錢煒

提名理由

2014年，張首晟被全球科學界公認為最有實力獲得本年度諾貝爾物理學獎的科學家之一。盡管諾獎的獲得具有很多不確定因素，但張首晟在拓撲絕緣體領(lǐng)域的突破是物理學界公認的重大成就，而且這一理論上的進步有望應(yīng)用于信息技術(shù)中，徹底改變?nèi)祟惖娜粘Ｉ?。正因為如此，美國富蘭克林獎委員會決定將本年度富蘭克林物理獎授予張首晟，獎勵他在拓撲絕緣體研究領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻。

2014年9月底，《中國新聞周刊》記者收到華裔物理學家張首晟發(fā)自美國斯坦福大學的電子郵件，他在郵件中簡單而平和地說：“如果是那樣，我很愿意接受你的采訪。”

此時正臨近諾貝爾獎宣布的日子，張首晟被視為諾貝爾物理學獎獲得者的大熱門。為此，記者唯恐這名物理學家像當年的作家莫言那樣，一夜之間名揚天下就不再僅僅屬于“科學圈兒”了，于是提前與他進行了采訪的“預(yù)熱”。張首晟在郵件中所說的“那樣”，就是獲得諾獎這個愿望。

然而，張首晟在2014年里沒有成為大眾明星。盡管如此，有人說，他獲得諾貝爾物理學獎只是個時間問題。對此，他回答說，“我認為諾貝爾獎是可遇而不可求的。對于一名科學家來說，新發(fā)現(xiàn)降臨的那一刻才是最大的獎勵。”

燒烤時產(chǎn)生的靈感

2014年11月3日，美國富蘭克林學會宣布授予張首晟本杰明·富蘭克林獎，以獎勵他在拓撲絕緣體領(lǐng)域的突破。可是，這個有幾分“小眾”的科學獎項似乎不足以讓普通人認識張首晟。而實際上，從富蘭克林獎?wù)略O(shè)立以來，有許多科學巨匠曾榮獲此獎，其中包括家喻戶曉的愛因斯坦、居里夫人、愛迪生等。而張首晟則是繼楊振寧之后第二位獲此殊榮的華裔科學家。

在獲得富蘭克林獎之前，張首晟已經(jīng)獲得過物理學界的眾多榮譽，包括歐洲物理獎、奧利弗·巴克利獎、狄拉克獎以及物理前沿獎等國際頂級獎項。然而，富蘭克林獎于他而言似乎更有意義。

“我感到十分榮幸和激動，不單單是因為這是我所獲獎項里面歷史最悠久的一個。也因為這是我首次和偶像愛因斯坦獲得的共同獎項?！痹诘玫将@獎的消息后他表示，“本杰明·富蘭克林是我心目中的偉大英雄，他是一位非常偉大的科學家、發(fā)明家、商人、慈善家和政治家，也是美國的開國元勛之一。我渴望以他為榜樣，除了科學本身以外，還能夠更多為社會做出貢獻。所以，獲得此獎對我來說意義非凡。”

凝聚態(tài)物理、拓撲絕緣體，張首晟的研究領(lǐng)域令普通人聽起來高深莫測。有一次，他和地產(chǎn)大亨潘石屹一起做一個電視訪談節(jié)目——這個節(jié)目專門以這種混搭的方式來邀請訪談嘉賓。

面對一臉迷茫的“潘總”，張首晟解釋說：在常規(guī)半導(dǎo)體中，電子受隨機散射的影響而損失能量。這就好像雖然你有一輛名車，但是它卻運行在擁擠的集市上，發(fā)揮不出名車的效果來。而在拓撲絕緣體中，電子就像運行在高速公路上的汽車，相反方向的運動在空間上是分離的，只要電子在拓撲絕緣體線路內(nèi)運動就不會有電阻，與普通材料連接的時候才會有一些電阻。

名車、集市，這樣通俗的比喻讓潘石屹連連點頭。緊接著，張首晟又解釋了這種新材料的應(yīng)用前景：很多國家已經(jīng)在大力對拓撲絕緣體進行投資了。拓撲絕緣體能夠用來制造消耗能量很少的半導(dǎo)體芯片，這也意味著將來手機能夠待機更長時間。

熟悉美國喜劇《生活大爆炸》的人都記得，劇中那個天才謝爾頓就是理論物理學家，他在其中一集還特別用拓撲絕緣體的知識來炫耀自己的無所不知。在文藝作品中，科學家往往都被描寫成不懂生活的“呆子”，而張首晟則不是那樣，他有豐富的個人愛好和自己的朋友圈。據(jù)他介紹，拓撲絕緣體理論的材料實現(xiàn)方案，就是在一次與朋友的燒烤聚會上提出來的。

