【赵忠贤一生只做一件事】国家最高科学技术奖获得者赵忠贤:一生只做一件事

2020-04-15 - 赵忠贤

今年76岁的赵忠贤院士头顶着太多光环——2016年度国家最高科学技术奖、两次国家自然科学奖一等奖、两次国家自然科学奖二等奖、第三世界科学院物理奖,以中国科学家身份首次获得"马蒂亚斯奖"。

他是我国著名物理学家、我国高温超导研究的奠基人之一。50年痴迷于高温超导研究,他将我国超导技术从一穷二白到站上世界之巅。从一名风华正茂的小伙子成了满头华发的古稀老人,即便斩获国家最高级别的科技奖,他也没有躺在功劳簿上睡大觉,而是继续带着学生活跃在一线。"我这辈子只做一件事,那就是寻找更好的超导材料。"这位大科学家献身科学的拳拳之心,让人感动。

赵忠贤一生只做一件事

近日,赵院士向记者讲述了他长达半个世纪的"超导人生"。

生于辽宁的赵忠贤,身材魁梧,说起话来声音洪亮。和他聊天的话题首先还是从他获得国家最高科学技术奖说起,但赵忠贤却哈哈一笑。"那都是过去的事了。"

赵忠贤一生只做一件事

拿奖第二天就钻进实验室

2014年年初,赵忠贤和他的团队再度以40K以上铁基高温超导体的发现问鼎国家自然科学一等奖,此前,这一奖项已经连续空缺3年。2015年赵忠贤获得国际超导领域重要奖项"马蒂亚斯"奖。今年1月9日,他又荣获2016年度国家最高科学技术奖。拿到2016年度国家最高科学技术奖获奖证书的第二天,赵忠贤就一头钻进了实验室。"超导是我一辈子的爱好。上瘾了。停不下来。"

赵忠贤一生只做一件事

对于拿奖,赵忠贤显得很淡定。"我第一次蒙对了,第二次也蒙对了,第三次能不能蒙上,我就不知道了。"

"那你每次都蒙对也不容易啊。"记者说。"那就是我运气好啊。"赵忠贤说,他这辈子只做一件事,那就是寻找更好的超导材料。

赵忠贤一生只做一件事

赵忠贤先生在书房

有人对赵忠贤说,"一生能有一次机会获得国家自然科学一等奖已是终身荣幸,你居然拿了两次。"他说,在做研究时从来不是冲着拿奖去的,纯粹是兴趣。"说实话,我做科研从来没想过要拿奖,能拿奖只是顺带的结果。能拿奖很好,但不要当科研目标,科研是要为人类文明长河做贡献。中国人口占世界1/5,中国人就应该有志气为人类文明做贡献。"

76岁的赵忠贤并没有躺在功劳簿上睡大觉,依然带着团队成员,包括他的4名学生活跃在实验室。超导研究经常要自己磨样品,在毫米量级甚至更小的样品上接引线。赵忠贤对名利看得很淡,"你上了岁数,如果大家说,这老头还不错,我就很高兴了。"

科研结果曾被质疑

赵忠贤从中科大毕业后进入中科院物理研究所工作。1976年,他将自己的研究方向集中在高温超导领域。他参与发起和组织了两年一届的全国高温超导研讨会,并坚持了十年。

赵忠贤平时话不多,但只要说起老本行超导,他的话匣子就被打开了,再也停不住。他跟记者"科普"说,超导是指当某些材料在温度降低到一定数值时电阻会突然消失。具备这种特性的材料,被称为超导体。但最让科学家头疼的就是超导现象一直与极低的温度密不可分。

很多材料虽然有可能变身为超导体,但它们的临界转变温度实在太低,接近绝对零度(-273摄氏度)。1968年,美国物理学家麦克米兰根据传统理论断定,超导体的临界转变温度一般不能高于40K(-233摄氏度左右)。40K在物理学界被称为"麦克米兰极限"。

赵忠贤年轻时就有股初生牛犊不怕虎的冲劲。1977年,36岁的赵忠贤在《物理》上撰文,指出结构不稳定性又不产生结构相变可以使临界温度达到40—55K,甚至80K。"当时大家都认为是天方夜谭。"

1986年4月,瑞士科学家穆勒和柏诺兹发现钡镧铜氧化物在35K时出现超导现象。9月底,赵忠贤看到这些论文后,敏锐察觉到,这可能是一个突破口,当时美、日的实验室也在搞,大家都明白,谁能在这场超导大战中拔得头筹,谁就能在高温超导领域写下划时代意义的一笔。

1986年12月,赵忠贤在钡镧铜氧系统重复柏诺兹和穆勒的结果之外,同时看到了70K  的超导迹象。这一结果颠覆了超导极限40K,立即引起了国际上的关注和震动。"在科学上如果一个实验成果不能重复,那么即便它真实存在,也会被认为站不住脚。"由于当时没人能够重复70K迹象,海外有学者质疑中国的结果,来信和打电话施压。

