中國95後連發2篇Nature，22歲解世界難題，他才是真正的後浪！_風聞

倫敦時間5月5日，中科大10級少年班校友、美國麻省理工學院“95後”博士生曹原分別以第一作者兼通訊作者、共同第一作者身份在最新一期《自然》（Nature）雜誌連發兩篇石墨烯論文。

早在2018年，曹原就以第一作者身份在《自然》發表了兩篇石墨烯重磅論文，該雜誌當時稱他是“石墨烯駕馭者”，也因此成為在該雜誌歷史上以第一作者身份發表論文的最年輕中國學者。許多報道甚至將曹原稱為“中國潛在的最年輕諾貝爾獎獲得者“。

今天，説姐就帶你來一起了解下這位少年英才的開掛人生！當我們仔細追溯他的人生軌跡，竟然發現曹原今日的榮光，其實早已有跡可循。

2008年深圳的一堂初中物理課上，老師黃佳堂正在給學生們講解金屬電阻率的常識：金屬的電阻率會隨温度的降低而降低，當温度趨於絕對零度，就會呈現一種超導狀態。

台下，一位名叫曹原的同學被激起了好奇心，舉手問道：“怎麼樣才能使常温下的材料電阻為零？改變材料性質的方法行不行？”

彼時，老師淡淡地説：“這需要你們去研究，如果你們研究出來，那就很有可能改變世界！”誰也沒想到，這個伏筆竟成為多年後曹原改變世界的契機……

光影荏苒，當時光進入2019年初，世界頂尖學術期刊《Nature》公佈了2018年度科學人物。在這些人中，中國少年曹原榮登年度十大科學家之首。

縱觀每年《自然》十大人物的封面圖片，雖然都以一個巨大的數字“10”為主要元素，但具體的樣式則會融入當年的科技熱點，而今年的封面圖則明顯指向了曹原的成就。

圖片中數字“10”中的“0”被設計成正六邊形，代表了曹原實驗中石墨烯的碳環結構，同時數字呈現兩層紅藍網格疊加的重影，這正是曹原實驗中的“魔法角度”。

圖片來源：Google

科學家們表示，曹原轟動國際學界的新發現，直接開闢了凝聚態物理的一塊新領域，一舉解決了困擾世界107年的難題。

一時間，關於曹原的話題紛紛引發熱議，而曹原説自己更多想起的，其實是中學課堂上的那次物理課…

三年讀完小初高，高考拿669分

1996年，曹原出生於成都，3歲隨父母遷入深圳。

從小，淘氣的曹原就有着停不下來的頑皮勁兒：在大人説話時插嘴、在老師上課時頂嘴；為了看教室裏的桌子椅子是什麼構造，二話不説把它們全部拆了；做實驗的時候發現硝酸銀太貴，把銀鐲子丟到買來的硝酸裏，偷偷合成…

在一些家長的眼中，調皮搗蛋的孩子更需要嚴加管教，這樣才能“棍棒底下出孝子”。

圖片來源：Google

但幸運的是，曹原的家人卻不這麼認為。為了支持兒子的好奇心，他們在家裏購置來更多的化學、物理實驗儀器，為他創造了一個小小實驗室。

2007年，曹原在父母的支持下，順利考上以“超常教育”聞名的深圳耀華實驗學校，從此開始了一段“非主流”的童年。

深圳耀華實驗學校

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入學後，曹原被安排進了小六（2）超常班。這個只有3名同學的班級，由曾在中科大任教超過20年的副校長朱源直接授課，同時配備6位老師，全程照顧這三位孩子的學業。

在曹原的小學班主任黃佳堂眼裏，“上學的時候，他已經展示出了過人的靈氣和天賦。善於思考，勤於動手，我們發現了他這個特點，於是着重在動手能力培養方面，給他創造條件、提供超過教學大綱的實驗條件。”

物理老師：黃佳堂

圖片來源：深圳耀華實驗學校

高中學業繁忙，但曹原仍舊鼓搗個不停，放學回家都10點了，他還要再花1個多小時的時間，搗鼓各種化學試劑。

曹原

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家人的包容，和學校因材施教的個性化教學，為曹原提供了靈活的教學機制與氛圍。別人都是中學三年，高中三年，他只用了兩年時間，就把初中、高中的課都讀完了。

對此，曹原覺得：“在學習中，重要的不是老師，也不是特別的教材與習題，而是自己願意鑽研的學習興趣，以及善於鑽研的自學能力。”

2010年，14歲的曹原以理科669分的好成績被中科大錄取。

中國科技大學

圖片來源：Google

中科大少年班的“大神”

經歷了這段在學校保駕護航下頻繁跳級的經歷，14歲那年，曹原離開了深圳耀華實驗學校，考入中科大少年班學院“嚴濟慈物理英才班”（注：“嚴濟慈物理英才班”由中科大與中科院物理所合辦，目標是培養未來活躍在物理及相關研究領域的領軍人物）。

