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多面张首晟:天使因何折翼?
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2018-12-14 00:50 来源:侨报网综合 编辑:慕华

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       2013年3月20日,在瑞士日内瓦,张首晟获尤里基础物理学前沿奖。图为他和夫人余晓帆与颁奖主持人影星摩根·弗里曼。                                                                                               (图片来源:中新社)

侨报网综合报道】“我们发现了一个完美的世界,那里只有天使,没有魔鬼。”2017年,美国华裔物理学家张首晟发现“马约拉那费米子”(又名天使粒子)时曾这样感叹。没想到一年后,年仅55岁的张首晟去了另一个“完美的世界”。12月6日,其家人对外发布声明,确认张首晟于12月1日因抑郁症意外去世。张首晟是斯坦福大学终身教授、美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士。因为对拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应的开创性研究,他几乎揽括了物理学界所有重量级奖项。杨振宁更是多次宣称,弟子张首晟“获得诺贝尔物理学奖只是时间问题。”身处光环之下的他为何毅然告别这个世界?拨开各种阴谋论的浓雾,让我们走近一个真实的张首晟。

诺奖期待下的明星学者

2014年秋天的一场大雨来临前,地产大亨潘石屹终于等到他的节目嘉宾,他小跑着去迎接,准备在天台录制一期跨界访谈的视频节目。这位让地产大亨坐不住的嘉宾,正是当时备受媒体关注的美籍华人科学家张首晟。

北京《中国新闻周刊》报道,此前不久,汤森路透发布预测称,4位华裔科学家有望夺取诺贝尔科学奖,其中最受关注的便是张首晟,他被视为诺贝尔物理学奖的热门人选,被各家媒体争先报道。

张首晟在恢复高考后只在复旦大学读了一年就去了德国留学。2011年,他在天津领取香港求是科技基金会的“求是杰出科学家奖”,中国科协名誉会长周光召就对他说,“你接下来是不是再努努力,拿下诺贝尔物理学奖呢?”

这虽然只是一句玩笑,却折射出中国人对于张首晟获诺奖的期待。

成为物理学领域的大家,也是张首晟自己的目标。他曾在多个场合都提到哥廷根墓地,在那里,他找到了人生的使命。1981年夏天,正在德国留学的张首晟利用假期周游德国,来到著名的学术之都哥根廷。哥根廷大学附近的一片墓地里,葬有教科书上几乎能看到的所有著名物理学家,以及一些伟大的数学家。张首晟发现,这些科学家的墓碑上刻的字非常简单,除了名字,上面刻的往往是他们的名言或者生前发现的一道重要公式。

张首晟深受触动,人的一生可能有不同的追求目标,但是最终最伟大的境界是给后人留下什么。他在一次采访中提到,“这些数学家和物理学家们,他们为整个人类贡献了非常有用的理论和见解,使大家能看到宇宙的美妙,这正是我要追求的人生境界。从此之后,我开始专心研究理论物理。”

张首晟此后的人生果然朝着这个方向发展:2006年,他领导的团队成功预言了二维拓扑绝缘体中的量子自旋霍尔效应,并于2008年提出了在拓扑绝缘体中引入磁性实现量子反常霍尔效应的可能性。5年后,由中科院院士薛其坤领衔的中国实验团队从实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这一结果被美国《科学》杂志于2013年3月14日在线发表。

由于在拓扑绝缘体这个领域的杰出贡献,张首晟几乎拿了物理学领域的所有奖项。早在2010年,他就已经获得“欧洲物理奖”,2012年获得了凝聚态物理领域的最高奖——美国物理学会“奥利弗·巴克利奖”,同年,又获得国际理论物理最高奖“狄拉克奖”。

2013年的“基础物理学奖”颁奖盛典在瑞士日内瓦举行,该奖被学界称为科学界的奥斯卡奖,评委会将基础物理学特别奖授予霍金,并将物理学前沿奖授予张首晟和他的同事。2014年11月3日,美国富兰克林学会宣布授予张首晟本杰明·富兰克林奖,以奖励他在拓扑绝缘体领域的开创性贡献,这是继杨振宁之后第二位获此殊荣的华裔科学家。

