吳頡：以“知道不知道”為信條的超導研究者丨“浙里”青年科學家

吳頡在采訪中反復提到一個詞：幸運。

從復旦大學本碩連讀，到加州大學伯克利分校讀博，再到美國布魯克海文國家實驗室工作，每一步轉折，他都會說自己很幸運。幸運遇到好的導師，幸運在合適的時間節點做了一些研究，幸運得到同行認可。

年輕時，他更強調個人能力。隨著閱歷積累，他越來越明白，有些東西還是有大勢在背后。

能在2019年加入西湖大學，背后是國家和社會對一所新型大學的支持。博士畢業時，他不會想到自己未來的歸宿是一所彼時尚不存在的學校。

這些機遇都是后來才出現的。他將此視為中國社會蓬勃發展的一個表征——發展催生新的機會。

作為西湖大學物理系主任、浙江省青年高層次人才協會副理事長，吳頡代表的是青高會中在學校做純科研的這類科學家。和在企業做技術創新的人不同，和在學校兼有行政職務的人也不同，他的世界里充滿了更多的不確定性。

吳頡在量子材料生長和表征實驗室（來源：受訪者提供）

他研究的超導，是一個1911年就被發現、至今仍未完全解開的物理問題。2011年，《自然·物理》為超導發現百年做了紀念專刊，采訪了領域內最重要的一批物理學家。結論令人意外：我們只能承認，對超導知道的很少。那些我們以為知道的，后面很可能被證明是錯的。

當被問到超導的微觀機理時，吳頡坦誠地說："你說你不懂，我說這很正常，因為誰也不敢說懂。"

這是一個科學家面對未知時的誠實。在一個沒有確定答案的領域，他選擇堅守。踏踏實實做研究，一步一步地往前探索，期待下一個重大的突破。因為，科研成果無法規劃，自然界的規則不是人設計的，能做的只有不停探索。

一百年，答案還沒寫完

1911年，荷蘭物理學家昂內斯第一次觀察到汞的電阻在極低溫下突然消失。現象本身很簡單：某些材料在特定溫度下，電阻突然降為零，電流可以永久流動，不損耗任何能量。這就是超導。

現象清晰，機理成謎。相關學科尚未建立的年代，沒有人能解釋這一現象背后的物理本質。此后幾十年，這個問題吸引了一代又一代物理學家投身其中。李政道、楊振寧都曾出現在超導研究的文獻中，留下重要的工作。

1957年，轉機出現了。巴丁、庫珀和施里弗提出了BCS理論，第一次從微觀層面解釋了超導現象。理論與實驗高度吻合，諾貝爾獎很快頒給了他們。這個困擾了物理學界近半個世紀的問題，似乎有望得到完整解答。

同時理論給出了一個預言：超導溫度不可能超過40開爾文，相當于零下230多度。在當時的實驗條件下，沒有任何超導體能突破這個溫度。

1986年，劇情反轉。米勒和貝德諾爾茨發現了一類新的超導材料，溫度可以達到液氮溫區，遠遠突破了理論的預言。第二年，諾貝爾獎就頒給了他們。

在這場突破中，中國科學家扮演了關鍵角色。物理所的趙忠賢院士和時任休斯頓大學教授的朱經武，幾乎同時發現了釔鋇銅氧這種材料，將超導溫度真正推進到了液氮溫區。

高溫超導的發現，又一次打破了原有的認知框架。此后，鐵基超導、鎳基超導相繼問世，每一種新材料的出現都帶來新的困惑。如今超導研究領域并存著好幾類不同的材料體系，它們之間是否存在統一的理論，無人能給出確定的答案。

一百多年過去了，未知仍然遠大于已知。這就是吳頡所面對的研究世界。

如今，他的研究方向是界面超導——兩種本身不超導的材料疊放在一起，界面處卻出現了超導現象。他有自己的判斷：非常規超導可能需要二維或準二維的體系，三維太穩定，一維太混亂，二維恰好處在微妙的平衡點；磁性漲落可能是關鍵因素，高溫超導和鐵基超導的母體都是反鐵磁材料，這不是巧合。

但他很清楚，這些只是必要條件，遠非充分條件。他的信念簡單：找到越來越多的材料，總結共性，最終構造出一個統一的理論。這是一條通往未知的漫長路徑。

機理雖然未明，但超導的應用價值從未被低估。如果有一種材料在常溫常壓下電阻為零，三峽大壩發的電在杭州使用時不會有任何損耗。這是所有超導研究者的終極想象。

在此之前，超導已經在強磁場、核聚變、量子計算等領域產生了實際應用。2024年的諾貝爾物理學獎頒給了約瑟夫森結相關的研究，這項技術正是目前最主流的通用型量子計算方案的基礎。

