張首晟往事：一沙一世界 剎那成永恆

華裔物理學家張首晟教授生前照片

來源 | 區塊鏈Truth

記者 | 林默默

編輯｜賀樹龍

一切來得太過突然。

美國當地時間12月1日，華裔物理學家張首晟教授去世，享年55歲。

一個鮮活的生命就此畫上句號。有消息稱，這位曾經閃耀世界的物理學家從9樓或是19樓一躍而下，而就在前一天，他還在和丹華資本的律所FUND組開會。據其家人表示，他曾身患抑鬱症，並抗爭多年。

生前，他幾乎包攬物理界所有重量級獎項：歐洲物理獎、美國物理學會巴克萊獎、國際理論物理學中心狄拉克獎、尤里基礎物理學獎等等......他的導師楊振寧說過，「對他來說，獲得諾貝爾獎只是時間問題」。

此外，他的另一個身份是丹華資本創始人兼董事長，丹華資本曾投資過數十個區塊鏈項目，其中包括FCoin、NEO、本體等等。張首晟本人最近一年也在頻頻露臉，宣講區塊鏈。

他曾經用簡單的公式記錄著物質世界最複雜的真理，如今，他去了另一個平行世界尋求真理。翻閱他的一生，你會發現他把所有的精力都貢獻給了科技。

如今，斯人已逝，惟願安好。

學霸基因 天之驕子

1978年，穿越過黑暗之後的知識分子迎來了曙光。

這是熱血和青春碰撞、知識和奮鬥幻化出火花的一年。很多曾經被命運「玩弄」過的知識分子如「洪水猛獸」般湧入了神聖的高考殿堂。據悉，考生的年齡差距非常大，最大年近不惑，最小的僅僅十幾歲。張首晟屬於後者。

時間拉回至55年前，上海靜安區的某處弄堂里一個男孩呱呱落地。那是一段物質和知識都匱乏的日子，3年後這種匱乏變得更加嚴重。同為工程師的張首晟的父母，被迫去工廠做工。但幼年的張首晟是幸運的。他有一處自己的心靈花園——張家在靜安區的祖屋閣樓。對幼年的張首晟來說，閣樓便是知識的海洋，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......他在這間閣樓里徜徉，完成了早期的啟蒙。

他很愛書，也足夠聰明，這或許是遺傳。祖父張彝，1906年考入復旦公學，是復旦建校後的第二屆學生，同時畢業的僅有16人。同樣，張彝的文憑是迄今為止發現的最早的一張復旦大學畢業文憑。

但安心地在閣樓里學習更多是晚上的事兒。白天，他去教室里學習各類印著領袖語錄和最高指示的課本，放學後，他一頭扎進閣樓里閱讀各種「怪書」，這讓他在小學時基本上把「對自己人生影響較大」的書都讀完了。

閣樓外的世界風雨飄搖，張首晟則在沉靜緘默的閣樓里度過青蔥歲月，似乎外界的喧擾和自己無關。很快，外界的浩大變革改變了他的命運。1976年，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。

1978年，闊別10年之後，高考重新回歸。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。

沒有想到的是，年僅15歲的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。就這樣，張首晟邁入了祖父的母校學習。

美妙的公式

1981年，張首晟在德國柏林自由大學獲得學士學位。

對於旁人來講，張首晟顯然是幸運兒。1979年，大二的張首晟作為交流學生到德國柏林自由大學深造，後天的刻苦加上先天的聰穎，讓張首晟僅僅3年就完成了學業，而一般人都要花5到7年的時間才能畢業。

提早畢業的喜悅並沒有持續多久，張首晟很快陷入了迷茫。當初，他把楊振寧、李政道作為榜樣，「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」，因此，毫不猶豫地選擇了物理系。

如今，當初的過於快速的選擇似乎正在懲罰他。這是因為理論物理這種高深的學科就業範圍極其有限，這讓不到20歲的張首晟不知所措。

榜樣再一次發揮了力量。1981年的暑假，失去方向感的張首晟踏上了當時頗為流行的搭便車之旅，偶然間來到哥根廷大學附近的一片墓地，這片墓地徹底改變了他的想法。

張首晟被眼前的景象震撼了。原來，許多德國著名的物理學家都長眠於此，每個人的墓碑上，墓志銘都鐫刻著其生前發現的一道公式。如海森堡的墓志銘是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，奧托·哈恩的墓碑上是一道核反應公式······

「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。」這些由數字和字母、符號組成的簡簡單單的公式徹底激發了張首晟內心對理論物理學研究的熱愛。

1983年，張首晟獲德國柏林自由大學碩士學位，同年赴美國紐約州立大學石溪分校攻讀博士學位，師從Peter van Nieuwenhuizen、Steven Kivelson。

這兩位都算得上一流的學者。前者，1993年獲得狄拉克獎章，這是國際理論物理中心在1985年為紀念英國物理學家狄拉克而設置的年度性獎項，它是理論和數學物理領域的最高榮譽。後者，是一位美國的理論物理學家，因其對凝聚態物理學的幾項重大貢獻而聞名，現任斯坦福大學教授。

