影響一個(gè)人研究成果的因素有很多：個(gè)人的努力、才能、經(jīng)費(fèi)，導(dǎo)師和合作者的情況，研究課題的難度，還有運(yùn)氣。很多因素不是自己能夠控制的。

采訪 | 金莊維

整理 | 金斯基

2019年1月8日，由清華大學(xué)教授、 中國(guó)科學(xué)院院士薛其坤領(lǐng)銜的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，因“量子反?；魻栃?yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)”榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。此時(shí)，距離他們首次在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到量子反常霍爾效應(yīng)，并將這一成果發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志，已經(jīng)過(guò)去將近6年時(shí)間。“賽先生”近期采訪到獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)成員之一，清華大學(xué)的何珂老師，請(qǐng)他談了談自己的研究經(jīng)歷和心得。

問(wèn)：您是如何加入這個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的？

何珂：我其實(shí)基本上一直都在薛其坤老師的團(tuán)隊(duì)里。我2000年從山東大學(xué)物理系畢業(yè)之后進(jìn)入了中國(guó)科學(xué)院物理所。開(kāi)始在磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室，后來(lái)被薛其坤老師研究的表面科學(xué)所吸引，轉(zhuǎn)入到他的課題組。2006獲得博士學(xué)位之后，我到日本東京大學(xué)進(jìn)行了3年博士后研究。2009年回到物理所工作。那個(gè)時(shí)候薛老師已經(jīng)去了清華大學(xué)，物理所這邊的團(tuán)隊(duì)由馬旭村老師帶領(lǐng)。但我們始終在一起工作，無(wú)論是我們自己，還是外界，基本上都將我們看成是一個(gè)團(tuán)隊(duì)。

后來(lái)為了做拓?fù)浣^緣體和量子反?；魻栃?yīng)這個(gè)方向，我們和清華大學(xué)的王亞愚老師開(kāi)始了緊密的合作。王亞愚老師在材料的輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量方面非常厲害，物理功底很深厚。我們的合作非常緊密，就像一個(gè)研究組一樣。到研究的最后階段，我們又和呂力老師一起，利用他們的極低溫測(cè)量技術(shù)獲得了完美的最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我想這種緊密合作是我們實(shí)驗(yàn)成功的一個(gè)關(guān)鍵因素。

我個(gè)人對(duì)拓?fù)湮镔|(zhì)態(tài)的興趣可能最早來(lái)源于文小剛老師的《量子多體理論》。我是2005年博士快畢業(yè)的時(shí)候偶爾看到這本書。實(shí)際上這本書大部分我看不懂，但它的引言和第一章寫得非常精彩，對(duì)凝聚態(tài)物理的大框架和基本問(wèn)題給出了一個(gè)很清晰的概述，也讓我發(fā)現(xiàn)拓?fù)湮镔|(zhì)態(tài)非常有意思。當(dāng)然了，其實(shí)即使到現(xiàn)在，我們的實(shí)驗(yàn)和小剛老師描述的理論世界還有一定距離。但由于這個(gè)影響，后來(lái)有機(jī)會(huì)做拓?fù)湮镔|(zhì)態(tài)相關(guān)的研究的時(shí)候，我就會(huì)格外熱情。

另外，我在日本做博后期間主要做的研究是結(jié)合分子束外延和角分辨光電子能譜研究低維強(qiáng)自旋軌道材料的電子能帶結(jié)構(gòu)。這方面研究需要的知識(shí)和技術(shù)在很多方面和拓?fù)浣^緣體的研究類似。2009年回國(guó)后，拓?fù)浣^緣體領(lǐng)域變得很熱，很多很厲害的理論物理學(xué)家，像方忠、戴希、張首晟等老師都建議我們做這個(gè)方向。所以我很自然就選擇了這個(gè)方向的研究。

問(wèn)：薛老師和薛老師團(tuán)隊(duì)的研究特色是什么？

何珂：首先是對(duì)研究工作非常熱情。這也是我最欽佩薛老師的地方。年輕時(shí)全身心投入研究不是很難，但隨著年齡增長(zhǎng)、資歷加深，身上肩負(fù)起的責(zé)任會(huì)越來(lái)越多，各種事務(wù)性工作也會(huì)越來(lái)越多，有時(shí)難免會(huì)對(duì)研究有所懈怠，力不從心。但薛老師現(xiàn)在盡管事情非常多，仍然對(duì)于學(xué)術(shù)問(wèn)題保持著極高的熱情，這是非常不容易的。

