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那棵消失的树 (Text version) 精选

已有 9584 次阅读 2019-1-5 15:43 |系统分类:人物纪事


 

 

那棵消失的树

              ——回忆导师张首晟


 

 

首晟走了,走得那么的突然。2018年12月6号那天早晨,我正在赶往机场的路上。和许多人一样,看到手机微信里朋友询问的信息,我还十分肯定地以“别开玩笑”作了答复,可是后面的几十分钟如雪片一样飞来的消息让心情沉重起来,接了几个电话,电话这头的我已经渐渐发不出声音,直到飞机要起飞的那刻,晓亮的电子邮件将最后一丝希望彻底收走,那种感觉的强烈就如同心在冲动的年纪被猛然击碎一样。3个小时的航程,我一直浑浑噩噩,分不清自己是不是处在一个真实的世界,梦里仿佛正陪着他沿着斯坦福那最震撼人心的棕榈大道慢慢走近教堂。

 

斯坦福大学的标记就是一棵,而首晟我,也许对许多人来,就是斯坦福的那棵——站在最高点,看着最方,永青春洋溢洒自如。今天,棵大消失了,消失得那么的定和突然,留下我们这群在大下乘凉的人愕、迷茫、悲让许多人的思念和回都布了深深的疚感。

 

 

往事的追

 

我内心一直得自己是非常幸运的人, 从士、博士、到博士后都碰到了很好的导师,尤其最幸运的是成首晟博士生中的第一个中国人。和朋友聊到首晟会有一得意和自嘲:“至少首晟得我,不然后来他不会有么多中国学生,不自己应该是他的中国学生里最差的,因不幸成他立的最低准。”份内心的想法和侃却从来没有在他面前流露总觉得将来某天会有机会在祝他的合去述一下,,而今天却只能留在平淡的文字里。

 

第一次到首晟,是在大学快毕业的那个夏天。 毕业前的最后一个学期,没事干,胡乱在图书馆志,似懂非懂地看了些量子霍的文章。偶然一天在物理系看到一个关于量子霍的学术报告,就去旁听了一下。那天来的人不多,告由林宗涵教授主持,主人就是首晟。得很好,可惜最后没有一个来自听众的提,首晟很有礼貌地起了物理系老在做什么具体研究。在成他的学生后,我一直奇怪能么清楚地座,是不是就是冥冥之中所分?

 

第一次和首晟的交,却是在去了斯坦福半年后。当的硅谷弥漫在巨大的网泡沫里,中国研究生都想子工程或算机。我也不例外。第一个学期找了一个实验组帮他写程序,可是一个学期下来总觉得很无趣,第二个学期决定回去做研究试试。由于英不好,我是先敲开了首晟公室的得那是星期五的下午,和他短的对话,改了我的人生迹:

        “怎么上个学期我没到你?”

       “去学engineering了。”

       “Engineering 没意思,是物理有意思。”

       “群过吗?”

       “了解一点。”

         “我里有个关于SO(5)群的问题,需要知道SO(5) 群的Clebsch-Gordan 系数。你能不能去算算?”

我回去用周末两天的时间了一下群算了几个表示乘的分解系数,周一便把了他。接下来首晟独有的、甚至有点高赞许和肯定的表情是我永生忘的,当就忘了自己想去找的教授,就这样了他的学生。我后来知道和他接触的很多年人都接受首晟种毫不吝志性的肯定。正是种肯定,将信心植入我内心、点燃了物理研究的火种,首晟的份特也成他无无刻能吸引有才的年围绕在自己周的一个重要因素。

 

可以没有首晟,我肯定不会在物理的道路上走下去。博士的5年,有好几次都在和物理“分手”的边缘。周境,代的背景,研究的起起落落,有那些内心不的无形力都自己没法完全心于学。而每一次在这样的十字路口,内心首晟的那份愧疚和被他点燃的火苗会把自己拉回来。得有次在首晟家吃做科研是世界上最好的工作,大家出养你,你做自己最有趣的事,天底下哪里会有比更好的事情?她分享了一个首晟的故事。在首晟博士的候,Witten 到Stony Brook 做学术报告,首晟在Witten 的告中发现了一个错误一个简单发现让首晟兴奋了好几天,那个兴奋劲,她在人恋候都没感受到就是做研究来的那份粹的喜悦!那个候,首晟其没有太多的研究经费经费的申也不是很成功,可是我从未听方面的抱怨,直到多年后看到他写的关于斯坦福科研体会的文章,才知道一些事