"只能想尽办法,力争能重复实验结果。"那段日子赵忠贤心力交瘁。"压力真的很大,甚至有学者建议我们收回公布的结果。"他感觉自己在一个月内头发都白了很多。

因祸得福拿出世界级发现

1986年到1987年那段时间,他最长有4个月没回家,吃、睡都在实验室,昼夜不停地干,饿了就煮面条吃。"当时整晚不睡觉,像打了鸡血一般。我们之间经常相互鼓励说,你别看这个东西现在不超导,但你研制出来的下一个样品可能就超导。"当时实验室的电话只能接,不能打出去,唯一的电话在楼道里,有时美国同行打来电话,因为跟国内有时差,已是深夜,他也要接。他过了两年昼夜不分的日子。

"我家老大,我当时要带他,又要看书。为了能看书又能带孩子,我就想了一个办法,铺一张传单在床上,然后撒一大把爆米花。儿子就到处捡爆米花吃,捡完了,我再撒一把。"

"当时我们的条件真的很差,连个像样的炉子也没有,自己拿铁丝绕个炉子,我从别处淘回来的废旧设备中自制了一台液压器,我管它叫土炮。连测量液氮温区的磁化率也非常困难。"

就连他做样品用的材料也是1956年生产的,杂质很多,但没想到正是因有杂质,才启发他替换杂质中的元素,因祸得福。赵忠贤意识到,钡镧铜氧化合物中出现的70K超导迹象很可能是因为稀土材料中杂质影响。于是,他采用掺杂和替换的方式制备样品。

1987年2月19日深夜,赵忠贤在钇钡铜氧中发现了临界转变温度93K的液氮温区超导体,实验结果可以重复。整个实验小组都喜极而泣。此时,他已经48个小时没有睡觉。"这是一个世界级突破,从-268.8度的液氦温区提高到-196度的液氮温区,意味着制冷难度和成本的大幅度降低,液氮的价格只有液氦的几十分之一,可以像热水瓶一样打一瓶。"

1987年2月24日,中科院召开新闻发布会,宣布赵忠贤的重大发现,赵忠贤一"战"成名。

搞科研有"大胡"也有"小胡"

1987年3月18日晚上,美国物理学年会在纽约举行,46岁的赵忠贤作为五名特邀嘉宾之一做了20分钟的报告,这是那个年代中国科学家在国际舞台上少有的亮相。这也标志着中国的高温超导研究跻身世界前列。"当时我到酒店之后还有很多留学生找到我,他们说在这样的国际会议上能看到中国专家的身影,真的很激动。"

最终,因为将超导材料转变温度从液氦温区提高到液氮温区,赵忠贤于1989年问鼎国家自然科学一等奖。

然而在这波热潮过后,超导研究却陷入低潮。更理想的高温超导体又不知该去哪里寻找。赵忠贤的团队坐了20年的"冷板凳",很多人离开了超导研究,有人下海,有人调整了研究方向。

1988年,工作中的赵忠贤

但赵忠贤不急不躁。他打了个比方,搞研究就像打麻将。你不见得每一次都能胡牌,有时有小"胡",有时有大"胡"。搞科研也是这样,每天总感觉更接近真理,一旦发现新现象、做出新材料、提出新问题,多有意思。"我享受着搞科研的乐趣,并且我们还经常能‘胡牌’。"

没过多久,他又"胡牌"了。2008年3月28日,经过长达数年的实验,超导转变温度52K的镨铁砷氧氟就做出来了,团队全体成员非常兴奋。"不仅是临界温度从26K升到52K,突破了40K的麦克米兰极限,还意味着时隔20多年之后,高超导材料终于有了除铜氧化合物家族之外的另一群家族新成员。"直到今天,赵忠贤所创的纪录,依然无人攻破。

赵老说,他这辈子只做一件事,那就是寻找更好的超导材料。

至今爱滑雪漂流

在赵忠贤的书架上,摆着一张十分显眼的照片。照片上,他身着红白色滑雪服,双臂夹紧滑雪杆,正在滑雪。虽然今年已经76岁高龄,但这位院士从来"不服老",他喜欢挑战和刺激,不光去滑雪,他还喜欢漂流、打球。

很多人不知道,这位治学严谨的科学家在音乐上有很深的造诣,他会吹小号,拉手风琴,跟很多音乐家都有很深的友谊。赵忠贤告诉记者,中国传统音乐作品,有两个他特别喜欢。一个是小提琴协奏曲《梁祝》,另外一个就是王立平为《红楼梦》作的曲。他经常把这些歌放给别人听。国外的音乐家,像莫扎特、威尔第的作品他都很喜欢。"我觉得科学和音乐都需要创造。你要是写一个曲子,这一段像张三的,那一段像李四的,那肯定不行。"

回顾自己50载科研岁月,赵忠贤引用了普希金的诗句:"逝去的,都将变成可爱。"对于年轻的科研人员,赵忠贤也给出了自己的忠告。

第一要脚踏实地。年轻人思想是很解放的,没什么条条框框束缚,加上有激情,再脚踏实地,就能够做出成绩。

第二,要真正喜欢上它,还要坐得起"冷板凳"。"你要真正喜欢它,把搞科研做出瘾来,这样你就不会觉得苦。现在社会上各种诱惑很多,但既然选择了科研这条道路,就要安下心来,不要心猿意马。"

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