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幸运分分彩:张首晟辞世 杨振宁评价他:获诺奖

文章来源:网络    发布时间:2018-12-06  【字号:      】

原标题:华裔物理学家张首晟辞世,他的团队发现“天使粒子”,杨振宁评价他:获诺奖只是时间问题

来源/复旦大学

来源/复旦大学

12月6日上午来自美国的消息,当地时间12月1日,出生于上海的美国华裔物理学家,美国斯坦福大学终身教授、美国科学院院士、中科院外籍院士,2017年度中华人民共和国国际科学技术合作奖获得者张首晟教授去世,终年55岁。

张首晟,美国华裔科学家,1963年生于上海。1978年考入复旦大学物理学系,现任斯坦福大学终身教授。凭借对拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应的开创性研究,张首晟已包揽物理学界所有重量级奖项,包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖和富兰克林奖章。2007年,他发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。他曾多次被外界视作诺贝儿奖热门候选人之一。

张首晟和上海、和复旦渊源颇深,他的祖父张彝是复旦建校后的第二届学生。2005年复旦百年华诞,他将珍藏的祖父的卒业文凭捐给了母校,这也是迄今为止发现的最早的一张复旦大学毕业文凭。

2017年7月21日凌晨,张首晟及其团队在美国科学杂志上发表了一项重大发现:在整个物理学界历经80年的探索之后,他们终于发现了手性Majorana费米子的存在。

这一发现,验证了由意大利理论物理学家Ettore Majorana在80年前提出的预测——存在一类没有反粒子的粒子。同时也证明了存在一种比量子还小的单位,这将对现在的量子理论带来巨大的改变。

张首晟将这一新发现称为“天使粒子”。普通群众可能暂时难以理解这一发现,但是对基础物理界来说,这或将开启一个新的时代。

1928年,英国理论物理学家保罗·狄拉克(Paul Adrie Maurice Dirac)提出了著名的狄拉克方程式。这一发现,从理念上预言了正电子的存在,狄拉克提出:宇宙中每一个基本粒子必然有相对应的反粒子。

1932年,美国物理学家安德森在研究宇宙射线时,无意间发现了狄拉克预言的正电子。从此以后,宇宙中有粒子必有其反粒子被认为是永恒不变的真理。

张首晟曾经介绍:“根据以往的认知,我们似乎生活在一个充满正反对立的世界。比如有正数必有负数,有存款必有负债,有阴必有阳,有善必有恶,有天使必有恶魔。”

但是,在1937年,也就是整整80年前,EttoreMajorana做出这样一个大胆的猜测:会不会有一类没有反粒子的粒子,或者说它们自身就是自己的反粒子。这个粒子被后来的物理学界称之为Majorana费米子,并和希格斯波色子、引力子、磁单极、暗物质等一起被视为人类最为梦寐以求的神秘粒子。

从那开始,寻找这一神奇粒子也就成了物理学中许多领域研究工作的崇高目标。

在2010年到2015年之间,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。他们预言手性Majorana费米子存在于一种由量子反常霍尔效应薄膜和普通超导体薄膜组成的混合器件中。

张首晟将发现的手性Majorana费米子称为天使粒子,这一灵感来自于小说《天使与魔鬼》。在DanBrown的这部小说中,正反粒子的碰撞会将所有质量以能量的形式释放出,从而湮灭整个世界。而天使粒子的发现,就好像发现了一个完美的世界,这里只有天使,没有魔鬼。

张首晟曾表示,天使粒子最重要的意义是改变了基础物理,因为它改变了人们一直认知的正反对立的世界观。

对于每一位物理学家来说,基础物理的研究都是一段极为漫长的过程。一个重大的发现往往需要50年甚至100年的时间,有发现已经是幸运的。也有很多人,可能倾注毕生,最终也没有所获。而张首晟是成功者。

张首晟1963年出生在上海,17岁便前往德国柏林自由大学学习,他学的是理论物理专业,这也是杨振宁的专业,他的恩师也是这位大发快三平台科学大师。

但理论物理的就业面太窄,张首晟一度开始担心自己的前途。但当他来到哥廷根大学附近的一块墓地,看到里面埋葬的一些物理学家都是用其生前发现的公式作为墓志铭,这深深震撼了张首晟。自此,“用一个公式概括整个世界”成为张首晟的梦想,也让他决定将毕生的精力都贡献给物理学研究。

