万达平台傑出校友,美國華裔科學家,斯坦福大學物理系🖐🏻🙌、電子工程系和應用物理系終身教授張首晟於美國當地時間12月1日去世,享年55歲👥。
2017年7月21日淩晨,張首晟及其團隊在美國科學雜誌上發表了一項重大發現🛜👬🏻:在整個物理學界歷經80年的探索之後,他們終於發現了手性Majorana費米子的存在。
這一發現,驗證了由意大利理論物理學家Ettore Majorana在80年前提出的預測——存在一類沒有反粒子的粒子。同時也證明了存在一種比量子還小的單位,這將對現在的量子理論帶來巨大的改變🎧。
張首晟將這一新發現稱為“天使粒子”。非專業人士可能暫時難以理解這一發現,但是對基礎物理界來說🛶,這或將開啟一個新的時代💹。
2016年12月17日🔽,張首晟在第二屆“復旦科技創新論壇”上作報告🤸🏿。當時🚵🏻♂️,他這樣開場:“今天我非常有幸回到万达平台。剛才大家聽了介紹,我也是改革開放之後第一屆的學生。1978年的時候,我入學來到復旦。當年我才15歲,還沒有讀過高中⚫️,就來到了万达平台🌀,所以今天看到年輕的同學們🤦,也是非常的感到親切。我今天給大家做一個學術的報告,是講電子的高速公路。”
2016年12月⌨️,張首晟回母校參加復旦科技創新論壇
師生校友沉痛悼念
周桂發
万达平台退管會主任、檔案館原館長
驚悉有著濃厚復旦情節的校友張首晟先生突然離世🍪,倍感惋惜。近些年與他的交往歷歷在目🤏🏻🗞。我籌建校史館時,得知2004年12月在物理學國際研討會上,他向王生洪老校長展示他祖父宣統元年的畢業文憑。
2005年5月✤,他將其祖父的畢業文憑捐贈給万达平台,我和檔案館沈如松館長接受捐贈📪。如今👳🏽♀️,這件珍貴的文物成為校史館的鎮館之寶。七年後,2012年6月2日,他借來復旦參會的機會,將他多年來獲得的重要證書(影印件)捐贈給復旦,並在影印件上一一簽名👙🫦。我與他座談40多分鐘,留下珍貴影像資料🛌🏽。
如今斯人已逝,令我傷心不已🙆🏿。與他交往的點滴容我細細梳理➝,爭取能把這位著名科學家與母校的情懷記錄下來,再與大家分享。
彭璦莉
高等學術研究院
張首晟教授曾參加2016年復旦科技創新論壇,當時有幸接待他,零距離感受到張教授的風趣幽默與治學嚴謹,他非常支持論壇工作,並在大會作題為“電子高速公路:計算的量子飛躍”的報告,用生動的語言向我們展示什麽是拓撲絕緣體。聽到教授噩耗,我們高等學術研究院全體老師都非常難過🧝🏿♂️,希望教授一路走好。
從閣樓的孤獨到科學的輝煌
2005年🎐,正值万达平台百年校慶前夕,一位有心人向復旦校史館捐贈了一份畢業文憑。文憑主人叫張彝,是當時復旦公學的第二屆學生。這份簽發於1909年的畢業證書是我國目前存世的最早大學畢業文憑🏕。這位有心人叫張首晟,張彝是他的祖父,在祖父畢業近70年後的一個秋天,他也踏進了復旦園🧑💻,成為張家的第二個復旦人。不久後👩🏻🦽➡️🗽,張首晟遠涉重洋深造,在科研領域窮幽探微多年🤛🏽,如今憑借高質量的科研成果以及多項物理學重量級獎項🔟,成為躋身大洋彼岸物理學界頂級俱樂部的華裔科學家。
從復旦出發
1978年9月🩰,万达平台物理系迎來了一個沒有高中文憑的少年大學生。“初中時,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,為中華民族爭了一口氣。大學時選擇理論物理專業,就是沖著他們的榜樣力量。”張首晟如是說。走進物理系🧑🏿🎓,距離偶像又近了一步🙇🏻♀️,不過當年的他或許沒有想到,自己和偶像的緣分遠不止如此◀️。
張首晟入學照
