撰文聂辉  编辑:沈佳音
图片来源:《自然》
来源:Vista成长实验室(ID:vistaedulab
“我在高中读《China Daily》的时候,人家曹原在发《nature(自然)》,我上了大学放假在家当咸鱼的时候,人家又一天连发两篇《自然》” ……
2月1日,当看到1996年出生的曹原在《自然》发表第5篇论文的新闻时,不少网友自嘲,虽然年纪相当,但在自己还是一条咸鱼的时候,曹原已经走在了科学研究的世界前沿。
《自然》是世界三大顶级科学期刊之一,能在发文,是无数科研人的梦想,也是评选诺贝尔奖和竞选院士的重要依据。2018年,22岁的曹原在《自然》发表第一篇论文,成为该期刊以第一作者身份发表论文最年轻的中国学者。此前,中国“量子学之父”潘建伟院士第一次在《自然》上发表论文时,已经27岁。
实验室之外的曹原,爱好天文摄影,也关注“我家里有别墅,开路虎,女朋友爸爸是厅级官员,我和她哪里不门当户对了?”这样的话题。他十分低调,也鲜少接受媒体采访,甚至曾就读的中学和大学校友,也表示不了解其目前情况。
解开科学难题之后,曹原隐于物理世界。
曹原于2月1日在《自然》发表的第五篇论文。
01
天才中的天才
在深圳市耀华实验学校官网上的“荣誉耀华”栏,曹原的照片和介绍赫然在列。简介上写着:曹原(现攻读麻省理工博士),录取学校:中国科技大学。
深圳耀华实验学校以“超常教育”闻名,主管该项目的副校长朱源,曾任中国科学技术大学少年班班主任、系主任20年。离开中科大后,他也一直在为少年班物色好苗子。
2007年,在老师和家长推荐的200多名学生中,只有3位同学被选入超常班,11岁的曹原便是其中之一,另外两位分别是王嘉乐(牛津大学博士)和范紫黎(UCLA博士)。在朱源的印象中,当时的曹原有很强的求知欲,非常聪明,记忆力强,动手能力尤其突出。
超常班由朱源直接组织教学,同时配备数、理、化、语、英、政6位老师(其中有3位是特级教师),按照全新的超常教育模式培养。一年时间内,曹原和两位同学就完成了初三和高中三年所有课程的学习。面对外界惊讶的目光,曹原曾不屑一顾地说:“我只是跳过了中学里一些无聊的东西。”
2010年,14岁的曹原以理科669分的高考总分,考入中国科学技术大学少年班,并入选严济慈物理英才班。进入少年班之后,曹原遇强则强。别人用一整年完成的科研项目,他在短短一个寒假内就能完成,被评价为“天才中的天才”。
中科大教计算物理课的教授丁泽军,以教学严谨、苛刻闻名,被称为科研杀手,人称“丁老怪”。说起自己的学生曹原时,“丁老怪”一反常态,称赞他是个“很聪明的家伙”。每年计算物理课绪论中,丁泽军都会提到曹原。
曹原曾在导师曾长淦的实验室里学习,并在国际著名物理期刊上发表了一篇理论文章。曾长淦后来在接受采访时表示,“当时就觉得他太厉害了”。虽然在实验选题、方向与写作上自己可给他指导,但在技术细节上无法教他。
2014年,曹原(右一)在曾长淦(左二)实验室和同学们合影。图片来源:中国科学技术大学
有中科大的学生回忆,经常在教授的办公室看到胸前挂着钥匙的曹原一脸认真地请教问题。大一期中考试,曹原的试卷放在了老师办公桌的最上面,成绩遥遥领先。
但关于中科大少年班,外界一直存在诸多争议,少年班曾经的失败案例,也让这些智力超群的孩子逃不开质疑的眼光。曾有很多人不看好曹原未来的发展,毕竟“少年天才”泯然众人的故事实在太多。他本人也曾在采访中提到,不想做“仲永”。
2012年,曹原被中科大作为密歇根大学首批交流生派出。2013年,曹原又作为中科大-牛津暑期交流项目首批学生被派出。当时,出于公平性考虑,中科大不得连续资助一位学生的多个海外交流计划。时任教务处处长蒋一教授多次致信、致电校友基金会,请求资助曹原。蒋一在当时的邮件中称,曹原同学是一个非常优秀的学生,终于为他争取到了校友基金会的支持。2014年,曹原从中科大物理专业毕业,毕业前还获得中科大本科生最高荣誉——郭沫若奖学金,也因此被麻省理工大学Phd录取。
时隔多年,曹原做出了世界前沿的科研成果。路已至此,他早已不是“仲永”。最先发现曹原是天才的朱源认为,如果曹原实验室的成果经过未来实践能变成实际应用,他拿诺贝尔奖或许只是时间问题。
曹原(左三)与朱源老师的合影(左一)。
