14岁入中科大,22岁成科学家,96年中国博士曹原

14岁入中科大,22岁成科学家,96年中国博士曹原

时间:2020-02-12 17:22 作者:admin 点击:
阅读模式

三年时间读完小学六年级、初中和高中的课程,12岁就在家自己做实验室,最爱的娱乐活动是拆各种电子原件。

社会上经常会出现一波“神童热”,但其中大部分却都只是昙花一现,重复着伤仲永的悲剧,但出生于1996年的曹原是个例外。

14岁进入中科大少年班,18岁在麻省理工读博,在留学期间解决了困扰世界107的“超导体”魔咒,以一己之力拓展了物理学单一领域的深度。

被世界顶尖科研杂志《Nature》评为2018年十大杰出科学家之首。

回顾曹原的成长轨迹,有嘲讽,有质疑,也有如浪的赞誉,但在其间,曹原始终以兴趣为本,不忘初心,不理外界,从一而终。

01、天才青年

1996年曹原出生在四川成都的一个普通家庭,父母感情和睦,对小曹原更是照料有加。

曹原从小就比同龄的其他小孩儿要机灵一些,而且非常活泼好动。父母意识到这点后,就开始格外重视对他的培养,以及天性的保护。

于是,在曹原三岁那年,为了给孩子更好的教育环境,父母商量后,举家来到了各项资源都更为优越的深圳。

2007年,曹原顺利入学以“超常教育”闻名的深圳耀华实验学校。在小六(2)班开始了他的天才之路。

当时,曹原在一年内学完小学六年级和初一的课程。他对课本知识的理解程度往往超过了教学大纲的要求,不仅如此,曹原还经常在课堂上踊跃发言,提出的一些问题,甚至有时还会难倒老师。

在课堂之外,曹原自小活泼好动的天性更是得到了释放——课桌、椅子、黑板都没能逃过他的“毒手”,甚至连老师的讲台都被他拆了。

曹原不仅把学校搞得鸡飞狗跳,为了锻炼自己的动手能力,他还在家里弄个实验室。而另一方面,广泛的课外阅读也为曹原做实验积累起了扎实的理论基础。

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。

幸运的是,曹原的学习天赋得到了家庭和学校的重视。

为了更大程度地发挥出曹原的天赋,校方决定抛弃传统的按部就班的年级教学,为曹原和另外两名神童量身定做一套与众不同的超常教育模式。

“超常班”用校长的办公室做教室,老师则是在中科大任教超过20年的副校长朱源,再加上其他五名名师。

语数外理化生,每天每个科目只有一堂课,课堂全程采用点播式教学,老师只讲一些重点的内容,剩余的时间让学生自主学习,不懂再问。

这种教学方式极大地节省了时间,对于培养曹原的探究能力、主动学习能力、批判性思维能力有非常大的帮助。

在这样高效率的学习环境下,2009年,曹原就和另外两名学生进入到了高中学习。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。

虽然这些实验都很折腾人,又有一定的风险,但好在曹原的父母都非常支持他,为他提供一切条件,让他尽情翱翔在科学的天空。

初中高中一共六年的学习任务,曹原仅用了两年就全部完成,而面对外界惊讶的目光,曹原却不屑一顾地表示,自己只是跳过了中学里一些无聊的东西。

如果不是年龄限制,曹原相信自己能更早参加高考,在“被迫”等到14岁后,他以669分的优异成绩被中科大选去了驰名中外的、用来培养未来科研领域领军人物的“严济慈物理英才班”。

进入了少年班,曹原的天赋得到了彻底的显现和培养。

02、真的是“怪物”啊!

曹原当年面试时,就被中科大少年班学院院长陈旸一眼相中。陈旸当场就告诉曹原,一定要选择少年班。

陈旸为了争取曹原前来读书,还破例为他补报了创新试点班——在曹原之前这两个类别并不能同时报。

中科大少年班于1978年正式成立,截至2018年秋,共计招收1620人。这片沃土为国内外商界、科教界培养了众多行业翘楚:

如紫光集团总裁郭元林、华为WCDMA产品线总监万飚,百度总裁澳大利亚国家工程院院士张亚勤等。

但即使是在这样一个人杰辈出的地方,曹原的光芒也并没有被周围同样优异的同学所掩盖。

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,别人要花一个学期完成,而曹原仅仅用了一个寒假就做完了,被评为“天才中的天才”。

不仅如此,另一位少年班的老师曾长淦教授也很喜欢曹原,他甚至承认,在某些方面,自己指导不了曹原:

“他是如此的令人放心,只要把题目交给他,他一定能做出来! 聪明人很多,可他却还很主动,计算遇到困难,他永远会想尝试其他的软件方法。”

