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传奇的一生:阁楼里走出的科学家张首晟
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Zero
12月06日 13:57


泰斗级物理学家杨振宁曾经这样评价自己的学生张首晟:“他获得诺贝尔奖只是时间问题。”


在此之前,张首晟已经在2010年获欧洲物理奖,2012年获美国凝聚态物理最高奖奥利弗巴克利奖,2012年获得狄拉克奖,2014年获美国富兰克林奖,诺奖也被提名候选人。


过去的2017年,张首晟团队又公布出了新的研究进展,发现了正反同体的天使粒子——Majorana费米子,要知道,为了寻找这一神秘粒子,整个国际物理学界已经花费了80年的时间,天使粒子的发现或将为量子计算带来革命性影响,从基本科学发现到技术应用的时间进一步缩短。


所以今天的故事主角是张首晟。



1963年,张首晟出生于上海,那是记忆里的红色年代,3年后的文革大潮席卷了中国,高考中断,各类劳动锻炼侵占了课堂,黄浦江边亦未能幸免,很多知识分子的命运开始跌宕起伏,偶尔读一本外国书都可能会被认为是走资派,打倒批判。


张家在静安区的祖屋有一处阁楼,对于幼年张首晟来说那是一处奇妙之地,是没被红色浪潮拍打的自由空间。张首晟在阁楼里发现了爷爷辈儿的大学毕业文凭,伯父的大学毕业年册,类似《西方哲学史》、《西方艺术概论》等书籍也是不一而足,从康德到黑格尔,从达芬奇到罗丹,从杨振宁到李政道,从艺术到科学,不一样的启蒙教育在阁楼里点亮。


白天在教室里学习各类印着领袖语录和最高指示的课本,回到家里,则一头扎在阁楼阅读各类怪书,这是张守晟童年记忆里最幸福的事。十年光阴,上海滩上一批又一批青年响应伟大领袖的号召,去更广阔的天地里自我改造,张首晟则在沉静缄默的阁楼里度过青葱岁月,汲取知识的营养,向往大学的生活。


转眼到了1976年,阁楼外的世界正在酝酿一场全新变革,未雨绸缪的父亲给13岁的张首晟买了一套高中自学教科书,数学物理化学等一应俱全,没想到就靠这套书他就自学成才了。



1978年的高考,是文革后恢复高考第一届,上海允许初中毕业生直接参加高考,每个区仅限10个名额,还要通过预赛后方能获得高考资格。张首晟不仅顺利过关,还如愿以偿拿到了复旦大学的录取通知书,成了别人眼里的天才。


“我的初中学校很差,如果按部就班再读普通高中,也许结果就和今天不一样了,人生的成就总是跟你一些十字路口上的选择有关。”张首晟回忆说。


到了复旦,少年大学生张首晟几乎没有迟疑地选择了物理系。只因为“初中时,在很封闭的情况下,我们都知道杨振宁、李政道获得诺贝尔奖,为中华民族争了一口气。大学时选择理论物理专业,就是冲着他们的榜样力量。”当然,此时张首晟还不知道,他以后会与杨振宁有一场师生缘分。


天才的人生总是不同寻常,在复旦的第一学期刚结束,一日,张首晟正在宿舍里自习,班主任突然上门,告知他将被选派前往德国柏林大学深造,张首晟成绩优异,已被学校列入留德学生的内定人选,经过德语培训之后,1980年,没有高中文凭也还没大学文凭的张首晟就这样踏上了留学德国的旅

程。



80年代冷战之下的柏林墙还高高耸立着,东边的柏林大学有一些师生为了自由而翻墙来到西柏林,建立了柏林自由大学,与东柏林的老柏林大学遥相对应,张首晟就在柏林自由大学里就读。那一批出国留学的孩子都很刻苦,加上自身的天分,张首晟花了三年时间就完成了学业,要知道一般人都要花五到七年的时间才能毕业。


尽管学业有成,但理论物理就业前途较窄,留学期间,年轻的张首晟也一度陷入迷惘,未来要干什么?


1981年的一个暑假,没有方向的他踏上了当时颇为流行的搭便车之旅,借着免费的顺风车环绕了德国一周。一天,张首晟来到哥根廷大学附近的一片墓地,很多德国著名物理学家长眠于此,每个人的墓碑上,墓志铭都镌刻着其生前发现的一道公式。如Heisenberg的墓志铭是Heisenberg测不准原理的公式,马克斯玻恩是其对波函数概率的一个分析,Otto Hahn的墓碑上是一道核反应公式······




张首晟被深深地震撼了:“一个朴素的墓碑,一个简单而普适的公式,这才是人生最高境界,这些公式与全人类同在。从此之后,我决定要把自己毕生的精力贡献给物理学研究,特别是理论物理学的研究。”


从柏林自由大学毕业后,张首晟被美国纽约州立大学石溪分校录取,如愿以偿师从自己的偶像杨振宁。张首晟很兴奋地向杨振宁阐述自己的学术构想,出乎意料的是,导师杨振宁并没有建议他从事统一场论和基本粒子的研究,而是希望他研究凝聚态物理,此时的凝聚态物理还是尚待开发的全新领域,虽然抱有疑问,但他还是听从了老师的建议。而在今天看来,凝聚态物理在物理学领域中发展得最快,这也体现了杨振宁三十年前的长远目光,同时,杨振宁带领张首晟进入了新的科研境界。


