苏刚：从问题的“根”出发，才能做出原创突破
苏刚：从问题的“根”出发，才能做出原创突破
苏刚始终记得27岁那年一个周三的下午。
1993年秋，美国纽约州立大学石溪分校数学楼六楼。初到美国做博士后研究的苏刚，正向导师、物理学家杨振宁汇报研究哈伯德模型，该模型被认为是理解高温超导机理的关键理论框架之一。彼时，这是凝聚态物理的热门方向，不少学者都在顺着这一思路继续往下推进。
听罢，杨振宁没有评价具体研究的问题，而是给苏刚说了一句话：“做科学研究，不能从‘中间半拉子’做起，一定要从问题的‘根’上出发。只有这样，才有可能做出原创性工作。”
30多年来，这句话成为苏刚学术人生的“总纲”。如今，苏刚担任中国科学院理论物理研究所（以下简称理论物理所）研究员和中国科学院大学教授。他追本溯源，带领团队发展出一套精确高效的张量网络量子多体物理计算方法并实现重要应用，站上了国际领先舞台。
“科学家追求的，是在几十年、上百年以后还站得住，最终在历史上能留下来的研究结果。”苏刚说。
学术之根与家国之根
苏刚的“根”，由两位导师共同铸就，博士后导师杨振宁教他“从根上做学问”，研究生和博士生导师、中国科学院院士葛墨林教他“把根扎在祖国”。
1993年，苏刚博士毕业后任教于中国科学院研究生院（中国科学院大学前身）。同年，经葛墨林推荐，他赴纽约州立大学石溪分校，在杨振宁指导下从事博士后研究。临行前，葛墨林只叮嘱两件事：按照杨振宁先生建议的方向做研究；学成之后，一定要回国。
1993年，杨振宁送给初到石溪的苏刚的论文选集。
在石溪，杨振宁送给苏刚一本签名论文选集，建议他关注非线性物理、激光冷却、玻色—爱因斯坦凝聚等方向。每周三下午，杨振宁与苏刚、布鲁克海文国家实验室科学家余理华三人进行讨论，常常持续到暮色四合；讨论结束后，杨振宁还会开车送苏刚回住处，途中仍在谈物理。那种“心无旁骛、毕生不辍”的状态，让苏刚亲眼看到大师治学的日常。
比具体建议影响更深远的，是杨振宁强调的“从根上出发”的方法论。彼时，苏刚试图通过贝特拟设求解低维量子多体系统的微分积分方程，追求严格解。但他很快撞上现实的墙：由约1023个粒子组成的真实体系，可严格求解的模型极其稀少；采用不同近似方法，又可能得到彼此矛盾、难以得到确定性的结论。苏刚说，一条道路越难，就越能看见“根”的分量。
葛墨林则把“家国之根”深植在他心中。博士后研究接近尾声时，苏刚牢记嘱托，拜别杨振宁后即启程归国。后来，他又赴德国、日本等地做研究。1997年，31岁的苏刚被中国科学院研究生院聘任为教授，当时他正在日本，有人私下议论，说“苏刚这次肯定不会回来了”，苏刚用行动打消了质疑，每一段工作结束，他都准时归国。
“在自己的国家，是心安理得的，可以做很多自己想做的事情。”对苏刚而言，学术之根与家国之根从不分离，它们共同决定了，他的事业安放在哪里。
为复杂量子世界“织网”
回国后的苏刚，很快直面量子多体问题这块“硬骨头”。
量子多体系统由大量相互作用的微观粒子组成，单个粒子不具备的性质，会在粒子集合中“涌现”，非常规超导、量子磁性、超流，皆属此类。由于粒子数量庞大、关联复杂，即使借助超级计算机，传统方法也常力不从心。
旧工具不够用，怎么办？苏刚的回答，依旧是“从根上做起”：创造新工具。
2005年前后，他带领团队探索量子多体关联系统理论计算新方法，先后提出有限温度张量网络先进方法，包括线性张量重正化群、超正交化张量网络优化消减等技术，系统性成果形成专著于2020年在德国斯普林格出版社出版。
他们像物理世界的“编织者”：把海量量子行为编织到一张精心设计的“网”上，再给系统“加温”，捕捉量子材料在真实实验条件下的丰富状态。
这一方法兼具高计算精度与无负符号问题等优势，为高温超导、新奇磁性物态等研究提供了可靠工具。在苏刚看来，根挖得越深、计算精度越高，结论就越可靠。有些复杂量子系统需要连续计算两年，即便如此，团队也不愿以降低精度换取一时速度。
长期积累，终成质变。量子多体计算从验证理论的辅助工具，转变为预言新物态、新效应并指导实验的新范式。这套“利器”，也为将近20年后回答更大的科学问题，埋下了伏笔。
从破解“超固态之问”到抵达国家重大需求
自然界是否存在一种物质状态——既具有固体的有序排列，又具有超流体般的无阻力流动？这就是凝聚态物理悬置已久的“超固态之问”，2005年，这一问题被《科学》杂志列入“125个重大科学问题”。
