閣樓里走出的科學家張首晟

科技 01-17

整理 | 都保傑

微信 | ai_xingqiu

網址 | 51aistar.com

泰斗級物理學家楊振寧曾經這樣評價自己的學生張首晟：「他獲得諾貝爾獎只是時間問題。」

在此之前，張首晟已經在2010年獲歐洲物理獎，2012年獲美國凝聚態物理最高獎奧利弗巴克利獎，2012年獲得狄拉克獎，2014年獲美國富蘭克林獎，諾獎也被提名候選人。

過去的2017年，張首晟團隊又公布出了新的研究進展，發現了正反同體的天使粒子——Majorana費米子，要知道，為了尋找這一神秘粒子，整個國際物理學界已經花費了80年的時間，天使粒子的發現或將為量子計算帶來革命性影響，從基本科學發現到技術應用的時間進一步縮短。

所以今天的故事主角是張首晟。

1963年，張首晟出生於上海，那是記憶里的紅色年代，3年後的文革大潮席捲了中國，高考中斷，各類勞動鍛煉侵佔了課堂，黃浦江邊亦未能倖免，很多知識分子的命運開始跌宕起伏，偶爾讀一本外國書都可能會被認為是走資派，打倒批判。

張家在靜安區的祖屋有一處閣樓，對於幼年張首晟來說那是一處奇妙之地，是沒被紅色浪潮拍打的自由空間。張首晟在閣樓里發現了爺爺輩兒的大學畢業文憑，伯父的大學畢業年冊，類似《西方哲學史》、《西方藝術概論》等書籍也是不一而足，從康德到黑格爾，從達芬奇到羅丹，從楊振寧到李政道，從藝術到科學，不一樣的啟蒙教育在閣樓里點亮。

白天在教室里學習各類印著領袖語錄和最高指示的課本，回到家裡，則一頭扎在閣樓閱讀各類怪書，這是張守晟童年記憶里最幸福的事。十年光陰，上海灘上一批又一批青年響應偉大領袖的號召，去更廣闊的天地里自我改造，張首晟則在沉靜緘默的閣樓里度過青蔥歲月，汲取知識的營養，嚮往大學的生活。

轉眼到了1976年，閣樓外的世界正在醞釀一場全新變革，未雨綢繆的父親給13歲的張首晟買了一套高中自學教科書，數學物理化學等一應俱全，沒想到就靠這套書他就自學成才了。

1978年的高考，是文革後恢復高考第一屆，上海允許初中畢業生直接參加高考，每個區僅限10個名額，還要通過預賽後方能獲得高考資格。張首晟不僅順利過關，還如願以償拿到了復旦大學的錄取通知書，成了別人眼裡的天才。

「我的初中學校很差，如果按部就班再讀普通高中，也許結果就和今天不一樣了，人生的成就總是跟你一些十字路口上的選擇有關。」張首晟回憶說。

到了復旦，少年大學生張首晟幾乎沒有遲疑地選擇了物理系。只因為「初中時，在很封閉的情況下，我們都知道楊振寧、李政道獲得諾貝爾獎，為中華民族爭了一口氣。大學時選擇理論物理專業，就是沖著他們的榜樣力量。」當然，此時張首晟還不知道，他以後會與楊振寧有一場師生緣分。

天才的人生總是不同尋常，在復旦的第一學期剛結束，一日，張首晟正在宿舍里自習，班主任突然上門，告知他將被選派前往德國柏林大學深造，張首晟成績優異，已被學校列入留德學生的內定人選，經過德語培訓之後，1980年，沒有高中文憑也還沒大學文憑的張首晟就這樣踏上了留學德國的旅程。

80年代冷戰之下的柏林牆還高高聳立著，東邊的柏林大學有一些師生為了自由而翻牆來到西柏林，建立了柏林自由大學，與東柏林的老柏林大學遙相對應，張首晟就在柏林自由大學裡就讀。那一批出國留學的孩子都很刻苦，加上自身的天分，張首晟花了三年時間就完成了學業，要知道一般人都要花五到七年的時間才能畢業。

儘管學業有成，但理論物理就業前途較窄，留學期間，年輕的張首晟也一度陷入迷惘，未來要幹什麼？

1981年的一個暑假，沒有方向的他踏上了當時頗為流行的搭便車之旅，借著免費的順風車環繞了德國一周。一天，張首晟來到哥根廷大學附近的一片墓地，很多德國著名物理學家長眠於此，每個人的墓碑上，墓志銘都鐫刻著其生前發現的一道公式。如Heisenberg的墓志銘是Heisenberg測不準原理的公式，馬克斯玻恩是其對波函數概率的一個分析，Otto Hahn的墓碑上是一道核反應公式······

張首晟被深深地震撼了：「一個樸素的墓碑，一個簡單而普適的公式，這才是人生最高境界，這些公式與全人類同在。從此之後，我決定要把自己畢生的精力貢獻給物理學研究，特別是理論物理學的研究。」

從柏林自由大學畢業後，張首晟被美國紐約州立大學石溪分校錄取，如願以償師從自己的偶像楊振寧。張首晟很興奮地向楊振寧闡述自己的學術構想，出乎意料的是，導師楊振寧並沒有建議他從事統一場論和基本粒子的研究，而是希望他研究凝聚態物理，此時的凝聚態物理還是尚待開發的全新領域，雖然抱有疑問，但他還是聽從了老師的建議。而在今天看來，凝聚態物理在物理學領域中發展得最快，這也體現了楊振寧三十年前的長遠目光，同時，楊振寧帶領張首晟進入了新的科研境界。