 

离开斯坦福做博士后的第一年,我继续做了一些博士期开展的工作,到了第二年,就决定独立去找新方向。在一次会上,首晟我,原先一些很好的想法,什么不继续做下去?我非常明确地回答想独立做些的研究。个回答的确也是自内心。首晟的研究选题只有“独立新”四个字,不管喜或者不喜他的人,他的新精神都是由衷地赞叹多首晟的学生,研究的格和度都受他很大的影响。种骨子里的影响,使得大家如同叛逆期的孩子,渴望去独立开一片天地,很难坚持在他的地里找定位,也正是因如此,今天在多凝聚和与其相关的域,都可以找到首晟学生的身影。那我的回答,在看起来,有些肤浅和无知,当的我,然没有眼光能意到他开的拓扑物理新代的到来。去十几年,在域,自己唯一能感到欣慰的是,看到很多朋友甚至自己的学生,在他的引下做出了多重要工作。些天,自己苦苦的反思更增添了无比的内疚。那次交流以后,我不仅觉了他的心,和他的交流得稀疏起来,而且很少能体会他内心的想法。

 

最后一次和首晟的交是在2018年美国物理学会3月的年度会上。我们约了一起吃早短地交了我回国工作后的情况和高温超的一些想法,他没有作太多的评论。最后他我,知道不知道我量子霍的模型最近被两篇自然志的实验文章实现。我知道。接着他继续说,你知道我们这个模型是拓扑绝缘体的理应该好好宣一下。一点他已多次在我面前提,和以前一,我没有正面回答。一方面,我一直不太习惯将科研成果在媒体上宣份保守是我和他生一些距离感的原因,甚至刻意回避去那些他在国内演典文章。另一方面,从四量子霍到拓扑绝缘体,其中概念的接,只有像首晟般的天才方能疾速地心神通,我充其量也只能是作为见证者,而这样见证者世上寥寥无几,又能见证什么呢?我的交简单束,没有想过这会是最后交的机会。我完全忽了他一起合作科研的那份珍惜,也从来没意谈话背后有可能藏的是他一生解不开的那个“”,并且个“”会在短时间内被如此放大,成为跃去的坎,而我在这样候,自己号称无比敬重的导师,却如同一个旁者。

 

 

 

首晟的科研

 

 

多同行看来,首晟的研究生涯至少在大方向上有三次漂亮的身,每一次身,都他的成就跨上一个新的台一点在在知无限化的代,看上去非常地与众不同。应该说我非常幸运地见证了其中的两次, 在我看来,华丽接得非常合理、自然,背后体的是他研究方向的卓越洞察及把控能力,融汇贯通自己导师们研究特点形成的独特思研究模式,以及他物理世界律的那份理想和追求。

 

首晟第一次科研生涯的转变发生在他博士和博士后期,从的超称引力研究全面向凝聚物理研究。他在Stony Brook 的博士导师 Peter van Nieuwenhuizen 是超称引力的始人之一。首晟没有和我聊过这史,不在多个合,他都提到了,在德国求学确立了追求科学一的人生使命。份使命感,在那个代,在那样热血沸的年,我很容易理解他最终为什么去了Stony Brook ,并且选择了超称引力的研究方向。我无法判断他博士导师对他科研生涯的影响, 可是、缺乏实验然不太适合施展他的长处。在一个偶然的合,我他博士文的开辩还是第二次才通。首晟最擅把一个物理象或者一个理论结果,用最清晰的物理像、最简洁的思路、最漂亮的数学呈出来。种天在缺乏实验物理的然很难发挥出来,所以选择实验论紧合的凝聚物理成他科研生涯的一次十分正确的选择,并且更幸运的是,他在起步的候就碰到了一位凝聚物理的大,Steven Kivelson。