02
一路“拆”到麻省理工
在朱源的记忆中,所有东西到曹原手上,都是要拆掉的,拆收音机、计算机、手表等,“后面没东西拆,你知道他拆什么吗?把课桌拆掉,他妈妈来赔钱。就是有这种强烈的好奇心。”
曹原拆桌子的事迹给其中学物理老师黄佳堂也留下了深刻印象。“曹原那时特别小,也很淘气。他把教室的讲台或桌子拆出来,就为了看里面是什么构造,我们也不知道他没有工具是怎么做到的。”动手实践比较多的生物课堂,曹原也乐此不疲地不停倒腾。
实际上,曹原不到10岁时就非常喜欢研究电子产品,经常偷偷跑到深圳华强北,一待就是一下午,或者买上一大堆电子元件回家研究电子线路。
曹原喜欢鼓捣化学实验,因为实验所需的硝酸银很贵,也很难买到,他便偷偷把母亲的银首饰,拿到学校的实验室里化解,用以提取硝酸银。所幸他遇到了开明的父母和学校,他们知道此事后,不仅没有批评,还愈发重视对他的培养和教育。为了支持曹原的兴趣,曹原爸妈甚至在家里腾出一间房间,专门用于他做实验。
曹原(左三)。图片来源:中国科学技术大学
曹原从不觉得自己比同龄人聪明多少,自己的动手能力也得益于小时候常捣鼓电子电路和化学实验,而这一能力,也让他在麻省理工的石墨烯实验室里得以大放异彩。
在曹原加入麻省理工的实验室之前,Pablo Jarillo-Herrero课题组已经在用不同的角度堆叠和旋转碳原子层。加入课题组后,他的工作是研究垒在一起的两层石墨烯彼此间轻微偏转会发生什么。在旋转平行的两层石墨烯获得1.1°的“魔角”时,曹原的实验技巧起到了至关重要的作用。
曹原热爱把东西拆开重装。在内心深处,他是个修补匠,他会用自制的照相机和望远镜拍摄夜空,享受自己的时光。相关的零件撒满了他的办公室。每次我走进去,里面都乱糟糟的,计算机被拆开了,桌上满是望远镜零件。”曹原在麻省理工学院的导师Jarillo-Herrero接受《自然》杂志采访时说。
获得《自然》2018年度科学人物后,中科大教授吴明卫曾公开质疑,“曹的物理水平很是一般”。吴明卫称,曹原在中科大做报告时,对提问中的物理问题一问三不知,但他在质疑的同时颇认可曹原的动手能力,“实验操作能力应该是不错的”。
曹原和导师。图片来源:MIT官网
03
“一举解决了困扰世界107年的难题”
两年前,《自然》发表了两篇以曹原为第一作者的石墨烯论文。文章刊登后在物理学界引起巨大反响,媒体称其“一举解决了困扰世界107年的难题”。
1911年,荷兰物理学家卡末林·昂内斯因发现一种能将电子损失降到0的传输材质,即“超导体”,而获得诺贝尔物理学奖。
超导体有助于大幅降低电力传输过程中的巨大能源损耗。但令人遗憾的是,要想实现这种传输条件,环境必须在绝对零度(热力学的最低温度)之下。材料及冷却成本之高令人望而却步。此后,无数科学家希望研制出能在常温条件下实现“超导体”性能的材料,但均以失败告终。
直到1980年,有科学家发现了铜氧化物在达到超导状态时的最高温度约为133K(K为热力学温标)。30多年来,在寻找室温超导体的路上,铜氧化物一直是物理学家关注的焦点。
2018年3月,《自然》连发两篇以曹原为第一作者的重磅石墨烯论文称,发现了让石墨烯实现超导的方法。在知乎上评价这一成果时,曹原称,该论文的主要意义在于,提供了一个前所未有的体系,以供物理学家研究困扰了30年之久的高温超导之惑。
曹原。图片来源:MIT官网
随着第5篇论文在《自然》的发表,“曹原”的名字再次活跃在大众视野范围内。与在科研方面惹眼的成就相比,他本人显得低调很多。
曹原似乎很少使用社交媒体,在其个人知乎账号上,他关注的大部分问题都和学术科研有关。而“夏天这么热,男生可以穿裙子么?”“淘宝上几十块的水晶是真的吗?”等问题似乎在宣告他并不无趣。至于“phD狗”的个人标签,不知有几分戏谑,又有几分决心。
2月3日下午,曹原本科时的导师曾长淦接受澎湃新闻采访时表示:“曹原的确开创了一个领域,尤其2018年的两篇论文是‘从零到一’的创新,后面的工作是在此之上的推进。曹原还是很清醒的,很低调,基本上没有接受过媒体的采访,屏蔽掉外界的声音,专心在自己的工作上面。”
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