张首晟:距离诺贝尔物理学奖最近的人

美国华裔。祖籍江苏高邮。著名物理学家。斯坦福大学终身教授。

2018年5月28日,2018数博会区块链与社会治理专场,斯坦福大学物理系讲座教授美国国家科学院院士中国科学院外籍院士区块链投资人张首晟讲话。

2017年3月31日晚,由凤凰卫视发起、海内外多家华文媒体共同主办的“世界因你而美丽——影响世界华人盛典”在清华大学举行。引人关注的是,美国华裔物理学家、斯坦福大学终身教授张首晟摘得“影响世界华人”大奖。

“从某种意义上说,张首晟就是一个‘天才’”。认识张首晟的人,常常会发出这样的感慨。

1963年2月,张首晟出生于上海。1978年,初中还没有毕业的张首晟,巧逢国家恢复高考。张首晟的父亲给他买来一套自学丛书,其中包括数学、物理等科目,为即将到来的变化未雨绸缪。张首晟读了一个暑假,然后就去高考考场“试了一下”,结果居然就考上了——在没有读过高中的情况下,15岁的张首晟直接考入复旦大学物理系。

16岁时,国家开始公派留学生出国,这位笑称不是“类似少年班温室里成长出来的学生”,再次脱颖而出——他被选中派去德国柏林大学。

暑假的一天,正在德国留学的张首晟来到哥廷根大学游玩,偶然经过诸多物理学家长眠的一块墓地。他发现,这里的墓志铭不同寻常。每位物理学家的墓碑上刻的文字十分简单,除了名字、出生及死亡的日期,就只剩下他为物理学、为人类作出的贡献——他们所创造的“公式”。

经过物理学家海森堡墓碑时,仔细看去,他发现上面刻的是测不准原理;经过奥托·哈恩的墓碑时,弯腰看去,他发现这位放射化学家和物理学家的墓碑上是一道核反应公式;而德国犹太裔物理学家,量子力学的创始人马克斯·玻恩的墓碑上则刻着关系式:pq-qp=h/2m,玻恩生前认为这是他对科学做出的最重要的一项贡献。

张首晟被深深地震撼了:“一个个朴素的墓碑,一个个简单而普适的公式,这才是人生最高境界!”张首晟一直在问自己:“这一辈子要留下什么?”此刻,他从这些科学家的墓碑上找到了答案。他暗自许下决心,要把自己此生献给物理学研究。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!

从柏林大学毕业后,张首晟被美国纽约州立大学石溪分校录取,如愿成为了杨振宁先生的弟子。一入门,他就迫不及待地向导师阐述他的学术方向。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。

然而,张首晟吃惊地发现,杨振宁先生本人的研究方向却不在此。导师的建议让张首晟大惑不解。直到多年以后,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30年前精准的眼光。”

32岁时,张首晟被聘为斯坦福大学正教授,成为该校最年轻的终身教授之一。2011年张首晟当选为美国国家艺术与科学院院士。据了解,张首晟教授主要研究领域为凝聚态物理,其中重点是拓扑绝缘体,在高温超导、量子霍尔效应、自旋电子学、强关联电子系统等研究方向,张首晟取得了大量国际一流的原始创新成果。

“我有一个科学发现,导致了一个全新材料的发明,也改变了我命运的轨迹。”张首晟所说的发现就是锡烯。据预测,这可能会成为世界上第一个能在常温下达到100%导电率的超级材料,远胜近年来被热议的石墨烯,在未来更高集成度的电子元器件应用方面具有重要意义。此前,张首晟几乎包揽了物理界所有重量级奖项,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。

2006年,张首晟领导的研究团队提出了“量子自旋霍尔效应”,将其基于芯片业未来提出的新构想——通过控制电子的自旋运动来降低能耗——在理论上完成了预言。2007年,这一理论预言被德国维尔茨堡大学实验小组通过实验证实。同年,张首晟发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为“全球十大重要科学突破”之一。

由于在拓扑绝缘体等领域上的杰出贡献,2009年张首晟荣获洪堡研究奖、2010年获欧洲物理奖、2011年获求是杰出科学家奖、2012年获狄拉克奖章等奖项、2014年获诺贝尔物理学奖提名,同年荣获富兰克林奖章。2016年,张首晟获得天使投资年度大奖、“年度最佳投资人”称号。毫不夸张地说,张首晟已经是全球最为知名的华人物理学家之一。凭借在“量子自旋霍尔效应”和“拓扑绝缘体”两大研究中的重要贡献,张首晟已经囊括了除诺贝尔奖之外的几乎所有物理学顶级奖项。有学者指出,他所研究的拓扑绝缘体有望帮助已经接近瓶颈的摩尔定律重新突破,再创一个硅谷时代。

那么,一个人如何才能取得成功呢?有人说,天分是一个人获得成功最重要的因素,但张首晟并不这样认为。“天赋?但激情更重要!”张首晟这样告诉自己的学生:“对一个人来说,最可贵的是要有好奇心伴随一生”。时至今日,张首晟还能清晰地描述出,英国理论物理学家、量子力学的奠基者之一狄拉克所预言的正电子给他带来的对物理世界的“兴奋和神往”。对自己的学生,张首晟常说这样一句话:“要做科研,就要凭借最原始的动力。”

张首晟认为,当今社会,各国真正的争夺并不是领土,而是科学技术创新。“科学是一个无限的江山,科技创新会是中国和平崛起一个大的方式。”而科技创新的核心是人才,张首晟指出,“今天这个世界,别的所有东西全部可以被机器人取代,但人的创意不能被取代。”

张首晟既是科学家,也是成功的投资者。提起这位以富兰克林为偶像的物理学家,风投界人士常把他称之为“距离诺贝尔奖最近的投资人”。他创办的丹华资本,投资覆盖的主要领域包括大数据、人工智能和互联网金融,均为前沿创新型公司。在张首晟看来,无论是科技创新还是投资,用的都是同一种科学思维方式,那就是从0到1的创新。“当下是中国崛起的伟大历史时期,中国正在迈入万众创新的时代,并有望由此成为科技大国,我对此感到非常鼓舞”。但他同时深有感慨地指出,“中国现在从1到10、从10到100都能够做得很好,但是从0到1的创新还有一段路要走。”

张首晟有很多头衔,诸如“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”……但最让他骄傲的身份,或许只有三个字——科学家。

媒体早前报道,“2016年诺贝尔物理学奖与华人科学家张首晟擦肩而过!”获知消息,人们无不为之扼腕叹息。尽管张首晟与诺奖擦肩而过,不过,在导师杨振宁看来,“张首晟获得诺贝尔奖只是时间问题”。

“科学发现的那一刻给我们带来的快乐才是最好的回报。”接受媒体采访时,张首晟如是说。

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