还有一个选择对张首晟产生了深远的影响。当年在柏林自由大学学习时,张首晟一直将大统一理论当成自己的学术目标。因为这是爱因斯坦努力一生的事业,也是杨振宁的领域。

接下来,1996年,年仅33岁的张首晟被评为斯坦福大学终身教授。随后,凭借拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应两项理论的发现,张首晟于2010年获得欧洲物理奖;2012年获得美国奥利弗巴克利奖和狄拉克奖;2014年获得美国富兰克林奖。

张首晟多年被汤森路透预测会得到诺贝尔奖,杨振宁则评价“他获得诺贝尔奖只是时间问题”。

据凤凰科技报道,张首晟教授系跳楼身亡。媒体称,张首晟长期患有抑郁症,当地警方已确认其为自杀。

新民晚报记者张炯强

[相关链接]张首晟——从阁楼的孤独到科学的辉煌,一个复旦天才少年的故事

2005年,正值复旦大学百年校庆前夕,一位有心人向复旦校史馆捐赠了一份毕业文凭。文凭主人叫张彝,是当时复旦公学的第二届学生。这份签发于1909年的毕业证书是我国目前存世的最早大学毕业文凭。这位有心人叫张首晟,张彝是他的祖父,在祖父毕业近70年后的一个秋天,他也踏进了复旦园,成为张家的第二个复旦人。不久后,张首晟远涉重洋深造,在科研领域穷幽探微多年,如今凭借高质量的科研成果以及多项物理学重量级奖项,成为跻身大洋彼岸物理学界顶级俱乐部的华裔科学家。

祖父张彝的毕业文凭被发现以前,一直尘封在张家静安区祖屋的阁楼上。对张首晟来说,家里的阁楼是一个神奇的角落,从幼年开始,他总是能在这里发现各式有趣的物什,从伯父的大学毕业年册,到《西方哲学史》《西方艺术概论》等书籍,不一而足。

 来源/复旦大学

来源/复旦大学

小时候的张首晟是个内向的小孩,白天在教室里上完课回到家里,就一头扎在阁楼上阅读“捕获”的各类奇书。“对我而言,真正的启蒙教育不是科学,而是艺术和哲学”,张首晟曾回忆说。阁楼岁月,成为他成长中一段隐秘的快乐。

1976年,张首晟12岁,父亲给他买了一套自学丛书,其中包括数学、物理等科目,为即将到来的变化未雨绸缪。第二年,高考正式恢复。再过一年的夏天,张首晟与高考不期而遇。

1978年,上海允许初中毕业生直接参加高考,每个区仅限10个名额,参加高考的初中毕业生需要参加预赛,通过后方能获得高考资格。阁楼上的少年有些蠢蠢欲动了:“伯父的大学毕业年册对大学有着生动的描写,我从小就非常盼望大学生活。虽然我是初中生,但当时的环境下,高中生也不比我拥有更多的知识,所以还是有些信心的。”张首晟说。可是,一旦落榜,非但不能实现大学梦,连高中的大门都无缘了。“这是我人生中面临的一次最严峻的选择。”张首晟后来坦言。父母顾虑再三后还是选择支持他。于是,张首晟参加了当年的预赛,并顺利获得高考资格。

张首晟如愿以偿,拿到了复旦大学的录取通知书。那年高考改变了很多人的命运,包括张首晟。“我的初中学校很差,如果按部就班再读普通高中,也许结果就和今天不一样了,人生的成就总是跟你一些十字路口上的选择有关。”张首晟说。

1978年9月,复旦大学物理系迎来了一个没有高中文凭的少年大学生。“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。大学时选择理论物理专业,就是冲着他们的榜样力量。”张首晟如是说。走进物理系,距离偶像又近了一步,不过当年的他大发时时彩单双或许没有想到,自己和偶像的缘分远不止如此。

大学第一个学期匆匆过去了。第二学期开始,一日,张首晟正在宿舍里自习,班主任突然上门,告知他将被选派前往德国柏林大学深造。张首晟高考成绩优异,在当时已被列入留德学生的内定人选。

对张首晟来说,这个消息可谓天降喜讯。他对德国最初的印象,来自儿时啃过的那些哲学书籍,隐隐约约知道它是康德、黑格尔的祖国。“学了物理以后,发现教科书上重要的物理公式很多都是德国物理学家的贡献,去德国留学对我来说像做梦一样。”张首晟说。当年公派到德国的学生一律要在同济大学接受为期一年的德语培训。1980年,没有来得及拿到复旦文凭的张首晟,正式踏上了赴德之旅。

柏林大学的学制为五年,不少人甚至花了七年才能毕业,但凭借着出色的学习能力和勤奋,年轻的张首晟花了三年时间就完成了学业。学习之余,他还花了不少时间深入了解德国乃至欧洲的人文历史。

