华人科学天才陨落:成就媲美杨振宁,热衷投资区块链

12-06 18:54
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作者 / 薛芳 关王 丹薇

“巨星陨落,普天共伤,黑洞辐射,宇宙奇观,寻美求真,日月同辉,文章千秋,一气呵成,同台领奖,我生至幸,斯人已去,英魂长存!”

3月14日,著名物理学家霍金去世,张首晟在获知该消息后,在微信朋友圈发文悼念。

世事无常,九个月后,这位年仅55岁的华人科学天才也意外离世。

张首晟是知名科学家杨振宁的弟子,曾获得2015年富兰克林物理学奖章,以表彰他在拓扑绝缘体研究领域的开创性贡献。富兰克林奖章是美国富兰克林学会的最高荣誉奖,以本杰明o富兰克林的姓氏命名,霍金也曾在1981年被授予该奖章,该奖章的获得者还包括爱因斯坦、居里夫人、杨振宁等人。

在张首晟看来,霍金最大的贡献是用黑洞熵公式统一了宇宙三个基本常数:牛顿万有引力的G,量子力学的普朗克常数h和爱因斯坦相对论的光速c,张首晟自己同样对物理学贡献颇多,除了拓扑绝缘体,量子自旋霍尔效应、天使粒子的研究令其在全球科学家享有盛名。

“对他来说,获得诺贝尔奖只是时间问题。”张首晟读博士时的老师杨振宁先生引以为豪。

2017年,张首晟和团队发现的手性Majorana费米子,再次引发全球关注。

“我们发现了一个完美的世界,那里只有天使,没有魔鬼。”张首晟把这一新发现的手性Majorana费米子称为天使粒子。或许,只有天使、没有魔鬼,这是科学天才张首晟内心真正所向往的世界。

非功利的人生

他们都长眠于此。数学家高斯,放射化学家和物理学家奥托·哈恩,提出23个问题的数学家希尔伯特……

年仅18岁的张首晟看着墓碑,大多上面都刻了一个简单公式,公式涵盖了他们一生对科学的贡献和关于科学的精华思想。

在莱纳河西岸的城市公墓,鲜花和水池之旁,这些伟大的灵魂伴着东岸教堂的钟声静静地沉睡。

在哥根廷这个小镇里,格林童话记录了“井旁的牧鹅姑娘”,亨利希o海涅从这里出发,写成脍炙人口的《哈茨山游记》,而这个小镇,对张首晟来说,似乎也同样重要,他思考他的人生。

“什么叫人生,人生到底要留下来什么……除了留下我们的基因,这些人留下来都是最精华的信息,对整个人类文明来说都是一种骄傲,这对我非常大的一个震撼,我觉得我要devote我所有的自己的生命,为人类的科学做出一些贡献。”

2012年,张首晟在台湾国立大学做演讲时对台下学子说。

那个时候,张首晟很困惑。作为当年“千人计划”被派出去的留学生,毕业后是要回到国内工作的,张首晟学的是理论物理,在国内有所建树的机会很少,朋友们都纷纷建议他学一些有用而务实的学科,比如工程方面的,一是比较有用,二是在国内就业的机会也多。

对他们来说,都会选择面对现实。“一个中国人在那里,什么生存之道最好,可能就变成了我自己的生存之道。”一位海归出身的投资界大腕曾如此点评自己在人生关键的节点的选择,他放弃了自己成为一个伟大数学家的梦想,去了华尔街。

张首晟的选择是听从了自己内心的声音,继续在物理学的路上前行。接受《复旦人》采访时,当时的张首晟看来,物理学的最高目标是将爱因斯坦揭示的宇宙四大力统一起来,杨振宁先生在这方面颇有建树,因此,师从杨振宁成为他的目标。

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,如愿成为杨振宁先生的弟子。但杨振宁并不支持他从事统一场论或基本粒子物理研究,而是向他推荐了凝聚态物理,杨振宁先生本人的研究方向也并不在此,老师的建议让张首晟大惑不解。

多年以后,张首晟才明白了杨振宁当初的用心,一般来说老师总是希望学生能够发展自己的研究领域,杨振宁先生却建议张首晟从事其他领域的研究。而今天凝聚态物理在物理学领域中发展得最快,这让人不得不佩服杨振宁三十年前精准的眼光。

