国际支持杨振宁判断张首晟应获诺奖

　　师生情：今年张首晟、余晓帆夫妇与杨振宁先生合影

　　编者按：

　　 斯坦福大学物理学家张首晟不是杨振宁先生的博士学位研究生。杨振宁先生在张首晟去世后，再度表明他认为张首晟应该获诺奖。杨先生的解释提到张首晟应该与一位美国科学家和一位德国科学家共享诺奖。有些人认为这是杨先生爱学生心切而拔高张首晟的成就。无独有偶，著名国际科学杂志《自然》报道，近几年张首晟都被一些科学家认为是诺奖钟意者之一。《知识分子》今介绍《自然》反映的国际评价，并全文转载杨振宁先生对张首晟的惋惜。

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　　国际物理学家对张首晟的评价

　　《自然》杂志享有很高的国际声誉，它每期除了发表重要研究论文，也有科学方面的新闻和评论等部分。有时也选择报道少数科学家去世的新闻。2018年12月8日，它报道了世界著名物理学家、斯坦福大学教授张首晟的去世。

　　Molenkamp和Kane正是杨振宁先生认为应该与张首晟共享诺奖的学者。杨振宁先生是偏爱自己的学生，还是在科学判断力方面继续保持高质量，《自然》的报道可以明确证明。当然，如果还有人对华人(专题)永远怀疑，Molenkamp和Kane获奖的那天将完全证明杨先生的准确判断。

　　杨振宁先生明确指出，张首晟可以获奖的工作是他2006年对量子霍尔效应相关重要贡献，《自然》则是着重拓扑绝缘体——实际是同一工作从理论和实际方面的讲解。

　　2015年的Franklin奖给了张首晟、Kane及其合作者Eugene Mele，2019年的突破奖给了Kane和Mele。张首晟去世后，不排除有可能Kane、Molenkamp和Mele也是一种未来诺奖的组合。

　　“理论物理之最佳”

　　Kane称赞张首晟有“把深刻的理论之美与现实世界的材料和实验相结合的非凡能力。我认为这是最佳的理论物理”。

　　《自然》与杨振宁一样指出，Molenkamp是用实验证明张首晟和Kane理论的实验室之一。Molenkamp还赞扬张首晟帮助其他人超乎寻常。

　　德国得累斯顿的马普研究所材料科学家Claudia Felser感谢张首晟对她自己科研和生活的巨大影响：不是碰到张首晟，她不会研究拓扑学。而张首晟还促成她的婚姻。

　　张首晟的其他物理学研究也非常好，但在其生前尚未达到物理学界认为应该获奖的程度。不过，我们如何能够知道天才的科学家如果继续集中精力研究物理，还可以出现多少美丽灿烂的科学成就？

　　杨振宁-张首晟的师生佳话

　　1957年杨振宁先生与李政道先生共享诺贝尔物理学奖，打破了华人诺奖此前的零记录。

　　1980年，张首晟赴德国柏林，五年半获得了自由大学的学士和硕士学位。自由大学教授、华人物理学家孟大中先生做过张首晟的老师，对这位聪明的少年赞不绝口。1983年，张首晟到杨振宁所在的美国纽约州立大学石溪分校攻读博士学位。杨振宁先生是非常特别的老师，对张首晟的指导超出一般的老师。他劝张首晟改研究方向，不研究自己的方向而研究凝聚态物理，认为更有突破的前景。物理学的发展证明了杨振宁先生判断的前瞻性。张首晟在杨振宁指导下换了研究方向，后来真的在凝聚态物理领域做出重要贡献。

　　张的才华出众，在博士研究生期间就涉猎两个差别很大的领域（超引力和凝聚态）。

　　张首晟对杨振宁先生一直感恩，即使在他功成名就之后也非常感激杨振宁先生，曾经专门撰文叙述杨振宁先生通过长信与他讨论物理学问题。他们作为不是简单师生关系而又胜似一般师生关系的特殊一对，成为华人科学家师生的一段佳话。

　　杨振宁先生痛失爱徒

　　张首晟的突然离世，让杨振宁先生不胜悲痛和惋惜。几天之后，杨先生发表了他对张首晟最重要研究工作的文字评价。《光明日报》首先报道，《知识分子》得到杨振宁先生确认，全文如下：

　　张首晟是第一流的物理学家

　　凝聚态物理研究的对象是物质的各种性质：铜为什么能导电，而橡皮就不能？为什么水会结冰，会变成蒸汽？等等。这个领域与应用，与世界经济发展，与人类的日常生活都有密切关系，所以是物理学中特别重要的领域。张首晟在此领域做出多项重要工作。其中最重要的是：关于自旋霍尔效应(QuantumSpin Hall Effect，QSH) 的震惊物理学界的工作。

