原標(biāo)題：華裔物理學(xué)家張首晟辭世，他的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)“天使粒子”,，楊振寧評價他：獲諾獎只是時間問題

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)界所有重量級獎項，包括歐洲物理獎,、美國物理學(xué)會巴克萊獎,、國際理論物理學(xué)中心狄拉克獎、尤里基礎(chǔ)物理學(xué)獎和富蘭克林獎?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)隊在美國科學(xué)雜志上發(fā)表了一項重大發(fā)現(xiàn)：在整個物理學(xué)界歷經(jīng)80年的探索之后，他們終于發(fā)現(xiàn)了手性Majorana費米子的存在,。

這一發(fā)現(xiàn),，驗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_啟一個新的時代。

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,，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做出這樣一個大膽的猜測：會不會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,。這個粒子被后來的物理學(xué)界稱之為Majorana費米子,，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費米子,，繼而指出哪些實驗信號能夠作為鐵證如山的證據(jù)。他們預(yù)言手性Majorana費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,，正反粒子的碰撞會將所有質(zhì)量以能量的形式釋放出，從而湮滅整個世界,。而天使粒子的發(fā)現(xiàn),，就好像發(fā)現(xiàn)了一個完美的世界，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,，因為它改變了人們一直認(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。一個重大的發(fā)現(xiàn)往往需要50年甚至100年的時間,，有發(fā)現(xiàn)已經(jīng)是幸運的,。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,，“用一個公式概括整個世界”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，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),。因為這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)兩項理論的發(fā)現(xiàn)，張首晟于2010年獲得歐洲物理獎,；2012年獲得美國奧利弗巴克利獎和狄拉克獎,；2014年獲得美國富蘭克林獎。

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

據(jù)鳳凰科技報道，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,。

新民晚報記者張炯強(qiáng)

[相關(guān)鏈接]張首晟——從閣樓的孤獨到科學(xué)的輝煌,，一個復(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)旦校史館捐贈了一份畢業(yè)文憑,。文憑主人叫張彝,，是當(dāng)時復(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年后的一個秋天,，他也踏進(jìn)了復(fù)旦園,，成為張家的第二個復(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物理學(xué)重量級獎項,，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)

小時候的張首晟是個內(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,。“對我而言,，真正的啟蒙教育不是科學(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,，每個區(qū)僅限10個名額，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了：“伯父的大學(xué)畢業(yè)年冊對大學(xué)有著生動的描寫，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,?？墒牵坏┞浒?，非但不能實現(xiàn)大學(xué)夢,，連高中的大門都無緣了?！斑@是我人生中面臨的一次最嚴(yán)峻的選擇,。”張首晟后來坦言,。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,，包括張首晟,。“我的初中學(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)物理系迎來了一個沒有高中文憑的少年大學(xué)生,?！俺踔袝r，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(xué)時選擇理論物理專業(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)時已被列入留德學(xué)生的內(nèi)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(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間就完成了學(xué)業(yè),。學(xué)習(xí)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。

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，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,。這時凝聚態(tài)物理還是一個方興未艾的研究領(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,。”

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,。“為美所驅(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Ｔ谖锢硐迪祽c報告會上,，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)時理論物理根本沒有這個名詞,，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,。“因為在最高的境界上,，科學(xué)跟藝術(shù),，科學(xué)跟美，主觀,、客觀是統(tǒng)一在一起的,。”在這一點上,，張首晟頗得導(dǎo)師的精神,。師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行在個人,，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)言和在實驗觀測領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻(xiàn),，榮獲歐洲物理獎，這是該獎項首次花落華裔科學(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OliverBuckle獎和國際理論物理學(xué)領(lǐng)域最高獎“狄拉克獎”（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,，實施“千人計劃”時，張首晟成為其中一員,。許多時間,，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,，每年會在國內(nèi)長待一段時間,，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學(xué)校,。”

閣樓上的孤獨小孩,、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,、最接近諾獎的科學(xué)家……張首晟留下很多?；蛟S對上海這座城市來說,，人產(chǎn)會將復(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。

新民晚報記者 張炯強(qiáng)

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