楊振寧稱張首晟是“第一流的物理學(xué)家”，早晚會獲得諾獎
師生情：今年張首晟、余曉帆夫婦與楊振寧先生合影
編者按：
斯坦福大學(xué)物理學(xué)家張首晟曾為楊振寧先生的博士后。楊振寧先生在張首晟去世后，再度表明他認為張首晟應(yīng)該獲諾獎。楊先生的解釋提到張首晟應(yīng)該與一位美國科學(xué)家和一位德國科學(xué)家共享諾獎。有些人認為這是楊先生愛學(xué)生心切而拔高張首晟的成就。無獨有偶，著名國際科學(xué)雜志《自然》報道，近幾年張首晟都被一些科學(xué)家認為是諾獎鐘意者之一?！吨R分子》今介紹《自然》反映的國際評價，并全文轉(zhuǎn)載楊振寧先生對張首晟的惋惜。
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國際物理學(xué)家對張首晟的評價
《自然》雜志享有很高的國際聲譽，它每期除了發(fā)表重要研究論文，也有科學(xué)方面的新聞和評論等部分。有時也選擇報道少數(shù)科學(xué)家去世的新聞。2018年12月8日，它報道了世界著名物理學(xué)家、斯坦福大學(xué)教授張首晟的去世。
《自然》不僅指出國際科學(xué)家認為張首晟具有獲諾貝爾物理獎的可能性，而且專門報道了德國維爾茨堡大學(xué)（Universit?t Würzburg）的Laurens Molenkamp和美國賓州大學(xué)Charles Kane分別對張首晟的高度評價。
Molenkamp和Kane正是楊振寧先生認為應(yīng)該與張首晟共享諾獎的學(xué)者。楊振寧先生是偏愛自己的學(xué)生，還是在科學(xué)判斷力方面繼續(xù)保持高質(zhì)量，《自然》的報道可以明確證明。當(dāng)然，如果還有人對華人永遠懷疑，Molenkamp和Kane獲獎的那天將完全證明楊先生的準確判斷。
楊振寧先生明確指出，張首晟可以獲獎的工作是他2006年對量子霍爾效應(yīng)相關(guān)重要貢獻，《自然》則是著重拓撲絕緣體——實際是同一工作從理論和實際方面的講解。
2015年的Franklin獎給了張首晟、Kane及其合作者Eugene Mele，2019年的突破獎給了Kane和Mele。張首晟去世后，不排除有可能Kane、Molenkamp和Mele也是一種未來諾獎的組合。
“理論物理之最佳”
Kane稱贊張首晟有“把深刻的理論之美與現(xiàn)實世界的材料和實驗相結(jié)合的非凡能力。我認為這是最佳的理論物理”。
《自然》與楊振寧一樣指出，Molenkamp是用實驗證明張首晟和Kane理論的實驗室之一。Molenkamp還贊揚張首晟幫助其他人超乎尋常。
德國得累斯頓的馬普研究所材料科學(xué)家Claudia Felser感謝張首晟對她自己科研和生活的巨大影響：不是碰到張首晟，她不會研究拓撲學(xué)。而張首晟還促成她的婚姻。
張首晟的其他物理學(xué)研究也非常好，但在其生前尚未達到物理學(xué)界認為應(yīng)該獲獎的程度。不過，我們?nèi)绾文軌蛑捞觳诺目茖W(xué)家如果繼續(xù)集中精力研究物理，還可以出現(xiàn)多少美麗燦爛的科學(xué)成就？
楊振寧-張首晟的師生佳話
1957年楊振寧先生與李政道先生共享諾貝爾物理學(xué)獎，打破了華人諾獎此前的零記錄。
