中国“天才少年”曹原与石墨烯超导的故事

前些日子

就在大家都关注翟天临事件的时候，

一件改变世界的大事悄然发生，

困扰全世界107年的难题被解决了。

而解决这一难题的人，

是一位来自中国的“天才少年”，

他因此荣登世界顶级科学期刊《自然》，

2018年度十大科学家之首！

如今，数百位世界级科学家，

正试图拓展他的科研成果。

一旦成果落地，

将为世界能源行业，

节省数千亿美元资金。

这个中国人的科研成果震惊全世界，

更震撼的是，

他还是登上《Nature》最年轻的中国人！

只有23岁！

他，叫做曹原。

1996年，他出生于四川成都，

3岁时一家人迁往深圳，

他自幼就十分聪明，

读小学时，往往老师刚说出题目，

他就能喊出答案。

他还特别喜欢捣鼓电子产品，

经常跑去深圳的电子市场，

然后买上一大堆电子原件回家，

拆了装，装了拆的去研究电子线路。

他特别热衷的就是科技类课外书，

一本《科学探索者》，

他就前后后翻了好几遍。

2007年9月，他顺利考上，

以“超常教育”闻名的深圳耀华实验学校。

在这里，他更加“放飞自我”：

课桌、椅子、黑板，

都没能逃过他的“毒手”，

甚至连老师的讲台都给他拆了；

而在课堂上经常踊跃发言的他，

提出的一些问题，

竟然有时让老师都难以回答；

他在学校搞个实验室，

还在家里弄个实验室，

当时做实验所需的硝酸银很贵，

也很难买到，他就买来了硝酸，

偷偷把妈妈的银镯子放了进去，

人工“合成”了硝酸银。

这些事惊动了校长，可校长却连连称赞：

这孩子是个好苗子，是个天才！

并当即决定送他进少年班，

接受“超常教育”。

图中左为曹原

而他从此更是一发不可收拾：

一个月读完初一，

三个月读完初二，

不到半年读完初三，

2009年9月，

才13岁的他就考上了高中！

高中学业繁忙，他仍旧鼓捣个不停，

放学回家都10点了，

他还要再花1个多小时的时间，

捣鼓各种化学试剂，

这些实验都很折腾人，又有一定的风险，

但家人的支持和学校的开明，

让他尽情翱翔在科学的天空。

别人都是中学三年，高中三年，

而他只用了两年时间，

就把初中、高中的课都读完了！

2010年，14岁的他参加高考，

成绩公布，考出了理科669的高分！！

中国科学技术大学将他抢到手，

并送他进了驰名中外的、

培养未来科研领域领军人物的

“严济慈物理英才班”！

能在这个少年班里面的哪个不是天才？

都是经过激烈竞争才能夺得一席之位。

群雄环绕，

更有一群“可怕”的老师督促着他们，

可他，却能“力压群雄，独占鳌头”！

他求知若渴，

经常穿梭于各大教授的办公室，

一脸认真地去逐一请教，

还时时提出一些刁钻古怪的问题，

和教授一起去探讨。

那么多的天才中，

唯独他让教授们念念不忘：

物理学院丁泽军教授，

因教学严谨苛刻，

让许多学生“闻风丧胆”，人称“丁老怪”，

而偏偏，就他入了“丁老怪”的法眼，

一提起他，“丁老怪”就赞赏有加：

“很聪明的家伙！

计算机物理课程中相关研究成果的文章，

他没花多少时间，

也就一个寒假就做完了！”

丁泽军教授

曾长淦教授也自豪地说：

“这是在我实验室混过的娃，

他还发了一篇PRB理论文章，

当时就觉得这孩子太厉害了。

我实验室出了很多位郭沫若奖，

但他在其中还是非常特别。”

“他是如此的令人放心，

只要把题目交给他，他一定能做出来！ ”

甚至在某些方面，曾院长还说，

自己指导不了曹原。

曾长淦教授

才气过人者往往恃才傲物，

但他却非常低调沉稳，不骄不躁，

勤学之余他还喜欢天文摄影，

他说：

“仰望星空总是能让我安静下来。”