“这是我人生中首次获得我的至高偶像爱因斯坦曾获得的荣誉,科学的人生充满探险和浪漫,只求奖章能使这些伟大科学家的精神在我求知路上时时相伴。”张首晟获奖后对媒体感慨道。

什么是拓扑绝缘体?通俗来讲,电子在芯片上运动时,相互碰撞可以发热,而拓扑绝缘体为电子搭建高速公路,让它们能够在一条一条的单行道上行驶,从而不会相互碰撞和产生热量。如果用这类材料制造芯片,消耗能量很少,对用户来说最直观的感受就是“超长待机”。

引发质疑的“天使粒子”

2017年7月21日凌晨,多家国内媒体报道称:张首晟为首的实验团队宣称发现了“天使粒子”马约拉纳费米子存在的证据,结束了物理学界80年的探索,这一发现刊登在当天的《科学》杂志上。还有人表示,天使粒子将是张首晟又一个诺奖级的成果。

在2010年到2015年之间,张首晟团队连续发表三篇论文,预言在哪里能够找到马约拉纳费米子,并指出哪些实验信号可以成为找到该粒子的证据。张首晟将发现的马约拉纳费米子称为“天使粒子”,他解释说,“就好像发现了一个完美的世界,只有天使,没有魔鬼。”

上海澎湃新闻报道,在物理学领域,构成物质的最小、最基本的单位被称为“基本粒子”。它们是在不改变物质属性前提下的最小体积物质,也是组成各种各样物体的基础。基本粒子又分为两种:费米子和玻色子,分别以美国物理学家费米和印度物理学家玻色的名字命名。东方西方哲学家都认为,人类似乎生活在一个充满正反对立的世界:有正数必有负数,有存款必有负债,有阴必有阳,有善必有恶,有天使必有恶魔。 1928年,伟大的理论物理学家狄拉克(Dirac)作出惊人的预言:宇宙中每一个基本费米粒子必然有相对应的反粒子。根据爱因斯坦E=mc2的质能公式,当一个费米子遇上它的反粒子,它们会相互湮灭,从而使两个粒子的质量消失并转化为能量。

从此以后,宇宙中有粒子必有其反粒子被认为是绝对真理。然而,会不会存在一类没有反粒子的粒子,或者说正反同体的粒子?1937年,意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那(Ettore Majorana)在他的论文中猜测有这样神奇的粒子存在,即今天所称的马约拉那费米子。不幸的是,他本人做出这一猜测后在一次乘船旅行中神秘失踪。自此以后,寻找这一神奇粒子成为了物理学家们梦寐以求的探索目标。而张首晟团队在80年后终结了这一悬念。

但是与中国国内媒体一窝蜂将功劳归于张首晟不同的是,学术界对这一发现提出了诸多质疑。据专业人士透露,目前该实验并没有被成功重复,科学家们还在求证实验本身可能存在的问题。

另一方面,团队内部对张首晟在该研究中的工作比重是否匹配第一通讯作者的身份发出质疑。团队成员、加利福尼亚大学洛杉矶分校教授王康隆曾公开澄清,这次发表在《科学》杂志上的研究是“试验性”工作,非理论性,张首晟教授根本没有参与到实验中。

中西合璧的完美人生

张首晟的人生堪称完美。虽然是物理学家,他却从来不是一个书呆子的形象,对西方历史、希腊文化非常了解。

张首晟与妻子青梅竹马,5岁相见,14岁恋爱,24岁结婚。儿子高中毕业时就收到了哈佛、斯坦福等五大名校的录取通知,最后儿子选择了哈佛,女儿则求学于斯坦福。

张首晟出生于上海一个书香世家,父母都是工程师。祖父张彝1906年考入复旦公学,是复旦建校后的第二届学生。他3岁时,“文革”席卷全国,父母被迫去工厂做工。张首晟发现家里的阁楼是个神奇世界,总能在这里发现许多有趣的物件,从伯父的大学毕业相册,到《西方哲学史》《西方艺术概论》等书籍,在那个流行“读书无用论”的时代,沉浸在阅读中的张首晟显得有些奇怪。

