一文讀懂張首晟:科學少年、頂級物理學家、投資人的三重身份


來源:知乎   時間:2018-12-06 15:00:35


12月6日,張首晟家人發布聲明,確認了華裔科學家張首晟于12月1日去世的消息。

張首晟是因抑郁癥意外去世。張首晟家人在訃告中稱,“在我們得到這一令人震驚的消息時,我們對大家的支持與慰問深表感謝。”

張首晟是誰?在科學家做出了哪些貢獻?通過知乎用戶“公子大白”的這篇文章,將幫你了解一個完整的張首晟。

以下為知乎用戶“公子大白”文章全文:

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。

獲得這些獎的人是誰你造嗎?他們有一個共同的名字,叫張首晟。多年被湯森路透預測會得諾獎的他,得諾獎大概只是時間問題。但愿不是像村上春樹那樣一輩子陪太子讀書。

一、 閣樓里的少年

1963年,張首晟出生在上海。那時還沒開始文革,但是66年開始的文革也讓他的學上的有一搭沒一搭,喧鬧寬敞的黃浦江邊,卻放不下一張書桌。

沒辦法,他只能躲到閣樓里去。白天就在學校看著各種領袖語錄和最高指示,只有晚上回家以后時間才是他的。或者說,是屬于他家閣樓的。似乎每一個人心中都有一個類似閣樓的奇妙地方。張首晟在閣樓里發現了他爺爺的大學畢業證書,還有許許多多稀奇古怪的書,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。那個年代,讀書是沒用的,甚至是危險的。愛讀書的孩子有可能會被扣上走資派的帽子。還好張首晟有個閣樓。他的童年就都放在了閣樓里,放在了那些看起來毫無意義的書本里。讀書,有時候只是一種本能。只有自由而無限制的讀書,才是真正的讀書。

不過因為他愛看書,也有了一些麻煩。一些同學很喜歡捉弄這個“書呆子”,他的父母雖然曾經都是工程師,現在卻不得不做起工人的活來,沒人能保護被同學欺負的小首晟。這更加讓小首晟躲進自己一個人的世界,躲進那充滿了奇妙的閣樓里。

1976年,轉眼小首晟已經13歲。閣樓外面的世界已經換了一個天,新鮮有趣的信息和物質刺激著每一個人的神經,卻唯獨漏下了小首晟。這一年,他的父親給他買了一套高中自學教科書,數學物理化學等等一應俱全。就靠這套書,兩年后的1978年他居然就通過了高考。當然,那是文革后恢復高考第一屆。這一年他才15歲。

后來張首晟說:“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。”那次高考,允許初中生參加,每個區只有10個名額。這讓閣樓少年蠢蠢欲動。他曾說:“伯父的大學畢業年冊對大學有著生動的描寫,我從小就非常盼望大學生活。雖然我是初中生,但當時的環境下,高中生也不比我擁有更多的知識,所以還是有些信心的。”但是如果通不過,那就沒機會上高中了。這是張首晟人生里的第一次冒險。經過激烈的討論,他的爸媽同意了他。就這樣,一不小心,高考后他就進入了他爺爺曾經待過的地方,復旦大學。那年高考改變了很多人的命運,包括張首晟。不得不說,張首晟確實在某種程度上算是一個“天才”。

二、 沒上過高中的大學生

在復旦,他只上了一年學。為什么呢?因為他的高考成績非常優秀,一進學校就已經被內定成了赴德國留學的人選。其實并非生活處處靠關系不是嗎?

進大學時他選擇了物理系。這是因為,“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。”足可見,能夠引導少年學科學的,并非是那些知識,而是那些人。當然,此時張首晟還不知道,他以后會與楊振寧有一場非凡的緣分。

11號樓303室,室友8人。張首晟就在這個逼仄的環境里,繼續他如饑似渴的讀書生涯。當然,周圍的人也是如此。正如他所說,“在初中的時候,由于喜歡讀書,周圍的人都不以為然,我一直感覺很孤單。來到復旦之后,大家都如饑似渴地讀書,有了很多的好朋友。”內向的張首晟逐漸開始變外向,第二學期班主任就把他忽悠到了同濟去上德語培訓。一年之后的1980年,沒有高中文憑也沒大學文憑的張首晟就這樣踏上了趕赴德國的旅程。

當張首晟到達西柏林時,柏林墻還立著。東邊的柏林大學有一些師生為了自由而翻墻來到西柏林,建立了柏林自由大學。柏林自由大學果然不愧自己的名字,校訓都是“真實,公平,自由”。張首晟這一年才17歲,在自由大學里他可沒讓自己完全自由,勤奮的他僅僅花了三年就完成了規定五年的學制,但是學成之后的張首晟,還是有些迷惘。

在柏林自由大學他學的是理論物理,就是李政道楊振寧的專業。但是臨近畢業,他有些不知所措了。理論物理的就業面太窄了。“本來我還挺有信心的,但同學之間的擔憂對我產生了影響,1981年左右,我開始想到前途問題。”當年暑假,為了放松一下憂慮的情緒,他搭便車旅行了德國一圈。這場如騎士一般的浪漫旅行對張首晟的人生選擇產生了重要影響。