张首晟的3岁到13岁,是中国的文革十年,积着厚厚的灰的阁楼,成为他的藏宝阁。年幼的张首晟是个内向的小孩,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,则一头扎在阁楼上,看各种各样的怪书,《西方哲学史》,《西方艺术概论》。

对张首晟来说,对他完成启蒙的,不是科学,而是艺术和哲学。在那个读书无用论的年代,喜欢读书的孩子反而会被轻视,这完全是一种逻辑的颠倒,而张首晟对读书的渴求完全来自于内心的驱动。“我现在回顾我的一生,我觉得当时这个时代其实对我起了非常重大的作用,我有着极强的自学能力,我的一些研究之所以能够成功,是在不同的学科在交叉里面能够很快的在运作。”他如此说。

1976年,父亲给张首晟买了一套自学丛书,其中包括数学、物理等科目。第二年,高考正式恢复。

当时初三在读的张首晟而言,高考的恢复跟他的关系不大。那年,上海允许初中毕业生直接参加高考,每个区仅限10个名额,参加高考的初中毕业生需要参加预赛,通过后方能获得高考资格。

但是,一旦落榜,张首晟连上高中的资格都没有了。这一次冒险也完全改写了他的命运:“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。”他曾对媒体如此说。

1978年9月,复旦大学物理系迎来了一个少年大学生。“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。大学时选择理论物理专业,就是冲着他们的榜样力量。”张首晟如是说。走进物理系,距离偶像又近了一步,不过当年的他或许没有想到,自己和杨振宁的缘分远不止如此。

大一第二学期,一日,张首晟正在宿舍里,班主任突然上门,告知他将被选派前往德国柏林大学继续学习。张首晟对德国最初的印象,来自阁楼上阅读的书籍,知道它是康德、黑格尔的祖国。学了物理以后,发现教科书上重要的物理公式很多都是德国物理学家的贡献,去德国留学对他来说像做梦一样。

柏林大学的学制为五年,不少人甚至花了七年才能毕业,但凭借着强大的自学能力和超人的勤奋,年轻的张首晟花了三年时间就完成了学业。学习之余,他花了一些时间深入了解德国乃至欧洲的人文历史。

1987年,张首晟获得美国大学的博士学位,随后在IBM研究中心做高级研究员,此时他在半导体物理领域已经颇有建树,深受前美国能源部长朱隶文先生的赏识。1993年,张首晟被斯坦福大学聘为物理系教授,1996年被评为终身教授,当时他年仅33岁,是斯坦福大学最年轻的正教授之一。

拓扑绝缘体的轰动

“谁知道什么是拓扑绝缘体?”在美剧《生活大爆炸》谢耳朵代课那一幕,他以一贯骄傲的神情问台下的同学:在谢耳朵看来,作为理论物理学最精深的课题之一的拓扑绝缘体,是很能彰显其水平的。

在百度搜索栏里输入“张首晟”三个字,会有诸如此类的关联词,“神童”,“诺奖”,“科学家”,这些褒义的中性词标题文章之外,也会有一些好玩的——如“真是不得不感慨,张首晟实在太帅了”这样标题的文章。

网络是现实生活的映射,“他不同于一般的科学家,不呆板,也不木讷,看上去像是个明星;他非常能言善辩;也很有鼓动性。总的来说,他是一个很有魅力的人。”中国科学院物理所研究员,北京凝聚态物理国家实验室首席科学家丁洪如此评价这位认识多年的老朋友。

张首晟,斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授。他已包揽物理界所有重量级奖项,包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖等。

“张首晟在凝固态物理学方面的成就有两个,一个是拓扑绝缘体,一个是量子自旋霍尔效应。”丁洪如此评价张首晟在物理学方面的贡献。“它的一个特点是理论引导实验之前,也有一些物理学家在做,但真正的理论引导实验,是张和他的团队是最先开始做的,先从两维的拓扑绝缘体开始,再到三维。”

拓扑绝缘体是这几年凝聚态物理学兴起的热点领域,其中涉及许多重要的物理现象和物理机制,同时有着广阔的应用前景。拓扑绝缘体是一种具有奇异量子特性的新物质状态,它完全不同于传统意义上的“金属”和“绝缘体”,它是一种内部绝缘、界面允许电荷移动的材料。

