擇“量子反常霍爾效應”這個方向來研究？當初是如何判斷這個方向的前景的？

　　薛其坤：2005年左右，國際上興起了關于拓撲絕緣體（Topological insulator，一種特殊的絕緣體材料）的研究，由于這個材料體系比較適合我們，所以自然認為這是我們的一次機遇。后來張首晟（華裔，斯坦福大學物理系教授， 2016年諾貝爾物理學獎熱門候選人）基于這種新材料提出了量子反常霍爾效應的理論。一次偶然的機遇，我們走到了一起，量子反常霍爾效應成為我的研究組的研究目標之一。

　　作為一個實驗物理學家，要學會判斷一個科學問題究竟是重要還是不重要，然后再去選擇要研究的方向和課題。另一方面，實驗技術需要長期磨，需要有“工匠”精神。等知識背景和實驗技能都具備時，再加上對科學問題判斷能力，當出現機遇的時候，你就會做出正確的選擇和判斷，

　　就我個人來說，打好基本功，積累經驗，隨著年齡的增長對整個領域的把握能力變強，這個時候在別人的基礎上我會有新的發現。我們對界面超導領域的研究，應該說是瓜熟蒂落的過程。

　　網易科技：“量子霍爾效應”和“高溫超導”取得的研究成果未來會有哪些應用領域和方向？

　　薛其坤：在“量子霍爾效應”方面，我們做出了不需要磁場的“量子反常霍爾效應”，第一個很明確的應用就是集成電路，量子霍爾效應可以基本解決集成電路上的發熱問題。如果能降低材料價格、提高量子反常霍爾效應的實現溫度，就可以做出特殊的不發熱的計算機芯片，會有效解決芯片發熱、耗能和老化的問題；第二，我們每次開計算機的時候，所有的程序要重新啟動，如果我們用量子反常霍爾效應做出磁存儲芯片的話，那么它關機以后原來的狀態會保留，不需要我們在每次開機的時候啟動程序。所以，新型的磁存儲器，甚至隨機存儲器，是量子反常霍爾效應可能第二個應用，這實際上也是計算機芯片的一部分。這是量子反常霍爾效應目前比較明確的兩個應用方向，拓撲量子計算機目前來看還比較遠，我們正在研究。

　　在高溫超導方面，第一個明確的應用是有效降低普通電器件的耗能。由于歐姆定律，一般的導線都會存在著發熱問題，如果能把高溫超導材料的超導臨界溫度提高到液氮溫度以上，就可以解決發熱問題，大大節省電器件的耗能；高溫超導的第二個應用方向是做磁共振成像，包括像雷達等等。這主要取決于材料的超導轉變溫度能達到多高，如果能達到液氮溫度以上，那么雷達、電子器件的互聯，包括醫院里的磁共振成像設備，都可以在液氮冷卻的情況下實現應用。

　　除此之外，我們對材料的超導特性或其他特性的測量結果更加明確以后，或許還會開拓新的應用。基礎研究有一個好處：一旦發現了共性的、基礎的、原理性的東西，在比較好的商業化條件下，它的拓展空間可以說是無限的。實際上科學家做出來的基礎研究，在將來哪一天都可能會忽然變成我們都想不到的應用，給我們人類、社會提供新的技術。

　　網易科技：在半導體材料領域的多年研究背景對您觀察到“量子反常霍爾效應”有什么幫助？

　　薛其坤：過去這些年在半導體領域研究中掌握的知識、工具，積累的實驗技術，都是今天做出這些發現的基礎。回憶多年的科研之路，我認為作為一名科學研究者要有很好的科學知識基礎，在理論上深刻理解所在領域，當新的材料和應用出現的時候，就能很自然去理解它，這個背景很重要；另一方面，研究半導體的經歷幫助我實現了實驗技術的積累，能看到別人看不到的東西。過去20多年里的研究里，我們的實驗水平一直在提高，而且有自己的特色，所以當一個新的領域、新的材料和新的科學問題出現時，我們才有優勢的條件去做這件事。

　　網易科技：拿到“未來科學大獎”您有什么感受？對您的科研工作和個人生活會有哪些影響？

　　薛其坤：“未來科學大獎”的獎金數額很大，對我個人生活會改善，感激捐贈人。同時，這是對我科研工作很大的鼓勵，我相信會進一步激發我和我的科研團隊在基礎研究領域的堅持和熱情，這不僅是我，也是一個團隊的成就，我會根據每個人的貢獻分配，這是對他們工作的肯定和回報，也是一個鼓勵。