我覺(jué)得薛老師團(tuán)隊(duì)的研究哲學(xué)基本上是一種化繁為簡(jiǎn)、再由簡(jiǎn)到繁的思路。我們從事的是凝聚態(tài)物理研究。凝聚態(tài)物理一個(gè)最大的特點(diǎn)和問(wèn)題是什么？就是復(fù)雜性。所謂凝聚態(tài)就是相互關(guān)聯(lián)的多體系統(tǒng)，是牽一發(fā)而動(dòng)全身的系統(tǒng)。那么面對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，我們應(yīng)該怎么去理解它、控制它？比如我們面對(duì)一個(gè)鐘表，什么叫真正理解一個(gè)鐘表？我覺(jué)得我們不能夠只是看看它，晃晃它聽(tīng)聽(tīng)響，而是應(yīng)該把它拆成一個(gè)一個(gè)的部件，知道部件之間怎樣連接、互動(dòng)，然后一點(diǎn)點(diǎn)地把它裝回去。當(dāng)這個(gè)鐘表再一次正常工作了，我就可以說(shuō)我真正理解了它。我覺(jué)得我們的研究思路就有點(diǎn)像這樣。我們努力把復(fù)雜的事情分解成簡(jiǎn)單的事情，然后從簡(jiǎn)單的事情做起，一點(diǎn)一點(diǎn)再做成復(fù)雜的事情。

量子反?；魻栃?yīng)的發(fā)現(xiàn)就是這樣。我們從最簡(jiǎn)單的兩元材料（含兩種元素）開(kāi)始，然后通過(guò)逐步引入新的元素，帶來(lái)新的性質(zhì)，同時(shí)保持對(duì)樣品的控制。現(xiàn)在我們的量子反?；魻栃?yīng)樣品是五元材料（含五種元素），非常復(fù)雜，我們還可以將它做成各種各樣更加復(fù)雜的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。這樣復(fù)雜的材料就是由簡(jiǎn)單材料一步一步逐漸組合成的。這有一點(diǎn)像生物進(jìn)化，通過(guò)很多代的遺傳-變異，生物可以達(dá)到令人驚嘆的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。我們也是通過(guò)每一階段對(duì)材料的控制-嘗試，獲得了非常復(fù)雜但可控的材料。

我記得當(dāng)我們剛開(kāi)始進(jìn)入拓?fù)漕I(lǐng)域時(shí)，做得最好的是德國(guó)的Laurens Molenkamp，他們做量子自旋霍爾效應(yīng)樣品就做得就很復(fù)雜，包括大概有七八層的量子阱結(jié)構(gòu)，樣品質(zhì)量還非常高。當(dāng)時(shí)我們很贊嘆，這個(gè)人太厲害了，這么復(fù)雜的材料能夠掌控得這么好。幾年后，我們也能做到并控制這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，還是很得意的。

（圖源：tsinghua.edu.cn）

問(wèn)：您對(duì)青年研究者有哪些建議？

何珂：做學(xué)術(shù)這行不是太容易，特別是對(duì)于青年研究者。從讀博士、做博士后、到tenure-track助理教授，每一步都要求你獲得好的研究成果，否則就有可能走不下去。而影響一個(gè)人研究成果的因素有很多：個(gè)人的努力、才能、經(jīng)費(fèi)，導(dǎo)師和合作者的情況，研究課題的難度，還有運(yùn)氣。很多因素不是自己能夠控制的。比如研究課題的難度?？茖W(xué)研究往往是容易做的題目不夠重要，真正重要的題目又往往難到做不動(dòng)，偶爾有重要又不算太難的題目，又會(huì)很快被別人搶先做完。像量子反?；魻栃?yīng)就是一個(gè)很稀有的很重要，但我們又剛好能做得動(dòng)的題目。所以我們還是非常非常幸運(yùn)。

所以我給青年研究者的建議是首先要學(xué)會(huì)在學(xué)術(shù)界生存下來(lái)。要生存的話，就要學(xué)會(huì)怎么樣去發(fā)文章、發(fā)好文章、建立學(xué)術(shù)界的人脈。所以我覺(jué)得對(duì)于一個(gè)青年科學(xué)家來(lái)講，追逐熱點(diǎn)沒(méi)有什么問(wèn)題。熱點(diǎn)方向確實(shí)容易發(fā)文章，引用也容易高，這有助于在學(xué)術(shù)界生存下來(lái)。

