我們知道，作為一個大學他的根本使命就是人才培養(yǎng)，立德樹人是有理想有抱負的大學必須要做的事情，清華大學發(fā)展到今天，我們國家的發(fā)展也到了一個全新的階段，杰出人才對于清華這樣的學校，變得極其重要。所以今天我的講演，就是從以點帶面的角度，結合具體的事件特別是我非常熟悉的科學突破，包括我們自己做出的一些進展，來談一談人才培養(yǎng)。

　　尋找杰出人才

　　杰出人才該具備哪些要素呢?

　　第一個要素，我認為要具備扎實的理論基礎，需要對專業(yè)理論知識的理解入木三分，對相關學科的理論和知識能夠融會貫通，另外還要對于專業(yè)實驗技術儀器和方法的駕馭爐火純青。新時代與舊時代的區(qū)別，在100年以前的時代，可能一個聰明的物理學家拍一下腦袋就會做出重大發(fā)現(xiàn)，而到了現(xiàn)在這個時代這樣不行了，所以說對于實驗技術儀器方法的駕馭甚至是發(fā)現(xiàn)變得極其重要。

　　第二個要素，是有卓越的科學直覺。咱們每個人都有直覺，科學研究同樣也要有直覺，有發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的突出能力，有擅于透過現(xiàn)象看本質的犀利眼光，有擅長歸納演繹等杰出辯論思維能力。

　　第三個要素，是對探究自然奧妙或者是對回答問題、解題等，有濃厚的興趣，有解決問題的強烈愿望。優(yōu)秀學生就是這樣的，他看到一個事，如果他搞不懂的話，類似于打游戲不打通關，可能一年時間里茶飯不思他也要干下去，這其實就是說，在科學探究中，要有雖千萬人吾往矣、敢于挑戰(zhàn)權威的勇氣，要有百折不撓、追求極致、挑戰(zhàn)極限的品質品格。

　　同時還需要有為我們祖國強大和民族復興獻身的遠大抱負和理想等。

　　這是我認為一個杰出人才應該具備的。

　　科學精神的重要性

　　下面，我結合我的專業(yè)來談一下科學精神的培養(yǎng)。

　　1915年愛因斯坦提出了廣義相對論，廣義相對論的一個基本推論就是引力波。此事過了100多年以后，美國的實驗人員用激光干涉儀直接測到了這個引力波，咱們清華大學的曹軍威老師及其團隊也參加了這個項目的研究。這個引力波的探測實驗是非常讓人感到驚奇的，2015年觀察到的實際是13億年前的引力波，地球現(xiàn)在的年齡大約是45億年，13億年前我們的地球相當于還在上小學，發(fā)生了產(chǎn)生引力波的一個事件，然后引力波經(jīng)過13億年傳播了100萬億公里，到達了美國的激光干涉儀那里，讓他們看到了。產(chǎn)生這個引力波的是什么事件呢，是當時兩個巨大黑洞的碰撞，一個相當于29個太陽質量的黑洞和另一個相當于36個太陽質量的黑洞的相撞，產(chǎn)生的巨大能量變成引力波，并走了這么遠的路，最終被觀測到了。觀測到引力波，需要什么樣的技術呢，它要求這個干涉儀靈敏度要達到10-18米，可能大家對10-18米不一定有感性認識，其實就是相當于質子大小的萬分之一，這個技術是很了不起的，再回想一下這個事件就是遙遠過去發(fā)生的事情，引力波非常努力傳播了100萬億公里以后終于到達了地球，但是對于地球上的干涉儀因為引力波導致的時空扭曲的長度變化，只有10-18米完成。這個實驗的結果姑且不論，起碼這件事會讓你感到很興奮。我們談多學科交叉，這就是一個典型的多學科交叉的結果，它涉及物理學、天文學、激光技術、精密儀器計算機技術、低溫技術、超高真空技術，甚至是土木工程技術等，這些匯集起來，最終實現(xiàn)了這個探測。這個實驗能讓我們看到大和小的統(tǒng)一，看到遠古與現(xiàn)代的統(tǒng)一，看到強大與弱小的統(tǒng)一，看到了時間與空間的統(tǒng)一，看到人與自然的統(tǒng)一，這個非常經(jīng)典的實驗很顯然是能培養(yǎng)杰出人才的。參加這個探測的科學家獲得了2017年的“復旦—中植科學獎”，后來又拿了諾貝爾獎。