　　網易科技：您和您的團隊被認為是未來中國沖擊“諾貝爾獎物理學獎”的大熱門，您如何看待這個問題？

　　薛其坤：作為一個科學家，我和我的團隊要把研究做到世界最好的水平，在基礎研究領域繼續尋找新的科學問題，我們不去刻意追求拿這樣一個獎，這是我們應該持有的態度，也是我們自己現在持有的態度。中國設立“未來科學大獎”我覺得是中國人的自信。我們以前覺得拿了諾貝爾獎是成功的標志，現在我們也有一套自己的客觀評價體系。國家強大起來，我們更應該追求對知識、對科學的崇拜，而不是獎項，這是一個科學家應該持有的正確態度。

　　網易科技：對不同年齡段的人群來講，您覺得科學魅力在哪里？

　　薛其坤：科學的魅力可以簡單比喻為滿足人的好奇心。這種滿足好奇心的魅力，不僅會吸引小孩子和年輕人，也包括成年人。科學家每天都覺得很有意思，每天都擁有著像小孩一樣的好奇心。你幾乎每天都能看到新東西，每過一段時間就會出現一個謎團，讓你琢磨不清，經過長時間的努力弄清楚它了，這會讓你感到非常幸福。就像打游戲，每過一關或者升級時帶來的那種成就感，我們科學家常常能享受到，很多其他工作都沒有像我們這樣的收獲和回報。這種快樂，有時候只能意會不能言傳，我天天在辦公室待著看數據都很高興，因為每天都會看到新東西：這條圖線為什么拐這個彎？研究一下，最后經過思考，設計出巧妙的實驗解決了這個問題，結果非常圓滿，這樣的生活太有意思了。

　　另一方面，科學的魅力也在于思想和決策的自由。在研究方向的選擇上，科學家很少受別人控制，思想是自由的。從選題上，可以說你想做什么就可以做什么。

　　網易科技：科學和創新力關系是什么樣的關系，科學界代表創新力嗎？

　　薛其坤：科學和創新力還是有比較大的區別，創新包含著范圍更廣一些，科學就是對自然界基本規律的一些認識，創新力可以體現在科學上，也可以體現在生產力上，甚至做飯上。

　　網易科技：輿論此前對中國科研工作者的待遇與娛樂圈明星等有過一些對比和討論，您如何看待這個問題？

　　薛其坤：一個正確的待遇體系根據你的貢獻大小按勞分配，目前其他的容易得到好回報的領域，可能不需要很大努力就能獲得的話，這可能不是一個非常正常的現象。我們這一代因為經過上大學的時候正好是80年代，我們經歷過生活的劇變，所以我們對現在的待遇我們應該是滿意的。但是對年輕人來講，要想把最優秀的智慧最高、而且能力最強的人，把他用在刀刃上需要一種激勵，現在待遇還需要進一步的提高，尤其下一代的年輕人。科學幾乎是人類在奮斗中競爭最激烈最難的領域，如果不把最優秀的人放在哪里去是不行的。像未來科學大獎，它本身只能獎勵有限的一部分人，更重要的作用是讓大家樹立熱愛科學的風尚，讓公眾認識到科學研究是有尊嚴的，應該得到社會的回報，它的意義就在這個地方。

　　總而言之，用一切方法鼓勵一些優秀年輕人戰斗在科學的第一線，做出原創性的成果，為未來技術的變革，為未來社會和經濟的發展進步作貢獻，是需要這種導向的。

　　網易科技：現階段國家和企業怎樣才能吸引更多優秀的人從事基礎科學研究？

　　薛其坤：現在我們國家已經采取了一些有利的措施，比如說一系列人才計劃，實際上從一種機制上引導更多的人去做這種學術研究，萬人計劃、千人計劃，各個大學有各種各樣的計劃和機制，各個省和地方上都有這種機制，用年薪制或者有一定的補貼，這是一種重要的引導作用，如果不是國家去引導，企業來講它是講究企業生存和發展，它不會考慮那么長遠。只有當企業已經解決了生存問題，有足夠的能力和資金來做研發，他們才考慮長遠計劃，部署更基礎的研發。

　　如果你老跟著人家學知識，自己不去做基礎研究，不去做科學發現，到了2200年也是跟著人家走，這是不行的。所以需要統籌布局，有些是短期的，有些是針對長遠的，比如基礎研究。這應該是一個非常有機的、協同的體系，既考慮到現狀，也要考慮到未來。

　　薛其坤教授介紹：

　　薛其坤，1963年12月出生于山東省臨沂市，材料物理專家，中國科學院院士，清華大學副校長。先后任中國科學院表面物理國家重點實驗室主任，清華大學物理系主任、理學院院長、校長助理、科研院院長等職，曾獲國家自然科學二等獎、中國科學院杰出科技成就獎、何梁何利科學與技術成就獎、求是杰出科學家獎、陳嘉庚科學獎等獎項。

　　主要研究方向為掃描隧道顯微學、表面物理、自旋電子學、拓撲絕緣量子態和低維超導電性等。因“量子反常霍爾效應”的進一步發現研究成果于2016年9月，獲得未來科學大獎“物質科學獎”，獎金100萬美金。