　　2005-2006年，美国宾州大学 (University of Pennsylvania) 的C. L. Kane和张首晟独立发表理论论文，指出有些复合物在适当条件下可能有表面导电现象。这两篇文章立刻引起所有凝聚态物理工作者的注意。可是哪些化合物，在何种条件下，才会有此奇特的表面导电现象是一个大难题。

　　首晟告诉我，他和几位半导体实验物理学家于2006年计算了多种半导体中的量子井(Quantum Well) 的性质，于2006年12月15日发表了一篇文章，预言一种特别的汞-碲-镉（Hg-Te-Cd）半导体量子井会有表面导电及其他重要现象。半导体有许多种，量子井的结构有许多可能，他们如何选定了Hg-Te-Cd量子井？我认为回答是：他们有深入的物理直觉。

　　2007年德国Würzburg大学Molenkamp的实验团队，根据此建议调试了一个HgTe/(HgCd)Te量子井，最后发现果然有导电和其他现象。那年11月莫伦坎普团队与张首晟和他的学生祁晓亮联合发表了一篇文章，公布实验结果。此文章是近年来最最震惊物理学界的文章。

　　物理学界普遍认为张、Kane和Molenkamp一定会得诺贝尔奖，现在张不幸逝世，我相信Kane和Molenkamp早晚会得到诺贝尔奖。

　　世界不求十全十美的人

　　我们华人不经意就流露出认为、希望或要求科学家十全十美，特别是杰出科学家。这是不切实际的。世界历史上有没有过出现十全十美的科学家恐怕都是疑问。伟大如牛顿、爱因斯坦，都可以找到不是十全十美之处。

　　张首晟教授无疑为物理学做出了举世闻名的贡献，也为人类文明贡献了自己的一份。

　　《知识分子》编辑部同仁与国际物理学界和华人科学界一道共同为张首晟的英年早逝感到深切的悲痛。

　　《自然》报道的翻译

　　理论物理学家、物质拓扑态研究的先驱张首晟于12月1日离世，享年55岁。在一份12月6日由他的朋友与合作者发布的声明中，张首晟的家人称他生前曾与抑郁症抗争。

　　在斯坦福大学任教的张首晟是第一个“弄明白”一些长久以来被认为是绝缘体的材料是如何实现外表面导电，并用详细的计算做出预测的物理学家之一。产生这种现象是由于电子的量子态可以形成一些在扰动下保持稳定的结构，类似于一个可以被松开或扭转但不能被解开的绳结，其特性可以被拓扑数学描述。这些材料被称为拓扑绝缘体。

　　张首晟曾与德国维尔茨堡大学的实验物理学家Laurens Molenkamp以及其他致力于实现他的预测的研究人员一起合作。他曾获得了众多奖项，并且在很多年里，被许多研究人员列为他们心中的诺贝尔物理学奖的有力竞争者。

　　“他有着不同寻常的能把理论之美与现实世界的材料与实验相结合的能力。于我而言， 这就是理论物理最好的归宿。”同样是这一领域先驱的宾夕法尼亚大学理论物理学家Charles Kane这样评价张首晟。

　　Molenkamp以及其他人都记得张首晟是一个总是超越自己的专业角色去关怀他人的人。“我知道许多人都有一些个人问题，而张首晟总是帮助他们，”Molenkamp这样说。

　　张首晟1963年出生于上海，之后他赴德国留学后又前往美国。最近几年，他还投身于金融领域并且开办了一家风险投资公司。

　　但是他所帮助发现的物理领域，在近十年里实现了真正的繁荣。在Kane写给《自然》的邮件中，他这样评价张首晟：“除了他开创性的科学贡献，我很感激他不知疲倦的领导，他的领导在拓扑绝缘体领域的发展起着至关重要的作用。”

　　张首晟也持续不断地构想出关于物质拓扑态的新想法，因为他们模拟了基本粒子的行为，其中就包括最先由意大利物理学家Ettore Majorana提出假想的“马约拉纳态”，具有这种状态的粒子是自身的反粒子。具有马约拉纳态的粒子被认为是作为未来量子计算机基础的极具前景的候选粒子。而就在十月份发表的一篇论文里，张首晟与他的合作者描述了一种比之前的方法更加简单的可以使马约拉纳子变成现实的方法。

　　德国马普所的一位材料科学家Claudia Felser感叹张首晟对她的人生有重大的影响，其中包括促成了她的婚事，同时也影响了她的职业生涯。“如果没有遇见他同时受到他的启发，我永远不会研究拓扑，他是一个传奇。”她这样评价张首晟。

　　感谢周卓玲、廖晓伶、董洁林的帮助。