胡文娟

2012年4月24日，麻省理工學(xué)院主頁上掛出一篇文章：由該校攻讀物理學(xué)博士學(xué)位的唐爽與其導(dǎo)師——世界著名科學(xué)家崔瑟豪斯（Mildred Dresselhaus） 教授提出的一種物理理論，被命名為“唐爽-崔瑟豪斯”理論。一經(jīng)發(fā)表，短時間內(nèi)被美國物理世界等新聞媒體以多種語言在美國、英國、加拿大、澳大利亞、芬蘭、韓國等國家報道。雖然該項目目前仍處于理論階段，需要更多地實驗來完善，但崔瑟豪斯教授表示： "Anything can happen， we really don't know.Many mysteries remain before we have a real device."

發(fā)現(xiàn)新奇材料

什么是“唐爽-崔瑟豪斯”理論？唐爽說那得先認(rèn)識一下“狄拉克錐”?！皩τ谝话愕慕?jīng)典粒子，其動能——動量關(guān)系是拋物線型的，即高中物理中所介紹的動能和動量的二次方成正比。對于光子這樣的相對論粒子，動能和動量確是線型的，即動能和動量成正比。如果我們能夠找到一種辦法，使得電子的動能——動量關(guān)系能夠和光子一樣成線型，那么這一點就叫做“狄拉克點”，在二維體系中的“狄拉克點”，就叫做狄拉克錐。有了‘狄拉克錐，電子就被賦予了神奇的力量，他們可以挑戰(zhàn)嶗山道士“穿墻”的本領(lǐng)，以100%的概率透過經(jīng)典意義下不可能透過的壁壘?！碧扑哪卣f：“如同孫悟空繞樹三圈后可以找到通向另一個世界的門一樣，狄拉克錐中的電子也可以繞狄拉克錐一圈后，進(jìn)入另一世界。石墨烯便是因為有了兩個對稱的各向同性的狄拉克錐才有了各種神奇的特性?！?/p>

2010年，石墨烯 “狄拉克錐”的發(fā)明者獲得了諾貝爾物理獎，而唐爽此次找到了另外一種合金材料鉍銻合金薄膜，不僅具有多數(shù)石墨烯的特殊性質(zhì)，還有一些更為復(fù)雜和有趣的特殊功能和性質(zhì)。這種鉍銻合金薄膜材料極為可能成為下一代計算機芯片和熱電發(fā)電機的革命性材料。因為，一旦這種材料制成電腦芯片，其速度將會比現(xiàn)有硅材料的芯片快很多倍。這樣一來，“量子計算機”的實現(xiàn)也有了新的可能。一旦量子計算機發(fā)明，將成千上萬倍地提高計算機運算速度。

“將溫差變?yōu)殡娔堋钡捻椖渴敲绹茉床康囊粋€重要課題，而“唐爽-崔瑟豪斯”理論為高效熱電材料的研發(fā)也開啟了希望之門。

唐爽介紹說，“唐爽-崔瑟豪斯”理論體系可以提供高電導(dǎo)、低熱導(dǎo)和有效的單位載流子熵，從而制造出高效的熱電材料。比如已經(jīng)制備出來的新材料鉍銻合金薄膜，就具有極快的電子傳播速度和極小的熱導(dǎo)率，因此可以產(chǎn)生極大的發(fā)電效率。該體系尤其適合于超低溫體系，如在太空空間站、衛(wèi)星等體系中，可以將向陽面和背陽面的溫度差迅速高效地轉(zhuǎn)化為電能，從而為空間站、衛(wèi)星等提供動力。

另一個應(yīng)用是高效的低溫制冷機，神奇的熱電材料加上電流就可以打造出高效的制冷機。這種制冷機效率高、價格低廉，且不產(chǎn)生噪音和廢料污染。

導(dǎo)師向奧巴馬介紹他

從復(fù)旦大學(xué)本科畢業(yè)后，唐爽就來到美國麻省理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位，說起被麻省錄取，唐爽還有段很搞笑的故事。當(dāng)時申請到國外讀書，唐爽已經(jīng)做好了被哈佛和耶魯大學(xué)錄取的準(zhǔn)備，可是最后他卻收到了來自麻省理工學(xué)院的通知?！斑@個科研所在復(fù)旦物理系只錄取過一名學(xué)生?！碧扑蜷_信件，讀了三遍都不敢相信自己被錄取了，他還找到自己的好朋友確認(rèn)了兩遍，最后才放心。