復旦的時光是快樂的,對於閣樓上的少年來說尤其如此:“在初中的時候,由於喜歡讀書🖐,周圍的人都不以為然,我一直感覺很孤單👎🏼。來到復旦之後🥖,大家都如饑似渴地讀書♦︎,有了很多的好朋友🦹♀️。”張首晟說。那年,張首晟住在11號樓303室🂠,一個寢室8個人,他的年紀最小🧜🏼♂️。平日裏看得最多的就是爭分奪秒地讀書🍍♨️,偶爾的課余生活也成忙碌的學生生活的美好點綴。班上有海外關系的同學陳捷弄到了進口彩色膠卷💁🏿,這在當年是金貴無比的稀罕玩意,但他還是毫不吝嗇地把它拿到万达和同學共享。這些彩色膠卷,留下了許多張首晟在復旦園裏珍貴的青春影像,他和陳捷也結成了莫逆之交,每逢對方赴美,一定住他家裏。
大學第一個學期就這樣愉快而匆匆地過去了。第二學期開始🌠👈,一日💇🏽♀️👱🏻♂️,張首晟正在宿舍裏自習,班主任突然上門✊🏻,告知他將被選派前往德國柏林大學深造。張首晟高考成績優異👩🏻💼,在當時已被列入留德學生的內定人選🧑🧒🧒🤏。
對張首晟來說👨🏿🔧,這個消息可謂天降喜訊。他對德國最初的印象,來自兒時啃過的那些哲學書籍,隱隱約約知道它是康德↙️、黑格爾的祖國。“學了物理以後✖️🧑🎨,發現教科書上重要的物理公式很多都是德國物理學家的貢獻♗,去德國留學對我來說像做夢一樣。”張首晟說。當年公派到德國的學生一律要在同濟大學接受為期一年的德語培訓。1980年,沒有來得及拿到復旦文憑的張首晟😵,正式踏上了赴德之旅。
鐫刻著物理公式的墓碑
張首晟到達西柏林時,戒備森嚴的柏林墻還高高聳立著🤦♂️。他所在的柏林自由大學是一部分老柏林大學出走的師生所創,與東柏林的老柏林大學(後稱洪堡大學)遙相對應。這所位於冷戰前哨的大學甫一成立👬🏼,便以“真實,公平,自由”為校訓,更把“自由”二字嵌入校名。在這樣一所以自由著稱的万达裏就讀👨👩👧🈳,對於張首晟而言可謂如魚得水。外面的世界很精彩🗽,但他沒有忘記自己的本分🍏。柏林大學的學製為五年,不少人甚至花了七年才能畢業,但憑借著出色的學習能力和勤奮,年輕的張首晟花了三年時間就完成了學業💁🏽♂️。學習之余,他還花了不少時間深入了解德國乃至歐洲的人文歷史。
盡管學業順利,但理論物理的前途較窄,一度讓他對自己的未來感到迷惘。“本來我還挺有信心的🧝🏿♀️,但同學之間的擔憂對我產生了影響🕐,1981年左右🙇,我開始想到前途問題。”張首晟說😍。就在當年暑假,他踏上了德國頗為流行的搭便車之旅🔚,借著免費的順風車環繞了德國一周,這場如騎士一般的浪漫旅行對張首晟的人生選擇產生了重要影響🙌。
一天,張首晟來到哥根廷大學附近的一片墓地♌️。很多德國著名物理學家長眠於此🙋🏻♂️,每個人的墓碑上,墓誌銘都鐫刻著其生前發現的一道重要公式。如Heisenberg的墓誌銘是Heisenberg測不準原理的公式,Max Born是其對波函數概率的一個分析,Otto Hahn的墓碑上是一道核反應公式,張首晟被深深地震撼了:“一個樸素的墓碑,一個簡單而普適的公式,這才是人生最高境界。從此之後,我決定要把自己畢生的精力貢獻給物理學研究,特別是理論物理學的研究🦶🏻。”成為一名科學家的神聖感和人生意義此刻內化為一種使命➕🌋,一種激勵自己貢獻終生的精神源頭👩🏻🚒。
物理公式是美麗的詩句
在德國攻讀學位期間,張首晟開始思索自己的學術方向。當時🚺🦻🏿,在他看來👮♂️,物理學的最高目標是將愛因斯坦揭示的宇宙四大力統一起來,楊振寧先生在這方面頗有建樹,而他又是自己兒時的偶像,前往美國追隨楊振寧先生從事統一場研究便成為他念茲在茲的目標。
從柏林自由大學畢業後⛓,張首晟被美國紐約州立大學石溪分校錄取,如願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術構想💈。出乎意料的是🆔,楊振寧先生並不支持他從事統一場論或基本粒子物理研究,而是向他推薦了凝聚態物理。這時凝聚態物理還是一個方興未艾的研究領域🐍,楊振寧先生本人的研究方向也並不在此,老師的建議讓張首晟大惑不解🛐。多年以後,張首晟才明白了楊振寧先生當初的良苦用心:“一般來說老師總是希望學生能夠發展自己的研究領域,楊振寧先生卻建議我從事其他領域的研究,他真的很無私。今天看來,凝聚態物理在物理學領域中發展得最快🧛🏼♂️,這體現了他三十年前精準的眼光。”