那是2006年的7月26日，因為研究進入瓶頸期，張首晟被困擾了很久。在那一天的燒烤聚會上，張首晟為朋友烤著肉，聽著大家閑聊，“有那么一剎那，完全不相干的線索完全串聯(lián)了起來”——至此，拓撲絕緣體這一將在信息學中得到重要應(yīng)用的科學預(yù)言，有了轉(zhuǎn)為技術(shù)應(yīng)用的可能。

圖/受訪者提供

物理之美及其他

對于選擇物理學作為自己終生的事業(yè)，張首晟表示，這主要是好奇心和對美的追求使然?！拔锢韺W是所有自然科學中最基本的學科，我們試圖把物質(zhì)分割成最小的單元，再從中了解萬物是如何從這些最基本單元構(gòu)建而成的?！?/p>

在他看來，“物理學非常優(yōu)美，是描繪自然的詩篇。在詩歌中，我們試圖用簡單的語言抒發(fā)復(fù)雜的情感，在物理學中，像E=MC2這樣的方程式就可以描繪從極小尺度的原子到極大尺度的宇宙，這真是美極了！”他說，他癡迷于物理學，就是因為能夠用簡單、普適、美麗的方式來描繪大自然的規(guī)律。

“中國現(xiàn)在正在從生產(chǎn)大國成為一個發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的大國，這需要更多的年輕人對科學有濃厚的興趣和鉆研的勇氣?！比缃?，張首晟不僅僅在美國斯坦福大學任教和進行科研。作為“千人計劃”的科學家及中國清華大學的教授，他和許多海外高端人才一樣，每年往返于中美兩地進行教學和科研合作。

“值得注意的是，現(xiàn)在越來越多的華人選擇回到中國工作。其中有很多年輕人，就是在美國讀完博士學位，有一兩年在國外做研究的經(jīng)驗之后，回到中國做科研或者任教，我覺得中國的未來就是靠這些年輕人”。

除了在清華與中國年輕的科學家緊密合作，張首晟在斯坦福也有很多中國學生，他說，“從他們身上，我看到了中國科學界未來的希望”。

張首晟認為，對年輕人來說，培養(yǎng)對科學追求的熱情才是最為可貴的。這也是他在忙于自己研究的同時，還堅持教授本科生的原因所在。無論是在美國，還是在中國，張首晟接觸到很多優(yōu)秀的中國學生，他認為這些年輕人有很好的基礎(chǔ)和很強的學習能力。

張首晟在中國接受了基礎(chǔ)教育，而后又赴德國和美國深造，因而在中國與西方教育的對比方面很有體會。他坦言，中國學生的基礎(chǔ)教育扎實，但在研究生階段創(chuàng)意還比較缺乏。他認為，中國的高等教育還處于從“蘇聯(lián)式”向“美國式”過渡當中。

在清華大學的教學，張首晟并沒有安排專業(yè)課，而是講他自己設(shè)計的《科學創(chuàng)新》課程，“因為在清華以及中國頂尖高校，更重要的是點燃學生對科學的興趣”。除此之外，張首晟認為科學也需要人類觀，科學的方向也非常重要，“所以我也會選擇一些題目講解，讓大家在科學的路口選擇時有一些方向”。

生于“書香門第”的張首晟喜歡藝術(shù)、文學，在其任教的斯坦福大學附近，有羅丹雕塑的藝術(shù)館，張首晟在研究沒有思路的時候，就會散步到羅丹的雕塑前。他最喜歡的是《思想者》，他說看著那專注沉思雕塑，會給他很大動力。

在北京授課、做研究的間隙，他經(jīng)常去國家大劇院看話劇、聽歌劇。他笑稱自己是個“很會生活的人”，張首晟覺得這些個人愛好與科學都是相通的。

在獲得富蘭克林獎之后，張首晟又翻出了富蘭克林的傳記，而他同時在讀的另一本書是德國文學巨匠歌德的《浮士德》，“在德國留學的經(jīng)歷讓我養(yǎng)成了閑時閱讀德國詩歌的習慣”。

在授權(quán)“賽先生”（由科學家饒毅、魯白和謝宇三人發(fā)起的一個旨在“與科學同行”的微信平臺）發(fā)表的獲獎感言中，張首晟表示：先賢們給富蘭克林獎創(chuàng)造的燦爛與輝煌不敢直視，只求獎?wù)履苁垢惶m克林的精神在我求知路上時時相伴?？茖W的人生充滿著探險的浪漫，科學家的社會使命遠遠超越科學本身。不求生命無盡，只求一生的貢獻，能作為點點滴滴匯入人類文明的長河。

張首晟

美籍華裔物理學家，美國斯坦福大學教授、清華大學高等研究院教授、中國科學院外籍院士。因在“量子自旋霍爾效應(yīng)”理論預(yù)言和實驗觀測領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻，張首晟與4位歐美科學家共同榮獲2010年“歐洲物理獎”，其后，他又獲得物理學領(lǐng)域眾多的世界性獎項，包括2014年11月3日獲得富蘭克林物理獎。