听这个故事，从1879年一直讲到1985年，还有到现在都还没结束呢。那时候美国有个叫霍尔的学生，在磁场里放了一根通电的金属丝，两边居然就有电压出现，这就是霍尔效应。这个实验后来引发了一系列大问题，比如量子霍尔效应、反常霍尔效应、还有量子反常霍尔效应，这些问题一直在问我们“物质的本质是什么”。 讲起薛其坤教授的经历就更有意思了。1962年他出生在山东蒙阴的一个农村，小时候家里穷得连电灯泡都稀罕。后来他靠着自己努力考了三次才进中科院物理所，在日本留学的时候别人都叫他“711教授”，因为他每天从早到晚泡在实验室里。王国维说的那种“衣带渐宽终不悔”的精神，他就是用掉了不少头发换来的。 最近一次讲座是在杭州开的。夏天外面热得要死，会场里却像秋天一样凉爽。西湖大学的博士生们正在用液氮给超导体降温，准备做一个很酷的实验。液氮一洒出来瞬间变成白雾，-196℃的冷光跟27℃的灯光混在一起，看着特别像冷热打架。 薛其坤教授开场就自嘲了一句：“搞物理的人研究的是活材料，我研究的是死材料。活的太难搞懂了。”台下的人听了都笑了，其实大家心里也知道搞科研挺枯燥的。 1980年冯·克里津做了个实验，发现霍尔电阻里的平台值竟然只跟普朗克常数和电子电荷的比值有关，不管换什么材料都不会变。这事儿太神奇了，所以克里津五年后就拿到了诺贝尔奖。 大家都在想一个问题：能不能不用外部磁场，只用材料本身来实现量子反常霍尔效应？这就好比要找一个人打篮球超过姚明、跑步比博尔特还快、滑冰还要比羽生结弦强——太难了！ 团队当时把清华、中科院、上海交大还有斯坦福最牛的仪器都凑齐了，花了四年时间、烧了一千多个样品才终于有点眉目。直到凌晨三点数据曲线突然出现了一条笔直的平台线——这就是成功了！ 薛其坤教授把科研分成三扇门：工具门、材料门和思考门。扫描隧道显微镜让我们能摸到原子的表面；拓扑绝缘体这种材料试错了很多次；当计算结果跟直觉冲突时就得逼着自己往前走一步。 最后他引用杜甫的诗来收束：“荡胸生曾云，决眦入归鸟。”意思就是说比世界更宽广的是生命的心胸和眼界啊！