但在已經(jīng)解決了生存問(wèn)題，或者已經(jīng)學(xué)會(huì)了怎么在學(xué)術(shù)界生存的時(shí)候，就需要追求些真正重要的東西。我覺(jué)得做研究的人也會(huì)遇到中年危機(jī)。一個(gè)人大概40歲以后就會(huì)反思他這些年辛辛苦苦在忙活什么。如果一個(gè)人即使發(fā)了很多好文章，引用也很高，但仍不是真正重要的研究，他可能會(huì)在中年后對(duì)自己工作的價(jià)值，甚至自己這一生的價(jià)值產(chǎn)生懷疑。所以當(dāng)青年科學(xué)家解決生存問(wèn)題之后，就可以找一些真正重要的題目去做。

問(wèn)：物理學(xué)研究應(yīng)該面向應(yīng)用嗎？

何珂：做物理的人很有意思的一點(diǎn)是，往往以做的東西沒(méi)有用為驕傲，就好像《生活大爆炸》里做得最沒(méi)用的Sheldon是最驕傲的那一個(gè)。我想這倒不意味著學(xué)物理的人很清高。當(dāng)我們說(shuō)一個(gè)東西的應(yīng)用越具體、越明確的時(shí)候，也往往意味著它越容易被其他東西替代。如果一個(gè)人努力一生做的東西盡管很有用，但幾十年后就被替代了，過(guò)時(shí)了，那我想這是不會(huì)令很多物理學(xué)家滿意的。所以物理學(xué)家希望做的東西是應(yīng)用范圍比較廣泛，并且可以持久的東西，而越是這樣的東西，往往就越難描述它的具體應(yīng)用。

如果一定要說(shuō)物理學(xué)有什么用，那么我的回答是物理學(xué)主要是用來(lái)推動(dòng)工業(yè)革命的。物理系本科生有四門主要的專業(yè)課，我們管它叫《四大力學(xué)》，就是《經(jīng)典力學(xué)》、《熱力學(xué)》、《電動(dòng)力學(xué)》、《量子力學(xué)》?？梢钥吹?，這就是一部完整的工業(yè)革命史。力學(xué)和熱力學(xué)實(shí)際上推動(dòng)了第一次工業(yè)革命的發(fā)生，電動(dòng)力學(xué)推動(dòng)了第二次工業(yè)革命的發(fā)生，而量子力學(xué)就是推動(dòng)第三次工業(yè)革命，也就是信息革命的發(fā)生。工業(yè)革命的特點(diǎn)是，它需要很長(zhǎng)時(shí)間的積累，但一旦發(fā)生，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)社會(huì)面貌造成巨大的變化。所以，在積累階段，物理學(xué)看起來(lái)似乎沒(méi)什么用處。但如果我們不重視它，就可能無(wú)法及時(shí)跟上下一次工業(yè)革命。

問(wèn)：那么您現(xiàn)在的研究是為了什么樣的工業(yè)革命？

何珂：我想這就是很多人最近提到過(guò)的“第二次量子革命”。第三次工業(yè)革命基本上是由量子力學(xué)推動(dòng)的。人們?cè)谡J(rèn)識(shí)到物質(zhì)微觀的量子力學(xué)本質(zhì)的基礎(chǔ)上，發(fā)明出了半導(dǎo)體、激光這些很棒的東西，這給我們帶來(lái)了信息技術(shù)。但量子力學(xué)有很多很神奇的地方，像無(wú)耗散、非定域、量子疊加、量子糾纏這些真正量子的性質(zhì)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有被應(yīng)用到。最近幾十年的科學(xué)發(fā)展，已經(jīng)揭示出應(yīng)用這些性質(zhì)的可能性。比如最近很熱的量子信息研究就是這方面的努力之一，但我想這不限于量子信息，應(yīng)該還有更多的應(yīng)用前景。我相信當(dāng)研究到達(dá)一個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，新的一次工業(yè)革命就會(huì)發(fā)生。我們工作的主要任務(wù)就是推動(dòng)它盡早發(fā)生，或至少緊緊跟隨它。

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