高温超导世界纪录的保持者

中国科学家创造的世界记录

1993年3月7日，在瑞士联邦高等工业大学固体物理研究所，人们兴奋地议论、传阅着当日的瑞士苏黎世报纸TAGES－ANZEIGER报纸的科技新闻版整版刊登了ETH大学创造了高温超导临界温度世界记录的新闻报道，以及创造了这一记录的4位科学工作者的照片。照片中惟一的“外国人”――中国访问学者郭建栋，正站在实验炉前高兴地讲述着。

郭建栋来到瑞士7年，通过艰苦努力，和他的瑞士同事终于研制成功了Hg-1223超导材料，创造了超导临界温度的新记录。数日后，论文在《自然》上发表，得到了世界物理学界的高度评价，被誉为“近年来超导研究领域的重大突破”，引起全世界的关注。我国《人民日报・海外版》等报刊和欧美多家报刊均予以报道。他们的这一成果荣获了1994年瑞士物理奖。近期被收入《自然》百年精选论文，郭建栋也成为被收入该论文集的两名中国作者之一。

超导现象从1911年被人们认识以来已经近百年了，但是直至1972年，人们所研制出的超导材料Nb3Ge最高临界温度也只有23K。也就是说要在零下250℃才能表现出超导性。这对于实际应用显然太困难了。因此提高超导的临界温度始终是人们孜孜不倦的追求目标。

1986年柏诺兹(BednoFz)和缪勒(Muller)两位科学家在瑞士首次研制成功高温氧化物超导材料LaBaCuO，其临界温度高于30K。这一发现震动了世界，也在世界范围内掀起了研究高温超导材料的热潮。事实上高温超导材料临界温度也确实在1986年到1988年短短的3年时间里从30多K突飞猛进到125K。但是此后研究工作就陷入了困境，直至5年之后郭建栋和他的瑞士同事终于研制成功了hg-1223超导材料，临界温度Tc达134K。这一记录迄今已经保持了14年。

由于至今高温超导理论还很不完善，这也妨碍了它的进展：而提高超导材料的临界温度，使超导材料能够实际应用，将会使人类的生产和生活发生巨大的变化。

在电力工程上，如能实现大型超导的应用，必将在电工技术领域引起一场革命，在超导电缆输电、超导发电机，超导电动机、超导储能，磁流发电机、磁悬浮列车等等方面将有广阔的应用前景。

电能的输送将是超导体重要应用之一。由于超导材料无阻，远距离输电就不再需要进行升压变电，避免了高压输电的高损耗、低效率，而现在我们发电量中相当大的部分都白白损耗在输电的过程中。

采用超导材料制成线圈，磁感应强度可以提高5～15倍，载流能力也大大提高，而电机重量却大大下降。这对电动机和发电机都有极大意义。如果利用超导磁体制备磁流体发电机，那将是对目前的发电机彻底的改变。

磁悬浮列车是大家已经熟悉的了，但是正式运营的还是“常导磁悬浮列车”，而不是“超导磁悬浮列车”。超导磁悬浮列车的时速可达550公里，而在真空管道中时速则可高达16D0公里。

在超导电子学方面，最重要的是高温超导量子干涉仪(SQUID)，可测量人体的心磁，脑磁变化，这是比目前的心电测量更精确的手段。还可以应用在地质勘探、地震磁场研测，太空磁场观测等等方面，那时对人类危害最大的自然灾害――地震的预测问题就可以解决了。

1994年，郭建栋夫妇回到母校――北京大学。

难忘在苏黎士的那些日子

谈到在瑞士苏黎士的几年，郭建栋感慨道：“那些年，就是一个潜心钻研、不断探索的过程”。

在研制Hg－1223的过程中，涉及到试剂里的汞有毒且挥发性强，对人体有害。而且在密封加热时有可能爆炸，存在一定危险。在成功获取样品的那次实验中，虽然经过反复查阅文献，精心设计实验方案，但是打开炉子一看，由于汞蒸汽的压力，石英管还是爆炸了。“打开炉子一看里面碎成一片，当时心都凉了。但是把残渣收拢起来一测，没想到里面竟然发现了微量的成功的迹象，这令我们非常兴奋!”郭建栋回忆起当时的情景还记得那么清楚，“我们马上再改进，再重做，最后终于获得成功。”

谈到成功，郭建栋说：“当代几乎每一个大的课题都是交叉和交融的科学，需要各学科工作的相互借鉴和协作，需要团队精神。其实我这次取得这样的成绩也是在别人的工作基础上，吸取了前者失败的经验教训，进行了改进才成功的。这在科学界非常普通，经常是一个人做了大量的先驱工作以后，然后别人在你的基础上取得成果，摘到最后的皇冠，这一点都不奇怪。任何一个人的成绩都是站在前人的肩膀上取得的!所以，一件工作，一个事业的成功应该是由两方面的因素决定的，首先是个人的努力，另外还要有机遇。很多人很有才华，很勤奋，但是始终没有遇到机会，或者用老百姓的话说叫‘运气不好’，就没有取得成果;但是如果你不努力，即使机遇落到你的头上，也只能白白失去。我不能决定机遇，但是可以决定努力。机遇什么时候降临谁也不知道，但是努力勤奋却是一个科学研究工作者时时都不能忘却的。”