抓准方向

博士期間，需要確定一個更細分的研究方向。

起初，張首晟想從事高能物理研究，他很興奮地向偶像楊振寧闡述自己的學術構想，但沒想到楊振寧的想法和自己的不同。

「楊振寧教授認為，雖然高能物理領域存在不少美妙的數學結構，但缺少實驗的驗證。而凝聚態物理領域雖然有許許多多的實驗，卻缺少數學結構的描繪。所以，楊老師覺得我在凝聚態物理領域會更有作為。可以說，他改變了我一生的研究方向。」張首晟回憶到。

楊振寧的這一建議在今天看起來非常具有前瞻性。2015年，在知乎上，「作為楊振寧開創的清華大學高等研究院為什麼沒有高能理論的方向？」這一問題的回答中，有網友提到了楊振寧的一個比喻：高能已經沒有中魚了，剩下的要麼是沒人感興趣的小魚，要麼是誰也釣不起來的大魚。

如今，高能物理顯然已經走入了某種困境，包括Higgs在內的發現，都在標準模型（其基礎正是楊振寧的理論）的理論預期之中，而包括弦論在內的新的理論方向又無法被實驗驗證。

年紀輕輕的張首晟聽從了偶像的建議。而從某種意義上講，這一決定促使張首晟進入了新的科研境界，從2006年開始，他便在這個領域攻克了一個又一個難題。

2006年，張首晟領導的研究團隊提出「量子自旋霍爾效應」，將其基於晶元業未來提出的新構想（通過控制電子的自旋運動來降低能耗）在理論上完成了預言。

2007年，這一理論預言被德國維爾茨堡大學實驗小組通過實驗證實。這讓張首晟成為世界上第一個被實驗結果證實其拓撲絕緣體理論的學者，而他也成為了全球首個提出」拓撲絕緣體「的物理學者。

在張首晟看來，「拓撲絕緣體」的提出可以讓整個信息社會繼續按照「摩爾定律」的規律往前推進，這樣，手機形態將會徹底改變，續航問題將會被解決。

同樣，這一成果讓他在2010年獲歐洲物理學會頒發的歐洲物理獎，2012年獲美國物理學會頒發的凝聚態物理最高獎奧利弗·巴克利獎，2013年獲得國際理論物理學中心辦法的狄拉克獎。

也是在2007年，張首晟領導的研究團隊提出的「量子自旋霍爾效應」被《科學》雜誌評為2007年「全球十大重要科學突破」之一。

2010年9月，因在「量子自旋霍爾效應」理論預言和實驗觀測領域的開創性貢獻，張首晟獲歐洲物理學會頒發的歐洲物理獎，成為獲得該獎項的首位華人科學家。

而後，張首晟開始了開掛式的獲獎經歷。靠著天賦和勤勤懇懇的態度，張首晟在2017年公布了重大發現。

天使粒子

2017年7月21日的凌晨，基礎物理界迎來了狂歡。

經過80年的研究之後，人類首次發現了手性Majorana費米子。這是UCLA（加州大學洛杉磯分校）（加州大學爾灣分校）（由Kang Wang教授領導）和UC Irvine的兩個實驗團隊與Stanford（斯坦福）大學張首晟教授的理論團隊通力協作七年得來的成果。

七年前，他們開始系統的提出實驗方案。2010到2015年，張首晟與其團隊連續發表三篇論文，精準預言了在哪裡能夠找到Majorana費米子，繼而指出哪些實驗信號能夠作為鐵證如山的證據。

七年後，終於迎來結果。三支團隊緊密合作，最終探測到了張首晟團隊預言的半整數量子平台，在張首晟團隊所提出的器件中實驗上發現了手性Majorana費米子。而如果按照此前科學家們提出的既有路徑，Majorana費米子被發現還需要等10到20年。

張首晟將這一新發現稱為「天使粒子」。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Majorana費米子，這些研究讓張首晟名聲大噪。

當然作為外行人，人們或許並不能理解這些量子計算領域研究的玄妙，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。

發現天使粒子讓張首晟成為諾貝爾物理學獎的大熱門。泰斗級物理學家楊振寧曾經這樣評價張首晟：「他獲得諾貝爾獎只是時間問題。」

但或許在張首晟看來，這些只是在完成自己的夢想。霍金的傳記電影《The Theory Of Everything》中有這樣一句台詞：宇宙物理學家的信仰是什麼？一個單一的統一方程式解釋宇宙間的一切。這是愛因斯坦至死都在研究的萬能理論（Theory Of Everything，TOE），可以被稱為是物理學的桂冠。

找到萬能理論亦是張首晟的夢想。「我差點要離開理論物理，後來想到這個夢想之後就沒有。」

生前，他相信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。

或許，天堂是他眼中的另一個平行世界，願他在另一個平行世界裡安好如初。

編輯｜南柯

此文版權歸原作者所有，非鉛筆道原創，不對文中觀點和真實性負責，內容僅供讀者參考。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！