吴颉：以“知道不知道”为信条的超导研究者丨“浙里”青年科学家

吴颉在采访中反复提到一个词：幸运。

从复旦大学本硕连读，到加州大学伯克利分校读博，再到美国布鲁克海文国家实验室工作，每一步转折，他都会说自己很幸运。幸运遇到好的导师，幸运在合适的时间节点做了一些研究，幸运得到同行认可。

年轻时，他更强调个人能力。随着阅历积累，他越来越明白，有些东西还是有大势在背后。

能在2019年加入西湖大学，背后是国家和社会对一所新型大学的支持。博士毕业时，他不会想到自己未来的归宿是一所彼时尚不存在的学校。

这些机遇都是后来才出现的。他将此视为中国社会蓬勃发展的一个表征——发展催生新的机会。

作为西湖大学物理系主任、浙江省青年高层次人才协会副理事长，吴颉代表的是青高会中在学校做纯科研的这类科学家。和在企业做技术创新的人不同，和在学校兼有行政职务的人也不同，他的世界里充满了更多的不确定性。

吴颉在量子材料生长和表征实验室（来源：受访者提供）

他研究的超导，是一个1911年就被发现、至今仍未完全解开的物理问题。2011年，《自然·物理》为超导发现百年做了纪念专刊，采访了领域内最重要的一批物理学家。结论令人意外：我们只能承认，对超导知道的很少。那些我们以为知道的，后面很可能被证明是错的。

当被问到超导的微观机理时，吴颉坦诚地说："你说你不懂，我说这很正常，因为谁也不敢说懂。"

这是一个科学家面对未知时的诚实。在一个没有确定答案的领域，他选择坚守。踏踏实实做研究，一步一步地往前探索，期待下一个重大的突破。因为，科研成果无法规划，自然界的规则不是人设计的，能做的只有不停探索。

一百年，答案还没写完

1911年，荷兰物理学家昂内斯第一次观察到汞的电阻在极低温下突然消失。现象本身很简单：某些材料在特定温度下，电阻突然降为零，电流可以永久流动，不损耗任何能量。这就是超导。

现象清晰，机理成谜。相关学科尚未建立的年代，没有人能解释这一现象背后的物理本质。此后几十年，这个问题吸引了一代又一代物理学家投身其中。李政道、杨振宁都曾出现在超导研究的文献中，留下重要的工作。

1957年，转机出现了。巴丁、库珀和施里弗提出了BCS理论，第一次从微观层面解释了超导现象。理论与实验高度吻合，诺贝尔奖很快颁给了他们。这个困扰了物理学界近半个世纪的问题，似乎有望得到完整解答。

同时理论给出了一个预言：超导温度不可能超过40开尔文，相当于零下230多度。在当时的实验条件下，没有任何超导体能突破这个温度。

1986年，剧情反转。米勒和贝德诺尔茨发现了一类新的超导材料，温度可以达到液氮温区，远远突破了理论的预言。第二年，诺贝尔奖就颁给了他们。

在这场突破中，中国科学家扮演了关键角色。物理所的赵忠贤院士和时任休斯顿大学教授的朱经武，几乎同时发现了钇钡铜氧这种材料，将超导温度真正推进到了液氮温区。

高温超导的发现，又一次打破了原有的认知框架。此后，铁基超导、镍基超导相继问世，每一种新材料的出现都带来新的困惑。如今超导研究领域并存着好几类不同的材料体系，它们之间是否存在统一的理论，无人能给出确定的答案。

一百多年过去了，未知仍然远大于已知。这就是吴颉所面对的研究世界。

如今，他的研究方向是界面超导——两种本身不超导的材料叠放在一起，界面处却出现了超导现象。他有自己的判断：非常规超导可能需要二维或准二维的体系，三维太稳定，一维太混乱，二维恰好处在微妙的平衡点；磁性涨落可能是关键因素，高温超导和铁基超导的母体都是反铁磁材料，这不是巧合。

但他很清楚，这些只是必要条件，远非充分条件。他的信念简单：找到越来越多的材料，总结共性，最终构造出一个统一的理论。这是一条通往未知的漫长路径。

机理虽然未明，但超导的应用价值从未被低估。如果有一种材料在常温常压下电阻为零，三峡大坝发的电在杭州使用时不会有任何损耗。这是所有超导研究者的终极想象。

在此之前，超导已经在强磁场、核聚变、量子计算等领域产生了实际应用。2024年的诺贝尔物理学奖颁给了约瑟夫森结相关的研究，这项技术正是目前最主流的通用型量子计算方案的基础。

