从沂蒙山到量子高峰

2024年6月24日，当薛其坤荣获国家最高科学技术奖时，人们关注到他身上的“优越点”——年龄，他未满61岁。从2000年颁发国家最高科学技术奖开始，直到2024年之前，获奖人在获奖时的平均年龄大约是83岁。薛其坤未满61岁就获此殊荣，实属“年轻”。人们认为他是一个天才，可在薛其坤看来，真正天赋异禀的人寥寥无几。攀登科学的顶峰，是关关难过关关过，薛其坤深知自己只是那个日夜兼程的赶路人。

考了两次39分

1963年12月，薛其坤出生在山东省蒙阴县。这里地处沂蒙山区腹地，独特的岱崮地貌赋予这里山岭纵横的秀丽风光，也让这里经历了长时间的贫穷。薛其坤是看着父母起早贪黑干农活的背影长大的。那时，他的课桌是劈开的树桩，连凳子都需要自己带。

在堂兄弟的记忆中，儿时的薛其坤对待学习总是很执着。吃饭时想到搞不懂的问题，他就放下碗筷到一边想，直到完全弄懂才继续吃。恢复高考后的第三年，薛其坤走进了高考考场，物理满分100分，他考了99分。这个普普通通的农家子弟被山东大学光学系激光专业录取，由此得以走出沂蒙山区。

1984年，薛其坤大学毕业，怀着对科研的向往，他决定报考研究生。然而，第一年考研，他的高等数学只得了39分。他毫不犹豫地选择“再战”，这一次大学物理只得了39分。两次39分的打击足以让普通人退缩，但从小苦到大的薛其坤不一样。相反，薛其坤意识到自己在基础知识上有欠缺，他将连续失败视作筑牢基础的好机会。1987年，薛其坤“三战”终于成功，进入中国科学院物理研究所学习。

在这里，他的研究方向是凝聚态物理。这是一门研究凝聚态物质的物理性质与微观结构以及它们之间关系的学科，而场离子显微镜就是进入微观世界的眼睛。在导师陆华的带领下，薛其坤每天至少要试做3个场离子显微镜的样品针尖。几年下来，他做了1000多个针尖，“手艺”已臻化境。不过，薛其坤没有得出一套像样的数据以供他写一篇毕业论文。“因为当时的仪器设备经常出问题，我在物理所修了4年的仪器。”

1992年，薛其坤在导师的推荐下，作为中日联合培养的博士生，前往日本东北大学攻读博士学位。日方的联合培养导师是樱井利夫，在樱井利夫的实验室，薛其坤经受了严峻的考验。

首先，是作息。樱井利夫的实验室被称为“7—11实验室”：每周6天，早上7点需到达实验室，晚上11点之前不允许离开。困意袭来时，为了使自己能头脑清醒地学习，薛其坤就拧自己的腿。实在顶不住了，他就跑到卫生间，坐在马桶上打一个盹，打盹的时间不能太长，怕被别人发现。

其次，是语言。因为不懂日语，英语听力又不好，薛其坤起初几乎听不懂老师们的指令。当老师们带着其他学生一起做实验的时候，他连碰都不敢碰，只能怔怔地看着。老师们也看不上这个语言不通的学生，薛其坤能察觉到他们对他不信任。

背井离乡、工作高压、语言不通、不受待见……这让薛其坤产生了前所未有的挫败感，但薛其坤坚持了下来。他说，自己是在沂蒙山区长大的孩子——皮实。皮实的薛其坤心里憋着一股劲：想要做出一个像样的科研成果，给自己，也给推荐自己出国的导师一个交代。为了这个目标，薛其坤每天只做3件事：吃饭、睡觉、做科研。

一开始，薛其坤做的是“粗活”。实验室的扫描隧道显微镜要求针尖既精细又稳定，购买的针尖总是不好用，薛其坤在做场离子显微镜研究时掌握的“绝活”就派上用场了。很快，整个实验室都知道，他是制备针尖水平最高的学生。

在这样严苛的工作环境下，接到第一个课题后一年半，薛其坤就取得了一个重要突破，这也是樱井实验室30年来最大的成果之一。就这样，薛其坤成了樱井实验室当之无愧的科研骨干。

博士毕业后，薛其坤先后在日本东北大学金属材料研究所和美国北卡罗来纳州立大学物理系工作。但国外的职位并没有让他安心，因为他看到了中国与发达国家还有巨大的差距，薛其坤更加想回到祖国，“帮助国家做一点事”。

山顶上的樱桃

1994年，中国科学院启动“百人计划”，朱日祥、曹健林、卢柯等14位杰出青年科学家率先回到祖国。1998年，在材料科学领域已颇有名气的薛其坤也入选该计划，回国进入中国科学院物理所工作。

2005年，薛其坤调入清华大学物理系任职，当年年底，42岁的他当选为中国科学院院士。不久后，他将目光投向了物理学的一个前沿方向：拓扑量子物态。

1988年，美国的霍尔丹教授提出假设：电子在兼具自发磁化和电子态特殊拓扑结构状态下，有可能在不外加磁场的情况下产生量子霍尔效应。这就是量子反常霍尔效应。多年来，量子反常霍尔效应让各国物理学家魂牵梦萦，却没人能证明它的真实存在。2005年，一种新的概念——二维拓扑绝缘体概念被提出。科学家认为，在二维拓扑绝缘体薄膜中引入铁磁性，理论上有可能实现量子反常霍尔效应。

