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1、张首晟：科学家的探险与浪漫 2022年9月，记者通过电子邮件询问张首晟对自己获得当年诺奖的前景有何看法，他在回复中简洁而平和地说：“假如是那样，我很情愿接受你的采访。” 此时正接近诺贝尔奖宣布的日子，张首晟被视为诺贝尔物理学奖获得者的大热门。张首晟在邮件中所说的“那样”，就是获得诺奖这个愿望。尽管张首晟在2022年没有实现这个愿望，但有人说，他获得诺贝尔物理学奖只是个时间问题。对此，他回答说，“我认为诺贝尔奖是可遇而不行求的。对于一名科学家来说，新发觉驾临的那一刻才是最大的嘉奖。” 烧烤时产生的灵感 2022年11月3日，美国富兰克林学会宣布授予张首晟本杰明富兰克林奖，以嘉奖他在拓扑绝缘体领域
2、的突破。可是，这个有几分“小众”的科学奖项好像不足以让一般人相识张首晟。而事实上，从富兰克林奖章设立以来，有很多科学巨匠曾荣获此奖，其中包括家喻户晓的爱因斯坦、居里夫人、爱迪生等。而张首晟则是继杨振宁之后其次位获此殊荣的华裔科学家。 在获得富兰克林奖之前，张首晟已经获得过物理学界的众多荣誉，包括欧洲物理奖、奥利弗巴克利奖、狄拉克奖以及物理前沿奖等国际顶级奖项。然而，富兰克林奖于他而言好像更有意义。 “我感到非常荣幸和激烈，不单单是因为这是我所获奖项里面历史最悠久的一个。也因为这是我首次和偶像爱因斯坦获得的共同奖项。”在得到获奖的消息后他表示，“本杰明富兰克林是我心目中的宏大英雄，他是一位特别宏
3、大的科学家、独创家、商人、慈善家和政治家，也是美国的开国元勋之一。我渴望以他为榜样，除了科学本身以外，还能够更多为社会做出贡献。所以，获得此奖对我来说意义非凡。” 凝合态物理、拓扑绝缘体，张首晟的探讨领域令一般人听起来高深莫测。有一次，他和地产大亨潘石屹一起做一个电视访谈节目这个节目特地以这种混搭的方式来邀请访谈嘉宾。 面对一脸迷茫的“潘总”，张首晟说明说：在常规半导体中，电子受随机散射的影响而损失能量。这就似乎虽然你有一辆名车，但是它却运行在拥挤的集市上，发挥不出名车的效果来。而在拓扑绝缘体中，电子就像运行在高速马路上的汽车，相反方向的运动在空间上是分别的，只要电子在拓扑绝缘体线路内运动就不
4、会有电阻，与一般材料连接的时候才会有一些电阻。 名车、集市，这样通俗的比方让潘石屹连连点头。紧接着，张首晟又说明了这种新材料的应用前景：许多国家已经在大力对拓扑绝缘体进行投资了。拓扑绝缘体能够用来制造消耗能量很少的半导体芯片，这也意味着将来手机能够待机更长时间。 熟识美国喜剧生活大爆炸的人都记得，剧中那个天才谢尔顿就是理论物理学家，他在其中一集还特殊用拓扑绝缘体的学问来炫耀自己的无所不知。在文艺作品中，科学家往往都被描写成不懂生活的“呆子”，而张首晟则不是那样，他有丰富的个人爱好和自己的挚友圈。据他介绍，拓扑绝缘体理论的材料实现方案，就是在一次与挚友的烧烤聚会上提出来的。 那是2022年的7月