（这话好像霍金也说过，

敢情天才都是如出一辙？！）

浩瀚宇宙，璀璨星空，

让他始终保持一种平和谨慎的心态。

曹原摄影作品

少年班那些学霸们谁都不服谁，

只有提起他才会表现得十分钦佩：

“真的是怪物啊！”

“我们都觉得他可能成为下一个庄小威，

这一点都不言过其实，

因为他实在是太强了，

就是传说级的人物。”

（庄小威，从中科大少年班毕业后，成为第一位获得“麦克阿瑟天才奖”的华人科学家。）

而他非但有当下的荣耀，

还有更辽阔的远方。

除了他个人的才华与努力，

中国科大确实也为他创造了一切条件：

2012年，他作为首批交流生，

被中科大派去美国密歇根大学。

2013年6月，

他获得中科大“顶尖海外交流奖学金”，

同时被牛津大学选中，

受邀做两个月的科研实践。

2014年，

他获得中科大本科生最高荣誉奖：

郭沫若奖学金。

不久，

导师推荐他前往麻省理工学院深造，

他随即奔赴美国麻省理工，

攻读博士学位。

实验期间，

他总能想起中学时的一件小事，

当时物理实验课上，

老师黄佳堂告诉他，

如果谁能在常温状态下，

发现一种超导材料，

就可能颠覆世界。

年少的他对此充满了好奇，

继续追问，

但老师却不知怎么回答才好，

便摸着他的头说：

“这是你们这一代人需要研究的问题，

研究出来了，就能改变世界。”

没想到老师的一句话，

成了他念念不忘的“梦想”。

读博四年，

他一直潜心研究石墨烯的超导电性，

可这项研究，在国际上还没有先例，

而他之后的研究成果，

成为了能改变全世界的“神操作”！

我们都知道，

从发电站到用户的传送过程中，

能量传输是肯定会有损耗的，

而且损耗量是非常巨大的。

1911年，荷兰物理学家，

海克·卡末林·昂内斯发现，

当汞被冷却至接近0K（-273℃）时，

电子可以通行无“阻”，

从而将能源损耗降到最低，

这个“零电阻状态”被称为“超导电性”，

这也是人类第一次发现超导体的存在，

昂内斯因此获得了诺贝尔奖。

卡梅林·昂内斯

但悲剧的是，超导体要在，

接近绝对零度（-273℃）的环境下，

才能显现其近乎0损耗输电的能力，

而这其中的材料，

冷却成本却高得让人绝望！

之后，全世界的科学家们，

都开始了各种试验，

去寻找这种“低成本超导材料”。

1980年时，有人发现了铜氧化物，

这种材料达到超导状态的最高温度，

约为133K（-140ºC），

但是铜氧化物结构难以调整，

无法实现超导机制，

在超导体的研究上这只是进步了一小步。

诺贝尔奖获得者Robert B. Laughlin说：

物理学家们已经在黑暗（超导研究）中，

徘徊了30年，

试图解开铜氧化物超导的秘密 ......

而今天，我们的这位中国天才少年，

就成为了照亮黑暗的那盏明灯！

2017年攻读博士期间，

他发现了石墨烯中的非规超导电性，

他推测，

当叠在一起的两层石墨烯，

彼此之间发生轻微偏移的时候，

材料会发生剧变，

有可能实现超导体性能。

可当他说出自己的想法时，

却遭到诸多物理学家质疑，

他们认为，

这不过是一个20岁的中国小孩，

关于世界的美好幻想。

但曹原，

没有被权威质疑的声音击退，

他依然坚持自己的判断，

捍卫自己的梦想！

为此他日夜待在实验室，

克服了样品无法承受高热等，

各种极端困难，

在经历了一次又一次失败后，

他依旧信心满满的说：

“实验失败是家常便饭，

心态平和地对待失败就没什么压力。”

“吃一堑长一智，做的多了，

慢慢有经验了，自然就攻克了。”