转机来自具有三角晶格结构的钴基磁性材料。科学家在该材料中发现极低温下自旋涨落的痕迹，而苏刚团队20余年打磨的有限温度张量网络方法，恰好能对这类强关联、强阻挫体系进行高精度计算。
团队确认，具有自旋阻挫的三角晶格各向异性反铁磁材料，可以呈现自旋超固态。
预言必须接受实验检验。苏刚随即组织跨单位联合攻关团队，合成高质量单晶样品，同步开展极低温中子散射、磁热效应实验测量与理论计算。周末和夜晚的无数次讨论，漫长而反复的验证，最终换来关键结果：样品同时表现出“自旋有序”与“超流涨落”特征，实验与高精度理论计算吻合。
2024年初，苏刚与合作者在《自然》发表论文，给出自旋超固态确切存在的有力证据。英国物理学会《物理世界》评价“这一发现代表了基础物理学的一项突破。”
苏刚与学生讨论自旋超固态材料。
基础研究的价值，往往在意想不到处开花结果。
团队意外地发现，借助自旋超固态表现出的巨磁卡效应，在不使用昂贵且稀缺的氦-3的情况下，可实现94毫开（零下273.056摄氏度）的极低温。由此，无氦-3极低温固态制冷成为现实。
这件事意义重大。极低温环境是空间探测、量子科技和物质科学研究的基础条件，而氦-3资源稀缺、价格高昂，且面临禁运。“这一研究开辟了固体极限制冷的新途径，有望为空间探测、量子科技、物质科学等领域的极低温制冷难题提供新方案。”苏刚说。
2026年，团队在拓展自旋超固态材料体系、冲击更低温度等方面接连取得进展。与实验组合作在金属偶极磁体中发现自旋超固态，成功研制纯金属制冷模块，相关成果刊发于《自然》。
从理论预言、材料合成、极低温测量到器件研制，这条完整链条，展示了基础研究如何跨越学科边界，抵达国家重大需求。
这样的原创，并非孤例。2011年，苏刚团队提出碳的新结构T碳，源于“碳家族还有没有其他成员”这一原初疑问，2017年结构稳定的T碳被实验成功制备，引起国内外大量相关研究。2015年，他和合作者提出谷能斯特效应，4年后由法国团队实验证实；2022年，团队预测的新型钛基笼目晶格超导体，也被实验成功制备，并推动国内外理论与实验取得系列进展。
2026年，苏刚团队进一步将张量网络拓展应用于量子计算线路设计和人工智能大模型优化，后者已获国家发明专利授权。在苏刚的推动和呼吁下，量子智能计算逐渐成长为新的学科增长点。
在失败中校准方向
苏刚常被问：“哪有那么多原始创新？”
他的回答直接而清醒，“原创研究往往以根源上的问题为导向，问题可大可小，也可从实际需求中凝练而来。如果不朝这个方向努力和思考，而是从‘中间半拉子’出发，跟风逐热，那离原始创新就只会越来越远。”
他也坦言，失败是常有的事。在他看来，科研就像摸黑盒子，既定目标没有实现，并不意味着所有工作都失去价值。探索中形成的方法、观念和经验，可能在另一个问题上“柳暗花明”；即使一无所获，也会促使研究者反思最初的目标，开辟新的路径。
苏刚认为，决定一项研究能走多远有3条标准——问题是否足够基础，方法是否足够可靠，结果是否能够被检验。
如今的苏刚虽已鬓染白霜，思维依然活跃。办公桌旁，总放着一本A4纸大小的笔记本，想法一旦闪现，立刻记下，再深入思考、推演。一页页字迹整齐的记录，记录着他取得科学突破的思想雏形，也连接着他发表的360余篇研究论文。
作为导师，苏刚希望学生做原创性、真正有挑战性的工作，像当年两位老师培养自己那样，培养学生的能力、眼界和品味；但他同样理解年轻人面临的毕业、就业压力。对此，他不是降低标准，而是有自己的“路线图”。
每位学生进组，他都结合其能力与兴趣量身定制课题，确保学生经过指导和努力能够完成研究、发表论文；学生独立写出初稿后，再由他逐句打磨，并要求保留初稿，发表后认真对比。
这个过程看似琐碎，却是科研训练最核心的一环。“有了文章，学生心里不慌了，也有了成就感，接下来就有意愿和信心攻关挑战性问题。”苏刚说。迄今，他已培养40余名学生和博士后，大多成长为高校和科研单位的物理学教授，或在公司任职重要岗位。
对青年科研人员，他常以一句古训共勉：“法乎其上，得乎其中；法乎其中，得乎其下。”
近两年，为了加速研究进程，他统筹理论、计算与实验力量，打通研究壁垒，组建攻关团队，以期作出具有引领价值、经得起时间检验的成果。与此同时，他还在撰写凝聚态物理前沿展望，提出兼具基础突破潜力与战略应用导向的“十大前沿方向”。
他希望年轻一代看到，凝聚态物理领域仍有许多未打开的门，而中国已拥有诸多优秀青年人才和世界一流的科研平台，“是时候做出更多由中国科学家主导的原创性科学成果了”。