发现是探索，发明是创造，——改造世界的方式（三）

禾苗新

　　2013年，清华大学物理系的一间实验室里，有人盯着屏幕上的数据，沉默了很久。那是一条曲线，横轴是磁场强度，纵轴是霍尔电阻。按照理论预言，当磁场为零时，霍尔电阻应该精确等于25812.807欧姆，不多不少。他们测出来的数据，正好落在那个点上。

这是量子反常霍尔效应的实验验证。这个效应最早是1988年一个美国物理学家提出来的，他在论文里证明，不需要外加磁场，某些磁性材料本身就可以产生量子霍尔效应。但他自己都觉得这个想法太“疯狂”，在论文里写了一句后来被广泛引用的话：“这个模型可能只是理论玩具，在真实材料中永远无法实现。”

二十五年后，一群中国科学家把它做出来了。

　　做出来是什么感觉？是连续三个月每天工作到凌晨，样品做坏了几百个，参数调了一遍又一遍，终于有一天，数据对了。不是“加大投入"能解决的问题，这是手艺，是把理论预言变成现实的手艺。理论告诉你"应该存在”，但怎么让它“真的存在”，靠的是无数次试错、调整、失败、再试。

　　这个效应的意义在于，电流在材料边缘流动的时候没有电阻，不发热。这意味着芯片的功耗可以大幅降低，意味着电子器件可以做得更小更密，意味着摩尔定律可能还有续命的可能。但“意味着”不等于“实现了”。从实验室里的薄膜到芯片里的导线，中间还隔着材料工程、工艺集成、量产良率一道道坎。发现告诉你“有什么”，但怎么用，是发明的事。

而这件事更深的意义在于，在此之前，凝聚态物理的重大发现几乎都来自欧美实验室——超导、量子霍尔效应、拓扑绝缘体，一个个里程碑上刻的都是外国名字。这是第一次，中国科学家在这个领域站到了最前面。提出理论的那个美国人后来因此获得了诺贝尔奖，颁奖词里专门提到了中国团队的工作。

　　从麒麟9000S到冯·诺依曼架构，再到量子反常霍尔效应，三篇讲下来，一条线越来越清楚：发现是往已有的世界里找序，发明是把找到的序变成能用的东西。找序的人需要眼光和耐心，造序的人需要手艺和韧劲。两者缺一不可，但分工不同——找序的人回答“是什么”，造序的人回答“怎么用”。

改造世界的方式，从来不是等所有答案都找到了再动手，而是在已有的发现之上，用能用的工具，把能造的东西先造出来。造出来的东西不完美没关系，能用就行；能用之后，下一代人会在它的基础上继续造，一代一代，路就出来了。

　　这条路从一百多年前的光学衍射理论、布尔代数、量子力学开始，经过晶体管、集成电路、计算机、互联网，一直延伸到今天的7纳米芯片、拓扑材料、量子计算。路上每一块砖都是一个“发现”，把砖砌成墙的人做的是“发明”。墙砌多了，就成了房子；房子连起来，就成了城市；城市亮起来的灯，就是我们今天看到的世界。

　　而所有这些发现，最初都来自一些人的“好奇”——光的衍射是什么？思维的规律是什么？微观世界的规则是什么？他们不是为了造芯片、造电脑、造互联网才去研究的，他们只是想知道“世界是什么样的”。然后很多年之后，另一些人把这些“知道”变成了“用到”。

发现是探索，发明是创造。探索的人往已有的世界里找，创造的人在空白的地方造。找到的东西连起来，就成了改造世界的路。