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[转载]刹那是永恒:美籍华裔物理学家张首晟意外去世

已有 1998 次阅读 2018-12-6 12:36 |个人分类:博视坊间|系统分类:人物纪事|文章来源:转载

原标题:55岁华裔物理学家张首晟逝世,家属讣告:生前与抑郁症斗争

张首晟资料图

2018年12月6日,华裔物理学家、斯坦福大学物理学教授张首晟的家人发布声明,确认张首晟于12月1日因抑郁症意外去世。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。”

以下为家属讣告译文:

我们非常悲痛地通知你们,在与抑郁症斗争后,我们深爱的首晟于12月1日(上周六)意外离世。

虽然许多人知道首晟是一位著名的科学家和思想家,但我们了解并爱他是因为他是我们亲爱的丈夫和父亲。首晟珍视和家人在一起的美好时光,他会尽一切可能与我们在一起。在我们全家一起度假的时候,他喜欢带我们去地球上最美丽的自然景观,和我们分享参观的每个地区的古代历史故事,并鼓励我们的最新想法和兴趣。受他希望通过科学研究来见证上帝荣耀的激励,首晟给全世界带来了一种富有感染力的好奇心。由威廉·布莱克撰写的下面诗篇是他的最爱,诠释出他一生探索和发现美的使命:

一沙一世界,

一花一天堂。

双手握无限,

刹那是永恒。

张首晟家人于2018年12月6日发布声明

张首晟,斯坦福大学物理学教授、美国物理学会会员、美国艺术与科学学院院士、中国科学院外籍院士。祖籍江苏高邮,1963年生于上海。他于1983年取得德国柏林自由大学物理学学士学位,后赴纽约州立大学修读物理学博士,1987年至1989年在加州大学圣塔芭芭拉分校担任物理研究所博士后研究员,1989-1993年任IBM阿尔玛登研究中心高级研究员。1993年担任斯坦福大学物理学教授,2013年当选中国科学院外籍院士。

2007年,张首晟发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。他因此获得物理界多项重量级奖项,包括欧洲物理奖(2010年)、美国物理学会巴克莱奖(2012年)、国际理论物理学中心狄拉克奖(2012年)、尤里基础物理学奖(2013年)和富兰克林奖章。

2017年,在张首晟、何庆林、寇煦丰、王康隆等4位华人科学家的带领下,中美科研团队实现了物理学里的重大突破:找到了正反同体的“天使粒子”——手性马约拉那费米子模。该研究成果发布在《科学》杂志上后,论文通讯作者之一、美国斯坦福大学教授张首晟当时成为媒体关注的焦点。有媒体文章认为,张首晟在物理学取得的成就,足以为他赢得诺贝尔奖,获奖只是时间问题。当时,澎湃新闻电话采访张首晟,他回应称:“我在国内工作了很长时间,也和国内媒体、科学界有过很多的接触。我现在发现一个现象,一旦有重大的科学发现,始终会听到两个问题。第一个问题是这个科学发现到底有没有用,第二问题是这个科学发现能不能得诺奖。我觉得这两个问题问得都不恰当,也是不合适的。”

2013年9月,张首晟与自己的学生谷安佳一起,创立了丹华资本(Danhua Capital)。在众多的投资领域中,张首晟在2017年的一次电话采访中告诉澎湃新闻,自己非常看好人工智能在垂直领域里的发展潜力。在其投资的公司中有做自动驾驶的Auto-X,也有做利用人工智能算法防止金融数据诈骗的公司,以及利用大数据挖掘开发更好的教育产品的公司。

张首晟曾说自己的偶像是爱因斯坦,但他也想成为达·芬奇、富兰克林这样的人。“我觉得在达·芬奇和富兰克林身上,我看到了科学家的不同方向。他们既有伟大的科学研究,又在艺术、商业甚至政治上有自己的成就。”张首晟说。

以下内容为2017年澎湃新闻与张首晟的电话专访:

