原標(biāo)題：華裔物理學(xué)家張首晟辭世，他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)“天使粒子”，楊振寧評價(jià)他：獲諾獎(jiǎng)只是時(shí)間問題

來源/復(fù)旦大學(xué)

12月6日上午來自美國的消息，當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月1日，出生于上海的美國華裔物理學(xué)家，美國斯坦福大學(xué)終身教授、美國科學(xué)院院士、中科院外籍院士，2017年度中華人民共和國國際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)獲得者張首晟教授去世，終年55歲。

張首晟，美國華裔科學(xué)家，1963年生于上海。1978年考入復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系，現(xiàn)任斯坦福大學(xué)終身教授。憑借對拓?fù)浣^緣體和量子自旋霍爾效應(yīng)的開創(chuàng)性研究，張首晟已包攬物理學(xué)界所有重量級獎(jiǎng)項(xiàng)，包括歐洲物理獎(jiǎng)、美國物理學(xué)會(huì)巴克萊獎(jiǎng)、國際理論物理學(xué)中心狄拉克獎(jiǎng)、尤里基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)和富蘭克林獎(jiǎng)?wù)隆?007年，他發(fā)現(xiàn)的“量子自旋霍爾效應(yīng)”被《科學(xué)》雜志評為當(dāng)年的“全球十大重要科學(xué)突破”之一。他曾多次被外界視作諾貝兒獎(jiǎng)熱門候選人之一。

張首晟和上海、和復(fù)旦淵源頗深，他的祖父張彝是復(fù)旦建校后的第二屆學(xué)生。2005年復(fù)旦百年華誕，他將珍藏的祖父的卒業(yè)文憑捐給了母校，這也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最早的一張復(fù)旦大學(xué)畢業(yè)文憑。

2017年7月21日凌晨，張首晟及其團(tuán)隊(duì)在美國科學(xué)雜志上發(fā)表了一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)：在整個(gè)物理學(xué)界歷經(jīng)80年的探索之后，他們終于發(fā)現(xiàn)了手性Majorana費(fèi)米子的存在。

這一發(fā)現(xiàn)，驗(yàn)證了由意大利理論物理學(xué)家Ettore Majorana在80年前提出的預(yù)測——存在一類沒有反粒子的粒子。同時(shí)也證明了存在一種比量子還小的單位，這將對現(xiàn)在的量子理論帶來巨大的改變。

張首晟將這一新發(fā)現(xiàn)稱為“天使粒子”。普通群眾可能暫時(shí)難以理解這一發(fā)現(xiàn)，但是對基礎(chǔ)物理界來說，這或?qū)㈤_啟一個(gè)新的時(shí)代。

1928年，英國理論物理學(xué)家保羅·狄拉克（Paul Adrie Maurice Dirac）提出了著名的狄拉克方程式。這一發(fā)現(xiàn)，從理念上預(yù)言了正電子的存在，狄拉克提出：宇宙中每一個(gè)基本粒子必然有相對應(yīng)的反粒子。

1932年，美國物理學(xué)家安德森在研究宇宙射線時(shí)，無意間發(fā)現(xiàn)了狄拉克預(yù)言的正電子。從此以后，宇宙中有粒子必有其反粒子被認(rèn)為是永恒不變的真理。

張首晟曾經(jīng)介紹：“根據(jù)以往的認(rèn)知，我們似乎生活在一個(gè)充滿正反對立的世界。比如有正數(shù)必有負(fù)數(shù)，有存款必有負(fù)債，有陰必有陽，有善必有惡，有天使必有惡魔?！?/p>

但是，在1937年，也就是整整80年前，EttoreMajorana做出這樣一個(gè)大膽的猜測：會(huì)不會(huì)有一類沒有反粒子的粒子，或者說它們自身就是自己的反粒子。這個(gè)粒子被后來的物理學(xué)界稱之為Majorana費(fèi)米子，并和希格斯波色子、引力子、磁單極、暗物質(zhì)等一起被視為人類最為夢寐以求的神秘粒子。