在多次公开演讲中,张首晟都提到过,他在小学时基本上把“对自己人生影响较大”的书都读完了,但从来没有从头到尾读完过一本书。在他看来,读书是一个了解思维方式的过程,不是吸纳所有信息,而是有针对性地进行筛选。

让张首晟沉迷的不仅是自然世界,还有文学。他至今保留着小时候读过的《红楼梦》和《西方哲学史》。在文学世界里,张首晟一样可以看到“美”的存在,尤其是诗歌,如同他日日相伴的物理公式一样,是一种“信息的极端压缩”的美。正因为如此,写诗成了他的一大癖好。习惯了西式生活方式的张首晟,依旧会在情人节时为妻子写一首中文诗。

1978年,中国恢复高考,年满15周岁的张首晟刚刚初中毕业。当时上海允许初中毕业生直接参加高考,张首晟在家人的支持下,凭借自学父亲给他的一套高中自学教科书,跳级考入复旦大学物理系。

那时正是中国改革开放之初,人才短缺,邓小平极力支持自然科学领域的人才公派出国留学,张首晟赶上了留学潮的第一班车。1979年,大学第二个学期开始,正在宿舍自习的张首晟被班主任告知,他将被选派前往德国柏林大学深造。1980年,还没来得及拿复旦文凭的张首晟就踏上了留德之旅。

在异国他乡,张首晟再次展现出学习上的天分。柏林大学的学制为五年,不少人甚至花了七年才毕业,但凭借独特的学习能力与勤奋,张首晟仅用三年就完成学业。攻读学位期间,他还开始思考自己的学术方向,他将爱因斯坦揭示的宇宙四大力统一起来作为自己的最高理想,而自己的偶像杨振宁在这方面颇有建树,追随杨振宁就成了张首晟当时的目标。

命运再次眷顾了这位勤奋青年。从柏林自由大学毕业后,张首晟被美国纽约州立大学石溪分校录取,如愿成为杨振宁的弟子。但与预想相左的是,导师并不支持他从事统一场论或基本粒子物理的研究,而是向他推荐了凝聚态物理。

“我当时觉得简直是不可思议,什么是凝聚态,我听都没听说过。”张首晟多次在演讲中表达过他最初的不解,同时也表达了对导师的敬服。当时杨振宁劝他,实验在物理发展中非常重要,凝聚态领域中有非常奇妙的实验值得关注,完成爱因斯坦的梦想不一定要做“统一场论”,在凝聚态这样一个看得见、摸得着的“沙粒”里也可以看到整个世界的奥秘。

张首晟听从了导师的建议,这也为日后他在凝聚态物理领域确立地位奠定基础。

“他有抑郁症状”

12月6日,张首晟家人发布的声明提到他“在与抑郁症斗争后”“意外离世”,不少媒体由此理解为张首晟死于抑郁症。对此,张首晟家庭发言人告知,事实上,“张首晟的家人不曾知道张教授被诊断为抑郁症。然而,回想起来,他们开始相信他有抑郁症症状。”

“事后看来,这个家庭如今明白了张教授的挣扎比每个人所需经历的日常生活压力更加严重”,张首晟家庭发言人说:“可悲的是,我们知道,即使是最亲近的人也往往不知道爱人的痛苦。”

中国科学院大学卡弗里研究所所长张富春回忆说,张首晟对饮食与住宿的品位比较独特。他喜欢住有游泳池的酒店。“那是因为他有一点睡眠问题,每天睡前需要游泳来舒缓。做理论物理的人不少人都有睡眠问题,张首晟不算严重。”中科院理论物理研究所研究员丁洪解释说。

11月19日,首届拓扑量子信息国际研讨会在上海科技大学物质学院举办,原定出席的张首晟未现身。据悉,当时张首晟患有重感冒,伴随着咳嗽,影响睡眠,在医生的劝阻下没有回国。丁洪拍了拓扑量子实验室的照片,在微信上传给张首晟,并开玩笑说,“你还不过来。”但对方一直没有回应。(完)

编辑:慕华
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