　　我講這些科學突破，就是讓大家感受到，科學精神的培養(yǎng)需要重要的重大的恰當?shù)膯栴}。所以，我們在大學培養(yǎng)人才的時候，除了教授基礎知識課堂知識以外，我們一定要給我們的學生恰當并且重要的問題。我對我的學生提出了非常重要的問題，他干了三年以后你們可以去采訪他們，他現(xiàn)在已經(jīng)很難堅持下去了，因為很難發(fā)文章了，但是我們要培養(yǎng)好的科學精神、培養(yǎng)好的人才，需要找類似于像引力波、像量子霍爾效應等等重要的科學問題，在解決這類重要科學問題的同時，也就培養(yǎng)出人才，而且參加解決科學問題的這些人才都有非常好的科學精神。

　　科學精神需要扎扎實實地磨煉

　　那如何培養(yǎng)學生的科學精神?下面講一下我熟悉的或者我親身經(jīng)歷過的培養(yǎng)科學精神的例子。

　　1981年，兩個瑞士物理學家基于一個量子原理發(fā)明了掃描隧道顯微鏡，五年以后獲得了諾貝爾物理學獎，這為人類創(chuàng)造了第一個在實空間可以直接觀察原子的“眼睛”，而且人們用這種掃描隧道顯微鏡時可以操縱一個原子，不但能看到原子還可以把原子擺來擺去，這開啟了納米時代和納米科學這個領域。這個顯微鏡的原理非常簡單，一個三維運動的針尖，然后連接加上電流就可以形成一個掃描隧道顯微鏡。不過用到了一個非常重要的實驗技術。我們在做這個實驗的時候碰到一個最基本的技術問題，就是要自己做這個針尖，買的針尖不好用，就要作一個既尖又皮實又穩(wěn)定的針尖，這樣的針尖，當時全世界可以做好的不到十個人，我是其中之一，這個花點時間就可以做出來。

　　但是為了做出這樣的針尖，我曾經(jīng)有過制備1000個以上針尖的經(jīng)歷。我在讀碩士的時候學習的試驗技術叫作場離子顯微鏡，場離子顯微鏡用到的樣品研究的對象就是針尖，當時我用場離子顯微鏡干了兩年，沒有發(fā)表任何文章，但是我最大的收獲是在導師的嚴格監(jiān)督下，每天至少要試做3個針尖，所以兩年下來我做了1000多個針尖。當時我覺得自己很悲慘，花了兩年時間做了1000多個針尖，也沒有發(fā)現(xiàn)任何東西，更沒有發(fā)表文章，最后他們一看沒有希望，就把我送到日本去了。然而，恰恰是這樣的經(jīng)歷，為我后來研究掃描隧道顯微鏡奠定了基礎，掃描隧道顯微鏡樣品是可以選擇的，但是用到的技術就是需要做一個好的針尖。后來我們做量子反?；魻栃獙嶒炐枰猄TM指導，STM這個實驗要做好，必須要有非常嫻熟的制備出世界上最好的掃描探針針尖的能力。

　　現(xiàn)在面對我的學生，我在實驗室里有威信的地方就是，我敢于和他們比賽做針尖，我的學生基本上不和我比這個，雖然可以說他們讀文獻比我讀得快，英語比我講得好，物理學知識考試比我考得更好，但是這個方面是我做導師要培養(yǎng)他的地方，這樣才能夠說服你的學生。

　　我的這段經(jīng)歷，我想也會給大家一個啟示，科學精神的培養(yǎng)需要長期的積累，需要扎扎實實地磨煉和培養(yǎng)。所以大家一定不要以為科研干了幾年沒有任何收獲是吃虧了，如果在這個過程中你養(yǎng)成了努力的作風、追求極限的作風，能踏踏實實，安下心來做東西，這可能比你去發(fā)表一篇論文更加重要。這就是科學精神的重要性。

　　滴水穿石的科學精神

　　再講一下量子反?；魻栃Ａ孔臃闯；魻栃碚撚辛艘院?，經(jīng)過我們和很多教授交流，實驗很明確，就是要制備出一個特別的樣品——磁性的、拓撲的、絕緣的一個薄膜。磁性和絕緣一般情況下是互相矛盾的，比如玻璃沒有磁性但是它是絕緣的，磁鐵是有磁性的但是它導電，而且又加了一個要求，那就是拓撲。這就相當于要我們培養(yǎng)一個運動員，他需要比姚明籃球打得好，比博爾特跑得更快，比滑冰運動員還要伶俐。這個是非常具有挑戰(zhàn)性的實驗。當然，由于我們這個實驗是有非常獨特的儀器，我們可以隨時用原子精度的“眼睛”去監(jiān)測我們制備的樣品，我們材料的質量是全世界最好之列的。不過，即使有這么好的條件，我們也是到了2012年的年底才完成這個實驗。