從那開始，尋找這一神奇粒子也就成了物理學(xué)中許多領(lǐng)域研究工作的崇高目標(biāo)。

在2010年到2015年之間，張首晟與其團(tuán)隊(duì)連續(xù)發(fā)表三篇論文，精準(zhǔn)預(yù)言了在哪里能夠找到Majorana費(fèi)米子，繼而指出哪些實(shí)驗(yàn)信號能夠作為鐵證如山的證據(jù)。他們預(yù)言手性Majorana費(fèi)米子存在于一種由量子反?；魻栃?yīng)薄膜和普通超導(dǎo)體薄膜組成的混合器件中。

張首晟將發(fā)現(xiàn)的手性Majorana費(fèi)米子稱為天使粒子，這一靈感來自于小說《天使與魔鬼》。在DanBrown的這部小說中，正反粒子的碰撞會(huì)將所有質(zhì)量以能量的形式釋放出，從而湮滅整個(gè)世界。而天使粒子的發(fā)現(xiàn)，就好像發(fā)現(xiàn)了一個(gè)完美的世界，這里只有天使，沒有魔鬼。

張首晟曾表示，天使粒子最重要的意義是改變了基礎(chǔ)物理，因?yàn)樗淖兞巳藗円恢闭J(rèn)知的正反對立的世界觀。

對于每一位物理學(xué)家來說，基礎(chǔ)物理的研究都是一段極為漫長的過程。一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)往往需要50年甚至100年的時(shí)間，有發(fā)現(xiàn)已經(jīng)是幸運(yùn)的。也有很多人，可能傾注畢生，最終也沒有所獲。而張首晟是成功者。

張首晟1963年出生在上海，17歲便前往德國柏林自由大學(xué)學(xué)習(xí)，他學(xué)的是理論物理專業(yè)，這也是楊振寧的專業(yè)，他的恩師也是這位科學(xué)大師。

但理論物理的就業(yè)面太窄，張首晟一度開始擔(dān)心自己的前途。但當(dāng)他來到哥廷根大學(xué)附近的一塊墓地，看到里面埋葬的一些物理學(xué)家都是用其生前發(fā)現(xiàn)的公式作為墓志銘，這深深震撼了張首晟。自此，“用一個(gè)公式概括整個(gè)世界”成為張首晟的夢想，也讓他決定將畢生的精力都貢獻(xiàn)給物理學(xué)研究。

還有一個(gè)選擇對張首晟產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)年在柏林自由大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，張首晟一直將大統(tǒng)一理論當(dāng)成自己的學(xué)術(shù)目標(biāo)。因?yàn)檫@是愛因斯坦努力一生的事業(yè)，也是楊振寧的領(lǐng)域。

接下來，1996年，年僅33歲的張首晟被評為斯坦福大學(xué)終身教授。隨后，憑借拓?fù)浣^緣體和量子自旋霍爾效應(yīng)兩項(xiàng)理論的發(fā)現(xiàn)，張首晟于2010年獲得歐洲物理獎(jiǎng)；2012年獲得美國奧利弗巴克利獎(jiǎng)和狄拉克獎(jiǎng)；2014年獲得美國富蘭克林獎(jiǎng)。

張首晟多年被湯森路透預(yù)測會(huì)得到諾貝爾獎(jiǎng)，楊振寧則評價(jià)“他獲得諾貝爾獎(jiǎng)只是時(shí)間問題”。

據(jù)鳳凰科技報(bào)道，張首晟教授系跳樓身亡。媒體稱，張首晟長期患有抑郁癥，當(dāng)?shù)鼐揭汛_認(rèn)其為自殺。

新民晚報(bào)記者張炯強(qiáng)