1980年，張首晟赴德國柏林，五年半獲得了自由大學(xué)的學(xué)士和碩士學(xué)位。自由大學(xué)教授、華人物理學(xué)家孟大中先生做過張首晟的老師，對這位聰明的少年贊不絕口。1983年，張首晟到楊振寧所在的美國紐約州立大學(xué)石溪分校攻讀博士學(xué)位。楊振寧先生是非常特別的老師，對張首晟的指導(dǎo)超出一般的老師。他勸張首晟改研究方向，不研究自己的方向而研究凝聚態(tài)物理，認為更有突破的前景。物理學(xué)的發(fā)展證明了楊振寧先生判斷的前瞻性。張首晟在楊振寧指導(dǎo)下?lián)Q了研究方向，后來真的在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域做出重要貢獻。
張的才華出眾，在博士研究生期間就涉獵兩個差別很大的領(lǐng)域（超引力和凝聚態(tài)）。
張首晟對楊振寧先生一直感恩，即使在他功成名就之后也非常感激楊振寧先生，曾經(jīng)專門撰文敘述楊振寧先生通過長信與他討論物理學(xué)問題。他們作為不是簡單師生關(guān)系而又勝似一般師生關(guān)系的特殊一對，成為華人科學(xué)家?guī)熒囊欢渭言挕?/p>
楊振寧先生痛失愛徒
張首晟的突然離世，讓楊振寧先生不勝悲痛和惋惜。幾天之后，楊先生發(fā)表了他對張首晟最重要研究工作的文字評價?！豆饷魅請蟆肥紫葓蟮?，《知識分子》得到楊振寧先生確認，全文如下：
張首晟是第一流的物理學(xué)家
凝聚態(tài)物理研究的對象是物質(zhì)的各種性質(zhì)：銅為什么能導(dǎo)電，而橡皮就不能？為什么水會結(jié)冰，會變成蒸汽？等等。這個領(lǐng)域與應(yīng)用，與世界經(jīng)濟發(fā)展，與人類的日常生活都有密切關(guān)系，所以是物理學(xué)中特別重要的領(lǐng)域。張首晟在此領(lǐng)域做出多項重要工作。其中最重要的是：關(guān)于自旋霍爾效應(yīng)(QuantumSpin Hall Effect，QSH) 的震驚物理學(xué)界的工作。
2005-2006年，美國賓州大學(xué) (University of Pennsylvania) 的C. L. Kane和張首晟獨立發(fā)表理論論文，指出有些復(fù)合物在適當(dāng)條件下可能有表面導(dǎo)電現(xiàn)象。這兩篇文章立刻引起所有凝聚態(tài)物理工作者的注意。可是哪些化合物，在何種條件下，才會有此奇特的表面導(dǎo)電現(xiàn)象是一個大難題。
首晟告訴我，他和幾位半導(dǎo)體實驗物理學(xué)家于2006年計算了多種半導(dǎo)體中的量子井(Quantum Well) 的性質(zhì)，于2006年12月15日發(fā)表了一篇文章，預(yù)言一種特別的汞-碲-鎘（Hg-Te-Cd）半導(dǎo)體量子井會有表面導(dǎo)電及其他重要現(xiàn)象。半導(dǎo)體有許多種，量子井的結(jié)構(gòu)有許多可能，他們?nèi)绾芜x定了Hg-Te-Cd量子井？我認為回答是：他們有深入的物理直覺。
2007年德國Würzburg大學(xué)Molenkamp的實驗團隊，根據(jù)此建議調(diào)試了一個HgTe/(HgCd)Te量子井，最后發(fā)現(xiàn)果然有導(dǎo)電和其他現(xiàn)象。那年11月莫倫坎普團隊與張首晟和他的學(xué)生祁曉亮聯(lián)合發(fā)表了一篇文章，公布實驗結(jié)果。此文章是近年來最最震驚物理學(xué)界的文章。
物理學(xué)界普遍認為張、Kane和Molenkamp一定會得諾貝爾獎，現(xiàn)在張不幸逝世，我相信Kane和Molenkamp早晚會得到諾貝爾獎。
世界不求十全十美的人
我們?nèi)A人不經(jīng)意就流露出認為、希望或要求科學(xué)家十全十美，特別是杰出科學(xué)家。這是不切實際的。世界歷史上有沒有過出現(xiàn)十全十美的科學(xué)家恐怕都是疑問。偉大如牛頓、愛因斯坦，都可以找到不是十全十美之處。