杨振宁曾教导他说:“在最高的境界上,科学跟艺术,科学跟美,主观、客观是统一在一起的,F=ma、E=mc就是描写大自然的最美丽的诗句。”



1987年,孤身出国7年后,张首晟终于获得了博士学位。毕业后他并没有立刻去申请教职,而是去了IBM做高级研究员,此时他在半导体领域已经颇有建树,也受到了当时为斯坦福大学物理系主任、美国第12任能源部部长朱棣文的赏识。于是1993年他就到了斯坦福任教,1996年年仅33岁的张首晟被评为了斯坦福终身教授。


当然,让张首晟名声大噪的还是他后来提出的两项研究成果:拓扑绝缘体理论的材料实现方案和量子自旋霍尔效应,以及最新发现的天使粒子——Majorana费米子。这是些什么东东外行人并不好理解,我们只需要知道这都是量子计算领域最前沿的材料和量子规律研究。


张首晟曾用一个简单的比喻来解释它复杂的原理。“电子在芯片上的运动,就像汽车在集市里行驶,汽车对碰撞产生热量,正如电子之间碰撞发热一样”;而“拓扑绝缘体”为电子搭建了高速公路,让他们能够在一条一条的单行道上运行,从而不会相互碰撞和产生热量。如果用这类材料制造的电子设备,性能会大幅提高,这有望真正催生和普及应用量子计算机。



由于张首晟在理论预言和实验观测领域的开创性贡献,之后连续收割了一波殊荣。2010年荣获欧洲物理奖,2011年,荣膺美国艺术与科学院院士,2012年他先后获得凝聚态物理领域的最高荣誉“奥利弗巴克利奖”和国际理论物理学领域最高奖“狄拉克奖”,2014年获美国富兰克林奖,当初的阁楼少年已然成为了业界举足轻重的华裔理论物理学家。


然而,人生不止于此,张首晟还有另一重身份是硅谷知名的风险投资家。斯坦福大学有着悠久的创业传统,张首晟也深受学校浓厚创业氛围的影响。他在斯坦福大学任创业导师,帮助多位学生创办公司,并作为天使投资人,成功的投资了VMware。VMware的创始人Mendel Rosenblum是斯坦福计算机系的副教授,和张首晟是同事兼邻居。5年后,VMWare被EMC收购,后来又在纽交所上市,如今市值已超过500亿美元,这笔投资给张首晟带来了上百倍的回报。


有了成功的投资经验,张首晟发现从斯坦福大学出来的创业公司,成功率比一般的创业公司高很多。他不禁想到:“何不系统地来做投资,专注于从斯坦福大学出来的创业公司呢?”



于是几经思考,2013年9月,张首晟创立了丹华资本,如今拥有数亿美元的基金规模,更多专注在斯坦福和硅谷这个圈子里,投资方向涉及大数据、企业智能、虚拟现实、人工智能、机器人、移动互联网、金融技术、生物技术等多个高增长的新兴领域,享誉硅谷。“丹”意为斯坦福,而华则取自中华,表达了自己立足斯坦福创新科技研究和投资之外,还有报效祖国的心愿,搭建中美之间高新技术研究和产业联动的桥梁。


此外,用科学的眼光搞投资也成为张首晟和丹华资本的一大优势,他们走在科研领域的最前沿,看到的科学潜力是别的投资家所看不到的,这种本领却恰恰是当下社会最需要的。


张首晟喜欢用第一性原理做风投:简单(simplicity),普适(universality),许多踌躇满志的ceo对他侃侃而谈自己的项目如何厉害时,调查报告显示份额可以有多大时,张首晟往往会提出怪要求——请关掉ppt,走到黑板前,不要背第三方调研的数据,而是凭借自己对项目、行业、产业的清晰的理解和认识,估算出市场等关键数据的数量级,展示自己的逻辑。


“这其实有点像我们做物理研究,更习惯于在黑板前,用自己的知识和思维角度得到自己的答案。”张首晟说,如果这位经受考验的CEO可以做到,那将非常加分,跨界的视野看世界,科研和教育同样有帮助,据说,他也用类似的办法选自己的学生。



从高冷的科学精神到充满金钱与欲望的风险投资,这个事听上去还是风牛马不相及,但是对于张首晟来说,无非是要证明一个公式:成功的斯坦福创业公司=优秀团队+创新性技术或商业模式+广阔市场。他认为“大道至简”是真理的共通点,用科学的理念来带动投资也是一项历史使命,跟科学家的身份并不矛盾。


“如果将整个人类知识看成一棵大树,那它现在是在非常丰茂地成长,这是非常可喜可敬的;但是它有一个缺点,枝与枝之间距离会越来越远。所以我们想在某个领域有作建树,成为一个专家,须非常专注于该领域,这样确实对整个大树的丰茂有益处,但就不能看出枝和枝之间的距离,所以我们还是需要寻根。如果你一直用寻根的办法思考问题,并在任何表面现象中进行思考和抽象,这对你做任何事都很有帮助。”


在张首晟的眼里,真正完美的世界是一个量子的世界,即量子的一个粒子可以百分之百平行去做两件事情。


“量子的世界是平行的,我想人生也可以达到这种境界,那就是你在同时做时所创造的价值比做每一件事都来得高,并且可以把每件事做得更好。”

他说,未来年轻人的机会将更多出现在融合领域。

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