华人故事——朱经武:高温超导研究的先驱者

2015年9月3日,朱经武作为5位侨界代表之一,应邀登上天安门城楼观看中国抗战胜利70周年纪念阅兵仪式。提起抗日战争,朱经武非常想念父亲朱甘亭。朱甘亭曾就读于美国波特兰耿克生航空学校,后和12位年青爱国华侨回国参加空军抗击日寇。后来他由飞行员转入地勤,当了一名机械师,在战争中幸存下来。

朱经武(右)与英国著名物理学家霍金

1941年,朱经武出生在湖南省芷江,1949年随家人移居台湾清水镇,后毕业于台湾成功大学物理系。1963年他赴美深造,先后获福特汉姆大学理科硕士学位和加州大学圣地亚哥分校物理学博士学位。他在1968年至1970年为贝尔实验室研究员,1970年至1978年任克利夫兰州立大学物理学教授,1979年起任美国得克萨斯州休斯敦大学物理学教授兼磁性研究所所长,从事超导材料研究。

在高温超导研究方面取得重大突破

物理学界在1911年首次发现具有零电阻及反磁特性的超导体,但只能在极低温的4.15K(-273℃)情况下存在。科学家一直在寻找更高温的超导体,直至1987年瑞士科学家宣布把临界温度提升至35K(-238℃)。

1987年1月,朱经武成功发现了新超导材料钇钡铜氧化合物,将它的超导温度提高到93K(-180℃),超过了液体氮的沸点,打开了高温超导研究及应用的大门。同年,他创办了休斯敦大学得克萨斯州超导中心(后来成为世界规模第二大超导研究中心),并担任首任主任。1988年,朱经武获得美国科学界最高荣誉的国家科学奖、美国科学院孔士德奖。1989年,朱经武当选为美国科学院院士、人文科学院院士和英国皇家(艺术/产业/商业)学院院士。1990年,朱经武被《美国新闻与世界报道》杂志推选为美国最优秀的研究员。

全球研究高温超导的同行在超导临界温度的探索、发现与发表上不断开展竞赛。1987年2月,中国科学院物理所获得转变温度100K(-173℃)以上的超导陶瓷材料。1988年1月,日本人用相似的方法,达到了120K(-153℃)。1993年,瑞士人做出了134K(-139℃)。同年,朱经武团队利用高压技术,再将温度提高到164K(-109℃)。1994年,朱经武获得超导科学卓越成就奖。此外,他还获得太空总署成就奖及国际新材料奖,工程界最崇高的约翰·弗里茨大奖。

1996年,朱经武当选为中国科学院外籍院士。2000年,朱经武获白宫邀请参加“二十世纪重大发明的新纪元时间锦囊”计划,又被“世纪动力”选为本世纪在气体及电力方面最具影响力的100位人士之一。

朱经武曾发表610多篇学术论文,合编多部专著,并为百科全书及科学年报撰写科普文章。1987年,他在美国《物理评论通讯》发表的一篇高温超导体论文,被全球物理学论文引用次数高达4348次,名列第二。

与诺贝尔物理学奖擦身而过

每个从事科研的人总是希望得到最大的承认,在物理学方面最高的荣誉就是诺贝尔奖。在超导研究历史上,1986年和1987年是两个很重要的年份。1986年,IBM的缪勒和柏诺兹二人发现了一种新型的超导材料——陶瓷体状的镧钡铜氧化合物,它在30K(-243℃)可能存在超导电性。1987年,朱经武发现了转变温度为93K的新型超导体,突破77K(-196℃)液氮温度。1987年3月,美国权威杂志《物理评论通讯》刊发朱经武发现的新型高温超导材料的组成,以及合成技术等详细资料。在这种情形下,1987年度诺贝尔物理学奖最终授予IBM的缪勒和柏诺兹,获奖理由为“发现新的超导材料”,多少有些让人意外。

朱经武(右)与学生邓量子在实验室

有人认为,朱经武是高温超导研究的先行者,是液氮温度超导电性的发现者。他在高温超导领域取得了突破性的研究成果,一再打破高温超导的世界纪录,对整个超导研究和凝聚态物理的发展起到了很大的推动作用,曾多次被提名为诺贝尔物理学奖候选人,却依然与诺贝尔奖失之交臂。

对此,朱经武认为做科学研究应该保持一颗平常心,获诺贝尔奖是可遇不可求的,一切顺其自然。

朱经武非常感谢其岳父、著名数学家陈省身。陈省身曾教导他说,从事研究不要走热门,应该开创自己的路,而且要坚持,不要一下子不行了就跳出来。朱经武在高温超导取得这样的成就,跟这种态度有关。

选择香港科技大学

朱经武是美籍华裔学者中较早与中国科技界和教育界建立友好关系的教授之一。1979年,他帮助中国科学院物理研究所发展盒式高压技术和物理的研究,被聘为该所荣誉研究员;1988年、1991年又先后被中山大学、南开大学聘为名誉教授,还曾经积极协助南开大学开发新能源镍-氢电池技术。

2001年7月,朱经武在就任香港科技大学校长前,已经是休斯敦大学天普科学讲座教授、物理学系教授及休斯敦大学超导研究中心主任。朱经武之所以选择香港科技大学,主要有三个原因:一是他认为要想把一所大学推上更高一层楼,没有比香港科技大学更合适的学校。因为它没有历史的包袱,政府一心一意希望它能够变成世界级的大学,而且学校的同事们也有同样的共识。二是朱经武被香港特别行政区特首董建华的诚意所感动。董建华说,香港经济在转型,特区政府希望以高科技帮助香港社会顺利通过经济转型,希望香港科技大学能够扮演一个非常重要的角色,这种机遇在一生中是并不常有的。三是他在美国住了30多年,发觉在太平洋两岸、台湾海峡两岸,人们互相之间的认识是不够的。他希望能够帮忙促进大陆与台湾两岸人民以及中国与美国人民互相增加了解。

另外一个重要的原因是,香港科技大学允许朱经武以非受薪形式与休斯敦大学超导研究中心保持联系,继续从事他的高温超导研究工作。

朱经武上任时定下了长远的目标,要将香港科技大学塑造成香港的“麻省理工”。如今,香港科技大学的EMBA在英国《金融时报》的排名里被列为全球第二名。英国《泰晤士报》把香港科技大学的工程学院以及IT工程列为全球第20名,学校整体排名第42名,理学院是全球第50名,人文以及社会科学是全球57名。他在香港科技大学创建了一所高等研究院,意在发展成为香港,以至世界的知识中心。

朱经武在香港科技大学担任校长8年。2009年8月28日,学校为他举行告别演讲及欢送会,3000多名师生到场送别。任期结束后,朱经武重返美国,专注于科研工作,同时也参与美国、中国及中国台湾地区一些有关科学教育政策性的工作。