近日,在张首晟、何庆林、寇煦丰、王康隆等4位华人科学家的带领下,中美科研团队实现了物理学里的重大突破:找到了正反同体的“天使粒子”——手性马约拉那费米子模。国际物理学界追寻马约拉那费米子已有80年。

研究成果发布在《科学》杂志上后,论文通讯作者之一、美国斯坦福大学教授张首晟成为媒体关注的焦点。有媒体文章认为,张首晟在物理学取得的成就,足以为他赢得诺贝尔奖,获奖只是时间问题。针对这样的观点,张首晟在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)电话专访时进行了回应:“我在国内工作了很长时间,也和国内媒体、科学界有过很多的接触。我现在发现一个现象,一旦有重大的科学发现,始终会听到两个问题。第一个问题是这个科学发现到底有没有用,第二问题是这个科学发现能不能得诺奖。我觉得这两个问题问得都不恰当,也是不合适的。”

54岁的张首晟说,自己的偶像是爱因斯坦,而翻看爱因斯坦获得诺贝尔奖的经历可以发现,爱因斯坦是在解释光电效应18年后才获得诺贝尔奖的。

“如果外界整天只想问科学家这两个问题,而他们也认为这是科学动力的话,我想绝大多数人会对这个结果失望的。”张首晟告诉澎湃新闻。

现在,张首晟除了担任斯坦福大学教授外,还成立了投资公司,其创立的丹华资本已经在美国、中国进行投资。

“天使粒子”以及“马约拉纳费米子”

要解释张首晟团队这次的发现,首先得追溯到1928年。当时,物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)做出了一个惊人的预测:宇宙中的每个基本粒子都有一个与其对应的反粒子——电荷相反的“双胞胎”。当粒子与反粒子相遇时,它们会湮灭,同时释放出一股能量。这一预测随后被实验证明。

接着时间推进到1937年,意大利理论物理学家埃托雷·马约拉纳(Ettore Majorana)在他的论文中提供了另一种预测:在一类被称为“费米子”的粒子(包括了质子、中子、电子、中微子和夸克)中,应该有一些粒子,自己就是自己的反粒子,并可以用一个波动方程来描述。不过可惜的是,马约拉纳在做出这一预测后,自己也神秘消失了。至此,人类也踏上了寻找这一神奇粒子的漫长过程。

虽然凝聚态物理实验一般无法直接观测到真正的“基本粒子”,但实验中产生的特定现象,符合“基本粒子”的特征表现,可以说是非常重要的“准粒子”。张首晟团队这次在拓扑绝缘体和超导体组成的系统中发现的手性马约拉纳费米子,就符合马约拉纳费米子的波动方程,能有力证实这种“天使粒子”的存在。

在张首晟的团队之前,也有许多科研团队在寻找“马约拉纳费米子模”,其中就包括上海交通大学教授贾金锋团队。2016年6月,国际顶级物理学刊物《物理评论快报》(Physical Review Letters)在线发表了贾金锋教授及其合作者的论文。论文中,贾金锋团队通过巧妙的实验设计,率先观测到了在涡旋中的马约拉纳费米子的踪迹。

那么这次,张首晟团队的研究与之前的一些科学探索又有哪些不同?“我们这次的发现是和以前的零能模不一样,我们发现的粒子, 它既是一个波也会动,是真正满足马约拉纳波动方程的粒子。”张首晟告诉澎湃新闻。

阐述各自实验的不同前,或许大家需要对观测“马约拉纳费米子”有个判据,即在什么样的条件下,才算是成功观测到“马约拉纳费米子”。麻省理工学院物理学教授李雅达提出了一个评判标准:在实验中,需要测到奇数个马约拉纳零能模;并且微分电导应达到量化值。

依据这个实验判据,张首晟认为:“如果是用100分来表示李雅达判据的话,那么以前的实验做到了1-10分,但我们团队做到了99-100分。”

“11年3次预言正确,这是我最辉煌的11年”