[相關(guān)鏈接]張首晟——從閣樓的孤獨(dú)到科學(xué)的輝煌，一個(gè)復(fù)旦天才少年的故事

2005年，正值復(fù)旦大學(xué)百年校慶前夕，一位有心人向復(fù)旦校史館捐贈(zèng)了一份畢業(yè)文憑。文憑主人叫張彝，是當(dāng)時(shí)復(fù)旦公學(xué)的第二屆學(xué)生。這份簽發(fā)于1909年的畢業(yè)證書是我國目前存世的最早大學(xué)畢業(yè)文憑。這位有心人叫張首晟，張彝是他的祖父，在祖父畢業(yè)近70年后的一個(gè)秋天，他也踏進(jìn)了復(fù)旦園，成為張家的第二個(gè)復(fù)旦人。不久后，張首晟遠(yuǎn)涉重洋深造，在科研領(lǐng)域窮幽探微多年，如今憑借高質(zhì)量的科研成果以及多項(xiàng)物理學(xué)重量級獎(jiǎng)項(xiàng)，成為躋身大洋彼岸物理學(xué)界頂級俱樂部的華裔科學(xué)家。

祖父張彝的畢業(yè)文憑被發(fā)現(xiàn)以前，一直塵封在張家靜安區(qū)祖屋的閣樓上。對張首晟來說，家里的閣樓是一個(gè)神奇的角落，從幼年開始，他總是能在這里發(fā)現(xiàn)各式有趣的物什，從伯父的大學(xué)畢業(yè)年冊，到《西方哲學(xué)史》《西方藝術(shù)概論》等書籍，不一而足。

來源/復(fù)旦大學(xué)

小時(shí)候的張首晟是個(gè)內(nèi)向的小孩，白天在教室里上完課回到家里，就一頭扎在閣樓上閱讀“捕獲”的各類奇書?！皩ξ叶裕嬲膯⒚山逃皇强茖W(xué)，而是藝術(shù)和哲學(xué)”，張首晟曾回憶說。閣樓歲月，成為他成長中一段隱秘的快樂。

1976年，張首晟12歲，父親給他買了一套自學(xué)叢書，其中包括數(shù)學(xué)、物理等科目，為即將到來的變化未雨綢繆。第二年，高考正式恢復(fù)。再過一年的夏天，張首晟與高考不期而遇。

1978年，上海允許初中畢業(yè)生直接參加高考，每個(gè)區(qū)僅限10個(gè)名額，參加高考的初中畢業(yè)生需要參加預(yù)賽，通過后方能獲得高考資格。閣樓上的少年有些蠢蠢欲動(dòng)了：“伯父的大學(xué)畢業(yè)年冊對大學(xué)有著生動(dòng)的描寫，我從小就非常盼望大學(xué)生活。雖然我是初中生，但當(dāng)時(shí)的環(huán)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。”張首晟說?？墒?，一旦落榜，非但不能實(shí)現(xiàn)大學(xué)夢，連高中的大門都無緣了。“這是我人生中面臨的一次最嚴(yán)峻的選擇?！睆埵钻珊髞硖寡?。父母顧慮再三后還是選擇支持他。于是，張首晟參加了當(dāng)年的預(yù)賽，并順利獲得高考資格。

張首晟如愿以償，拿到了復(fù)旦大學(xué)的錄取通知書。那年高考改變了很多人的命運(yùn)，包括張首晟?！拔业某踔袑W(xué)校很差，如果按部就班再讀普通高中，也許結(jié)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(guān)?！睆埵钻烧f。

1978年9月，復(fù)旦大學(xué)物理系迎來了一個(gè)沒有高中文憑的少年大學(xué)生。“初中時(shí)，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(jiǎng)，為中華民族爭了一口氣。大學(xué)時(shí)選擇理論物理專業(yè)，就是沖著他們的榜樣力量?！睆埵钻扇缡钦f。走進(jìn)物理系，距離偶像又近了一步，不過當(dāng)年的他或許沒有想到，自己和偶像的緣分遠(yuǎn)不止如此。