偶然的機會,他到了哥廷根大學。在哥廷根大學旁邊有一塊墓地,里面埋葬了許許多多的物理學家。最為奇特的是,每個人的墓碑上都沒有墓志銘,只有一個他生前發現的公式。比如海森堡的墓碑上是測不準原理,玻恩的墓碑上是波函數,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。從此之后,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。”幾個墓碑震撼了年輕的張首晟,從此張首晟就下定決心要走科研之路。“這輩子要留下什么?”留下一道公式也就足夠了。

三、 不是楊振寧繼承者的弟子

在柏林自由大學學習的時候,張首晟把大統一理論當成了自己的學術目標。因為這是愛因斯坦努力一生的事業,也是楊振寧的領域。但是當他真的成為楊振寧的弟子時,楊振寧卻不支持他的想法。在美國紐約州立大學石溪分校,楊振寧先生推薦張首晟去搞凝聚態物理。理由是這玩意方興未艾,發展特別快,很適合年輕人去搞一搞。而這并非楊振寧的領域。

雖然最初大惑不解,但是張首晟還是去做了。1987年,在孤身出國7年后他終于獲得了博士學位。畢業后他并沒有立刻去申請教職,而是到了IBM做高級研究員。此時他在半導體領域已經深耕多年,頗有建樹,也受到了當時為斯坦福大學物理系主任的朱棣文賞識。于是隨后1993年他就到了斯坦福,1996年年僅33歲的張首晟就被評為了斯坦福終身教授。

2006年,張首晟提出了拓撲絕緣體理論的材料實現方案。何謂拓撲絕緣體?簡單的說,首先它是個絕緣體,整體是不導電的。但是在這個物體的邊緣或者表面,總是有一些會導電的區域。這種邊緣導電特性可以在一定條件下穩定存在,由于其中不同運動方向的電子自旋方向相反,通過電子的自旋就可以傳遞信息。這樣說還是很麻煩,總之你知道很復雜很高精尖很給力就行了。

在此之前首先提出了量子自旋霍爾效應。當然這也是張首晟首先預測存在的。要理解這個理論就更難了,你首先要理解霍爾效應,再理解量子霍爾效應,等等……總之你知道,量子自旋霍爾效應不需要量子霍爾效應的低溫和強磁場,所以省電省地方,只要能實際運用就可以讓我們的電子設備比如電腦手機更小巧耗電更少散熱更少,于是這理論就很牛逼。(外行,有錯請指出)

總之,因為這兩項理論發現,張首晟在2010年拿到了歐洲物理學會頒發的歐洲物理獎,2012年拿到了美國物理學會頒發的凝聚態物理最高獎奧利弗巴克利獎和狄拉克獎,今年又拿到了美國的富蘭克林獎,按照規律,量子霍爾效應和分數量子霍爾效應都已經獲得了諾貝爾獎,量子自旋霍爾效應會不會延續這個神話呢?

四、 不是窮教書匠的投資人

牛仔很忙,張首晟也很忙。他不僅僅搞科研牛逼,當老師也牛逼,他的學生早就散布全世界了,當上教授的也不乏其人。并且,他也不是個窮教書匠了。在斯坦福,他不但是教授,還聯合創辦了華源科技協會,在斯坦福擔任創業導師,更是天使投資人,曾經成功投資就多家創業公司。2013年又與中關村發展集團合作創立了丹華資本,專注于投資斯坦福背景的公司。有人說,獻身科學研究的人,要耐得住寂寞、耐得住清貧、耐得住一生一事無成。

張首晟的今天,不缺錢,不缺事業,也不寂寞。只要他能活到80,他就還有30年去等待諾貝爾。雖然他是美籍,但是如果他能得獎就是建國后出生有中國教育背景的第一個諾貝爾獲獎者了。

哦對了。他似乎還信基督教。其實這也沒什么。誰說科學家不能信教?宗教在某種程度上不過是撫慰人心靈的工具罷了。當然,不要只看他的美籍身份。一個國籍并不能改變什么。他還是清華大學的長江學者,千人計劃入選者呢。

張首晟曾說,“對一個人來說,最可貴的是要有好奇心伴隨一生”。靈感來自什么?來自你日常的積淀,還有你的好奇心和想象力。如果僅僅有積淀而沒有好奇心想象力,那么也不會有靈感。楊振寧曾經告訴張首晟,“詩歌追求的境界是用兩句話將復雜的感情說清楚,科學也是追求用一個簡單的公式去描寫大自然的所有萬千現象。藝術和科學是相通的,F=ma’、‘E=MC2’就是描寫大自然的最美麗的詩句。”書本上你只能學到知識,你不能學到好奇心想象力還有藝術和科學想通的想法。想創新,說容易也容易,說難也難。創新就是敢為天下先。

張首晟,依然是當年的那個閣樓少年。因為他有自己的世界觀,始終保持著如少年般旺盛的好奇心。也許這就是他成功的秘訣吧。

看了張首晟的故事,你有木有獲得什么啟發呢?如果給你同樣的機會,你能否做到他同樣的成就呢?誰知道呢。(注:該文為知乎用戶“公子大白”發表于2014年)

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