除了教授们的赞誉,少年的学生们平时个个持才傲物,谁都不服,但唯独面对曹原表现出心服口服,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。”

2013年6月,曹原获得中科大“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。

一段超常教育接着另一段超常教育,中科大不仅将曹原的天赋发挥到淋漓尽致,更是给了他更高的志向和平台。

2014年,曹原从中科大毕业,并获得了中科大本科生的最高荣誉——郭沫若奖学金。之后,为了继续深造,曹原前往麻省理工学院继续攻读博士学位。

在麻省理工研究的日子,曹原也迎来了自己人生中的第一个高光时刻。

03、震惊世界

在进入麻省理工学院之前,曹原就早早定下了自己的终生研究方向——石墨超导技术。

在曹原做这个决定之前,曾和中科大的曾长淦教授商量过。

当时曾教授还劝过曹原要不要考虑别的方向,这并非是因为他小瞧曹原的能力,而是石墨超导技术在全球已经停滞了一百多年,无数科学家前仆后继却还是没有重大突破。

而从外界环境来说,石墨烯目前处于概念导入期和产业化突破前期,与美、日、韩等国家相比,我国石墨烯研究和产业还仍处于产业链和价值链的低端。

但石墨烯对于国家产能的提高又有着至关重要的作用。

石墨烯若是广泛用于生活,会给人们带来巨大的改变,比如石墨烯电池20秒就能充满电且可以使用半个月,石墨烯电池电动汽车充电10分钟能续航1000公里。

可以说,这是一个机遇与风险并存的方向。曾长淦也对曹原讲了其中的利害关系,选择石墨烯,很大的可能性是终其一生都无法产出任何成果。但就算如此,曹原听后,还是坚定地选择了这个方向。

在刚刚进入麻省理工学院时,曹原以稍低分数错过了物理学研究生项目,最终他还是想办法通过电气工程系加入了帕布洛·贾里洛-赫雷罗的团队来学习这门课程。

华人,不到二十岁,研究的领域又是无比深奥的方向,曹原独自在异国他乡受到了无数人的冷嘲热讽,很少有人会相信这样一位年轻羸弱的少年能做出什么大的成就。

在如海浪一样的质疑声中,曹原一直潜心研究石墨烯的超导电性,这项研究,在当时的国际上还没有先例。

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,而这其中的冷却成本却高得让人绝望。

为了节省成本,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。

从1980年开始,物理学家们已经在黑暗(超导研究)中,徘徊了三十多年,都无法解开铜氧化物超导的秘密。

而就在2017年,当初备受质疑的中国少年曹原,就成为了照亮黑暗的那盏明灯。

双层石墨烯

2017年8月,他的团队发现了石墨烯中的非规超导电性——只要将两层石墨烯,旋转到特定的“魔法角度”(1.1°)叠加时,它们就可以在零阻力的情况下传导电子,即刻显现超导特性。

然而研究过程并不是一帆风顺,即使发现了魔法角度,但实验中最困难的地方在于,如何将两层石墨烯之间的转角,精确控制在1.1°(魔角)附近。

在经历了一次又一次失败后,曹原依旧信心满满的说:

“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。”

之后的半年多来,他夜以继日的呆在实验室里,克服了样品无法承受高热、机械部件有滞留回差等重重困难之后,震惊世界的石墨烯传导试验终于成功了。

2018年3月5日,这个重磅消息瞬间引爆全球,让全世界学者都望尘莫及的《Nature》,一天之内连续刊登了两篇他的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。

可以说,曹原的这个成果开启了物理学这一庞大学科的全新领域,并为全球能源行业省下千亿资金,成为2018年年度十大科学家之首。

有了曹原的研究基础,哥伦比亚大学物理学家Cory Dean表示:“我们接下来可以做的事情太多了,眼前的机会巨大。”

在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:这不是曹原的荣誉,而是《Nature》的荣誉。《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!

而曹原本人对这一切却表现得很谦虚,他表示自己目前尚不明确未来的研究生涯会走向何方,而且关于“魔角石墨烯”,还有很多工作要做,要打破“石墨烯”技术产业化壁垒,还有很长的路要走,任重道远。

04、仰望星空

在业余生活中,曹原喜欢滑雪,看星星,在麻省理工学院里,他还自制了照相机和望远镜拍摄夜空,“仰望星空总能让我安静下来。”面对采访时,曹原这么说道。

曹原摄影作品

曹原现在24岁,全球各大高校已经在用博士后职位,甚至是教职岗位来吸引他。即使曾长淦教授认为曹原目前更应该待在美国,因为那里的科研条件更为先进。

但曹原心中却只有一个执念——学成归国,为祖国培养更多的优秀少年。

让祖国的星空上,闪耀出更多的亮眼明星,是曹原和无数科研人的最大心愿。