一文读懂张首晟:科学少年、顶级物理学家、投资人的三重身份


来源:知乎   时间:2018-12-06 15:00:35


12月6日,张首晟家人发布声明,确认了华裔科学家张首晟于12月1日去世的消息。

张首晟是因抑郁症意外去世。张首晟家人在讣告中称,“在我们得到这一令人震惊的消息时,我们对大家的支持与慰问深表感谢。”

张首晟是谁?在科学家做出了哪些贡献?通过知乎用户“公子大白”的这篇文章,将帮你了解一个完整的张首晟。

以下为知乎用户“公子大白”文章全文:

2010年获欧洲物理奖。

2012年获美国凝聚态物理最高奖奥利弗巴克利奖。

2012年获得狄拉克奖。

2014年获美国富兰克林奖。

获得这些奖的人是谁你造吗?他们有一个共同的名字,叫张首晟。多年被汤森路透预测会得诺奖的他,得诺奖大概只是时间问题。但愿不是像村上春树那样一辈子陪太子读书。

一、 阁楼里的少年

1963年,张首晟出生在上海。那时还没开始文革,但是66年开始的文革也让他的学上的有一搭没一搭,喧闹宽敞的黄浦江边,却放不下一张书桌。

没办法,他只能躲到阁楼里去。白天就在学校看着各种领袖语录和最高指示,只有晚上回家以后时间才是他的。或者说,是属于他家阁楼的。似乎每一个人心中都有一个类似阁楼的奇妙地方。张首晟在阁楼里发现了他爷爷的大学毕业证书,还有许许多多稀奇古怪的书,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。那个年代,读书是没用的,甚至是危险的。爱读书的孩子有可能会被扣上走资派的帽子。还好张首晟有个阁楼。他的童年就都放在了阁楼里,放在了那些看起来毫无意义的书本里。读书,有时候只是一种本能。只有自由而无限制的读书,才是真正的读书。

不过因为他爱看书,也有了一些麻烦。一些同学很喜欢捉弄这个“书呆子”,他的父母虽然曾经都是工程师,现在却不得不做起工人的活来,没人能保护被同学欺负的小首晟。这更加让小首晟躲进自己一个人的世界,躲进那充满了奇妙的阁楼里。

1976年,转眼小首晟已经13岁。阁楼外面的世界已经换了一个天,新鲜有趣的信息和物质刺激着每一个人的神经,却唯独漏下了小首晟。这一年,他的父亲给他买了一套高中自学教科书,数学物理化学等等一应俱全。就靠这套书,两年后的1978年他居然就通过了高考。当然,那是文革后恢复高考第一届。这一年他才15岁。

后来张首晟说:“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。”那次高考,允许初中生参加,每个区只有10个名额。这让阁楼少年蠢蠢欲动。他曾说:“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。”但是如果通不过,那就没机会上高中了。这是张首晟人生里的第一次冒险。经过激烈的讨论,他的爸妈同意了他。就这样,一不小心,高考后他就进入了他爷爷曾经待过的地方,复旦大学。那年高考改变了很多人的命运,包括张首晟。不得不说,张首晟确实在某种程度上算是一个“天才”。

二、 没上过高中的大学生

在复旦,他只上了一年学。为什么呢?因为他的高考成绩非常优秀,一进学校就已经被内定成了赴德国留学的人选。其实并非生活处处靠关系不是吗?

进大学时他选择了物理系。这是因为,“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。”足可见,能够引导少年学科学的,并非是那些知识,而是那些人。当然,此时张首晟还不知道,他以后会与杨振宁有一场非凡的缘分。

11号楼303室,室友8人。张首晟就在这个逼仄的环境里,继续他如饥似渴的读书生涯。当然,周围的人也是如此。正如他所说,“在初中的时候,由于喜欢读书,周围的人都不以为然,我一直感觉很孤单。来到复旦之后,大家都如饥似渴地读书,有了很多的好朋友。”内向的张首晟逐渐开始变外向,第二学期班主任就把他忽悠到了同济去上德语培训。一年之后的1980年,没有高中文凭也没大学文凭的张首晟就这样踏上了赶赴德国的旅程。

当张首晟到达西柏林时,柏林墙还立着。东边的柏林大学有一些师生为了自由而翻墙来到西柏林,建立了柏林自由大学。柏林自由大学果然不愧自己的名字,校训都是“真实,公平,自由”。张首晟这一年才17岁,在自由大学里他可没让自己完全自由,勤奋的他仅仅花了三年就完成了规定五年的学制,但是学成之后的张首晟,还是有些迷惘。

在柏林自由大学他学的是理论物理,就是李政道杨振宁的专业。但是临近毕业,他有些不知所措了。理论物理的就业面太窄了。“本来我还挺有信心的,但同学之间的担忧对我产生了影响,1981年左右,我开始想到前途问题。”当年暑假,为了放松一下忧虑的情绪,他搭便车旅行了德国一圈。这场如骑士一般的浪漫旅行对张首晟的人生选择产生了重要影响。