　　這個實驗可以說是非常折磨人，四個研究團隊在一起干活，前后涉及的博士生有20多位，團隊里的每個學生都想畢業(yè)并獲得清華大學優(yōu)秀博士論文，但是每個人都不知道自己的將來角色，能不能得到這個最后的結論，這個理論對不對。大家就在這種不知道的情況下堅持干了四年。我們每天重復同樣的實驗，或者類似的實驗，最初的一年過去后，我們終于找到了一點蛛絲馬跡，當時老師和學生都興奮得睡不著覺，但是距離實驗目標還差得很遠。然后又是半年多過去了。花了一年半的時間卻看不到目標，如果換做大家在那里，能堅持下去嗎?到了2012年年初，我們又找到了一點蛛絲馬跡，又興奮了幾天，然后又進入每天沒有進展的階段，這樣又堅持了八個月。最后到了2012年國慶節(jié)期間，國慶節(jié)假期別人都在游玩的時候，我們的學生找到了一個樣品改善的方法，基本上抓住了實現(xiàn)高質量樣品的關鍵，大家可以看，在這個過程中我們每天重復實驗，但是仍然大有文章可做。通過這個實驗，我們可以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力，分析問題的能力，解決問題的能力。

　　在這個過程中我們培養(yǎng)了很多人，都是非常優(yōu)秀的學生。最后得到的結果，不但將這種科學精神植入了我們學生的靈魂中，同時讓我們也享受到了大道之行科學的美妙。

　　當實驗過程非常艱難或者是進展非常緩慢的時候，該怎樣讓學生們堅持下去呢?我認為需要的是鼓勵，這時候要鼓勵學生，告訴他們“你們很厲害”。另外，我覺得還要和同學們多做交流，能夠幫助他們，大家一起分析出問題的原因，這是以前經(jīng)常做的，在這個過程中，苦口婆心還是很重要的。另外我覺得，老師需要多花一點時間，從關心學生的角度、關心他成長發(fā)展的角度，給他做思想工作，這樣他也更容易接受。所以說咱們都是為了一個共同的目標，在追求目標的過程中遇到困難，相信學生也是可以理解的。需要注意的問題是，這個時候老師該找一種什么樣的方式讓學生得到放松，這個要求對每個學生來說，具體情況也不一樣，但是在我看來，大部分情況下只要老師能從關心學生角度、幫他充分分析原因的角度上給予足夠指導的話，在困難面前大部分學生還是可以堅持下來的。

　　當然，實驗也可能努力到最后，學生還是得不到這個結果。但是培養(yǎng)學生分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，這個是大家未來走得更遠、成為杰出人才更重要的素質。就在這種探索的過程中，研究者會形成極其明亮的眼睛，任何蛛絲馬跡都可以抓住，在這個過程中研究者會實現(xiàn)對實驗技術的駕馭達到爐火純青的程度，因為研究這個領域肯定是天天忙活、天天要解決各種問題，這需要讀無窮多的書，對這個方向的理解也隨之會入木三分。反過來，如果導師給的題目，幾個月就干完了，實驗全部完美完成，那肯定是一個不重要的東西。甚至我們說，基本上在一年之內(nèi)完成的實驗是不會有什么好東西的，尤其是在現(xiàn)代社會我們更需要的是滴水穿石的科學精神。在堅持中不斷培養(yǎng)自己的這些精神品質，成功了的話能夠證明理論的正確，不成功的話同樣能證明我們實驗的偉大，我們敢于否定你，你那個理論公式稱得上完全的嚴謹，但是我們通過實驗證明你是錯的。

