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作者：记者 姜天海 来源： 发布时间：2016-11-16 18:59:10
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“我们的世界离得开铜或金吗？绝不可能。石墨烯亦是如此。”
这是诺奖得主安德烈·海姆（Sir Andre Geim）在英国驻华大使馆的咖啡厅接受《科学新闻》专访时的感慨。2010年，他与英国曼彻斯特大学的同事康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）因“在二维材料石墨烯方面所做的开创性工作”而获得诺贝尔物理学奖。
海姆虽被冠以“石墨烯之父”的美称，却在采访中半开玩笑地表示，已经开始有些厌倦了自己的“孩子”：“我在一个研究项目中从不待超过5年，就会试着转向另一个研究。现在我已经开始恨石墨烯了，因为我已经和石墨烯打了12年交道。”
但正如每一位“刀子嘴豆腐心”的父母，话还没说完，他却又开始惦念起石墨烯的好：“在我的研究中，石墨烯是性能如此出色的一种材料，因此它可以作为一种很好的工具，帮助我寻找新的研究领域。”
目前，海姆正在寻找水作为二维材料在纳米尺度下的性能，而这只能依靠石墨烯和其它二维材料才有可能做到。在他心中，石墨烯已经成为他实验室“工具箱”中不可或缺的一部分。
不过，很多人知道海姆并不是因为他是“石墨烯之父”，而是因为另一个令人惊奇和充满遐思的实验——悬浮青蛙。2000年，他因为这项奇思妙想而为自己赢得了“搞笑诺贝尔奖”，并走进了许多物理教科书。这也让他成为世界上唯一一个“双料”诺奖得主。
走近海姆的世界，或许并不是出于记者的采访任务，而是着迷于他有趣而又传奇的一生。
变废为宝
几年前，海姆与一大群英国人到约旦的沙漠徒步旅行。傍晚扎营时，他们在篝火前玩起了英国流行的“吹牛”游戏。玩游戏的人会讲一堆大话，其中只有一句是真的，其他人需要猜出哪句是真。
海姆跟同伴开起了玩笑。游戏到他时，他说：“我生于地中海气候”“我在红军当过副队长”“我得过‘搞笑诺贝尔奖’”“我爬过几座5000多米的高山”“我曾在没有绳子的情况下掉入100米深的冰缝”“我在32岁第一次被称作‘俄罗斯人’”“在大学我学过洲际弹道导弹”“我在北极圈北部当过砖瓦匠”“我本人认识戈尔巴乔夫”等等。
让他惊讶的是，除了最后一条，其他都被同伴认为是“吹牛”。这让海姆每局必胜，因为除了最后一条，其他都是海姆的亲身经历。海姆第一次开始思考，他的人生可能并不如自己认为的那么微不足道。
海姆生于全球著名的黑海海滨度假城市——索契，之后，他以优异的成绩考上了莫斯科物理技术学院（Phystech）。读博期间，他的亲身经历让自己意识到，在以后的学术生涯中绝不要去做已经没落了的研究方向。
导师Victor Petrashov从固体物理研究所到了新建的微电子学技术研究所，这导致海姆的博士生期间一直有些“颠沛流离”。虽然两个研究机构之间仅有200米的距离，但是却极大地扰乱了海姆的研究工作——他丢掉了不少设备，然后又要重新架设所有的设施。最初，他还抱着热情进行金属物理学的研究，但随后，他越来越清醒地意识到除了自己的导师之外，没有人在乎他的研究。
他用时5年完成了博士论文，论文的题目冗长而无趣。188体育平台数据库（Web of Science）的数据残酷地显示出，他的论文只有2次引用量，还都是源于共同的作者。
这时，他才清醒地反思道，这个研究主题早在他开始读博的十年前就已经没落了。因此，他告诫自己以后绝不应该用这些“僵尸”项目去折磨自己的研究生。
博士毕业后，海姆开始在微电子学技术研究所担任科研人员。当时，前苏联的研究体系鼓励年轻科学家选择自己的研究方向。经过1年的摸索，他在研究上脱离了与前导师的关系，开始自己寻找有潜力的新研究方向。虽然当时的研究条件非常艰苦，但他却在极小不均匀磁场（在亚微米范围内变化）的电子运动领域开辟了自己的天地。
这段经历让海姆意识到：在众人都在争抢的领域找到新现象，要比引入一个新的实验体系难得多。在开辟一个新的领域时，成功的几率要大得多。当然，可能你对于这个领域很多美好的期许不会实现，但是在研究任何一个新的体系时，总会出现你意想不到的新发现。