瑞士是个教育和科学技术很发达的国家，云集了各国留学生、访问学者和科学家。而且她旖旎美丽的风光也吸引了很多来访者携带家属到瑞士共度假期。但郭建栋的绝大部分假日是在实验室度过的“有一次我偶尔在苏黎世湖边游泳，中国的一个留学生说老远就发现一个人惨白惨白的，他想哪来这么一个人呢，走进一看，原来竟是我。”说起这件事，郭建栋哈哈大笑，“我是既没有钱，也没有时间，我天天在实验室里见不到太阳。”

“周末的大楼里空空荡荡的，外国人都休假旅游去了，除了我几乎空无一人。走出实验室，经常是抬头一看，已经是满天星斗。站在山坡上，望着山下万家灯火的苏黎世城，真的很想念远在国内的老母亲和孩子。”

学生眼中的老师

在北大物理学院教室的走廊上，经常可以看见从外地远道而来，专程听郭建栋课的学生。

郭建栋回国后首先在国内的条件下完全重复了在瑞士取得的成果。然后立即开始了更为困难的汞系超导薄膜的研究。1998年郭建栋徐晓林夫妇首次研制成功Hg一1212薄膜，有关工作应邀在美国《高温超导研究》(Studies ofHigh Temperature Superconductors)丛刊撰文介绍，并获“全国第六届固体薄膜学术会议优秀论文奖”，“中国电子学会1998年度受奖论文”，北京大学1998年“安泰项目”奖。

在繁重的科研工作的同时，郭建栋还承担了教学工作和社会工作。做社会工作和学生工作，就必然要做出牺牲，郭建栋却宁愿甘当人梯：“用老百姓的话说，一个人浑身是铁能打多少钉子啊。年轻人最勇于挑战，最勇于创新，爱因斯坦创立相对论时也只有26岁。我们国家的发展和希望在年轻一代身上。重要的是培养辈出的新人。”

出于这种心愿，郭建栋从1999年到2005年期间在物理学院身肩科研、教学和管理几副重担。

“郭老师是亲人!”吴赛骏等学生都这样认为。当年吴赛骏学习很好，但经济上有困难，当他的父亲下岗，母亲又患上尿毒症的时候，他有些‘撑不住’了，要求退学。这时郭建栋发动同学都来帮助他。捐款活动从班级、院系扩展到全校甚至社会，很多正在国外的老师也汇款回来。郭建栋还把他的父母接到北京，医院也减免费用给他母亲治疗。虽然最后吴赛骏的母亲还是不幸去世了，但他母亲在临终前把吴赛骏叫到床前对他说：“我虽然不久于人世了，但是我得到了这样多的人的关心和帮助，我很幸福。你要记住第一，要好好学习，将来报答社会，报答帮助过我们的人；第二，我死后把剩余的捐款捐给希望工程。”通过这件事情，这个班级非常团结，上进，被评为北京市优秀班集体，这个事迹被中央电视台编拍了电视剧《人子》在中央电视台播放。现在吴赛骏在美国哈佛大学读研。“我们等待他回国工作”，郭建栋说。

在北大物理学院，同学们都知道“有困难找郭老师”。很多毕业离校的学生也一直还保持着和他的联系。2005年郭建栋荣获北京大学“奖”；在第十一届北京大学“最受学生欢迎的教师”的评选中，郭建栋以高票当选为北京大学“十佳教师”。

在北大2007年毕业生晚会上，郭建栋作为教师代表给毕业生写了一封充满祝福和期望的信：“几十年来我的切身体会就是，大学毕业不是学习的结束，人的一生中要不断拼搏，正如鲁迅先生讲的：‘倘能生存，我仍要学习’。鲁迅先生为北大设计的校徽是大家都很熟悉的，图案中心‘北大’两个字像一个人正在奋力推开一扇大门，这扇门是知识的大门，是世界的大门。从进入北大的那一刻起，你就只有前进、前进……请记住北大的精神，这个精神就是鲁迅先生所作的精辟概括，‘北大是常为新的、改进的运动的先锋，要使中国向着好的，往上的道路走。虽然很中了许多暗箭，背了许多谣言，教授和学生也都逐年有些改换了，而那向上的精神还是始终一贯，不见得弛懈。’”

郭建栋在纪念北大物理学科创建九十周年大会上曾作诗一首，从中，我们可以再次体会这位科学家的风采人生：

风雨兼程物理，九十春秋，几代心力；

乃见硕果万千，矗立世上。

敢忘身兼两副重担，

谁不念洛神飞袂曲水流觞。

然国脉民瘼江湖庙堂，

艰难跋涉只为这中华民族的进退忧伤。

一份希望，

一个物理人的共同使命与方向，

我们来而复往。

今天或未来，无论身处何方，

我们微笑，对祖国和未来，永远充满希望。