5、26日，因为探讨进入瓶颈期，张首晟被困扰了很久。在那一天的烧烤聚会上，张首晟为挚友烤着肉，听着大家闲聊，“有那么一刹那，完全不相干的线索完全串联了起来”至此，拓扑绝缘体这一将在信息学中得到重要应用的科学预言，有了转为技术应用的可能。 美国旧金山当地时间2022年8月8日，美国斯坦福高校华人物理学家张首晟以拓扑绝缘体理论获国际理论物理学中心颁发的物理最高奖“狄拉克奖”，他与普林斯顿高校邓肯霍尔丹和宾州高校查尔斯凯恩3位教授共享这一殊荣。 物理之美及其他 对于选择物理学作为自己终生的事业，张首晟表示，这主要是新奇心和对美的追求使然。“物理学是全部自然科学中最基本的学科，我们试图把物质分割成最小的单
6、元，再从中了解万物是如何从这些最基本单元构建而成的。” 在他看来，“物理学特别美丽，是描绘自然的诗篇。在诗歌中，我们试图用简洁的语言抒发困难的情感，在物理学中，像E=MC2这样的方程式就可以描绘从微小尺度的原子到极大尺度的宇宙，这真是美极了！”他说，他痴迷于物理学，就是因为能够用简洁、普适、漂亮的方式来描绘大自然的规律。 “中国现在正在从生产大国成为一个独创、发觉的大国，这须要更多的年轻人对科学有深厚的爱好和钻研的志气。”如今，张首晟不仅仅在斯坦福高校任教和进行科研，作为清华高校教授，他和很多海外高端人才一样，每年来回于中美两地进行教学和科研合作。 “值得留意的是，现在越来越多的华人选择回到中
7、国工作。其中有许多年轻人，就是在美国读完博士学位，有一两年在国外做探讨的阅历之后，回到中国做科研或者任教，我觉得中国的将来就是靠这些年轻人”。 除了在清华与中国年轻的科学家紧密合作，张首晟在斯坦福也有许多中国学生，他说，“从他们身上，我看到了中国科学界将来的希望”。 张首晟认为，对年轻人来说，培育对科学追求的热忱才是最为珍贵的。这也是他在忙于自己探讨的同时，还坚持教授本科生的缘由所在。无论是在美国，还是在中国，张首晟接触到许多优秀的中国学生，他认为这些年轻人有很好的基础和很强的学习实力。 张首晟在中国接受了基础教化，而后又赴德国和美国深造，因而在中国与西方教化的对比方面很有体会。他坦言，中国学
8、生的基础教化扎实，但在探讨生階段创意还比较缺乏。他认为，中国的高等教化还处于从“苏联式”向“美国式”过渡当中。 在清华高校的教学，张首晟并没有支配专业课，而是讲他自己设计的科学创新课程，“因为在清华以及中国顶尖高校，更重要的是点燃学生对科学的爱好”。除此之外，张首晟认为科学也须要人类观，科学的方向也特别重要，“所以我也会选择一些题目讲解，让大家在科学的路口选择时有一些方向”。 生于“书香门第”的张首晟喜爱艺术、文学，在其任教的斯坦福高校旁边，有罗丹雕塑的艺术馆，张首晟在探讨没有思路的时候，就会漫步到罗丹的雕塑前。他最喜爱的是思想者，他说看着那专注深思雕塑，会给他很大动力。 在北京授课、做探讨的
9、间隙，他常常去国家大剧院看话剧、听歌剧。他笑称自己是个“很会生活的人”，张首晟觉得这些个人爱好与科学都是相通的。 在获得富兰克林奖之后，张首晟又翻出了富兰克林的传记，而他同时在读的另一本书是德国文学巨匠歌德的浮士德，“在德国留学的经验让我养成了闲时阅读德国诗歌的习惯”。 在获奖感言中，张首晟表示：先贤们给富兰克林奖创建的绚丽与辉煌不敢直视，只求奖章能使富兰克林的精神在我求知路上时时相伴。科学的人生充溢着探险的浪漫，科学家的社会使命远远超越科学本身。不求生命无尽，只求一生的贡献，能作为点点滴滴汇入人类文明的长河。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页