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张首晟往事:一沙一世界、刹那成永恒

2018-12-07 作者: 浏览: 40 views 我要评论 字号:

摘要: 本文为区块链Truth原创文章 作者 / 林默默 编辑 / 贺树龙 一切来得太过突然。   美国当地时间12月1日,华裔物理学家张首晟教授去世,享年55岁。 一个鲜活的生命就此画上句号。有消息称,这位曾经闪耀世界的物理学家从9楼或是19楼一跃而下,而就在前一...

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本文为区块链Truth原创文章

作者 / 林默默

编辑 / 贺树龙

一切来得太过突然。

 

美国当地时间12月1日,华裔物理学家张首晟教授去世,享年55岁。

一个鲜活的生命就此画上句号。有消息称,这位曾经闪耀世界的物理学家从9楼或是19楼一跃而下,而就在前一天,他还在和丹华资本的律所FUND组开会。据其家人表示,他曾身患抑郁症,并抗争多年。

生前,他几乎包揽物理界所有重量级奖项:欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖等等……他的导师杨振宁说过,“对他来说,获得诺贝尔奖只是时间问题”。

此外,他的另一个身份是丹华资本创始人兼董事长,丹华资本曾投资过数十个区块链项目,其中包括FCoin、NEO、本体等等。张首晟本人最近一年也在频频露脸,宣讲区块链。

他曾经用简单的公式记录着物质世界最复杂的真理,如今,他去了另一个平行世界寻求真理。翻阅他的一生,你会发现他把所有的精力都贡献给了科技。

如今,斯人已逝,惟愿安好。

学霸基因 天之骄子

1978年,穿越过黑暗之后的知识分子迎来了曙光。

这是热血和青春碰撞、知识和奋斗幻化出火花的一年。很多曾经被命运“玩弄”过的知识分子如“洪水猛兽”般涌入了神圣的高考殿堂。据悉,考生的年龄差距非常大,最大年近不惑,最小的仅仅十几岁。张首晟属于后者。

时间拉回至55年前,上海静安区的某处弄堂里一个男孩呱呱落地。那是一段物质和知识都匮乏的日子,3年后这种匮乏变得更加严重。同为工程师的张首晟的父母,被迫去工厂做工。但幼年的张首晟是幸运的。他有一处自己的心灵花园——张家在静安区的祖屋阁楼。对幼年的张首晟来说,阁楼便是知识的海洋,从康德到黑格尔,从达芬奇到罗丹,从杨振宁到李政道,从艺术到科学……他在这间阁楼里徜徉,完成了早期的启蒙。

他很爱书,也足够聪明,这或许是遗传。祖父张彝,1906年考入复旦公学,是复旦建校后的第二届学生,同时毕业的仅有16人。同样,张彝的文凭是迄今为止发现的最早的一张复旦大学毕业文凭。

但安心地在阁楼里学习更多是晚上的事儿。白天,他去教室里学习各类印着领袖语录和最高指示的课本,放学后,他一头扎进阁楼里阅读各种“怪书”,这让他在小学时基本上把“对自己人生影响较大”的书都读完了。

阁楼外的世界风雨飘摇,张首晟则在沉静缄默的阁楼里度过青葱岁月,似乎外界的喧扰和自己无关。很快,外界的浩大变革改变了他的命运。1976年,父亲给13岁的张首晟买了一套高中自学教科书,数学物理化学等一应俱全。

1978年,阔别10年之后,高考重新回归。上海允许初中毕业生直接参加高考,每个区仅限10个名额,还要通过预赛后方能获得高考资格。

没有想到的是,年仅15岁的张首晟不仅顺利过关,还如愿以偿拿到了复旦大学的录取通知书。就这样,张首晟迈入了祖父的母校学习。

美妙的公式

1981年,张首晟在德国柏林自由大学获得学士学位。

对于旁人来讲,张首晟显然是幸运儿。1979年,大二的张首晟作为交流学生到德国柏林自由大学深造,后天的刻苦加上先天的聪颖,让张首晟仅仅3年就完成了学业,而一般人都要花5到7年的时间才能毕业。

提早毕业的喜悦并没有持续多久,张首晟很快陷入了迷茫。当初,他把杨振宁、李政道作为榜样,“初中时,在很封闭的情况下,我们都知道杨振宁、李政道获得诺贝尔奖,为中华民族争了一口气”,因此,毫不犹豫地选择了物理系。

如今,当初的过于快速的选择似乎正在惩罚他。这是因为理论物理这种高深的学科就业范围极其有限,这让不到20岁的张首晟不知所措。

榜样再一次发挥了力量。1981年的暑假,失去方向感的张首晟踏上了当时颇为流行的搭便车之旅,偶然间来到哥根廷大学附近的一片墓地,这片墓地彻底改变了他的想法。

张首晟被眼前的景象震撼了。原来,许多德国著名的物理学家都长眠于此,每个人的墓碑上,墓志铭都镌刻着其生前发现的一道公式。如海森堡的墓志铭是Heisenberg测不准原理的公式,马克斯玻恩是其对波函数概率的一个分析,奥托·哈恩的墓碑上是一道核反应公式······

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“一个朴素的墓碑,一个简单而普适的公式,这才是人生最高境界,这些公式与全人类同在。”这些由数字和字母、符号组成的简简单单的公式彻底激发了张首晟内心对理论物理学研究的热爱。

1983年,张首晟获德国柏林自由大学硕士学位,同年赴美国纽约州立大学石溪分校攻读博士学位,师从Peter van Nieuwenhuizen、Steven Kivelson。