而关于“量子自旋霍尔效应”,“总的来讲,我们发现了一个新的电子运动规律。电子运动本来是杂乱无章的,但现在我们能让电子的运动就像高速路上的汽车一样,分成不同的车道,各行其道,互不干扰。简单的说,就是使得电子的运动更有效率,而且不会消耗很多的能量。”张首晟曾如此对《科学大众》杂志如此介绍。

“拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应,能在短短的几年内产生,且能有社会效应,也是比较难得。可以对比下,2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈o海姆和康斯坦丁o诺沃肖洛夫,因为他们发现了石墨烯材料。同是诺奖,相比之下,我个人觉得就是拓扑绝缘体,就是在理论上面的深度和广度比石墨烯是要强很多。”丁洪如此评价。

正如丁洪所说,拓扑绝缘体确实比较接地气。因此美国的编剧把这一发现写进其剧本中。

而拓扑绝缘体有可能将信息社会带到更高层次,甚至会带来一场产业革命。“基础物理与霍金研究的宇宙深处的奥秘一样,跟日常生活没有太大关系,但我们的科学灵感有可能在今后五至十年内真正改变我们的生活。如果有一天,我们的努力从根本上改变了人类社会,那将是对科学家最高的奖励。”张首晟对《创业邦》杂志说。

2017年,张首晟再次引发全球关注,根据他及其团队的介绍,其已证明在时空中传播的手性Majorana费米子的存在,这一重大发现已发表在最新一期的科学杂志上。

引力波从提出猜想到最终被发现历经一百年,而Majorana费米子从1937年被意大利理论物理学家EttoreMajorana提出猜测到今日也已整整过去八十年。

手性Majorana费米子的发现为持续了整整80年对这一神秘粒子的搜索画上了圆满的句号。类比Dan Brown描述正反粒子湮灭爆炸的小说《天使与魔鬼》,张首晟提出这一新发现的手性Majorana费米子应该称为天使粒子:我们发现了一个完美的世界,那里只有天使,没有魔鬼。

多面人生

斯坦福有着浓厚的创业氛围。张首晟是斯坦福大学的创业导师,他本人也是一名天使投资人,他成功的投资了VMware(NYSE:VMW)。VMware的创始人Mendel Rosenblum是斯坦福计算机系的副教授,他和妻子Diane Green共同创办了这家业界领先的虚拟化软件公司。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的张首晟,他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。他琢磨:“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?”

2013年9月,张首晟和斯坦福大学应用物理学博士谷安家在硅谷联合成立丹华资本。丹华资本的“丹”取自斯坦福(又译为史丹福),“华”取自中华,意在以斯坦福为核心,专注于投资美国最具颠覆性的科技及创新的商业模式,包括人工智能、大数据、医疗健康、企业级应用、区块链等领域,投资阶段主要为早期以以及成长期的公司,目前管理超过6亿美元规模的两支美元基金和一支人民币基金。

创投界很多风云人物都是学物理出身,比如俄罗斯亿万富翁Yuri Milner,他毕业于莫斯科国立大学理论物理系,后成立风险投资公司DST,成功投资了Facebook、小米、京东等公司。同样学物理出身的Elon Musk说,他用物理学的思维来解决所有问题,物理教会人们用第一性原理而不是简单的类比来推理和思考。

有些人认为科学家做投资可以跨行业,也有人认为科学家不靠科学发明发财使人惋惜。这些对张首晟的人生来说,仅此而已。他本来就不是那种把自己把在书斋中的人。1999年,张首晟联合硅谷企业家们共同创办了华源科技协会,并在他家后院开了首次会议。现在华源已成为硅谷最大的华人科技创业社团,会员多为中美之间的技术领导者、投资者和企业家。

根据Crunchbase的数据,在成立的5年中,丹华共投出147笔资金,其中18个为领投,每笔投资的金额在几百万到两三千万美元不等,其中不乏跨境电商平台Wish等多家“独角兽“公司,并成功退出项目5个。