即使是在強手如林的中國科技大學少年班，曹原依舊沒有被身邊同學耀眼的光芒所遮掩，反而過得愈發如魚得水。

中國科技大學少年班學院

圖片來源：中國科技大學

求知若渴的曹原，經常被同學們看到自如地穿梭於各大教授的辦公室，一臉認真地去逐一請教，還時不時提出一些刁鑽古怪的問題，和教授一起去探討。

在一個學霸雲集的校園提起曹原，同學們絲毫不吝惜對他的稱讚：“他就是中科大下一個莊小威，實在太強了，在中科大完全就是傳説級的人物。”

莊小威

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同學們口中的莊小威（點擊鏈接閲讀原文：15歲考入中科大少年班，34歲與諾貝獎擦肩，揭秘天才女科學家的成長之路），是中科大學生的榜樣，也是第一位獲得“麥克阿瑟天才獎”的華人科學家。從中科大少年班畢業後，年僅29歲就進入世界排名第一的哈佛大學擔任教授。

在學校裏，曹原不僅被同學們“封神”，連老師也對他讚不絕口。

丁澤軍教授

圖片來源：中科大

在中科大，教授《計算物理》課程的丁澤軍教授在同學們眼中“脾氣古怪、治學嚴謹、要求極嚴，令許多學生聞風喪膽，但偏偏對曹原刮目相看，形容他是一個“很聰明的傢伙”。

“本科時計算物理課程中的課題研究成果發了一篇文章。也沒花多少時間，也就是一個寒假就做完了。”

別人要用一整年完成的科研項目，曹原短短一個寒假就能完成，這是以前從未有過的“奇蹟”。

課程之外，興趣廣泛的他喜歡搗鼓計算機，嘗試自己從頭開始編程，展現出了超強的理論功底和計算機能力。除了計算機，曹原還喜歡觀測宇宙，經常在朋友圈曬天文觀測的照片，並告誡自己，在廣闊的宇宙面前，再多的起伏都不過是滄海一粟。

曹原拍攝的星空圖

圖片來源：Google

大二那年，不滿於現狀的曹原找到物理學院的曾長淦教授，希望能來到他的實驗室學習。也正是在這裏，曹原在曾教授的指導下開始了石墨烯超晶格等離激元的理論研究。

“這是在我實驗室混過的娃，他還發了一篇PRB理論文章（PRB，物理學術期刊），當時就覺得這孩子太厲害了。”提起曹原，曾教授同樣愛不釋手，“我實驗室出了許多個郭沫若獎，但他在其中還是顯得卓爾不羣，非常特別。”

曾長淦教授

圖片來源：中科大

“他是如此地令人放心，只要把題目交給他，他一定能做出來！ ”

2012年，曹原作為中科大派出的首批交流生，前往美國密歇根大學遊學；次年6月，他獲得中科大“頂尖海外交流獎學金”，同時被牛津大學選中，受邀開展為期兩個月的科研實踐。

2014年，曹原本科畢業，榮獲中國科技大學本科生最高榮譽——郭沫若獎學金。

曹原獲郭沫若獎學金

圖片來源：中科大

​不久，曹原在牛津大學實踐時的導師陳宇林教授，推薦他前往麻省理工學院深造，他隨即遠赴重洋，在美國攻讀博士學位。

這一年，曹原只有18歲。

曹原

圖片來源：Google

麻省理工的18歲博士生

面對學業上的光鮮履歷，曹原卻極為低調，他稱自己“並不特別”，大學還是讀滿了4年，“只是跳過了中學裏一些無趣的部分”。

或許，正是因為這份沉穩、不驕不躁的平和心態，才幫助曹原度過了在美國麻省理工即將到來的幾次難關。

美國麻省理工學院(MIT)

圖片來源：Google

初到美國，博士開局階段的曹原就遇到了阻礙。

因為與麻省理工學院的物理學研究生項目失之交臂，讓偏愛物理的曹原一度陷入絕望，但堅持不懈的他並沒有因此氣餒，而後很快調整過來，通過電氣工程系進入Jarillo-Herrero的課題組。

在Jarillo-Herrero的課題組，一次偶然的發現，讓曹原獲得了一項意外的實驗結果，令他激動不已。

Jarillo-Herrero

圖片來源：Google

隨後，是曹原花了整整6個月的時間，每天徹夜不休地研究其中的原理，卻在最後發現那不過是實驗中設置的巧合。

雖然備受打擊，但第二天，曹原就又早早出現在實驗室，説自己只能卧薪嚐膽，繼續努力。“他不開心，但他只是捲起袖子繼續幹了。”導師Jarillo-Herrero猶記得當時的情景。

MIT實驗室

圖片來源：Google

在麻省理工，曹原童年時喜歡拆東西的習慣，一直保留了下來。每次進入辦公室，曹原的位置都是亂糟糟的，桌上堆滿了計算機和自制望遠鏡的零件。曹原的導師甚至覺得他的內心深處是個“修補匠”。