这两位都算得上一流的学者。前者,1993年获得狄拉克奖章,这是国际理论物理中心在1985年为纪念英国物理学家狄拉克而设置的年度性奖项,它是理论和数学物理领域的最高荣誉。后者,是一位美国的理论物理学家,因其对凝聚态物理学的几项重大贡献而闻名,现任斯坦福大学教授。

抓准方向

博士期间,需要确定一个更细分的研究方向。

起初,张首晟想从事高能物理研究,他很兴奋地向偶像杨振宁阐述自己的学术构想,但没想到杨振宁的想法和自己的不同。

“杨振宁教授认为,虽然高能物理领域存在不少美妙的数学结构,但缺少实验的验证。而凝聚态物理领域虽然有许许多多的实验,却缺少数学结构的描绘。所以,杨老师觉得我在凝聚态物理领域会更有作为。可以说,他改变了我一生的研究方向。”张首晟回忆到。

杨振宁的这一建议在今天看起来非常具有前瞻性。2015年,在知乎上,“作为杨振宁开创的清华大学高等研究院为什么没有高能理论的方向?”这一问题的回答中,有网友提到了杨振宁的一个比喻:高能已经没有中鱼了,剩下的要么是没人感兴趣的小鱼,要么是谁也钓不起来的大鱼。

如今,高能物理显然已经走入了某种困境,包括Higgs在内的发现,都在标准模型(其基础正是杨振宁的理论)的理论预期之中,而包括弦论在内的新的理论方向又无法被实验验证。

年纪轻轻的张首晟听从了偶像的建议。而从某种意义上讲,这一决定促使张首晟进入了新的科研境界,从2006年开始,他便在这个领域攻克了一个又一个难题。

2006年,张首晟领导的研究团队提出“量子自旋霍尔效应”,将其基于芯片业未来提出的新构想(通过控制电子的自旋运动来降低能耗)在理论上完成了预言。

2007年,这一理论预言被德国维尔茨堡大学实验小组通过实验证实。这让张首晟成为世界上第一个被实验结果证实其拓扑绝缘体理论的学者,而他也成为了全球首个提出”拓扑绝缘体“的物理学者。

在张首晟看来,“拓扑绝缘体”的提出可以让整个信息社会继续按照“摩尔定律”的规律往前推进,这样,手机形态将会彻底改变,续航问题将会被解决。

同样,这一成果让他在2010年获欧洲物理学会颁发的欧洲物理奖,2012年获美国物理学会颁发的凝聚态物理最高奖奥利弗·巴克利奖,2013年获得国际理论物理学中心办法的狄拉克奖。

也是在2007年,张首晟领导的研究团队提出的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为2007年“全球十大重要科学突破”之一。

2010年9月,因在“量子自旋霍尔效应”理论预言和实验观测领域的开创性贡献,张首晟获欧洲物理学会颁发的欧洲物理奖,成为获得该奖项的首位华人科学家。

而后,张首晟开始了开挂式的获奖经历。靠着天赋和勤勤恳恳的态度,张首晟在2017年公布了重大发现。

天使粒子

2017年7月21日的凌晨,基础物理界迎来了狂欢。

经过80年的研究之后,人类首次发现了手性Majorana费米子。这是UCLA(加州大学洛杉矶分校)(加州大学尔湾分校)(由Kang Wang教授领导)和UC Irvine的两个实验团队与Stanford(斯坦福)大学张首晟教授的理论团队通力协作七年得来的成果。

七年前,他们开始系统的提出实验方案。2010到2015年,张首晟与其团队连续发表三篇论文,精准预言了在哪里能够找到Majorana费米子,继而指出哪些实验信号能够作为铁证如山的证据。

七年后,终于迎来结果。三支团队紧密合作,最终探测到了张首晟团队预言的半整数量子平台,在张首晟团队所提出的器件中实验上发现了手性Majorana费米子。而如果按照此前科学家们提出的既有路径,Majorana费米子被发现还需要等10到20年。

张首晟将这一新发现称为“天使粒子”。拓扑绝缘体理论的材料实现方案和量子自旋霍尔效应,以及Majorana费米子,这些研究让张首晟名声大噪。

当然作为外行人,人们或许并不能理解这些量子计算领域研究的玄妙,张首晟曾用一个简单的比喻来解释它复杂的原理。“电子在芯片上的运动,就像汽车在集市里行驶,汽车对碰撞产生热量,正如电子之间碰撞发热一样”;而“拓扑绝缘体”为电子搭建了高速公路,让他们能够在一条一条的单行道上运行,从而不会相互碰撞和产生热量。如果用这类材料制造电子设备,性能会大幅提高,这有望真正催生和普及应用量子计算机。

发现天使粒子让张首晟成为诺贝尔物理学奖的大热门。泰斗级物理学家杨振宁曾经这样评价张首晟:“他获得诺贝尔奖只是时间问题。”

但或许在张首晟看来,这些只是在完成自己的梦想。霍金的传记电影《The Theory Of  Everything》中有这样一句台词:宇宙物理学家的信仰是什么?一个单一的统一方程式解释宇宙间的一切。这是爱因斯坦至死都在研究的万能理论(Theory  Of Everything,TOE),可以被称为是物理学的桂冠。

找到万能理论亦是张首晟的梦想。“我差点要离开理论物理,后来想到这个梦想之后就没有。”

生前,他相信真正完美的世界是一个量子的世界,即量子的一个粒子可以百分之百平行去做两件事情。

或许,天堂是他眼中的另一个平行世界,愿他在另一个平行世界里安好如初。

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