张首晟认为创新最可能蕴藏在大学里。创立丹华资本以来,张首晟多次表示,要用第一性原理,围绕斯坦福大学的教授、校友和学生做风投。比如2014年8月,丹华资本就以1200万美元参与人工智能公司EverString。EverString的创始人杨文杰正是在斯坦福读MBA期间,组建了这支由多为斯坦福博士组成的团队。

2017年,在中国旅美科技协会第二十五届年会上,张首晟发表了题为《科学、创新和投资》的演讲。张首晟表示,中国科学的最高志向就是简单和普世,“我们生存的世界复杂而多变,但若是能够对万物寻根溯源,我们就可以用简单对抗复杂,赢得效率的提高。当理解并使用第一性原理时,我们就能够创新地进行新联通,成为中央路由器。丹华资本也期待创业家从第一性原理出发,思考问题。”

张首晟将自己从物理学汲取的养分运用在投资中。张首晟从2014年就开始关注区块链的发展,并从丹华成立即开始布局区块链领域的投资。

张首晟曾在今年年初发表对区块链看法的一次演讲中这样解释共识机制的价值:事实上物理学里面有一个非常深刻的概念叫熵增,就是物理世界看起来是总是走向无序。但是生命世界和物理世界不太一样,生命世界确实越来越走向有序。走向有序的行为是把熵减少的一个行为,但是整个系统的熵还是在增大。因此,生命行为就是把自己的熵减小了,使周围的熵增大了。

在这个意义下,区块链的共识系统有点像生命系统本身,自己的熵在减弱,它达到了共识,但使得周围的系统熵变大。这是一个代价,但相比别的系统来讲,这个代价还是非常小。

张首晟将区块链的新时代称为:我们的信念是建筑在一个数学的算法上面,In math we trust。区块链的到来能导致一场新的互联网革命,一个合久必分的时代将会到来。

张首晟想不到的是,全球区块链领域涌入大量投机者,巨大的泡沫和乱象如今正在摧毁这个理想中的科技浪潮。

曾邀请张首晟到北大参与“科学是什么的”本科生课程讲授的北大教授饶毅对张首晟评价:他课讲的非常好,但是对于张首晟公开发表文章称,科学与宗教无冲突,饶毅表示这一点肯定有争议。

“信不信仰宗教是个人的事情,公开肯定宗教,模糊宗教与科学本质不同和根本冲突,是有问题的。”

区块链投资是否给张首晟带来了负面影响还不得而知。如今,张首晟的意外离世,已经把他一生的智慧、思考或不为人知的迷惑都带入了另一个世界。

附:张首晟教授简历:

斯坦福大学物理系终身教授,美国国家科学院院士,美国艺术与科学学院院士,中国科学院外籍院士。

1978年,在没有读过高中的情况下,15岁的张首晟直接考入复旦大学物理系。

1983年获德国柏林自由大学学士学位。

1987年获纽约州立大学石溪分校博士学位。

1987-1989年任美国Santa Barbara理论物理研究所博士后研究员。

1989-1993年任IBM阿尔玛登研究中心高级研究员。

1993年受聘于斯坦福大学物理系。主要研究领域凝聚态物理,其中重点是拓扑绝缘体,在高温超导、量子霍尔效应、自旋电子学、强关联电子系统等研究方向上取得了大量国际一流的原始创新成果。因其对量子自旋霍尔效应和拓扑绝缘体的开创性研究。

1995年,年仅32岁的张首晟被聘为斯坦福大学物理系教授,成为斯坦福大学最年轻的终身教授之一。

2010年获欧洲物理奖(Europhysics Prize)。

2012年获美国物理学会Oliver Buckley奖。

2012年荣获联合国教科文组织下属的国际理论物理学中心狄拉克奖(Dirac Medal and Prize)。

2013年获物理前沿奖(Physics Frontier Prize),与著名物理学家霍金一起登台领奖。入选中国科学院外籍院士。

2014年,荣获富兰克林奖(Benjamin Franklin Medal)。该奖历届得主有科学巨人爱因斯坦、居里夫人(MadameCurie)、霍金(StephenHawking)、杨振宁,与116位诺奖得主,还有发明大师爱迪生(ThomasEdison,电灯发明者)、特斯拉(NikolaTesla,交流电网发明者)、贝尔(Alexander Bell,电话发明者)与莱特(OrvilleWright,飞机发明者)。

2015年,入选美国科学院院士。