楊振寧曾教導他說：「在最高的境界上，科學跟藝術，科學跟美，主觀、客觀是統一在一起的，F=ma、E=mc2就是描寫大自然的最美麗的詩句。」

1987年，孤身出國7年後，張首晟終於獲得了博士學位。畢業後他並沒有立刻去申請教職，而是去了IBM做高級研究員，此時他在半導體領域已經頗有建樹，也受到了當時為斯坦福大學物理系主任、美國第12任能源部部長朱棣文的賞識。於是1993年他就到了斯坦福任教，1996年年僅33歲的張首晟被評為了斯坦福終身教授。

當然，讓張首晟名聲大噪的還是他後來提出的兩項研究成果：拓撲絕緣體理論的材料實現方案和量子自旋霍爾效應，以及最新發現的天使粒子——Majorana費米子。這是些什麼東東外行人並不好理解，我們只需要知道這都是量子計算領域最前沿的材料和量子規律研究。

張首晟曾用一個簡單的比喻來解釋它複雜的原理。「電子在晶元上的運動，就像汽車在集市裡行駛，汽車對碰撞產生熱量，正如電子之間碰撞發熱一樣」；而「拓撲絕緣體」為電子搭建了高速公路，讓他們能夠在一條一條的單行道上運行，從而不會相互碰撞和產生熱量。如果用這類材料製造的電子設備，性能會大幅提高，這有望真正催生和普及應用量子計算機。

由於張首晟在理論預言和實驗觀測領域的開創性貢獻，之後連續收割了一波殊榮。2010年榮獲歐洲物理獎，2011年，榮膺美國藝術與科學院院士，2012年他先後獲得凝聚態物理領域的最高榮譽「奧利弗巴克利獎」和國際理論物理學領域最高獎「狄拉克獎」，2014年獲美國富蘭克林獎，當初的閣樓少年已然成為了業界舉足輕重的華裔理論物理學家。

然而，人生不止於此，張首晟還有另一重身份是矽谷知名的風險投資家。斯坦福大學有著悠久的創業傳統，張首晟也深受學校濃厚創業氛圍的影響。他在斯坦福大學任創業導師，幫助多位學生創辦公司，並作為天使投資人，成功的投資了VMware。VMware的創始人Mendel Rosenblum是斯坦福計算機系的副教授，和張首晟是同事兼鄰居。5年後，VMWare被EMC收購，後來又在紐交所上市，如今市值已超過500億美元，這筆投資給張首晟帶來了上百倍的回報。

有了成功的投資經驗，張首晟發現從斯坦福大學出來的創業公司，成功率比一般的創業公司高很多。他不禁想到：「何不系統地來做投資，專註於從斯坦福大學出來的創業公司呢?」

於是幾經思考，2013年9月，張首晟創立了丹華資本，如今擁有數億美元的基金規模，更多專註在斯坦福和矽谷這個圈子裡，投資方向涉及大數據、企業智能、虛擬現實、人工智慧、機器人、移動互聯網、金融技術、生物技術等多個高增長的新興領域，享譽矽谷。「丹」意為斯坦福，而華則取自中華，表達了自己立足斯坦福創新科技研究和投資之外，還有報效祖國的心愿，搭建中美之間高新技術研究和產業聯動的橋樑。

此外，用科學的眼光搞投資也成為張首晟和丹華資本的一大優勢，他們走在科研領域的最前沿，看到的科學潛力是別的投資家所看不到的，這種本領卻恰恰是當下社會最需要的。

張首晟喜歡用第一性原理做風投：簡單（simplicity），普適（universality），許多躊躇滿志的ceo對他侃侃而談自己的項目如何厲害時，調查報告顯示份額可以有多大時，張首晟往往會提出怪要求——請關掉ppt，走到黑板前，不要背第三方調研的數據，而是憑藉自己對項目、行業、產業的清晰的理解和認識，估算出市場等關鍵數據的數量級，展示自己的邏輯。

「這其實有點像我們做物理研究，更習慣於在黑板前，用自己的知識和思維角度得到自己的答案。」張首晟說，如果這位經受考驗的CEO可以做到，那將非常加分，跨界的視野看世界，科研和教育同樣有幫助，據說，他也用類似的辦法選自己的學生。

從高冷的科學精神到充滿金錢與慾望的風險投資，這個事聽上去還是風牛馬不相及，但是對於張首晟來說，無非是要證明一個公式：成功的斯坦福創業公司=優秀團隊+創新性技術或商業模式+廣闊市場。他認為「大道至簡」是真理的共通點，用科學的理念來帶動投資也是一項歷史使命，跟科學家的身份並不矛盾。

「如果將整個人類知識看成一棵大樹，那它現在是在非常豐茂地成長，這是非常可喜可敬的；但是它有一個缺點，枝與枝之間距離會越來越遠。所以我們想在某個領域有作建樹，成為一個專家，須非常專註於該領域，這樣確實對整個大樹的豐茂有益處，但就不能看出枝和枝之間的距離，所以我們還是需要尋根。如果你一直用尋根的辦法思考問題，並在任何錶面現象中進行思考和抽象，這對你做任何事都很有幫助。」

在張首晟的眼裡，真正完美的世界是一個量子的世界，即量子的一個粒子可以百分之百平行去做兩件事情。

「量子的世界是平行的，我想人生也可以達到這種境界，那就是你在同時做時所創造的價值比做每一件事都來得高，並且可以把每件事做得更好。」

他說，未來年輕人的機會將更多出現在融合領域。