大學(xué)第一個(gè)學(xué)期匆匆過去了。第二學(xué)期開始，一日，張首晟正在宿舍里自習(xí)，班主任突然上門，告知他將被選派前往德國柏林大學(xué)深造。張首晟高考成績優(yōu)異，在當(dāng)時(shí)已被列入留德學(xué)生的內(nèi)定人選。

對張首晟來說，這個(gè)消息可謂天降喜訊。他對德國最初的印象，來自兒時(shí)啃過的那些哲學(xué)書籍，隱隱約約知道它是康德、黑格爾的祖國。“學(xué)了物理以后，發(fā)現(xiàn)教科書上重要的物理公式很多都是德國物理學(xué)家的貢獻(xiàn)，去德國留學(xué)對我來說像做夢一樣。”張首晟說。當(dāng)年公派到德國的學(xué)生一律要在同濟(jì)大學(xué)接受為期一年的德語培訓(xùn)。1980年，沒有來得及拿到復(fù)旦文憑的張首晟，正式踏上了赴德之旅。

柏林大學(xué)的學(xué)制為五年，不少人甚至花了七年才能畢業(yè)，但憑借著出色的學(xué)習(xí)能力和勤奮，年輕的張首晟花了三年時(shí)間就完成了學(xué)業(yè)。學(xué)習(xí)之余，他還花了不少時(shí)間深入了解德國乃至歐洲的人文歷史。

一天，張首晟來到哥根廷大學(xué)附近的一片墓地。很多德國著名物理學(xué)家長眠于此，每個(gè)人的墓碑上，墓志銘都鐫刻著其生前發(fā)現(xiàn)的一道重要公式。如Heisenberg的墓志銘是Heisenberg測不準(zhǔn)原理的公式，馬克斯？玻恩是其對波函數(shù)概率的一個(gè)分析，OttoHahn的墓碑上是一道核反應(yīng)公式，張首晟被深深地震撼了：“一個(gè)樸素的墓碑，一個(gè)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(xiàn)給物理學(xué)研究，特別是理論物理學(xué)的研究?！背蔀橐幻茖W(xué)家的神圣感和人生意義此刻內(nèi)化為一種使命，一種激勵(lì)自己貢獻(xiàn)終生的精神源頭。

在德國攻讀學(xué)位期間，張首晟開始思索自己的學(xué)術(shù)方向。當(dāng)時(shí)，在他看來，物理學(xué)的最高目標(biāo)是將愛因斯坦揭示的宇宙四大力統(tǒng)一起來，楊振寧先生在這方面頗有建樹，而他又是自己兒時(shí)的偶像，前往美國追隨楊振寧先生從事統(tǒng)一場研究便成為他念茲在茲的目標(biāo)。

從柏林自由大學(xué)畢業(yè)后，張首晟被美國紐約州立大學(xué)石溪分校錄取，如愿以償成為了楊振寧先生的弟子。一入門，他就迫不及待地向老師闡述他的學(xué)術(shù)構(gòu)想。出乎意料的是，楊振寧先生并不支持他從事統(tǒng)一場論或基本粒子物理研究，而是向他推薦了凝聚態(tài)物理。這時(shí)凝聚態(tài)物理還是一個(gè)方興未艾的研究領(lǐng)域，楊振寧先生本人的研究方向也并不在此，老師的建議讓張首晟大惑不解。多年以后，張首晟才明白了楊振寧先生當(dāng)初的良苦用心：“一般來說老師總是希望學(xué)生能夠發(fā)展自己的研究領(lǐng)域，楊振寧先生卻建議我從事其他領(lǐng)域的研究，他真的很無私。今天看來，凝聚態(tài)物理在物理學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展得最快，這體現(xiàn)了他三十年前精準(zhǔn)的眼光?！?/p>

而更讓張首晟得益匪淺的是，這位有著詩人氣質(zhì)的科學(xué)家，帶領(lǐng)著他領(lǐng)略到了不一般的科研境界：“他告訴我，詩歌追求的境界是用兩句話將復(fù)雜的感情說清楚，科學(xué)也是追求用一個(gè)簡單的公式去描寫大自然的所有萬千現(xiàn)象。藝術(shù)和科學(xué)是相通的，F(xiàn)=ma’、‘E=MC2’就是描寫大自然的最美麗的詩句。”