一天,张首晟来到哥根廷大学附近的一片墓地。很多德国著名物理学家长眠于此,每个人的墓碑上,墓志铭都镌刻着其生前发现的一道重要公式。如Heisenberg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,OttoHahn的墓碑上是一道核反应公式,张首晟被深深地震撼了:“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。从此之后,我决定要把自己毕生的精力贡献给物理学研究,特别是理论物理学的研究。”成为一名科学家的神圣感和人生意义此刻内化为一种使命,一种激励自己贡献终生的精神源头。

在德国攻读学位期间,张首晟开始思索自己的学术方向。当时,在他看来,物理学的最高目标是将爱因斯坦揭示的宇宙四大力统一起来,杨振宁先生在这方面颇有建树,而他又是自己儿时的偶像,前往美国追随杨振宁先生从事统一场研究便成为他念兹在兹的目标。

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,如愿以偿成为了杨振宁先生的弟子。一入门,他就迫不及待地向老师阐述他的学术构想。出乎意料的是,杨振宁先生并不支持他从事统一场论或基本粒子物理研究,而是向他推荐了凝聚态物理。这时凝聚态物理还是一个方兴未艾的研究领域,杨振宁先生本人的研究方向也并不在此,老师的建议让张首晟大惑不解。多年以后,张首晟才明白了杨振宁先生当初的良苦用心:“一般来说老师总是希望学生能够发展自己的研究领域,杨振宁先生却建议我从事其他领域的研究,他真的很无私。今天看来,凝聚态物理在物理学领域中发展得最快,这体现了他三十年前精准的眼光。”

而更让张首晟得益匪浅的是,这位有着诗人气质的科学家,带领着他领略到了不一般的科研境界:“他告诉我,诗歌追求的境界是用两句话将复杂的感情说清楚,科学也是追求用一个简单的公式去描写大自然的所有万千现象。艺术和科学是相通的,F=ma’、‘E=MC2’就是描写大自然的最美丽的诗句。”

导师的话,激活了张首晟对于艺术的启蒙记忆。“为美所驱追求科学,真是一种最高的境界,杨振宁先生带领我进入的境界,在书本上是学不到的。”张首晟感慨。在物理系系庆报告会上,张首晟展望物理学发展的未来,觉得随着学科越来越专业化,隔行如隔山,而如要真正做出创新,科学家还需更高的视野。他举例说,牛顿发现万有引力,说明了三大力学定理,但当时理论物理根本没有这个名词,他那本奠定物理学基础的书叫MathematicalPrinciplesofNaturalPhilosophy,这是历史上最成功的用数学语言来描写大自然,体现着无与伦比的的美。“因为在最高的境界上,科学跟艺术,科学跟美,主观、客观是统一在一起的。”在这一点上,张首晟颇得导师的精神。师傅领进门,修行在个人,从基本粒子物理突然转向凝聚态物理并非一件轻而易举之事,好学而刻苦的张首晟做成了。

1993年,张首晟进入斯坦福大学任教,不久后便头角峥嵘,成为该校最年轻的终身教授之一。2010年凭借“量子自旋霍尔效应”理论预言和在实验观测领域的开创性贡献,荣获欧洲物理奖,这是该奖项首次花落华裔科学家;2011年,因在物理学领域做出的卓越成就,荣膺美国艺术与科学院院士。2012年他先后获得凝聚态物理领域的最高荣誉OliverBuckle奖和国际理论物理学领域最高奖“狄拉克奖”(DiracMedal)。

近年来俘获大批中国粉丝的美剧《生活大爆炸》里,主角物理学家们的口中常常蹦出“拓扑绝缘体”的新名词,就引用了张首晟科研组的研究成果,对于非物理专业人而言,从这个侧uu快3面去了解他的科研影响力或许更为直观。

当中国将科技当作第一生产力,实施“千人计划”时,张首晟成为其中一员。许多时间,除了继续担任斯坦福教职以外,他还是清华大学高等研究院的一名教授,每年会在国内长待一段时间,从事科研并指导学生。他也常常回到母校复旦大学,在报告会上他说:“我希望我在有生之年,能够用自己的努力,使中国能够真正建成如世界第一流的像斯坦福这样的学校。”

阁楼上的孤独小孩、少年大学生、没有文凭的复旦人、杨振宁的得意门生、最年轻的斯坦福终身教授、最接近诺奖的科学家……张首晟留下很多。或许对上海这座城市来说,人产会将复旦的第一张文凭和这位科学家联系在一起,他是复旦的骄傲,上海人的骄傲,也是世界的骄傲。

新民晚报记者 张炯强




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