皇天不负苦心人，

终于在一次实验中，

奇迹发生了！

当他将两层石墨烯，

旋转到特定的“魔法角度”（1.1°）叠加时，

它们可以在零阻力的情况下传导电子，

成为超导体！

他顿时欣喜若狂，他深知，

这绝对是一个改变世界的研究成果。

但他仍小心谨慎，

又是半年多的的反复实验后，

震惊世界的石墨烯传导试验终于成功了！

2018年3月5日，

他将论文整理后，

投给了世界顶级科刊《Nature》。

紧接着， 

一个重磅消息瞬间引爆全球，

让全世界学者都望尘莫及的《Nature》，

竟然一天之内连续刊登了两篇，

关于石墨烯超导的论文！

此时距离发现超导体，

已过去足足107年了，

世界终于迎来了这个领域的重大突破！

而两篇论文的第一作者，

就是中国人，曹原！

我国“量子之父”潘建伟院士，

第一次在《Nature》上发表论文，

是1997年，那时他27岁；

我国结构生物学领军人物的施一公，

第一次在《Nature》上发表论文，

那是在1999年，当时他32岁；

而他登上《Nature》才仅仅22岁！

还一次性当天就发表了两篇！

而刚拿到这篇研究成果的论文时，

《Nature》等不及排版，

就先行在网站上刊出，

并配以第三篇文章做评述，

有网友评价：

《Nature》，

应该为能刊发曹原团队的文章，

而感到荣幸不已，甚至都已迫不及待了！

中国学术界炸锅了，

激动地不仅是中国人，

一位哥伦比亚大学教授惊呼：

“曹原为我们打开了新世界的大门，

我们能做的太多了！”

就在曹原发表论文之后，

短短9个月，

石墨烯的初步商业化已经开启。

以手机为例，一旦安装石墨烯电池，

手机的充电时间，

将被缩短为16分钟。

可以说，他的发现，

将带动电子消费品飞速发展，

未来在能源行业，

能为全球省下数千亿资金！

与此同时，无数大学和科研机构，

纷纷向他伸出橄榄枝，

甚至愿意聘请年仅22岁的他为教授。

然而曹原做了什么呢？

他在论文轰动世界后，

第一时间回到母校中国科技大学！

这份来之不易的殊荣，

他选择和导师同学一起庆祝！

因为此时距离1978年3月8日，

中国科学技术大学少年班成立，

刚好40周年，

这个轰动全球的研究成果，

恰巧成了他回馈给少年班40周年，

最重磅的厚礼！

而面对全世界的赞誉和邀请，

他只说了一句简单的话：

“我是一个中国人，

我学成以后要回到中国的。”

英雄出少年，作为一个中国人，

他延续了华夏英才的优秀，

也扛起了中华民族的荣耀，

他已是传奇！

曹原（左）和他在麻省理工的导师帕布罗·埃雷罗教授

曾经很多人说中国没有核心技术，

没有科研实力，

今天曹原就用实力，

狠狠打了这些人一巴掌！

并且过去几十年间，

越来越多的中国科学家涌现出来，

向世界证明了中国的科研实力。

单说中国科大少年班40年间，

输出的卓越人才不胜枚举：

81级骆利群，38岁就出任，

美国斯坦福大学正教授，

并当选美国科学院院士；

82级卢征天，旅美时，

获美国青年科学家总统奖，

现任中国科大千人计划教授；

85级杜江峰，中科院院士，

现任中国科大物理学院执行院长、教授；

87级庄小威，34岁便成为，

哈佛大学化学与化学生物系、

物理系双聘正教授，

是美国科学院最年轻的华人院士；

98级陈宇翱，80后的中国科大教授，

获欧洲物理学会“菲涅尔奖”

......

正是一批批科研人前赴后继的努力，

成就今天强大的祖国！

而曹原，

毫无疑问是年轻一代中，

最为出色的代表。

今天站在世界科技的巅峰的他，

并不满足于眼下，

他说：“更好的消息还在后面，

希望将更多的时间，

用来为中国科技创造更多的奇迹。”

少年强，则中国强！

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