　　如何尋找科研中的好問題

　　這里還引出了另外一個問題，那就是怎么評價科研中的問題好與不好，以及該怎么發(fā)現(xiàn)這樣的問題。在科研中，如何甄別好的問題是很重要的。大的科學問題很容易甄別，但是具體到一個小的方向、一個具體的問題，這個判斷就需要我們的基礎知識必須牢靠，這是非常重要的。你想判斷這是不是一個科研領域的好問題，首先理解概念要清楚，從我們專業(yè)來說，首先是物理概念要清楚，我的有些學生問我的要求是什么，我說只要你們確保概念清楚就可以了。物理概念是必須要清楚的，比如為什么雨后會出現(xiàn)彩虹?你也不用去給我具體推導，但是需要你能用很清晰的概念把這個事解釋清楚;為什么木頭不導電也不導熱，為什么陶瓷導熱不導電，而金屬既導電又導熱?這些問題都是最基本的物理現(xiàn)象，學生們在學習了這么多深刻的核心課程以后，是可以把概念升華出來的，應該一下子就能解釋出來，而且還是用很簡潔的概念解釋清楚它。這是第一點，我認為這是必須掌握的能力，也就是通過基礎知識核心課程的學習，實現(xiàn)在基礎上概念理解的升華。

　　第二，要通讀文獻，多讀文獻。

　　第三，要經(jīng)常參加學術報告，要經(jīng)常和人交流，通過這樣的交流可以開闊視野和思路。

　　甄別問題實際上還有一點，那就是要自動地去問，這是不是個好問題?實際中很多人是不知道這個問題是不是好問題的，很多人說自己要研究重要的科學問題，他口號可能一直這么喊的，但是碰到這個問題的時候他從來不主動去問，導師告訴他去做問題，他就去做了，他不問導師提出來的這個問題為什么重要。實際上經(jīng)過仔細的思考，再加上與同學的討論、和老師的交流，只要敢問出這個問題來，自己可能就會找到答案。這也就是大家常說的，你能提出問題，就基本上找到了解決問題的一半答案。但是很多人在這個過程中，可能會忙于具體的事務而不會思考這個問題。所以除了我剛才講的那些鑒別問題的注意事項之外，我建議在座的各位立志于科研的同學，你要和小孩一樣，要堅持問為什么，為什么讓我做這個?這個問題為什么很重要?你只要能問出來，可能就會找到你需要的答案。

　　比如說我去做高溫超導，有學生可能會問薛其坤老師為什么做高溫超導?目前不是已經(jīng)都出來了嗎?我就會說，常壓下的高溫超導如果未來可能實現(xiàn)了，那就是非常重大的突破;未來如果實現(xiàn)不了，這樣的工作也能讓你一口氣大干五年，而且還是忘記了時間的大干五年。在這樣的實驗過程中，在春風化雨的過程中，就培養(yǎng)了通讀文獻的能力、掌握了相關技術等。如果一位同學跟我說，薛其坤老師我在研究生階段發(fā)表了15篇文章，做了15個不同的實驗，那我的感覺可能就是覺得你是做了15個菜一樣，就好像你讓我做紅燒肉，我做好了，也就是一篇文章發(fā)表了，接下來你要紅燒魚、紅燒雞蛋、紅燒海參等等總之都是紅燒的菜肴，那么一連15篇文章發(fā)表了，我覺得這是沒有什么意思的，清華的學生能完成，別的學校的學生也能完成，如果是這樣的15個實驗，那肯定是缺乏實際挑戰(zhàn)性的，也很難培養(yǎng)人的科學精神。應該怎么樣?應該去試著讀幾篇你自己不懂的文章，比如我看上一年也看不懂的書，如果你給我找到一本這樣的書，我一定會看，在這個過程中能夠增加我的思考能力，就像我一直強調的，一個重要的問題肯定不會是在短時間就可以解決的，難度和時間或者說問題的重要性和科研攻關的時間基本呈某種比例關系。

　　小結

　　以上，我講述的是這幾個科學突破的例子以及我自己的理解。作為清華的一位老師或者是曾經(jīng)參與過學校管理工作的人員，我認為對于杰出人才的培養(yǎng)包括合格社會主義的建設者和接班人的培養(yǎng)，科學精神是非常非常重要的。

　　所以在座的諸位同學一定要記住，你在清華完成一個論文也好，完成學習也好，可能需要一個明確的目標，但是過程同樣是很重要的，科學精神的培養(yǎng)是至關重要的。真正的科學大突破，與科學精神的培養(yǎng)是相輔相成的，在科學突破探索的過程中，我們會培養(yǎng)出非常優(yōu)良的科學精神，反過來，培養(yǎng)出來的精益求精、滴水穿石的科學精神，對在座的各位實現(xiàn)真正的科學突破，也是有很大的作用的。

　　(作者系南方科技大學校長、中國科學院院士 薛其坤)