在麻省，唐爽注冊在材料系，師從MIT頂尖科學(xué)家電子工程與計算機科學(xué)系兼物理學(xué)系崔瑟豪斯（Mildred Dresselhaus）教授。對于自己的這位80歲的恩師，唐爽十分敬重，且非常崇拜這位物理界的“活化石”。在唐爽看來導(dǎo)師分很多種類型?！坝械膶?dǎo)師是包工頭型的，就是自己接項目然后想怎么做，讓學(xué)生去做，學(xué)生只用聽，不用想。有的導(dǎo)師是政治家型的，科研的東西不怎么管，只負(fù)責(zé)拋頭露面、搞關(guān)系和八卦。我的導(dǎo)師Prof. Dresselhaus屬于對學(xué)生很寬松，但是對科學(xué)很熱情，不在乎任何名利的類型，這可能是我為什么這么尊重她的原因吧！她曾經(jīng)跟我說過：我們做科學(xué)一定要有原創(chuàng)，所以你可以自由去想去摸索，然后你想做什么，我們就申請什么經(jīng)費。我和導(dǎo)師討論是不需要預(yù)約的，直接去辦公室敲門就行了，這和其他大部分導(dǎo)師是不同的。很多其他導(dǎo)師的學(xué)生要見他們也需要很規(guī)范的行政程序。我的導(dǎo)師雖然很忙，但是學(xué)生想什么時候見，就可以什么時候見，只要她在辦公室?！?/p>

2010年初，當(dāng)時有一個合作者在做鉍的材料，導(dǎo)師崔瑟豪斯讓唐爽看一下，做個模型。唐爽翻閱的時候，發(fā)現(xiàn)這位合作者做的只是這個材料的一小部分。他經(jīng)過仔細(xì)地做模型研究，發(fā)現(xiàn)鉍材料在經(jīng)過摻雜和低維化、納米化和量子化之后，可以做出很多有意思，神奇的東西，這可能對當(dāng)下的科技需求有意義。于是唐爽就開始重新考量鉍的研究?！拔覀兪紫认到y(tǒng)地對各種類型的狄拉克錐進(jìn)行了定義，并定義了各種參數(shù)來描述狄拉克錐的對稱性、各向異性、迷你能隙等，然后提出了構(gòu)造各種單狄拉克錐、雙狄拉克錐、三狄拉克錐、半狄拉克錐、類狄拉克錐的方法。我們研究的部分結(jié)果已經(jīng)公開發(fā)表，還有很多數(shù)據(jù)和工作需要完善?！?/p>

值得一提的是“唐爽-崔瑟豪斯”理論的核心來自唐爽在一次party上累了休息的時候?！拔易畛跸氲竭@些理論的核心時我家在開party。我在美國的家有兩層，那天我家上面的一層在開party，我有點累了就到下面的一層休息，然后突然想到一些東西，就坐起來推導(dǎo)了一些公式，這些公式成為了日后研究的核心內(nèi)容?！?/p>

2012年4月，唐爽作為第一作者，將文章投給了業(yè)內(nèi)著名的《納米快訊》，文章一經(jīng)刊發(fā)，在業(yè)內(nèi)引起轟動。烏克蘭、日本、比利時與德國的科學(xué)家都找到唐爽與崔瑟豪斯的工作室，表示希望合作。其導(dǎo)師崔瑟豪斯也曾在白宮向奧巴馬介紹過唐爽的成就，稱“這個中國人發(fā)現(xiàn)的材料，可能開拓電子、基礎(chǔ)物理等新的理論?！?/p>

愛科學(xué)，更愛傳統(tǒng)文化

唐爽從小開始學(xué)習(xí)傳統(tǒng)武術(shù)，拜師求教武當(dāng)內(nèi)家拳，后來也還為此著書，意為保存文化。中學(xué)時候的他并未展現(xiàn)出對物理的特別喜好，反而很喜歡國學(xué)，尤其愛研究《紅樓夢》，對于書中經(jīng)典信手拈來。高中時，參加國學(xué)夏令營，唐爽開始戀上了梵文。進(jìn)入復(fù)旦物理系學(xué)習(xí)后，他又拜易學(xué)大師謝金良為師，悉心鉆研《周易》文化。文理兼優(yōu)的他曾被復(fù)旦校長親自接見，并于2008年出任復(fù)旦大學(xué)《周易》協(xié)會名譽會長，2009年作為當(dāng)年最年輕的學(xué)者參加了復(fù)旦大學(xué)思想史研究中心“中國文化中的正統(tǒng)問題”年會。2010年在麻省時，唐爽還多了一個新頭銜——“復(fù)興論壇”國外執(zhí)行長，積極弘揚中華文化，汲取世界精華。

“我從小就喜歡中國傳統(tǒng)文化，包括一些奇怪的東西，比如風(fēng)水術(shù)數(shù)，奇門遁甲等。這些是我的個人愛好，我覺得是我對中華文明的一種崇敬感和歸屬感的產(chǎn)物。很多文化哪怕已經(jīng)沒有現(xiàn)實意義了，但卻是一種文化博物，總需要人去作為文化歷史保存下來。不能說沒有實用價值了就應(yīng)該完全毀掉。就像‘皇帝之寶的玉璽沒有了任何政治實用價值，不是照樣被視為國寶保存在博物館里嗎？我們可以書寫歷史，但不能毀掉子孫后代了解歷史的權(quán)利。這才是科學(xué)客觀和審慎批判的態(tài)度！”唐爽甚至表示如果拿中國傳統(tǒng)文化和科學(xué)相比的話，他更喜歡中國傳統(tǒng)文化。