科技 新浪科技 張首晟為什麼被楊振寧說是「早晚獲諾貝爾獎」的人?

張首晟為什麼被楊振寧說是「早晚獲諾貝爾獎」的人?

新浪科技 2018-12-07 09:51
▲張首晟在復旦大學校史館前留影。圖片來自新京報網。▲張首晟在復旦大學校史館前留影。圖片來自新京報網。

  在與抑鬱症鬥爭無果后,華人著名物理學家、斯坦福大學終身教授張首晟於12月1日結束了自己的生命,年僅55歲。

  家屬在訃告中寫下了他最愛的詩句,一沙一世界,一花一天堂。雙手握無限,剎那是永恆。這首由威廉·布萊克寫下的詩篇,詮釋出他一生探索和發現美的使命。

  「剎那是永恆」。儘管去了另一個世界,張首晟留下的成就、聲望也將永恆。

   「獲得諾貝爾獎只是時間問題」 

  回覽他的一生,可謂科學成就驚人。他囊括了全球物理界的所有重要獎項,先後將古根海姆基金獎、洪堡研究獎、歐洲物理獎、古登堡研究獎、求是傑出科學家獎、美國物理學會巴克萊獎、湯森路透引文桂冠獎、國際理論物理學中心狄拉克獎、尤里基礎物理學獎、富蘭克林獎等。

  其中,國際理論物理學中心狄拉克獎、尤里基礎物理學獎、富蘭克林獎等獎項的得主,通常也是諾貝爾物理學獎的候選人。

  所以包括張首晟的老師楊振寧在內,認為張首晟獲諾貝爾獎「只是時間問題」。

  沒有驚人的天賦與對科學的專註,一個人是不可能取得這番成就的。 

  張首晟的科學貢獻,主要體現在對拓撲絕緣體和量子自旋霍爾效應的開拓性研究。這些研究對於我們普通大眾來說「超綱」了。

  儘管大多數人看不懂,但還是看看他都研究了哪些東西吧。

  他的研究領域集中於物理學最基本的單位基本粒子以及其應用,目前所知,玻色子(上帝粒子)是基本粒子的一種,費米粒子是另一種。自旋為整數的粒子是玻色子,自旋為半整數的粒子是費米子。

  張首晟研究的拓撲絕緣體是一種與信息有關的奇異量子,內部絕緣、外部允許電荷移動,如果能夠走到應用階段,信息社會的信息傳輸和方式可能出現重大突破。

  量子自旋霍爾效則和能量相關,也是足以讓張首晟獲諾獎的重大發現。

  1928年,狄拉克預言宇宙中每個基本的費米粒子,必然有相應的反粒子。根據愛因斯坦E=MC2的公式,費米粒子和反粒子相遇會相互抵消,損失質量后釋放能量。有粒子必有反粒子,一直被認為是真理。

  但物理學界不缺乏好奇心,一直在尋找沒有反粒子、或者正反同體的費米粒子。這個成果最終被張首晟與合作團隊意外發現。

  張首晟根據美國通俗小說家丹·布朗的小說《天使與魔鬼》之名,將新發現的粒子取名為「天使粒子」。

  他解釋說,在《天使與魔鬼》里,正反粒子的碰撞會毀滅整個世界,但「天使粒子」如同一個完美世界,只有天使,沒有魔鬼。

  在未來的應用方面,「天使粒子」可能比目前世上最薄卻也是最堅硬的納米材料石墨烯更高效更廣泛。

  「上帝粒子」一度有個不好聽的小名,叫「該死的粒子」,因為發現它用了49年。而發現「天使粒子」則用了80年。這足以證明張首晟的天賦。

  問題是,被叫作天才的人很多,為什麼張首晟爬得最高?

   思維高度決定了他的科研高度

  2014年張首晟在清華的一次演講或許說明了問題。

  在這次演講中,張首晟沒怎麼說「天使粒子」,而是大量引用了若干歷史故事。荊珂刺秦王、亞歷山大大帝老師與亞里士多德、布魯圖刺愷撒、滑鐵盧戰役、耶穌與十二門徒、十字軍東征、文藝復興等,張首晟都能娓娓道來。

  他思考歷史、文明和宇宙,進而從人的第一性原理出發,思考能否找到一種方式,一個密碼,把那些最基本的概念-能量、信息與時空統一起來。

  紮實的人文素養和天馬行空的想象力,構成了張首晟的思維高度。思維高度決定了他的科研高度。

  這一點與費米粒子的命名來源費米有點像。作為大物理學家,費米在研究核心物理、量子物理之外,也成天看著星空胡思亂想,想著按照「平庸原理」,地球不可能是唯一有高級生命存在的星球,那為什麼星空中是「大沉默」,找不到星外文明?

  這就是著名的「費米謬論」。

  從費米到張首晟,都告訴我們大師們具有的一些特質:他們文理互通、想象力驚人、有入世情懷。他們沒有窮首皓經、嚴守學術分際、孜孜于項目經費和論文發表數量的特質。

  雖然張首晟的學術成就多在赴美后取得,但他的第一學歷是復旦大學,他的文化根基形成於國內。這說明,中國的文化土壤並不妨礙大師的出現,妨礙的因素在教育和科研機制。

  大師缺席的時代,張首晟的辭世更令人扼腕。在驚艷于張首晟的科學成就、文化素養的同時,或許也該想想,怎麼才能讓更多這樣的天才湧現。

  □徐立凡(專欄作家)

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