張首晟教授無疑為物理學(xué)做出了舉世聞名的貢獻，也為人類文明貢獻了自己的一份。
《知識分子》編輯部同仁與國際物理學(xué)界和華人科學(xué)界一道共同為張首晟的英年早逝感到深切的悲痛。
《自然》報道的翻譯
理論物理學(xué)家、物質(zhì)拓撲態(tài)研究的先驅(qū)張首晟于12月1日離世，享年55歲。在一份12月6日由他的朋友與合作者發(fā)布的聲明中，張首晟的家人稱他生前曾與抑郁癥抗爭。
在斯坦福大學(xué)任教的張首晟是第一個“弄明白”一些長久以來被認為是絕緣體的材料是如何實現(xiàn)外表面導(dǎo)電，并用詳細的計算做出預(yù)測的物理學(xué)家之一。產(chǎn)生這種現(xiàn)象是由于電子的量子態(tài)可以形成一些在擾動下保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，類似于一個可以被松開或扭轉(zhuǎn)但不能被解開的繩結(jié)，其特性可以被拓撲數(shù)學(xué)描述。這些材料被稱為拓撲絕緣體。
張首晟曾與德國維爾茨堡大學(xué)的實驗物理學(xué)家Laurens Molenkamp以及其他致力于實現(xiàn)他的預(yù)測的研究人員一起合作。他曾獲得了眾多獎項，并且在很多年里，被許多研究人員列為他們心中的諾貝爾物理學(xué)獎的有力競爭者。
“他有著不同尋常的能把理論之美與現(xiàn)實世界的材料與實驗相結(jié)合的能力。于我而言， 這就是理論物理最好的歸宿?！蓖瑯邮沁@一領(lǐng)域先驅(qū)的賓夕法尼亞大學(xué)理論物理學(xué)家Charles Kane這樣評價張首晟。
Molenkamp以及其他人都記得張首晟是一個總是超越自己的專業(yè)角色去關(guān)懷他人的人?！拔抑涝S多人都有一些個人問題，而張首晟總是幫助他們，”Molenkamp這樣說。
張首晟1963年出生于上海，之后他赴德國留學(xué)后又前往美國。最近幾年，他還投身于金融領(lǐng)域并且開辦了一家風(fēng)險投資公司。
但是他所幫助發(fā)現(xiàn)的物理領(lǐng)域，在近十年里實現(xiàn)了真正的繁榮。在Kane寫給《自然》的郵件中，他這樣評價張首晟：“除了他開創(chuàng)性的科學(xué)貢獻，我很感激他不知疲倦的領(lǐng)導(dǎo)，他的領(lǐng)導(dǎo)在拓撲絕緣體領(lǐng)域的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用?！?/p>
張首晟也持續(xù)不斷地構(gòu)想出關(guān)于物質(zhì)拓撲態(tài)的新想法，因為他們模擬了基本粒子的行為，其中就包括最先由意大利物理學(xué)家Ettore Majorana提出假想的“馬約拉納態(tài)”，具有這種狀態(tài)的粒子是自身的反粒子。具有馬約拉納態(tài)的粒子被認為是作為未來量子計算機基礎(chǔ)的極具前景的候選粒子。而就在十月份發(fā)表的一篇論文里，張首晟與他的合作者描述了一種比之前的方法更加簡單的可以使馬約拉納子變成現(xiàn)實的方法。
德國馬普所的一位材料科學(xué)家Claudia Felser感嘆張首晟對她的人生有重大的影響，其中包括促成了她的婚事，同時也影響了她的職業(yè)生涯?！叭绻麤]有遇見他同時受到他的啟發(fā)，我永遠不會研究拓撲，他是一個傳奇?！彼@樣評價張首晟。
感謝周卓微、廖曉伶、董潔林的幫助。
制版編輯 | 斯嘉麗