而即將到來的成就，無形中也與曹原童年就開始的、熱愛探索的精神和極強的動手能力息息相關。

當時，課題組已經在進行將碳片層堆疊和旋轉至不同角度的嘗試。曹原的主要工作則是考察在堆疊的雙層石墨烯中，如果將其中一層相對另一層旋轉極小的角度後，會發生什麼現象。

圖片來源：Google

按照理論預測，輕微的偏轉就會讓材料行為產生劇變，但有許多物理學家對此心存懷疑，更沒有人相信實驗結果可以像曹原想象中那麼簡單。

但曹原沒有被外界質疑的聲音所擊退，他堅持相信自己的判斷，並決心創造出這種以微妙角度扭曲的雙層石墨烯。

曹原 

圖片來源《Nature》

在經歷了一次又一次失敗後，他依舊信心滿滿地説：

“實驗失敗是家常便飯，心態平和地對待失敗就沒什麼壓力。”

“吃一塹長一智，做得多了，慢慢就有經驗了，自然就攻克了。”

為此，這個20歲出頭的小夥子日夜蹲守在實驗室，頂住了外界的質疑和嘲笑，克服高温、極寒等多種極端困難條件，在一次又一次失敗後，依然堅持不懈。

終於，曹原發現了雙層石墨烯一些意想不到的行為！

打破107年的超導體魔咒！

在一次實驗中，當曹原開創出新的實驗技巧，巧妙地將角度旋轉為1.1度時，奇蹟發生了，置身特殊電場的兩層石墨烯，成為超導體，電子在其間暢行無阻，曹原終於向世界證明了自己！

**成功將平行的雙層石墨烯扭曲至約1.1°的“魔角”需要一些試錯，但曹原很快就掌握了可靠的方法，Jarillo-Herrero認為曹原的實驗技巧至關重要。**曹原開創了一種撕出單層石墨烯的方法，以製出具有相同角度的雙層堆疊，接着微調校準。他還調整了低温系統的温度，使超導性得以更清晰地顯現。

不同角度扭曲的雙層石墨烯

圖片來源：《自然》雜誌

此刻，欣喜若狂的曹原深知，這將是一個改變世界的研究成果。為此他小心謹慎，通過7個月的反覆實驗，最終在第二個樣本中觀察到了同樣的現象，確認了自己親眼所見的事實。

“我們已經料到這會對整個領域帶來巨大的影響。但更好的消息還在後面：只需稍微調整一下電場，扭曲的雙層石墨烯就能成為一個超導體，讓電子實現零電阻流動。”

 石墨烯結構示意圖

圖片來源《自然》雜誌

此刻，曹原終於可以驕傲地對全世界説出他的判斷。隨後，他將學術論文仔細整理撰寫，投給了《自然》雜誌。

在收到曹原的論文後，《自然》雜誌的編輯欣喜若狂，沒有校對、沒有排版、直接破例，竟然一天之內連續刊登了兩篇他所寫的關於石墨烯超導的論文！

要知道，在世界能源史上，電力的傳輸過程能源損耗巨大。

目前使用的傳輸材質中，大約7%的能源熱是在傳輸過程中損失掉的，這也一直是世界上所有能源公司頭疼的問題。

圖片來源：Google

1911年，荷蘭物理學家卡末林•昂內斯發現了一種能夠將電子損失降到0的傳輸材質，命名為“超導體”。而這個發現也讓昂內斯榮獲當年的諾貝爾獎。    

但令人遺憾的是，要想實現這種傳輸條件，環境必須冷卻至絕對零度（也就是零下273攝氏度）。這在現實世界中絕不可能，因此這一科研成果無法付諸實踐，能源公司依舊承擔着鉅額損失。

      

昂內斯

直到今天，一個來自中國的22歲少年，在材料上另闢蹊徑，以新興的石墨烯，取代成本昂貴的傳統“超導體”，一招解決了困擾科學界107年“世界難題”。

在APS march meeting現場，前來聆聽石墨烯超導的人已經擠到樓上

圖片來源：知乎網友@小丶斯

《Nature》曾評價曹原：“開創了一個全新研究領域的傑出科學家”，而他的實驗也在被全世界的科學家們複製和拓展，一旦成熟，就能為世界能源行業節省數千億美元的資金。

當下，曹原並沒有停下他的腳步，而是繼續投入到了新一輪的實驗與學習中。

少年強，則中國強，22歲的曹原用他的智慧和努力，把自己活成了一個傳奇，也讓世界看到了中國青年的科技力量。

參考資料：

人民日報 《曹原有多牛》

財經天下週刊  中國22歲學霸成世界科學年度人物，一招解決物理界百年難題

DeepTech深科技 21歲MIT中國科學家連發兩篇《Nature》論文：室温超導有望實現重大突破，石墨烯揭開其中“魔法” | 獨家

歐洲優才計劃：23歲天才少年曹原，榮登世界頂級科學期刊《自然》，2018年度十大科學家之首家之首

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作者： 小林君，精英説作者，英國文化研究領域海歸小碩，用心碼字。

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