 

Kivelson 是首晟博士后期的合作导师也是我的博士后合作导师。Kivelson 是我一生遇见过的最粹的物理学家,无是他的学问还人,都人无比敬重。我一直得中国科学文化成熟和步的志不是能出多少诺贝尔科学奖获得者,而是在科学工作者里能找出多少如Kivelson 这样纯粹的科学家。我在加州大学洛杉分校做博士后的两年,几乎感不到他哪段时间不在思考物理问题,每天的午餐时间,都是一次深入的学。在Kivelson被“挖”去斯坦福的候,我得首晟曾经这样评价自己的导师,“然他的年比我大,但他在斯坦福从事物理研究的时间肯定会很不定会比我的时间还长”。,却不幸真的成了事

 

Kivelson 是从物理的象和实验结果中提出物理概念来构建模型的理,也非常擅于从一个简单模型出,去分析实验结果的可靠性和背后可能含的新物理。与此同,Kivelson 是一位非常成功的导师,他培养的学生和指导过的博士后遍布全世界顶级的研究机构。首晟不仅继承了Kivelson的粹,将Kivelson 高度重视实验的研究格和自己分析问题的独特角融合在一起,造就了自己将理中的美和真世界中的材料及实验联系起来的神奇能力,同,和Kivelson一,首晟也成了一位杰出的导师

 

 

Kivelson也是把首晟带进了量子霍应领域的启蒙老,他合作的一项标志性工作就是关于分数量子霍的Chern—Simons复合波色子的平均个理最早体了首晟研究的特色:清晰的物理像和漂亮的数学之完美合。今天我都知道正是量子霍的研究开启了拓扑物理的大,首晟也正是量子霍不断的思考和探索,实现了他科研的煌和人生的价。前几天弟吴从分享了他在博士期和首晟的一次讨论。首晟分数量子霍,是朗道能重要间库仑相互作用重要?一般人肯定会回答后者,因前者是只要学量子力学的本科生都能解出的习题,而首晟的回答却是朗道能才是新物理的源,而不是无不在的库仑相互作用。种理解和他拓扑绝缘体的知如出一

 

 

首晟的第二次科研的转变发生在去了斯坦福任教以后,从量子霍的研究到了另一个凝聚物理最重要的域——高温超,并且在高温超导领域一惊人,使得他成凝聚物理理研究的一面新的旗

 

第二次转变以前,我必须讲讲研究的背景,域的特点以及振宁教授他的影响。入20世90年代,量子霍已基本成熟,像首晟这样一批在量子霍研究中成起来的年人,目很自然地移到高温超。但是高温超导领域不如量子霍样对人那么“友好”,里已有无数成名的前都建立了自己的理,要切入这样域,不需要把握合适的机会也需要有具匠心的角。而候,首晟和振宁先生合作关于Hubbard模型的η-配和SO(4)称性的工作,为这一切做了准

 

振宁先生首晟的影响是全方位的,是首晟名副其的人生和科研导师。首晟因先生而选择了Stony Brook,先生的建在首晟的第一次科研转变中也发挥了重要作用,而更重要的是,在大的数学物理学家身上,首晟身其境地感受到了数学的大魅力。首晟正是基于他的合作工作,将称性在凝聚物理中的用提升到了一个新的境界。我在都清楚地得,首晟在到他们这项合作工作流露出对杨先生的那份由衷的佩服之情:先生和他讨论了Hubbard模型后就乘机回部,一下机就把在航行途中完成的手稿了首晟,首晟他一子都没见过更完美的手稿。另外在我博士期做一个一维问题候,首晟提到先生推出Yang—Baxter方程的程,就是从分析两个粒子和三个粒子体系出,再推广得到个重要的方程。其实许多重大原工作的背后都是种化繁为简,返璞真的思方式。我想首晟一直强调的大道至美求真的理念也源自于先生根深蒂固的影响。

 