都说任何科学成就都不是一蹴而就的,据张首晟介绍,这次能完成找到“马约拉纳费米子”,自己用时11年。

“11年其实不算长,但我们三次预言成功。这个在我的人生当中,以后回忆或许是最辉煌的11年。”张首晟说。

在采访中,张首晟把自己的研究比作做蛋糕。这个“蛋糕”在2006年就开始做了,也就是张首晟的“成名作”拓扑绝缘体。2007年,德国的实验小组在拓扑绝缘体中验证了张首晟所预言的量子自旋霍尔效应。

到了2008年的时候,张首晟的理论小组就想“把蛋糕做得更好一点”,准备在里面放一些“草莓”。这些“草莓”是一些磁性材料。当时他们预言拓扑绝缘体加入磁性材料后,会观测到量子反常霍尔效应。2013年,清华大学薛其坤教授验证显示,果然如此。

2010年,张首晟团队又在蛋糕里面,加了一些“奶油”,而奶油就是超导体。“我们的理论当时就是预测说你做出了蛋糕,加了草莓,加了奶油后,就会发现手性马约拉纳费米子。蛋糕从上面看是一个二维的,它有个边缘。那马约拉纳费米子出现时只会顺时针走, 不会逆时针走。它既是粒子,也是波,在这个意义下它就是手性马约拉纳费米子。”张首晟说。最终的实验结果也没让张首晟失望。

在11年的科学探索中,张首晟曾在2014年无限接近诺贝尔物理学奖。当时,汤森路透给出的物理学奖热门人物就有张首晟。可惜,张首晟与那年的诺贝尔奖擦肩而过。

“我觉得当时的预测是客观分析,但和我主观意识其实没有很大联系。对我自己个人来说,就不应该做这样的预测。我可以非常肯定的告诉你,得不得诺奖对我来说不那么重要。如果一个科学家整天想着得奖的事情,我觉得他不会有很大的成就,而且每天都会过的非常漫长。但如果你把科学探索想成一个探险,把大自然想成一个艺术品,你的预言,大自然居然都帮你实现了,那你每天都会过得非常享受。”张首晟告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn)。

投资人与学术研究

或许是受斯坦福大学浓厚的创业氛围影响,2013年9月,张首晟与自己的学生谷安佳一起,创立了丹华资本(Danhua Capital)。据张首晟介绍,“丹”取之于斯坦福,“华”取之于中华,意在成为中国连接世界创新创业的发源地——斯坦福大学和硅谷的高速桥梁。以斯坦福和硅谷为核心,丹华资本专注于投资美国最具颠覆性和影响力的科技成果和商业创新。根据PitchBook的资料显示,丹华资本的投资组合中的“独角兽”已有9个。

“目前,丹华资本在斯坦福附近有2期美元基金,北京也有1期10亿元的人民币基金。”张首晟说。尽管成立才4年,根据crunchbase资料,丹华资本已经对58家公司进行了77笔投资。


在众多的投资领域中,张首晟告诉澎湃新闻,自己非常看好人工智能在垂直领域里的发展潜力。在其投资的公司中有做自动驾驶的Auto-X,也有做利用人工智能算法防止金融数据诈骗的公司,以及利用大数据挖掘开发更好的教育产品的公司。

“在选择公司时,我会更看重所在领域的技术是否前沿,以及这个公司团队是不是有快速学习的能力。现在,许多投资都是我最后拍板决定。”张首晟说。

一边是做学术研究,一边是做投资。对于这样的双重身份,张首晟乐在其中。他告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),虽然自己的偶像是爱因斯坦,但他也想成为达·芬奇、富兰克林这样的人。

“我觉得在达·芬奇和富兰克林身上,我看到了科学家的不同方向。他们既有伟大的科学研究,又在艺术、商业甚至政治上有自己的成就。”张首晟说。

张首晟

北京时间12月6日消息,美国华裔物理学家张首晟教授于今年12月1日去世,享年55岁。

张首晟的博士导师史蒂文·克维尔森(Steven Kivelson)在一封邮件中宣布了这一消息。

以下是克维尔森的邮件全文:

