百年清华

薛其坤院士自透:我是如何成为一名科学家的

2021-05-24 | 郑金武 | 来源 《中国科学报》2021/5/23 |

521日下午,南方科技大学校长、中国科学院院士薛其坤出席中国科学院大学“明德讲堂”,做了题为“誓做新时代的奋进者——我的科研之路”演讲。薛其坤在演讲中回顾了自己的求学和科研经历,分享了从事科研工作的体会感悟,精彩的演讲赢得了师生们的阵阵掌声。

薛其坤院士演讲现场。郑金武摄

以下为薛其坤演讲的主要内容。

谈杰出人才培养

今天非常有幸在“明德讲堂”与大家分享我个人的科研之路,希望通过我个人的科研经历和体会,鼓励各位同学在中华民族伟大复兴之路上,承担起青年的责任,做一个新时代的奋进者。

我们都知道,当今世界,各国之间激烈的经济竞争和科技竞争,归根到底是教育的竞争、人才的竞争。

二百多年人类科技创新的历史经验告诉我们,决定时代走向的科学发现和重大技术发明,是由少数杰出人才造就的,这些杰出人才主要来自杰出大学和杰出学科。

在新发展阶段,我们对杰出人才的需求从来没有这么迫切!对杰出大学的需求也从来没有这么迫切过!

20057月,钱学森先生曾表示:“现在中国没有完全发展起来,一个重要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学,没有自己独特的创新的东西,老是‘冒’不出杰出人才。这是很大的问题。”这就是“钱学森之问”。

要回答“钱学森之问”,我国要努力培养杰出人才。我认为,一位杰出人才要有以下几个特点:

一是具备扎实的理论基础,对专业理论知识的理解入木三分,对相关学科的理论和知识融会贯通,对专业实验技术、仪器和方法的驾驭炉火纯青;

二是有卓越的科学直觉,有发现和解决问题的突出能力,有善于透过现象看本质的犀利眼光,有善于归纳演绎的杰出辩证思维能力;

三是有对探究自然奥妙的强大兴趣和解决问题的强大愿望,有“虽千万人吾往矣”、敢于挑战权威的勇气,有百折不挠、追求极致、挑战极限的优秀品质;

四是有为祖国强大和民族复兴献身的远大抱负和理想。作为中国青年,要没有使自己的祖国和家园更加强大、更加美好的理想和抱负,可以说就不是一个合格的、优秀的中国有志青年。

当然,杰出人才还有其他特点,但我认为这四个方面是必要的。

201712月,北京成立了一个新型研发机构——北京量子信息科学研究院,我有幸担任院长。北京量子院的一个方针,就是追求极致、挑战极限。我们在工作中,要有这样的品质,才能取得创新性的成果。

谈发现量子反常霍尔效应

我们清华大学团队和中科院物理所团队合作,发现了“量子反常霍尔效应”。这个发现,是微观世界电子运动的新规律,是建国以来我国科学家发现的重要科学效应;这个发现,作为物理学名词留在物理学史上,是我国对世界量子科学的原创性贡献。

因为这个发现,我们获得了2018年度国家自然科学奖一等奖。

量子反常霍尔效应实验研究,需要强大的条件支撑。改革开放之初,我们国家没有经济条件支持重大科学研究,即使你有非常好的想法思路,也做不出重大的成果。因为国家的强大,我们才有机会赶上了重要效应的发现。我们由此发现,国家的强大对科研工作非常重要。

这个研究也让我体会到,科研要不辱使命,敢于创新。

量子反常霍尔效应实验的巨大挑战,是要寻找一种磁性的、拓扑的、绝缘的超薄膜,但现实是大部分磁性材料都是导电的,二维情形下很难实现铁磁性,磁性和拓扑很难做到共存。

2010年到2013年间,经历无数次科学实验,我们团队一点一点的突破积累,经过了艰难的实验过程和团队协同创新。投入研究的团队有四个,博士研究生有二十多位,独具特色、国际先进的尖端仪器有五台套。