導(dǎo)師的話，激活了張首晟對于藝術(shù)的啟蒙記憶?！盀槊浪?qū)追求科學(xué)，真是一種最高的境界，楊振寧先生帶領(lǐng)我進(jìn)入的境界，在書本上是學(xué)不到的?！睆埵钻筛锌?。在物理系系慶報(bào)告會(huì)上，張首晟展望物理學(xué)發(fā)展的未來，覺得隨著學(xué)科越來越專業(yè)化，隔行如隔山，而如要真正做出創(chuàng)新，科學(xué)家還需更高的視野。他舉例說，牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力，說明了三大力學(xué)定理，但當(dāng)時(shí)理論物理根本沒有這個(gè)名詞，他那本奠定物理學(xué)基礎(chǔ)的書叫MathematicalPrinciplesofNaturalPhilosophy，這是歷史上最成功的用數(shù)學(xué)語言來描寫大自然，體現(xiàn)著無與倫比的的美?！耙?yàn)樵谧罡叩木辰缟希茖W(xué)跟藝術(shù)，科學(xué)跟美，主觀、客觀是統(tǒng)一在一起的。”在這一點(diǎn)上，張首晟頗得導(dǎo)師的精神。師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行在個(gè)人，從基本粒子物理突然轉(zhuǎn)向凝聚態(tài)物理并非一件輕而易舉之事，好學(xué)而刻苦的張首晟做成了。

1993年，張首晟進(jìn)入斯坦福大學(xué)任教，不久后便頭角崢嶸，成為該校最年輕的終身教授之一。2010年憑借“量子自旋霍爾效應(yīng)”理論預(yù)言和在實(shí)驗(yàn)觀測領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，榮獲歐洲物理獎(jiǎng)，這是該獎(jiǎng)項(xiàng)首次花落華裔科學(xué)家；2011年，因在物理學(xué)領(lǐng)域做出的卓越成就，榮膺美國藝術(shù)與科學(xué)院院士。2012年他先后獲得凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的最高榮譽(yù)OliverBuckle獎(jiǎng)和國際理論物理學(xué)領(lǐng)域最高獎(jiǎng)“狄拉克獎(jiǎng)”（DiracMedal）。

近年來俘獲大批中國粉絲的美劇《生活大爆炸》里，主角物理學(xué)家們的口中常常蹦出“拓?fù)浣^緣體”的新名詞，就引用了張首晟科研組的研究成果，對于非物理專業(yè)人而言，從這個(gè)側(cè)面去了解他的科研影響力或許更為直觀。

當(dāng)中國將科技當(dāng)作第一生產(chǎn)力，實(shí)施“千人計(jì)劃”時(shí)，張首晟成為其中一員。許多時(shí)間，除了繼續(xù)擔(dān)任斯坦福教職以外，他還是清華大學(xué)高等研究院的一名教授，每年會(huì)在國內(nèi)長待一段時(shí)間，從事科研并指導(dǎo)學(xué)生。他也常?；氐侥感?fù)旦大學(xué)，在報(bào)告會(huì)上他說：“我希望我在有生之年，能夠用自己的努力，使中國能夠真正建成如世界第一流的像斯坦福這樣的學(xué)校。”

閣樓上的孤獨(dú)小孩、少年大學(xué)生、沒有文憑的復(fù)旦人、楊振寧的得意門生、最年輕的斯坦福終身教授、最接近諾獎(jiǎng)的科學(xué)家……張首晟留下很多。或許對上海這座城市來說，人產(chǎn)會(huì)將復(fù)旦的第一張文憑和這位科學(xué)家聯(lián)系在一起，他是復(fù)旦的驕傲，上海人的驕傲，也是世界的驕傲。

新民晚報(bào)記者 張炯強(qiáng)

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