薛其坤十分敏锐地觉察到了这个新领域，觉得这是一个重大科研机遇，他的这种敏锐，也就是物理学家杨振宁常常提及的“学术品位”。2008年，利用分子束外延等技术，薛其坤研究团队研制出了国际最高质量的拓扑绝缘体样品。2009年起，薛其坤团队开始对量子反常霍尔效应进行实验攻关。

一开始并不顺利，团队遭遇了一年多的瓶颈期，实验毫无进展，许多博士生都觉得干不下去了。关键时刻，薛其坤说了一番话：“我们现在从事的实验工作是非常重要的，你们很可能发现到目前为止还没有人看到过的东西。要是看到了，这一辈子都值了；要是看不到，你们也能从中得到历练，加速成长很多。”这番话让团队成员重整旗鼓。光有激情还不够，勇闯“无人区”还要做好一次次面对失败的准备。实验的要求十分苛刻：必须要做出极其平整的拓扑绝缘体，表面凹凸1纳米都不行。4年多的时间里，这种精细到苛刻的样品，薛其坤团队前后制备了1000多个。

奇迹出现在2012年10月12日晚上10时35分。薛其坤收到学生常翠祖发来的一条短信：“薛老师，量子反常霍尔效应出来了，等待详细测量。”薛其坤不太敢相信自己的眼睛，立即打电话再三确认情况。可以确定的是，量子反常霍尔效应的迹象已经出现。

但严谨的科学精神告诉薛其坤，一次结果不能说明问题，需要用不同的样品多次重复实验。薛其坤团队又进行了两个月的集中测试和不断钻研。大功告成的那天是2012年12月16日，他们用一组十分漂亮干净的数据，观测到了量子反常霍尔效应。

2013年4月10日，量子反常霍尔效应成果发布会在清华大学举行，杨振宁对此予以高度评价：“从中国实验室里第一次发表出了诺贝尔物理学奖级别的论文，这是整个国家发展中的喜事。”

成果发布后，薛其坤团队受到曾经领先的部分国际同行对实验数据真实性的质疑。直到一年半后，日本和美国的两所国际著名高校研究团队相继复现了这一实验结果，证明了实验的可靠性，质疑才烟消云散。此时，全世界的科学家纷纷对薛其坤团队的成果表达了高度赞赏，薛其坤说：“让他们信服中国的科学进展、见证中国的科学发展，是我作为一名科学家最朴素的职责。”

薛其坤将这次科研比作看到“山顶上的樱桃”，那一年他不满50岁。他不常提及困难，而是常常说起感谢。他说自己是个幸运儿，“一艘从沂蒙山区驶出的小船”，乘着改革开放的春风，上了大学，赶上了科学的春天，最终取得了“从0到1”的突破，“没有国家的强大、经济的发展，这个实验是做不成的”。

慈与严

薛其坤也是一名教育工作者。他2005年起任清华大学物理系教授，2013年担任清华大学科研副校长，2020年担任南方科技大学校长。近20年的教育工作让他桃李满园，跟着他读完博士、博士后的学生有120多名。薛其坤对此感到很骄傲，笑着说他们都能组成“一个连”了。

在学生眼中，慈与严这两种特质在薛其坤身上奇妙地融合在一起，构成独一无二的薛教授。清华大学物理系教授王亚愚回忆：“去国外开会，薛老师会拿自己的钱给学生发零花钱。他手里存不住东西，经常是哪个学生夸他的东西好，他就当场送给人家。”薛其坤的办公桌上，有时放着饼干，有时放着牛奶或面包。如果有学生做实验到深夜，他会一声不吭地跑到实验室发小零食。

生活中的薛其坤有着山东人朴实的特质。见到学生时，他总是笑眯眯的，是那种“咧开嘴，高兴到心里的笑”。他一说话，山东口音浓厚，说英语也带着口音。他把做实验比喻成骑自行车。刚开始学，没有成就感；等你学会了，骑自行车的速度快了，就会觉得很愉快。他也用骑自行车的标准来要求学生：“你要把仪器熟练掌握得像每天骑的自行车一样，听到链条响了就知道该给它上油，链子断了你要会修理，让仪器始终以一种完美的状态运行。”

在薛其坤的学生中间，有一个故事口口相传，故事里的薛其坤罕见地红了眼眶。那一次，薛其坤像往常一样来到实验室，碰到一名学生没有盯着实验，而是在电脑上浏览无关的网页，顿时火冒三丈，严厉地批评道：“你们现在拥有这么好的实验条件，却不知珍惜，这不只是在浪费自己的时间，也是在浪费科研资源！”说到激动处，薛其坤眼含热泪。

在严慈相济的培养下，薛其坤带领的团队成员和培养的学生中，除了“一个连”的博士和博士后，还有1人当选中国科学院院士，30余人次入选国家级人才计划。薛其坤发现，学生们在当了老师、有了自己的实验室后，又自觉地把当年对他“颇有微词”的那套传统传承了下去。

2024年7月4日，在南方科技大学2024届本科生毕业典礼上，两名毕业生送给薛其坤一个南方科技大学足球队签名的足球，表示要和薛校长“切磋球艺”。薛其坤捧着足球站在学生中间，依然带着那种“咧开嘴，高兴到心里的笑”。

他不止一次提到自己对于当下状态的享受。“我非常喜欢我的工作，不管是带学生做科学研究，还是管理好一所大学，只要身体允许，我还是希望把更多的时间放在自己喜欢的工作上。我经常自嘲，生命不息，奋斗不止，我很享受。”

这艘从沂蒙山区驶出的“小船”，仍然在路上。

（小 双摘自《环球人物》2024年第14期，本刊节选）