李牮：理論物理學(xué)家的“冒險(xiǎn)”丨西湖人物
?理論物理學(xué)家 李牮
文字｜王盈穎
編輯｜謝丹陽(yáng)
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從開(kāi)始就知道，高研院是“我想要去的地方”
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“80后”李牮的名字是父親翻字典時(shí)偶然挑中的。牮[jiàn]，意為用木柱支撐傾斜的房屋，使之平正。
令李牮沒(méi)有想到的是，這個(gè)常會(huì)被人念錯(cuò)發(fā)音的名字，會(huì)和浙江西湖高等研究院的諸多記錄放在一起——在研究院的30多位PI（獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人）中，李牮不僅是第一位正式入職的，也是第一位國(guó)家自然科學(xué)基金獲得者，同時(shí)是第一位以西湖高等研究院為署名單位，在頂級(jí)期刊發(fā)文章的。
此外，他還入選浙江省“千人計(jì)劃”、杭州市“521”計(jì)劃，候選國(guó)家“千人計(jì)劃”青年項(xiàng)目。
李牮是一位理論物理學(xué)家。在這個(gè)為人視作“不食人間煙火”的職業(yè)中，圍繞著李牮的高頻詞是凝聚態(tài)、拓?fù)?、馬約拉納費(fèi)米子、量子計(jì)算等等。
他與實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家為伍，埋頭于實(shí)驗(yàn)設(shè)備給出的數(shù)據(jù)，用理論為數(shù)據(jù)注釋，并預(yù)言實(shí)驗(yàn)中可能發(fā)生的現(xiàn)象，再由實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家驗(yàn)證。一些對(duì)普通人來(lái)說(shuō)高深而繁復(fù)的單調(diào)數(shù)字，成為李牮讀懂自然秘密的通關(guān)密碼。
2016年初夏，作為西湖大學(xué)（籌）的前身及籌建依托主體，眾望中應(yīng)運(yùn)而生的浙江西湖高等研究院發(fā)布了第一次全球人才招聘通知。幾乎可以用“一見(jiàn)鐘情”來(lái)形容，人在美國(guó)新澤西州，已為普林斯頓大學(xué)副研究員的李牮看到訊息后，投遞了自己的簡(jiǎn)歷。
新的辦學(xué)模式，新的研究機(jī)構(gòu)，施一公、陳十一、潘建偉、饒毅等國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界執(zhí)牛耳者參與創(chuàng)辦。西湖大學(xué)（籌）的獨(dú)特性“擊中”了李牮，已有心回國(guó)工作的他似乎瞬間做好了決定：
"這就是我想要去的地方。"
“可以去參與一個(gè)全新的研究院建設(shè)，這給了我極大的想象空間。我做這決定是經(jīng)過(guò)了理性的思考，當(dāng)然也有一些情感因素?！?/p>
2017年3月，李牮正式成為高研院理學(xué)研究所的一名研究員。
入職一年左右時(shí)間，李牮已初步搭建起自己的團(tuán)隊(duì)，漸入科研狀態(tài)。
“和一年前相比，我對(duì)高研院的整體感觸沒(méi)有變化。這就是一個(gè)適合做學(xué)術(shù)的地方，很舒服?！睙o(wú)論是PI還是學(xué)生，李牮發(fā)現(xiàn)，選擇高研院的人大都帶有共同的性格特質(zhì)，比如容易接受新事物，愿意去冒險(xiǎn)，更重要的是把科研視作最重要、最純粹的事。
對(duì)李牮來(lái)說(shuō)，在加入西湖大學(xué)（籌）——這場(chǎng)對(duì)自己頗具意義的冒險(xiǎn)中，馬鞍就位，指明燈亮起，他坐上馬背，握好韁繩，“已經(jīng)準(zhǔn)備好快馬加鞭了”。
?李牮老師在高研院開(kāi)學(xué)典禮Book of Knowledge內(nèi)簽字
和奇異粒子打交道
對(duì)于代表人類知識(shí)高峰，去試探未知的科學(xué)家而言，這份職業(yè)最大的吸引之處是能與藏在幕布后面的自然規(guī)律達(dá)成合拍。