1990年，在英国诺丁汉大学短期访学期间，由于条件所限，海姆只能利用实验室里已有的设备。他在实验室角落里找到了多年前实验人员留下的落满了灰尘的砷化镓微米线。
在条件非常艰苦的前苏联科学院的工作经历，让他得以在相对不利的实验条件下“变废为宝”。实验室人员眼中的废品成了他的金矿，他开始每周工作100个小时进行研究，并因此在《物理评论快报》上发表了2篇文章。
“我常常用这段经历来调侃我的年轻同事们。当事情并不按预期发展，人们开始抱怨时，我会刺激他们说，‘根本没有不好的样品，只有差学生／博士后’。仔细探寻，你总会发现新的东西。”海姆在诺贝尔奖演讲中说，“当然，最好要避免这样的经历。即便你够幸运，能够找到像石墨烯这种令人激动的新实验体系，严谨细致和恒心毅力会让你走得更远。”
“周五晚实验”
在诺丁汉期间的高强度研究启发了海姆的灵感，因此他决定不再回到俄罗斯，开始在诺丁汉、哥本哈根、巴斯等地之间拓宽新的研究视野。1994年，他获得了荷兰奈梅亨大学的副教授职位。
在奈梅亨的高磁场实验室，海姆在介观超导方面的研究需要非常微弱的磁场（小于0.01T），但如何利用实验室里闲置的、磁场强大又费电的电磁铁来满足需求，着实让海姆费了一番脑筋。
电磁铁唯一的竞争优势就是能在室温下工作。一天，海姆偶然注意到神秘的“磁化水”现象——把磁铁放在热水管里可以防止水垢形成。他开始思考这背后的原理：如果磁化水真的存在，那么其在20T的强磁场里所产生的效应应远大于0.1T普通磁铁产生的效应。
于是，在某个周五的晚上，海姆做了一件“不专业”、甚至在有些人看来“不靠谱”的事情：他把水倒进了运行到最大功率的电磁铁中。
“往设备里泼水的确不是标准的科学方法，我也不记得自己为什么做出如此‘不专业’的行为。显然，之前并没有人做过这种傻事。”
但令海姆惊讶的是，倒进去的水并没有落在地板上，而是滞留在磁铁的中心。他和来自诺丁汉的访问学生Humberto Carmona把玩了个把小时，用木棍搅动以改变磁场强度，最终，一个神奇的水球悬浮在了半空中。
他们很快意识到这个神奇现象的背后是抗磁性的物理学原理，但他花了很久才开始相信，水微弱的磁反应居然能够抵消地心引力。很多同事，包括和高磁场打了一辈子交道的研究人员都目瞪口呆，有些人甚至表示这是一场恶作剧。
海姆尝试过悬浮很多物体，其中一只悬浮的青蛙让这个美丽的现象走进了媒体与公众的视线，甚至进入了很多学校的教科书。有时候海姆参加学术会议时，会有人叫住他：“我认识你！不是因为石墨烯，而是因为我在课堂上展示过你的青蛙，学生们总是想知道它为什么会飞。”
也是这个实验，为他和Michael Berry赢得了2000年的“搞笑诺贝尔奖”。“起初我们被问到是否有胆量来接受这个奖项，我为我们的幽默感和自嘲而感到骄傲。”海姆说。
磁悬浮的实验让海姆玩上了瘾，这告诉他，有时候尝试和自己专业领域相差很远的方向可能会产生有趣的结果。这也影响了他的研究风格。从那以后，海姆开始了“周五晚实验”的冒险之旅，花费数月进行横向思考，没有明确目的地查阅不相关的文献，尝试的结果也往往会失败。
他在奈梅亨也用这种横向思维方式设计本科和研究生课题，学生们总是很兴奋地像无头苍蝇一样四处探索。为了不影响学生的论文或职业发展，这些探索从不会超过几个月。尽管随着每次失败，热情会消散，但不少学生后来吐露，这些探索式的弯路是他们人生中非常宝贵的经验。
15年间，海姆和同事、学生们一共做了20几个“周五晚实验”，绝大多数都凄惨收场。但也有3个成功的案例：磁悬浮、壁虎胶带（模拟壁虎脚趾上具有强大吸附力的微细绒毛设计出的人造材料，具有明显的粘附力和自我清洁功能），以及石墨烯。这意味着这些看似“不靠谱”的奇思妙想成功率竟超过了10%，甚至还有几次实验与成功擦肩而过。
“老实说，我并不认为这种成功率是因为我特别擅长于横向思考。更大的可能性是这告诉我们，探索新的研究方向，即便是漫无目的的探索，也会有更多的回报。我们可能在现有领域挖掘得太深了，让很多未经探索的东西浅藏在表面，只要稍加探索就能找到。当一个人有胆量去尝试时，虽然并不一定有回报，但至少这是一次冒险。”海姆表示。■
《科学新闻》 (科学新闻2016年9月刊 高端访谈)
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