高溫超導線材已可在市面上買到，超導磁懸浮列車也在按規劃推進。

走進未知的決定

面對研究中的未知，吳頡可以保持耐心。但面對人生中的選擇，他同樣需要做出判斷，而這些判斷，往往塑造了一個科學家的命運。

1998年，吳頡進入復旦大學物理系，趕上了一個試點項目。學校第一次嘗試本碩連讀。他跳過大四，直接跟隨金曉峰教授讀碩士，研究磁性薄膜。

碩士畢業后，他申請了加州大學伯克利分校。金曉峰和伯克利的邱子強教授是同行，這段學術淵源為他打開了通往伯克利的大門。

2004年到2010年，他在伯克利讀了六年博士。博士畢業后，他進入布魯克海文國家實驗室，從磁性薄膜轉向超導方向，那里有當時全世界做高溫超導氧化物薄膜最好的研究組。

博士后不到兩年，組里有助理研究員的空缺，導師讓他留下來。此后逐步晉升至正研究員。他在美國安了家，住在長島。一切穩定而體面。

但做科研的人，骨子里總有一種對確定性的不安。穩定是好的，可穩定也意味著可以看清未來二十年的樣子。

后來，國內的一些研究機構注意到了他的工作，開始邀請他回去訪問。他看了一圈國內的發展，不少頂級機構給過他offer。

最后，他做了一個出乎很多人意料的選擇：去了西湖大學。

2019年9月，他加入的時候，西湖大學還在云棲校區。場地不大，樓也普通，像個工業園區。這是一所處在草創階段的學校。他選了一所剛剛起步的大學——這個決定本身就帶著他做科研時的特質：愿意走進未知。

回來幾年，他對這個選擇愈發確信。

在西湖大學，每位PI擁有充分的學術自由度，和研究相關的政策由PI們自行制定，行政更多扮演支撐角色。對于在未知領域做基礎研究的人而言，這種環境比什么都重要。

超導研究的推進無法以三年五年為期限，需要的是長期的耐心和足夠的自由。

而在超導領域，中國研究組的影響力在明顯上升，很多國際前沿工作出自國內實驗室。這一趨勢與他個人的選擇形成了某種共振。他回到了一個正在上升的體系里，選擇了一所愿意給探索未知以足夠耐心的大學。

從黑板上的一句話，到實驗室里的未知

吳頡至今記得他在復旦上的第一節物理課。

那天站在講臺上的，正是后來成為他碩士導師的金曉峰教授。他在黑板上寫了一句英文："To do research is not to know everything that everybody knows, but to know something that nobody knows."

做研究，不是知道所有人都知道的東西，而是知道沒有人知道的東西。

這句話跟了他二十多年。

在他看來，物理教育最核心的部分，不是傳授某一個知識點或公式。真正有價值的，是讓學生理解走向未知的思考路徑。

當年的物理學家面臨的是什么問題？手上有哪些實驗證據？根據什么思路得到了最后的答案？中間走過多少彎路，嘗試過多少種解釋？只有當你完整經歷了這個過程，排除了錯誤選項，最后得到一個結論，這種思維訓練才有意義。

他用自己的研究舉了一個例子。高溫超導的機理問題至今眾說紛紜，有些實驗結果甚至自相矛盾。研究的使命，就是搞清楚誰是對的、誰是錯的。“你需要學會分析手上的證據，設計新的實驗，最后通過不同方面的答案，完成一個整體的建構。”這是做研究最核心的能力，也是他希望在西湖大學傳遞給下一代學生的東西。

作為物理系主任，吳頡在學生培養這件事上，投入的心力很大。他覺得，培養學生面對未知的能力，和自己做超導研究在本質上是一件事：都是在不確定中尋找方向。

西湖大學的本科生招生規模很小，每個本科生都配備學術導師，很早就能進實驗室。人少，資源就能集中。

他對這些學生的期待很明確：不希望他們只會做題。中國的初中和高中教育在做題能力上已經做了大量訓練，到了大學，需要扭轉的是方向。從應試導向轉向研究導向，從掌握已知轉向探索未知。

金曉峰教授在二十多年前寫在黑板上的那句話，現在成了他自己的教學信條。知道所有人知道的東西，那叫學習。知道沒有人知道的東西，那才叫研究。

吳頡在操作分子束外延系統（來源：受訪者提供）

對于未來的規劃，吳頡給出了一個聽起來并不那么"專業"的答案。

科研成果很大程度上無法規劃。自然界的規則不是人設計的，只能去探索。常溫常壓超導體是否存在，沒有人能提前知道答案。

他能做的，是沿著自己的判斷踏實前行，孜孜不倦地努力，不斷突破認知的邊界。

回到浙江之后，他覺得這里的環境讓人安心。浙江省對人才的重視體現在很多實在的細節里：杭州東站和西站有人才休息室，博士生畢業有生活補貼，博士后有專項支持。行政效率也讓他滿意，很多事情在手機上就能解決。他本身就是浙江人，對這里的務實文化有天然的親近。

科研和下棋不同。下棋的成敗取決于最糟糕的那一步。科研正好相反——你可以在未知中行走很久，但只要有一次足夠幸運，就可能做出了不起的發現。

一個科學家一生的成就，往往由最幸運的那一次決定。然而機會只會留給有準備的人，在西湖大學的實驗室里，在浙江這片土地上，吳頡一直為此認真做著準備。

來源：省青年高層次人才協會

責編：葉　揚

美編：陳路漫

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