偶然的机会,他到了哥廷根大学。在哥廷根大学旁边有一块墓地,里面埋葬了许许多多的物理学家。最为奇特的是,每个人的墓碑上都没有墓志铭,只有一个他生前发现的公式。比如海森堡的墓碑上是测不准原理,玻恩的墓碑上是波函数,奥托哈恩的墓碑上是一道核反应公式。“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。”几个墓碑震撼了年轻的张首晟,从此张首晟就下定决心要走科研之路。“这辈子要留下什么?”留下一道公式也就足够了。

三、 不是杨振宁继承者的弟子

在柏林自由大学学习的时候,张首晟把大统一理论当成了自己的学术目标。因为这是爱因斯坦努力一生的事业,也是杨振宁的领域。但是当他真的成为杨振宁的弟子时,杨振宁却不支持他的想法。在美国纽约州立大学石溪分校,杨振宁先生推荐张首晟去搞凝聚态物理。理由是这玩意方兴未艾,发展特别快,很适合年轻人去搞一搞。而这并非杨振宁的领域。

虽然最初大惑不解,但是张首晟还是去做了。1987年,在孤身出国7年后他终于获得了博士学位。毕业后他并没有立刻去申请教职,而是到了IBM做高级研究员。此时他在半导体领域已经深耕多年,颇有建树,也受到了当时为斯坦福大学物理系主任的朱棣文赏识。于是随后1993年他就到了斯坦福,1996年年仅33岁的张首晟就被评为了斯坦福终身教授。

2006年,张首晟提出了拓扑绝缘体理论的材料实现方案。何谓拓扑绝缘体?简单的说,首先它是个绝缘体,整体是不导电的。但是在这个物体的边缘或者表面,总是有一些会导电的区域。这种边缘导电特性可以在一定条件下稳定存在,由于其中不同运动方向的电子自旋方向相反,通过电子的自旋就可以传递信息。这样说还是很麻烦,总之你知道很复杂很高精尖很给力就行了。

在此之前首先提出了量子自旋霍尔效应。当然这也是张首晟首先预测存在的。要理解这个理论就更难了,你首先要理解霍尔效应,再理解量子霍尔效应,等等……总之你知道,量子自旋霍尔效应不需要量子霍尔效应的低温和强磁场,所以省电省地方,只要能实际运用就可以让我们的电子设备比如电脑手机更小巧耗电更少散热更少,于是这理论就很牛逼。(外行,有错请指出)

总之,因为这两项理论发现,张首晟在2010年拿到了欧洲物理学会颁发的欧洲物理奖,2012年拿到了美国物理学会颁发的凝聚态物理最高奖奥利弗巴克利奖和狄拉克奖,今年又拿到了美国的富兰克林奖,按照规律,量子霍尔效应和分数量子霍尔效应都已经获得了诺贝尔奖,量子自旋霍尔效应会不会延续这个神话呢?

四、 不是穷教书匠的投资人

牛仔很忙,张首晟也很忙。他不仅仅搞科研牛逼,当老师也牛逼,他的学生早就散布全世界了,当上教授的也不乏其人。并且,他也不是个穷教书匠了。在斯坦福,他不但是教授,还联合创办了华源科技协会,在斯坦福担任创业导师,更是天使投资人,曾经成功投资就多家创业公司。2013年又与中关村发展集团合作创立了丹华资本,专注于投资斯坦福背景的公司。有人说,献身科学研究的人,要耐得住寂寞、耐得住清贫、耐得住一生一事无成。

张首晟的今天,不缺钱,不缺事业,也不寂寞。只要他能活到80,他就还有30年去等待诺贝尔。虽然他是美籍,但是如果他能得奖就是建国后出生有中国教育背景的第一个诺贝尔获奖者了。

哦对了。他似乎还信基督教。其实这也没什么。谁说科学家不能信教?宗教在某种程度上不过是抚慰人心灵的工具罢了。当然,不要只看他的美籍身份。一个国籍并不能改变什么。他还是清华大学的长江学者,千人计划入选者呢。

张首晟曾说,“对一个人来说,最可贵的是要有好奇心伴随一生”。灵感来自什么?来自你日常的积淀,还有你的好奇心和想象力。如果仅仅有积淀而没有好奇心想象力,那么也不会有灵感。杨振宁曾经告诉张首晟,“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。”书本上你只能学到知识,你不能学到好奇心想象力还有艺术和科学想通的想法。想创新,说容易也容易,说难也难。创新就是敢为天下先。

张首晟,依然是当年的那个阁楼少年。因为他有自己的世界观,始终保持着如少年般旺盛的好奇心。也许这就是他成功的秘诀吧。

看了张首晟的故事,你有木有获得什么启发呢?如果给你同样的机会,你能否做到他同样的成就呢?谁知道呢。(注:该文为知乎用户“公子大白”发表于2014年)

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