还有,目标不确定的攻关时间长达四年。能在三四年的时间坚持聚焦一个实验吗?这是很重要的一个问题。

实验研究还需要细致的观察,重视任何一点实验中的蛛丝马迹;同时要对实验技术的驾驭炉火纯青,对研究方向的理解入木三分,这就是“滴水穿石”的科学精神。

这样,实验成功了,可证明理论的正确;不成功,则证明实验的伟大。

量子反常霍尔效应实验起到了很好的育人作用。2000年到现在,我们培养了博士生/博士后110余名,其中80%的人留在教育科技界,近40多位入选国家人才计划。

科学发现对技术进步有重要推动作用。因为发明了电子晶体管,人类从而发明了电子计算机;因为发明了超导量子晶体管,人类进而发明了量子计算机。我们也希望因为“量子反常霍尔效应”的发现,能够推动拓扑量子计算机的研制。

谈求学和科研经历

我是1987年考入中科院物理研究所,回顾我的求学和科研之路,可以分以下几个阶段。

两次考研的失败(1984年、1986年)。1984年,我参加研究生考试,结果高等数学考了39分,因此大学毕业后只能先去曲阜师范大学工作。作为一个“有志于成为科学家”的青年,我利用两年时间复习,再次于1986年参加考研,结果普通物理再次考了39分。直到1987年,才终于考上了研究生。

七年读研的坎坷(1987-1994年)。到了中科院物理所,在陆华老师实验室做科研,从事场离子显微镜研究。但是从1987年到1992年,我没有一套像样的数据能写一篇论文,能让我毕业。但是,因为当时的仪器设备经常出问题,我在物理所修了四年的仪器,对仪器设备掌握得十分熟练。

八年留学的苦乐(1992-2000年)。正好日本东北大学金属研究所的樱井利夫先生来华交流,我与樱井利夫先生结识,并成为了日本东北大学金属研究所的联合培养博士生,导师樱井利夫,从事扫描隧道显微镜研究。但是我的英语口语很差,学习非常困难,实验室工作几乎是“7-11”,每周工作6天,每天工作从早7点到晚11点,几乎处于崩溃的边缘。但想到能来这么先进的地方学习,机会十分难得,最终还是坚持了下来。

二十年创业喜悦(2000年至今)。回国以后,我先后在物理所和清华大学工作,迎来了创业的喜悦。

这些求学和科研经历,我的体会是:要有不负使命,舍我其谁的历史担当;要有敢于创新,实事求是的科学精神;要有精益求精,追求极致的工作作风;要有乐观向上,不畏困难的人生态度。

在科研中,精益求精、追求极致,是熟练掌握和发展研究工具和方法的诀窍,是提高研究创新能力的一个有效途径。

只有在精益求精、追求极致的过程中,你才能逐渐养成严谨求实的科学作风;只有这样得到的数据才能经受得起别人,包括竞争者的检验,经得起历史的考验;只有追求极致,你才能得到最漂亮的数据,只有最漂亮的数据才能得到同行和竞争者的高度认可和尊重,让你真正享受科研和探索自然界奥妙的乐趣。

对当年青年的期望

我希望同学们能够不负使命、树立舍我其谁的历史担当。

党的十九大报告指出,经过长期努力,中国特色社会主义进入了新时代,这是我国发展新的历史方位。

改革开放40年后,我国科技创新进入新时代。基本完成对主要通用现代技术的引进、消化吸收和再创新,靠技术引进的新经济增长点逐渐消失,最尖端的核心技术依然受制于人,并形成“卡脖子”问题,创新模式将发生本质性变化。

未来十五年间,我们必须啃掉“硬骨头”,解决若干“卡脖子”问题,必须发展若干战略性的反制技术,实现从重大原创性发现到颠覆性高技术发展的完全自主创新之路。

未来十五年间,我们必须在若干重大科学问题上取得原创性发现,成为世界的主要科学中心之一;我们必须造就一系列影响人类文明和进步进程的重大技术,成为世界的主要工业中心之一。

科技创新的使命极其重大!任务极其艰巨!

2021年到2035年,我国将基本实现社会主义现代化;2036年到2050年,我国将建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。

如果以2050年为时间节点,实施创新驱动发展的主力军/领军者,就是像在座同学们一样的同龄人。到时候国家强大不强大、社会进步不进步、人民富裕不富裕,中华民族活得有无尊严,完全取决于你们的表现。历史赋予你们极大的使命!

衷心希望同学们要胸怀祖国、放眼世界,勇敢肩负起时代赋予的使命和责任,誓做新时代坚强的奋进者,在为祖国强大、中华民族伟大复兴和人类文明进步的奋斗历程中谱写人生绚丽篇章!


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