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沉痛哀悼!复旦大学杰出校友张首晟逝世

发布时间:2018-12-06

复旦大学杰出校友,美国华裔科学家,斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授张首晟于美国当地时间12月1日去世,享年55岁。

2017年7月21日凌晨,张首晟及其团队在美国科学杂志上发表了一项重大发现:在整个物理学界历经80年的探索之后,他们终于发现了手性Majorana费米子的存在。

这一发现,验证了由意大利理论物理学家Ettore Majorana在80年前提出的预测——存在一类没有反粒子的粒子。同时也证明了存在一种比量子还小的单位,这将对现在的量子理论带来巨大的改变。

张首晟将这一新发现称为“天使粒子”。非专业人士可能暂时难以理解这一发现,但是对基础物理界来说,这或将开启一个新的时代。

2016年12月17日,张首晟在第二届“复旦科技创新论坛”上作报告。当时,他这样开场:“今天我非常有幸回到复旦大学。刚才大家听了介绍,我也是改革开放之后第一届的学生。1978年的时候,我入学来到复旦。当年我才15岁,还没有读过高中,就来到了复旦大学,所以今天看到年轻的同学们,也是非常的感到亲切。我今天给大家做一个学术的报告,是讲电子的高速公路。”

2016年12月,张首晟回母校参加复旦科技创新论坛

师生校友沉痛悼念

周桂发

复旦大学退管会主任、档案馆原馆长

惊悉有着浓厚复旦情节的校友张首晟先生突然离世,倍感惋惜。近些年与他的交往历历在目。我筹建校史馆时,得知2004年12月在物理学国际研讨会上,他向王生洪老校长展示他祖父宣统元年的毕业文凭。

2005年5月,他将其祖父的毕业文凭捐赠给复旦大学,我和档案馆沈如松馆长接受捐赠。如今,这件珍贵的文物成为校史馆的镇馆之宝。七年后,2012年6月2日,他借来复旦参会的机会,将他多年来获得的重要证书(影印件)捐赠给复旦,并在影印件上一一签名。我与他座谈40多分钟,留下珍贵影像资料。

如今斯人已逝,令我伤心不已。与他交往的点滴容我细细梳理,争取能把这位著名科学家与母校的情怀记录下来,再与大家分享。

彭瑷莉

高等学术研究院

张首晟教授曾参加2016年复旦科技创新论坛,当时有幸接待他,零距离感受到张教授的风趣幽默与治学严谨,他非常支持论坛工作,并在大会作题为“电子高速公路:计算的量子飞跃”的报告,用生动的语言向我们展示什么是拓扑绝缘体。听到教授噩耗,我们高等学术研究院全体老师都非常难过,希望教授一路走好。

从阁楼的孤独到科学的辉煌

2005年,正值复旦大学百年校庆前夕,一位有心人向复旦校史馆捐赠了一份毕业文凭。文凭主人叫张彝,是当时复旦公学的第二届学生。这份签发于1909年的毕业证书是我国目前存世的最早大学毕业文凭。这位有心人叫张首晟,张彝是他的祖父,在祖父毕业近70年后的一个秋天,他也踏进了复旦园,成为张家的第二个复旦人。不久后,张首晟远涉重洋深造,在科研领域穷幽探微多年,如今凭借高质量的科研成果以及多项物理学重量级奖项,成为跻身大洋彼岸物理学界顶级俱乐部的华裔科学家。

从复旦出发

1978年9月,复旦大学物理系迎来了一个没有高中文凭的少年大学生。“初中时,在很封闭的情况下,我们都知道杨振宁、李政道获得诺贝尔奖,为中华民族争了一口气。大学时选择理论物理专业,就是冲着他们的榜样力量。”张首晟如是说。走进物理系,距离偶像又近了一步,不过当年的他或许没有想到,自己和偶像的缘分远不止如此。

张首晟入学照

复旦的时光是快乐的,对于阁楼上的少年来说尤其如此:“在初中的时候,由于喜欢读书,周围的人都不以为然,我一直感觉很孤单。来到复旦之后,大家都如饥似渴地读书,有了很多的好朋友。”张首晟说。那年,张首晟住在11号楼303室,一个寝室8个人,他的年纪最小。平日里看得最多的就是争分夺秒地读书,偶尔的课余生活也成忙碌的学生生活的美好点缀。班上有海外关系的同学陈捷弄到了进口彩色胶卷,这在当年是金贵无比的稀罕玩意,但他还是毫不吝啬地把它拿到学校和同学共享。这些彩色胶卷,留下了许多张首晟在复旦园里珍贵的青春影像,他和陈捷也结成了莫逆之交,每逢对方赴美,一定住他家里。

大学第一个学期就这样愉快而匆匆地过去了。第二学期开始,一日,张首晟正在宿舍里自习,班主任突然上门,告知他将被选派前往德国柏林大学深造。张首晟高考成绩优异,在当时已被列入留德学生的内定人选。

对张首晟来说,这个消息可谓天降喜讯。他对德国最初的印象,来自儿时啃过的那些哲学书籍,隐隐约约知道它是康德、黑格尔的祖国。“学了物理以后,发现教科书上重要的物理公式很多都是德国物理学家的贡献,去德国留学对我来说像做梦一样。”张首晟说。当年公派到德国的学生一律要在同济大学接受为期一年的德语培训。1980年,没有来得及拿到复旦文凭的张首晟,正式踏上了赴德之旅。