李牮也不例外，當(dāng)自己的理論預(yù)測(cè)得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)時(shí)，會(huì)感到“極大的成就感”、“一種honour（榮耀）”。在香港大學(xué)讀博期間，李牮便發(fā)現(xiàn)了拓?fù)浒驳律^緣體，一種有違物理學(xué)傳統(tǒng)認(rèn)知又被實(shí)驗(yàn)證實(shí)的奇特現(xiàn)象。
? 1998年，李牮本科畢業(yè)于西北大學(xué)，后保送至中國(guó)科學(xué)院物理所。
? 2005年，他轉(zhuǎn)入香港大學(xué)攻讀博士學(xué)位。
? 2008年至2013年、2013年至2016年，他分別在瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)和美國(guó)普林斯頓大學(xué)從事博士后研究。
2013年，李牮結(jié)束了在瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的博士后工作，加入普林斯頓大學(xué)Andrei Bernevig組，和校內(nèi)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家Ali Yazdani的團(tuán)隊(duì)合作，一頭扎進(jìn)了對(duì)馬約拉納費(fèi)米子的研究。
馬約拉納費(fèi)米子神秘，此前一直存在于意大利物理學(xué)家Ettore Majorana在1937年提出的猜想中。馬約拉納費(fèi)米子奇異，其反粒子就為它本身。
同時(shí)，馬約拉納費(fèi)米子有重要的應(yīng)用價(jià)值。在特定條件下，它們能被用于量子計(jì)算，實(shí)現(xiàn)普通計(jì)算機(jī)難以企及的運(yùn)算效率。但尋找馬約拉納費(fèi)米子遠(yuǎn)非易事，在長(zhǎng)達(dá)幾十年內(nèi)，它們都未被證實(shí)存在。
?李牮作為西湖教育基金會(huì)“杭+說(shuō)”第一期的主講人在深圳騰訊總部做題為“從奇異粒子到量子計(jì)算”科普講座的PPT截圖
近些年來(lái)，這一局面得以逐漸打破。歐洲、美國(guó)、中國(guó)的學(xué)者陸續(xù)搭建自己的平臺(tái)找到了這一奇異粒子。李牮所在的美國(guó)合作團(tuán)隊(duì)就是其中突出的一支隊(duì)伍。
在鉛晶體表面生長(zhǎng)的鐵原子鏈兩端，他們捕捉到了馬約拉納粒子的信號(hào)。這一成果2014年在《科學(xué)》期刊發(fā)表時(shí)，引起學(xué)術(shù)界極大關(guān)注。李牮負(fù)責(zé)其中的理論工作。
隨著李牮入職高研院，和普林斯頓大學(xué)團(tuán)隊(duì)的合作沒(méi)有中止，而是很好地延續(xù)了下來(lái)。
2017年11月，同樣在《科學(xué)》期刊，李牮作為共同第一作者的論文發(fā)表，在3年前的研究基礎(chǔ)上，他們發(fā)現(xiàn)了馬約拉納粒子的自旋特性。這不僅填補(bǔ)了2014年那篇論文遺留的最后一塊拼圖，讓馬約拉納粒子的發(fā)現(xiàn)更信服，也開(kāi)拓了一個(gè)新的研究方向。
?論文截圖
憑借在馬約拉納費(fèi)米子上的研究，李牮獲得美國(guó)布拉瓦尼克青年科學(xué)家（地區(qū)）最高獎(jiǎng)。而在高研院，李牮還將繼續(xù)和這種奇異粒子打交道，推進(jìn)其在拓?fù)淞孔佑?jì)算方面的應(yīng)用。
從博后到PI的角色轉(zhuǎn)變
盡管已有多年博后經(jīng)驗(yàn)，在成為高研院PI之前，李牮沒(méi)有完全意義上的自主性去挑選科研課題，需受限于合作導(dǎo)師的安排?！暗移鋵?shí)有挺多自己想研究的題目?！崩铌鹫f(shuō)。
高研院寬松自由的制度、氛圍松綁了李牮在課題上的選擇限制，得以讓他在更多的可能性上施展手腳。
?高研院
成為PI，自主性提升的同時(shí)也意味著責(zé)任更重。李牮坦承，自己正在調(diào)試從博士后轉(zhuǎn)變成PI的過(guò)程，畢竟這是他未曾從事過(guò)的角色。“我需要找到自己管理一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的方式?！边^(guò)去身為博后無(wú)需衡量的因素，如今都擔(dān)負(fù)在身為PI的李牮身上。