亲爱的同事们:

刚刚过去的这个周六夜晚,我们的同事张首晟骤然离世。

他的离世是物理界的一个毁灭性损失。长期以来,首晟一直是理论物理领域的一位才华横溢的领导者。他拥有非凡的创造力,对精确高雅数学抱有信仰,相信它能够解释物理界和其他领域甚至更复杂的现实问题,并精心指导了许多优秀的学生和博士后,这些都让他在学术界广受尊敬。他在这一领域的许多开创性贡献必定会让大家想念他。

和大家一样,我失去了一位挚友。他那追求新体验的热情充满感染力,热爱探索新想法,在各个学科领域取得了学术成就,这些都难以令人联想到他会有这种悲剧性的结局。了解他的人还记得他与家人所建立的密切、亲密的关系。他对自己的孩子布莱恩(Brian)和斯蒂芬妮(Stephanie)的才华是感到多么地骄傲。当然,他也深爱着青梅竹马的妻子芭芭拉(Barbara)。

对于我们所有人来说,这都是一个难以置信的损失。如果有进一步的消息,我会通知大家。

我感到十分悲痛。

克维尔森

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附:史蒂文·克维尔森邮件

持续更新中……

原标题:杨振宁首度发声忆爱徒:张首晟是第一流的物理学家

12月6日,美籍华裔物理学家张首晟的家人发布声明,确认55岁的张首晟于12月1日意外去世。作为张首晟在美国纽约州立大学石溪分校攻读博士时的老师,著名物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁9日独家致信光明日报,回顾张首晟的科研历程和卓越成就,表达对爱徒的无限怀念和哀悼。

以下为杨振宁先生亲撰文章:

张首晟是第一流的物理学家

凝聚态物理研究的对象是物质的各种性质:铜为什么能导电,而橡皮就不能?为什么水会结冰,会变成蒸汽?等等。这个领域与应用,与世界经济发展,与人类的日常生活都有密切关系,所以是物理学中特别重要的领域。张首晟在此领域做出多项重要工作。其中最重要的是:关于自旋霍尔效应(QuantumSpin Hall Effect,QSH)的震惊物理学界的工作。

2005-2006年,美国宾州大学(University of Pennsylvania)的C.L. Kane和张首晟独立发表理论论文,指出有些复合物在适当条件下可能有表面导电现象。这两篇文章立刻引起所有凝聚态物理工作者的注意。可是哪些化合物,在何种条件下,才会有此奇特的表面导电现象是一个大难题。

首晟告诉我,他和几位半导体实验物理学家于2006年计算了多种半导体中的量子井(Quantum Well)的性质,于2006年11月15日发表了一篇文章,预言一种特别的汞-碲-镉(Hg-Te-Cd)半导体量子井会有表面导电及其他重要现象。半导体有许多种,量子井的结构有许多可能,他们如何选定了Hg-Te-Cd量子井?我认为回答是:他们有深入的物理直觉。

2007年德国Würzburg大学Molenkamp的实验团队,根据此建议调试了一个HgTe/(HgCd)Te量子井,最后发现果然有导电和其他现象。那年12月莫伦坎普团队与张首晟和他的学生祁晓亮联合发表了一篇文章,公布实验结果。此文章是近年来最最震惊物理学界的文章。

物理学界普遍认为张、Kane和Molenkamp一定会得诺贝尔奖,现在张不幸逝世,我相信Kane和Molenkamp早晚会得到诺贝尔奖。

01

两位物理学大家的师生情缘

沉淀了几日之后,96岁的杨振宁发出的这封信,克制却包含深情,抹不去的是他对爱徒的欣赏与怀念。

“对他来说,获得诺贝尔奖只是时间问题。”早在此前,杨振宁就毫不讳言地表达对张首晟科研成就的认可。这不只是老师对学生的偏爱。基于对拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应的开创性研究,张首晟包揽了物理界所有重量级奖项;而国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖、富兰克林奖等奖项的得主,通常是诺贝尔物理学奖的候选人。