镌刻着物理公式的墓碑

张首晟到达西柏林时,戒备森严的柏林墙还高高耸立着。他所在的柏林自由大学是一部分老柏林大学出走的师生所创,与东柏林的老柏林大学(后称洪堡大学)遥相对应。这所位于冷战前哨的大学甫一成立,便以“真实,公平,自由”为校训,更把“自由”二字嵌入校名。在这样一所以自由著称的学校里就读,对于张首晟而言可谓如鱼得水。外面的世界很精彩,但他没有忘记自己的本分。柏林大学的学制为五年,不少人甚至花了七年才能毕业,但凭借着出色的学习能力和勤奋,年轻的张首晟花了三年时间就完成了学业。学习之余,他还花了不少时间深入了解德国乃至欧洲的人文历史。

尽管学业顺利,但理论物理的前途较窄,一度让他对自己的未来感到迷惘。“本来我还挺有信心的,但同学之间的担忧对我产生了影响,1981年左右,我开始想到前途问题。”张首晟说。就在当年暑假,他踏上了德国颇为流行的搭便车之旅,借着免费的顺风车环绕了德国一周,这场如骑士一般的浪漫旅行对张首晟的人生选择产生了重要影响。

一天,张首晟来到哥根廷大学附近的一片墓地。很多德国著名物理学家长眠于此,每个人的墓碑上,墓志铭都镌刻着其生前发现的一道重要公式。如Heisenberg的墓志铭是Heisenberg测不准原理的公式,Max Born是其对波函数概率的一个分析,Otto Hahn的墓碑上是一道核反应公式,张首晟被深深地震撼了:“一个朴素的墓碑,一个简单而普适的公式,这才是人生最高境界。从此之后,我决定要把自己毕生的精力贡献给物理学研究,特别是理论物理学的研究。”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。

物理公式是美丽的诗句

在德国攻读学位期间,张首晟开始思索自己的学术方向。当时,在他看来,物理学的最高目标是将爱因斯坦揭示的宇宙四大力统一起来,杨振宁先生在这方面颇有建树,而他又是自己儿时的偶像,前往美国追随杨振宁先生从事统一场研究便成为他念兹在兹的目标。

从柏林自由大学毕业后,张首晟被美国纽约州立大学石溪分校录取,如愿以偿成为了杨振宁先生的弟子。一入门,他就迫不及待地向老师阐述他的学术构想。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。这时凝聚态物理还是一个方兴未艾的研究领域,杨振宁先生本人的研究方向也并不在此,老师的建议让张首晟大惑不解。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,这体现了他三十年前精准的眼光。”

而更让张首晟得益匪浅的是,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:“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。在物理系系庆报告会上,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。

2017年情人节,张首晟写给太太余晓帆的诗歌

斯坦福最年轻的终身教授

1993年,张首晟进入斯坦福大学任教,不久后便头角峥嵘,成为该校最年轻的终身教授之一。2010年凭借“量子自旋霍尔效应”理论预言和在实验观测领域的开创性贡献,荣获欧洲物理奖,这是该奖项首次花落华裔科学家;2011年,因在物理学领域做出的卓越成就,荣膺美国艺术与科学院院士。2012年他先后获得凝聚态物理领域的最高荣誉Oliver Buckle奖和国际理论物理学领域最高奖“狄拉克奖”(Dirac Medal)。

近年来俘获大批中国粉丝的美剧《生活大爆炸》里,主角物理学家们的口中常常蹦出“拓扑绝缘体”的新名词,就引用了张首晟科研组的研究成果,对于非物理专业人而言,从这个侧面去了解他的科研影响力或许更为直观。

不但在科研领域,张首晟在教学方面亦成绩斐然。二十多年来,他培养的学生已遍布美国各大名校,其中不乏来自中国的面孔,毕业于母校复旦大学的刘勤是张首晟门下唯一一名女生。让张首晟印象深刻的是一位在国内培养的“土博士”祁晓亮,他在斯坦福大学跟随张首晟做了一年的博士后研究以后,意外收到美国多所名校向他递出的橄榄枝,最后顺利留美成为一名“洋教授”。

在张首晟日益精进的同时,中国也在发生着一日千里的变化。恢复公派留学生制度三十年后,许多当年从中国漂洋过海的优秀人才,在他乡开花结果以后,开始回流反哺故土。张首晟成为其中一员。现在,除了继续担任斯坦福教职以外,他还是清华大学高等研究院的一名教授,每年会在国内长待一段时间,从事科研并指导学生。他也常常回到母校复旦大学,在报告会上他说:“我希望我在有生之年,能够用自己的努力,使中国能够真正建成如世界第一流的像斯坦福这样的学校。”

2018年10月张首晟在上海滴水湖论坛期间与世界顶尖科学家在一起

“阁楼上的孤独小孩”“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”……最让他骄傲的身份,或许只是简简单单三个字——科学家。

2018年6月斯坦福大学毕业典礼上,张首晟全家留影

(原文节选自“复旦大学”微信公众号,复旦大学校友会供稿,原标题:《美国国家科学院院士张首晟:从阁楼的孤独到科学的辉煌》,有删改。)

 

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