科研大部分時(shí)候不是份單打獨(dú)斗的事業(yè)，領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)時(shí)，李牮開(kāi)始需要顧及學(xué)生和博士后的個(gè)人情況。如果開(kāi)展某個(gè)題目的研究，他們是不是有足夠的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)？會(huì)不會(huì)感興趣？
?李牮在高研院第五次學(xué)術(shù)人才招聘面試現(xiàn)場(chǎng)（左一）
起初這些會(huì)成為李牮的難題。好在，有高研院院長(zhǎng)施一公指點(diǎn)迷津，給了不少“很中肯的建議”?！安灰欢ㄊ欠浅＜?xì)節(jié)、具體的建議，但是很建設(shè)性、高屋建瓴?！崩铌鹫f(shuō)，盡管施一公院長(zhǎng)和他研究的學(xué)科不同，但建議仍然受用。
在博士后到PI的蛻變上，作為“過(guò)來(lái)人”，施一公給予李牮的錦囊是留給自己和團(tuán)隊(duì)必要的角色過(guò)渡期，分兩步走?！艾F(xiàn)階段你仍要把自己當(dāng)成是一位博士后，親力親為地做事。與此同時(shí)，學(xué)會(huì)管理團(tuán)隊(duì)?！崩铌鸹貞浭┮还慕ㄗh：“等團(tuán)隊(duì)成熟運(yùn)轉(zhuǎn)以后，你就要立足于關(guān)注更長(zhǎng)遠(yuǎn)的、方向性的事，別把過(guò)多精力放在細(xì)節(jié)的執(zhí)行上。”
李牮的PI之路已近一年，他陸續(xù)從主動(dòng)來(lái)“加盟”的博士生中挑選合適的人選，最核心的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是看對(duì)方是不是能潛下心來(lái)做科研。如今，已有兩位博士后成為李牮團(tuán)隊(duì)的助理研究員，再加上一位長(zhǎng)期訪問(wèn)的博士生、一位“西湖一期”的博士生，李牮的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)小有樣子，逐漸開(kāi)始科研的日常運(yùn)轉(zhuǎn)。
誰(shuí)是最重要的人
一切都比想象中要順利。2017年3月初正式入職，3月中，李牮就完成了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的申請(qǐng)。
準(zhǔn)備期間，盡管高研院沒(méi)有先例可循，李牮卻有不少得力幫手。比如行政人員準(zhǔn)備了詳盡的申請(qǐng)指南，院長(zhǎng)助理王廷亮更是提了不少寶貴建議：申請(qǐng)書(shū)中哪些是特別需要認(rèn)真對(duì)待的，哪些是說(shuō)服評(píng)委的關(guān)鍵。同時(shí)，李牮還借鑒了幾位科學(xué)家朋友的成功申請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)。
過(guò)了幾個(gè)月，申請(qǐng)結(jié)果出來(lái)，很順利地通過(guò)了。高研院PI申請(qǐng)到的第一個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目就這么誕生。
回到最為核心的科研上，李牮還是保持著自己對(duì)高研院的最初判斷：這是一個(gè)令人感到舒服、適合做學(xué)術(shù)的場(chǎng)所。
?李牮在西湖教育基金會(huì)主辦的西湖領(lǐng)航科技論壇
比起實(shí)驗(yàn)物理，理論物理更為抽象，也更要隨時(shí)隨地按下“工作”按鈕。李牮的工作最重要的部分就是思考?；疖嚿希w機(jī)上，他有時(shí)就進(jìn)入了入工作狀態(tài)，“有點(diǎn)像冥想，但也不完全是靜坐。需要演算的時(shí)候，就要用筆和紙”。
高研院背后的行政工作人員，也在為打造一個(gè)理想的科研環(huán)境而盡力。往往李牮提出一些小的建議或要求，行政人員會(huì)第一時(shí)間去想辦法解決，甚至不惜加班加點(diǎn)。
“受寵若驚?！崩铌鸶惺艿?，在高研院，科研工作者成為了最重要的人。
?高研院新年聯(lián)歡會(huì)上小觀眾為李牮打CALL