高温超的切入口来自90年代中期的中子散射实验结果:一个和超导态紧密相关的共振散射峰的出。首晟非常敏地意到,实验结果可以和考自旋三重推广后的η-配几乎完美地系起来,并且这样的推广也很自然地把反磁和超导纳入一个一的框架,而描写一框架的数学就是SO(5)称群。就这样,一个SO(5)高温超论诞生了。首晟的理一出就受到了极大关注,成当年美国物理学会三月年会讨论的最点。个理论对很多研究凝聚物理的人来是一种心灵的震撼:一个像高温超如此复的凝聚体系,可以被数学里一个如此高称性的群所描写,这简直就是高能物理中,追求描写基本粒子一自然律理的再。首晟通他的理论传达了自己最初的信念——物理学在任何能量尺度都能存在一的内在律。然今天没有公的高温超,但是SO(5)高温超的影响已经远远超出了高温超导领域本身。

 

首晟的第三次科研的转变来得非常快,短短几年就从高温超体系全面到了自旋耦合体系的研究,开启了拓扑物理的新篇章。在去十几年,首晟一直引域的展,他的拓扑绝缘体理工作也得了无数重要的科学奖项。如今拓扑的概念已与凝聚物理和材料深深地在了一起,首晟培养的许许多多秀学子都站在了域的最前沿,继续探索着拓扑世界的无限可能。首晟在拓扑物理方面的成就有着多朋友、同事以及同行的评说。作次科研转变早期的见证者,在里我想分享在转变过程中的一些独特经历,感受和知。

 

 

2000年的那个暑假,我跟随首晟访问了清大学振宁先生的高等研究中心。那候,首晟在中心的学术报告和我的研究都是关于SO(5)高温超。可是就是在清华这时间,首晟跟我聊了他的关于SO(5)称性的一个新想法:传统的二量子霍,如果在中心有Dirac 磁极子的Haldane球面上考足的是SO(3)称性;如果推广到四的量子霍,在中心有非阿贝尔—磁极子的五球面上考足的是SO(5)称性。我不知道他个天才的想法是不是跟来到振宁先生的中心想到—磁极子有关。回美国后,我就去了加州大学圣巴巴拉分校的理物理中心呆了半年,等到我回到斯坦福的候,首晟已基本上将问题研究清楚,我帮忙充了数学的推和模型的分后,首晟就以相对论可以从一个非相对论量子模型演化出来的角度写了文章。篇文章还让首晟登上了纽约时报科学目的专题报道。

 

里,我用么拗口的学术语言将史叙述出来,目的就是想分享一个事,首晟正是基于上述工作开始了他科研生涯的第三次转变。他在候已经对那些后来成拓扑绝缘体理的基本要素得一清二楚。在文章表后没几天,首晟在一次讨论中用三句表达了文章里模型内在物理的基本看法和应该努力的方向:(1)和二量子霍最大的不同,个模型是时间反演不的,界流是自旋流;(2)本上模型需要的就是自旋道耦合相互作用;(3)去自旋道耦合相互作用在凝聚物理中没有被真地重研究。他甚至当就清楚地描述了,在自旋道耦合作用下量子自旋霍螺旋像。这项工作首晟的研究全面向自旋道耦合的物理系致了拓扑绝缘体理和材料的发现。回顾这段科研往事,我是被他种科研方向的卓越洞察力和决断力深深地震撼。

 

首晟来,他后来拓扑绝缘体的工作的确只是这项工作的延伸而已,在他与合作者的述文章里有着非常清楚的述。从我的角度来看,他的知的确比Kane-Mele典理文章的出早了好几年。我曾被人问过:既然首晟量子自旋霍么清晰的像,什么当不立刻直接去构造一个像Kane-Mele模型一的模型?我个人的回答是首晟,和我们许多人一,都的理缺乏重。作固体物理基的能带论,已在很多人的头脑里固化,一点其是大家思的共同盲点,也是Haldane模型么多年没受重的原因。Haldane模型的本就是能里可以出非平庸的拓扑构,我不知道首晟当知不知道Haldane的个工作,即使知道,可能一点也没他留下很深的印象。其,Haldane 本人都没有意到自己工作的重要性。几年前,和首晟的一次交流中,他也曾感慨的,能带论也是一个大的理。我想他是基于个盲点出的感

 