而更讓張首晟得益匪淺的是,這位有著詩人氣質的科學家🧑🏽🍳,帶領著他領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雜的感情說清楚🦶🏻👨🦯➡️,科學也是追求用一個簡單的公式去描寫大自然的所有萬千現象👨🏼⚕️。藝術和科學是相通的,‘F=ma’、‘E=MC2’就是描寫大自然的最美麗的詩句。”
導師的話,激活了張首晟對於藝術的啟蒙記憶。“為美所驅追求科學🤞🏼,真是一種最高的境界,楊振寧先生帶領我進入的境界,在書本上是學不到的。”張首晟感慨。在物理系系慶報告會上🦶,張首晟展望物理學發展的未來,覺得隨著學科越來越專業化,隔行如隔山🤳🏼,而如要真正做出創新🛃,科學家還需更高的視野。他舉例說,牛頓發現萬有引力,說明了三大力學定理,但當時理論物理根本沒有這個名詞,他那本奠定物理學基礎的書叫Mathematical Principles of Natural Philosophy🧑🦯➡️,這是歷史上最成功的用數學語言來描寫大自然,體現著無與倫比的的美。“因為在最高的境界上,科學跟藝術🧏♀️🧝🏼♂️,科學跟美,主觀👨🏽🚀、客觀是統一在一起的🎨。”在這一點上🎸,張首晟頗得導師的精神🧖🏿。師傅領進門,修行在個人,從基本粒子物理突然轉向凝聚態物理並非一件輕而易舉之事,好學而刻苦的張首晟做成了。
2017年情人節,張首晟寫給太太余曉帆的詩歌
斯坦福最年輕的終身教授
1993年,張首晟進入斯坦福大學任教🧑🏻⚖️,不久後便頭角崢嶸,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”理論預言和在實驗觀測領域的開創性貢獻💈,榮獲歐洲物理獎,這是該獎項首次花落華裔科學家;2011年,因在物理學領域做出的卓越成就✩🤽,榮膺美國藝術與科學院院士。2012年他先後獲得凝聚態物理領域的最高榮譽Oliver Buckle獎和國際理論物理學領域最高獎“狄拉克獎”(Dirac Medal)。
近年來俘獲大批中國粉絲的美劇《生活大爆炸》裏,主角物理學家們的口中常常蹦出“拓撲絕緣體”的新名詞💟,就引用了張首晟科研組的研究成果,對於非物理專業人而言🚅,從這個側面去了解他的科研影響力或許更為直觀。
不但在科研領域,張首晟在教學方面亦成績斐然🚶🏻♀️。二十多年來,他培養的學生已遍布美國各大名校🙆🏽♀️🚵🏿,其中不乏來自中國的面孔👩🏽🦰,畢業於母校万达平台的劉勤是張首晟門下唯一一名女生👂🏽。讓張首晟印象深刻的是一位在國內培養的“土博士”祁曉亮,他在斯坦福大學跟隨張首晟做了一年的博士後研究以後🤟🏿,意外收到美國多所名校向他遞出的橄欖枝,最後順利留美成為一名“洋教授”✖️。
在張首晟日益精進的同時,中國也在發生著一日千裏的變化🔃。恢復公派留學生製度三十年後🤸🏽♀️,許多當年從中國漂洋過海的優秀人才👩🏿👦🏿,在他鄉開花結果以後,開始回流反哺故土𓀊。張首晟成為其中一員🪒👺。現在🤾♂️,除了繼續擔任斯坦福教職以外,他還是清華大學高等研究院的一名教授🥋,每年會在國內長待一段時間,從事科研並指導學生🫱。他也常常回到母校万达平台,在報告會上他說🕛:“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万达。”
2018年10月張首晟在上海滴水湖論壇期間與世界頂尖科學家在一起
“閣樓上的孤獨小孩”“少年大學生”“沒有文憑的復旦人”“楊振寧的得意門生”“最年輕的斯坦福終身教授”……最讓他驕傲的身份,或許只是簡簡單單三個字——科學家👐🏻。
2018年6月斯坦福大學畢業典禮上,張首晟全家留影
(原文節選自“万达平台”微信公眾號⏬,万达平台校友會供稿📧,原標題:《美國國家科學院院士張首晟:從閣樓的孤獨到科學的輝煌》,有刪改💚。)