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最接近諾貝爾獎的華人科學家逝世,世界失去了什麼?

2017年7月15日, 北京,張首晟在2017網易未來科技峰會上演講(@視覺中國)

張首晟的家,美國加州帕羅奧圖的SanJuanAve(聖胡安大街),斯坦福大學附近,距離著名的斯坦福書店只有一公里的行程。

這是一棟建築面積接近400平米的二層別墅,建在半山坡上,灌木環繞,一度曾是張首晟創立的丹華資本的登記地址。

家裡登記著五口人,除了張首晟外,還有張的父親,妻子余曉帆以及一雙兒女。從2007年7月開始,張家已經在這裡住了11年之久。

2018年12月6日,張家發表聲明,確認55歲的張首晟與抑鬱症鬥爭後,12月1日在家中意外離世。

「他是一位傑出的科學家,做出了巨大的貢獻,他的逝世對家人,同事,以及他的研究領域都是巨大的損失。」當天,斯坦福大學網站上發布訃告,悼念張教授離世,「他有非凡的智慧和創造力,探索了新材料、量子引力和人工智慧等多個領域,對物理學的數學之美有著深刻的認識。」

張首晟生前身兼多職,斯坦福大學終身教授,清華大學特聘教授,美國國家科學院院士,中國科學院外籍院士……他在拓撲絕緣體,量子自旋霍爾效應、天使粒子等課題上的研究,於全球科學界享有盛名。

而他身上更為普通人所熟知的標籤,則是著名物理學家、諾貝爾獎得主楊振寧的愛徒,以及恩師早前對他科研成就毫不諱言的那句認可:「對張首晟來說,獲得諾貝爾獎只是時間問題。」

閣樓上的讀書少年

2013年3月20日,瑞士日內瓦,張首晟夫婦與英國物理學家霍金合影(中新社圖)

12月6日,張首晟的母校復旦大學,在官微上發布了紀念文章,並配以一幅張首晟稚氣未脫的老照片,稱他為「那個在閣樓里看哲學書的孤獨少年」。

1963年,張首晟出生於上海靜安區一個書香門第,祖父張彝是復旦大學第二屆畢業生。受家風影響,他從小就在自己家的閣樓上找書讀,從伯父的畢業年冊讀到《西方哲學史》,不一而足。

「在紅色的年代裡,能夠看到古希臘的雕塑,是很幸福的。對我而言,真正的啟蒙教育不是科學,而是藝術和哲學。」張首晟在接受復旦校刊採訪時回憶。

1978年,初三在讀的張首晟參加了高考。當時,上海允許初中畢業生直接參加高考,但每個區限10個名額,而且需要先參加預考,而且如果一旦落榜,連高中的大門也都關閉了。「這是我人生中面臨的一次最嚴峻的選擇。」張首晟坦言。最終他如願以償,拿到了復旦理論物理專業的錄取通知書,和祖父成為隔代校友。

進入復旦後,15歲的張首晟住在11號樓303室,一個寢室8個人,他的年紀最小,每日里就是爭分奪秒地讀書。第二學期剛開始,班主任便通知他被選派到德國柏林大學留學。

「學了物理以後,發現教科書上重要的物理公式,很多都是德國物理學家的貢獻,去德國留學對我來說像做夢一樣。」張首晟說。1980年,在同濟大學經過一年的德語培訓,他就來到了柏林——甚至還沒來得及拿到復旦畢業文憑。

或許是所學過於深奧,在德國學習一年之後,天才如張首晟,也對自己的專業產生了懷疑。為了排解情緒的低落,他來到小城哥廷根遊玩。

這裡是物理學的聖地,總人口不過13萬的小城,卻誕生了40多位諾貝爾獎得主,量子力學也發源於此。而在哥廷根大學的一塊墓地里,張首晟發現了諸多物理學大家的長眠處,而墓碑上刻著的,都是墓主人生前成績:海森堡墓碑上是「不確定性原理」,玻恩的墓碑上是「波函數」……

「我領悟到了人生重要的一課,人生最高的追求應該是留下你創造的一些知識。」2013年,在新加坡南洋理工大學的一次訪談中,張首晟回憶說:「從此以後,我就決心做一個物理學家,而不去考慮將來如何賺錢養活自己。」

楊振寧之徒

「張首晟是第一流的物理學家。」12月10日,張首晟的導師,著名物理學家楊振寧先生,在《光明日報》發文懷念愛徒,「2007年德國Wrzburg大學Molenkamp的實驗團隊,根據此(張首晟)建議調試了一個HgTe/(HgCd)Te量子井,最後發現果然有導電和其他現象。那年11月莫倫坎普團隊與張首晟和他的學生祁曉亮聯合發表了一篇文章,公布實驗結果。此文章是近年來最最震驚物理學界的文章。」

20歲時,張首晟選擇前往美國,就讀於紐約州立大學石溪分校,攻讀物理學博士學位,楊振寧成為他的導師。

9月15日,楊振寧出席「2018求是獎頒獎典禮」(@視覺中國)

「儘管楊教授很忙,但他總是抽出時間和新來的研究生談話。」2010年,張首晟在一篇文章中回憶他與楊振寧的石溪歲月,「他問我的興趣是什麼?我回答說理論物理的最高目標是追逐愛因斯坦的夢想,將引力和其他統一起來,而我的興趣也正在於此。使我大為驚訝的是,他不但不贊成我追求這樣一種目標,甚至都不贊成我從事通常的粒子物理研究。他說物理學是一門範圍十分寬廣的學科,到處可以找到有趣的問題。」

張首晟帶著困惑和矛盾離開了楊振寧的辦公室,隨後參加了楊振寧專門為新生開設的課程《理論物理問題遜。在這門課程中,楊振寧並沒有涉及理論物理的前沿問題,如基本粒子的模型,而是大範圍介紹一些有趣的分支,比如超導體的量子化,全息術和磁單極子等。讀完這門課後,張首晟逐漸將興趣集中於凝聚態物理。

凝聚態物理研究的是物質凝聚相的物理本質。固相以及液相是人們最為熟悉的凝聚相,而除了這兩種相之外,凝聚相還包括一些特定的物質在低溫條件下的超導相、自旋有關的鐵磁相及反鐵磁相、超低溫原子系統的玻色-愛因斯坦凝聚相等等。

凝聚態物理學是目前物理學最為活躍的領域之一,僅在美國,該領域的研究者就佔到該國物理學者的近三分之一。張首晟投身其中後,很快就成為這個領域的佼佼者。

諾貝爾獎熱門

美劇《生活大爆炸》第四季第14集有這樣的一幕:男主角、一貫傲嬌的謝爾頓,在首次代課任教的時候,打算給課堂上的學生一個下馬威,便問道,「知道拓撲絕緣體(Topological Insulators)的請舉手?」所有學生都舉起了手。

拓撲絕緣體,這個偏僻的辭彙,恰恰是張首晟的主攻目標。

……


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