高温超导线材已可在市面上买到，超导磁悬浮列车也在按规划推进。

走进未知的决定

面对研究中的未知，吴颉可以保持耐心。但面对人生中的选择，他同样需要做出判断，而这些判断，往往塑造了一个科学家的命运。

1998年，吴颉进入复旦大学物理系，赶上了一个试点项目。学校第一次尝试本硕连读。他跳过大四，直接跟随金晓峰教授读硕士，研究磁性薄膜。

硕士毕业后，他申请了加州大学伯克利分校。金晓峰和伯克利的邱子强教授是同行，这段学术渊源为他打开了通往伯克利的大门。

2004年到2010年，他在伯克利读了六年博士。博士毕业后，他进入布鲁克海文国家实验室，从磁性薄膜转向超导方向，那里有当时全世界做高温超导氧化物薄膜最好的研究组。

博士后不到两年，组里有助理研究员的空缺，导师让他留下来。此后逐步晋升至正研究员。他在美国安了家，住在长岛。一切稳定而体面。

但做科研的人，骨子里总有一种对确定性的不安。稳定是好的，可稳定也意味着可以看清未来二十年的样子。

后来，国内的一些研究机构注意到了他的工作，开始邀请他回去访问。他看了一圈国内的发展，不少顶级机构给过他offer。

最后，他做了一个出乎很多人意料的选择：去了西湖大学。

2019年9月，他加入的时候，西湖大学还在云栖校区。场地不大，楼也普通，像个工业园区。这是一所处在草创阶段的学校。他选了一所刚刚起步的大学——这个决定本身就带着他做科研时的特质：愿意走进未知。

回来几年，他对这个选择愈发确信。

在西湖大学，每位PI拥有充分的学术自由度，和研究相关的政策由PI们自行制定，行政更多扮演支撑角色。对于在未知领域做基础研究的人而言，这种环境比什么都重要。

超导研究的推进无法以三年五年为期限，需要的是长期的耐心和足够的自由。

而在超导领域，中国研究组的影响力在明显上升，很多国际前沿工作出自国内实验室。这一趋势与他个人的选择形成了某种共振。他回到了一个正在上升的体系里，选择了一所愿意给探索未知以足够耐心的大学。

从黑板上的一句话，到实验室里的未知

吴颉至今记得他在复旦上的第一节物理课。

那天站在讲台上的，正是后来成为他硕士导师的金晓峰教授。他在黑板上写了一句英文："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东西，而是知道没有人知道的东西。

这句话跟了他二十多年。

在他看来，物理教育最核心的部分，不是传授某一个知识点或公式。真正有价值的，是让学生理解走向未知的思考路径。

当年的物理学家面临的是什么问题？手上有哪些实验证据？根据什么思路得到了最后的答案？中间走过多少弯路，尝试过多少种解释？只有当你完整经历了这个过程，排除了错误选项，最后得到一个结论，这种思维训练才有意义。

他用自己的研究举了一个例子。高温超导的机理问题至今众说纷纭，有些实验结果甚至自相矛盾。研究的使命，就是搞清楚谁是对的、谁是错的。“你需要学会分析手上的证据，设计新的实验，最后通过不同方面的答案，完成一个整体的建构。”这是做研究最核心的能力，也是他希望在西湖大学传递给下一代学生的东西。

作为物理系主任，吴颉在学生培养这件事上，投入的心力很大。他觉得，培养学生面对未知的能力，和自己做超导研究在本质上是一件事：都是在不确定中寻找方向。

西湖大学的本科生招生规模很小，每个本科生都配备学术导师，很早就能进实验室。人少，资源就能集中。

他对这些学生的期待很明确：不希望他们只会做题。中国的初中和高中教育在做题能力上已经做了大量训练，到了大学，需要扭转的是方向。从应试导向转向研究导向，从掌握已知转向探索未知。

金晓峰教授在二十多年前写在黑板上的那句话，现在成了他自己的教学信条。知道所有人知道的东西，那叫学习。知道没有人知道的东西，那才叫研究。

吴颉在操作分子束外延系统（来源：受访者提供）

对于未来的规划，吴颉给出了一个听起来并不那么"专业"的答案。

科研成果很大程度上无法规划。自然界的规则不是人设计的，只能去探索。常温常压超导体是否存在，没有人能提前知道答案。

他能做的，是沿着自己的判断踏实前行，孜孜不倦地努力，不断突破认知的边界。

回到浙江之后，他觉得这里的环境让人安心。浙江省对人才的重视体现在很多实在的细节里：杭州东站和西站有人才休息室，博士生毕业有生活补贴，博士后有专项支持。行政效率也让他满意，很多事情在手机上就能解决。他本身就是浙江人，对这里的务实文化有天然的亲近。

科研和下棋不同。下棋的成败取决于最糟糕的那一步。科研正好相反——你可以在未知中行走很久，但只要有一次足够幸运，就可能做出了不起的发现。

一个科学家一生的成就，往往由最幸运的那一次决定。然而机会只会留给有准备的人，在西湖大学的实验室里，在浙江这片土地上，吴颉一直为此认真做着准备。

来源：省青年高层次人才协会

责编：叶　扬

美编：陈路漫

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