个盲点的根源就是像半体物理这样成熟的学科早已从凝聚物理中剥离。但首晟随后用他的物理直立即开始回去考体中自旋道耦合的影响。他之后的工作都在个方面,他经过近两年的研究将这块补上。我得2004年上半年,Bernevig 有次在电话里告我,他和首晟正在考一个在半体能里非常有意思的模型,或可实现量子自旋霍我有没有趣一起做。当我正忙于找教,便没有参与,我感非常接近发现拓扑绝缘体的突破口。从时间点看,首晟和Kane的确是拓扑绝缘体理最早独立的提出者。

 

理想的世界

 

1998年10月的某天下午,在斯坦福大学物理系Varian大楼旁大下的草坪里,系里的学生和老,都沉浸在祝Bobert Betts Laughlin 教授得1998年诺贝尔物理学的喜悦中。 是系里连续第三年为获诺贝尔奖的教授在这颗举办庆祝活。Laughlin 由于分数量子霍的理工作获奖,他的公室就在首晟的隔壁。首晟和他彼此欣,平日里常一起讨论物理问题,每到高兴时俩经出响楼道的笑声。那天的祝活首晟到了些,两个人面的候和祝依旧是那志性的笑声,在笑声里,听到Laughlin大声首晟,“You are the next”。

 

翻开当年的记忆,首晟就是在这样一个理想的王国里追求着自己心中的科学理想。那里有最明媚的加州阳光,最美的校园,最的家人,最好的同事,源源不断地来自四面八方怀揣科学梦想的最秀的青年学子,有斯坦福永的格言——自由的旗高高飘扬是一个外在和内心都高度一的理想世界,在这样的世界里,首晟天才般的智慧可以完全驾驭一切,无拘无束地去开拓征服知的每一块处女地。

 

些天,除了悲痛,我一直试图几年首晟留下的足迹里找蛛丝马迹,了他最近的一些文章,突然明白他那份思考万物本源的初心,理想世界的追求从来都没有改变过。首晟希望的是将整个世界构建在数学和物理基上,用第一性原理思考人的命运。对现代的科技,首晟看到的是数学公式和物理原理的原力;的知,首晟理解的是能浓缩于一个信封背后刻下的九行精大数据爆炸的代,首晟希望的是用数学还给每个人公平的利;的人,首晟推出的是背后物理能量的演化。

 

学生之间谈到首晟的候,曾经总是开玩笑:物理首晟是太小儿科的域,他应该的更大的域,更大的舞台发挥作用。首晟的确也是把富克林这样的全才作。可是首晟的思,不管走得多是深深扎根于理想的物理世界,从来没有背离自己最初的信念。那些近乎完美的看上去很松的演,其都是他真思考后一点一滴的浓缩

 

首晟不是一位成功的知识创造者,也是我们这代卓越的知信使。只要是首晟进驻域,他解和播都会大的共醒无数人科学的梦想,我都因此而受益。但由于一点,我们经常只看到了他的光,而忽了他背后的那份付出和承担。首晟因此也负载了太多的期望、力,甚至有解。我几天常心自:当我内心扎的候,有他这样一座灯塔在前方指引,有朋友在侧为我分,而作天才的首晟,心中的孤独和力,又如何慰和放?

 

现实的世界是不会完美,有甚至公平都是一种奢求。学物理的人,都有一个理想的世界,大部分人都在两个世界中画了找平衡点。而首晟的理想世界是那么的宏大,用理想改造现实世界的愿望是那么的烈,里再也没有界,平衡已不是目。当现实和理想在候碰撞,是不是再也回不到平衡点?

 

人的生死,不是物理的律。首晟告时间反演称性理解拓扑绝缘体,可是在现实时间一去永不复返。然今天已无法在现实醒首晟,但在我理想的世界,首晟永是我活着的导师

 

 

结语

 

2018年9月我顺访斯坦福的候,站在Varian 楼的走廊里,发现楼旁那棵记忆无数欢乐时光的大不知什么候不了,心里然升起短的失落。如今,心中的那棵大也已现实的世界里消失,悲之余,我却似乎找到了答案,就相信他远处理想的世界里又一次伴相随……

 





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