而就在今年的10月16日,在华东师范大学建校67周年校庆日时,杨振宁和张首晟还师生同台,共同做客该校大师讲堂首讲,寄语年轻学子“要在书本外多动一下脑筋”,留下了师生同台的一段佳话。

“杨先生是我的偶像,他改写了我一生的研究方向。一切伟大的科学灵感和被验证的过程就来自于‘寻美求真’的理念。”在当天的演讲中,张首晟围绕“寻美求真”主题,回顾了自己如何在杨振宁先生指引下从高能物理转向凝聚态物理并取得成功的科研之路,认为自己深受恩师寻美求真风格以及饮水思源爱国精神的影响。

而再往前追溯,这段两位物理名家之间的师生情缘则在张首晟少年时期就已经埋下了种子。

在一次会议中张首晟曾回忆,早在中学时代,已了解杨振宁的科学事迹,并深受鼓舞努力学习物理学科;到石溪深造也是受到杨振宁朋友影响,因为杨在该校执教。

公开信息显示,1983年,获德国柏林自由大学硕士学位之后,张首晟去了美国的纽约州立大学石溪分校,师从物理学大师杨振宁,攻读博士学位,研究方向是杨老用心推荐却又不为人知的凝聚态物理。

在纽约州立大学石溪分校,杨振宁用心教导张首晟,并且不支持张首晟走自己的老路——从事基本粒子物理研究。张首晟曾回忆,两人第一次见面,他告诉老师,自己的兴趣是追逐爱因斯坦的梦想,将引力和其他力统一起来。杨振宁则直接回应,不赞成追求这样一种目标,物理学是一门宽泛的学科,随处可以找到有趣的问题。

张首晟一开始并不明白老师的用心,但日后,他领悟到了杨老的远见,因为当时的杨振宁就笃定凝聚态物理在今天的物理学领域中发展最快。

02

痴迷“美与简洁”的天才

更让张首晟得益匪浅的是,杨振宁,这位有着诗人气质的科学家,带领着他领略到了不一般的科研境界。

在杨振宁为研究生新生开设的“理论物理问题选”课程上,张首晟明白老师所言,“自然的复杂性可以统一于理论的美与简洁之中,而理论物理学的意义正在于此。”

“他告诉我,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。”

导师的话,激活了张首晟对于艺术的启蒙记忆。

“为美所驱追求科学,真是一种最高的境界,杨振宁先生带领我进入的境界,在书本上是学不到的。”张首晟感慨。后来,张首晟展望物理学发展的未来,觉得随着学科越来越专业化,隔行如隔山,而如要真正做出创新,科学家还需更高的视野。

他举例说,牛顿发现万有引力,说明了三大力学定理,但当时理论物理根本没有这个名词,他那本奠定物理学基础的书叫Mathematical Principles of Natural Philosophy,这是历史上最成功的用数学语言来描写大自然,体现着无与伦比的的美。“因为在最高的境界上,科学跟艺术,科学跟美,主观、客观是统一在一起的。”

在这一点上,张首晟颇得导师的精神。师傅领进门,修行在个人,从基本粒子物理突然转向凝聚态物理并非一件轻而易举之事,好学而刻苦的张首晟做成了。而对于“美与简洁”的追求,不仅仅影响他的学术研究,在后来的投资中同样有所体现。

几年前,张首晟斯坦福的同事准备了茅台酒,准备等张首晟获得诺贝尔物理学家之后把酒高歌,庆祝一番。可惜,张首晟的人生休止符最终停留在了2018年12月1日。

阁楼上的孤独小孩、少年大学生、杨振宁的得意门生、最年轻的斯坦福终身教授、最接近诺奖的科学家……

张首晟留下很多。而他与杨振宁这段动人的师生情缘,也足以给我们、给今天的教育更多启迪。






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2 郑强 杨正瓴

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GMT+8, 2018-12-14 02:55

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