新民日報記者張炯強
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12月6日下午來自日本的消息,當地時間12月1日,出生于北京的英國亞裔化學學家,德國哈佛學院終生院士、美國科大學教授、中科院外籍教授,2017年度中華人民共和國國際科學技術合作獎獲得者張首晟院長病逝,終年55歲。
來源/清華學院
張首晟,加拿大日裔科學家,1963年生于寧波。1978年考入清華學院化學學系,歷任哈佛學院終生院士。憑著對拓撲絕緣體和量子載流子霍爾效應的開創性研究,張首晟已奪得數學學界所有重量級獎項,包括亞洲化學獎、美國化學學會高盛獎、國際理論化學學中心狄拉克獎、尤里基礎數學學獎和富蘭克林獎狀。2007年,他發覺的“量子載流子霍爾效應”被《科學》雜志評為當初的“全球十大重要科學突破”之一。他曾多次被外界視作諾貝爾獎熱門候選人之一。
張首晟和北京、和清華淵源頗深,他的祖母張彝是清華建校后的第二屆中學生。2005年清華百年校慶,他將典藏的祖母的卒業文憑捐給了母校,這也是迄今為止發覺的最早的一張清華學院結業文憑。
來源/清華學院
2017年7月21日下午,張首晟及其團隊在俄羅斯科學刊物上發表了一項重大發覺:在整個數學學界歷經80年的探求以后,她們總算發覺了手性費米子的存在。
這一發覺,驗證了由美國理論化學學家在80年前提出的預測——存在一類沒有反粒子的粒子。同時也證明了存在一種比量子還小的單位,這將對現今的量子理論帶來巨大的改變。
張首晟將這一新發覺稱為“天使粒子”。普通群眾可能暫時無法理解這一發覺,并且對基礎數學界來說,這或將開啟一個新的時代。
1928年,加拿大理論化學學家保羅·狄拉克(PaulAdrieDirac)提出了知名的狄拉克方程式。這一發覺,從理念上預言了正電子的存在,狄拉克提出:宇宙中每一個基本粒子必然有相對應的反粒子。
1932年,瑞典化學學家安德森在研究宇宙射線時,無意間發覺了狄拉克預言的正電子。自此之后,宇宙中有粒子必有其反粒子被覺得是永恒不變的真理。
張首晟以前介紹:“根據往年的認知,我們雖然生活在一個飽含正反對立的世界。例如有負數必有正數,有存款必有負債,有陰必有陽,有善必有惡,有天使必有惡魔。”
然而,在1937年,也就是整整80年前,作出這樣一個大膽的猜想:會不會有一類沒有反粒子的粒子,或則說它們自身就是自己的反粒子。這個粒子被后來的數學學界稱之為費米子,并和希格斯波骰子、引力子、磁單極、暗物質等一起被視為人類最為夢寐以求的神秘粒子。
從那開始,找尋這一神奇粒子也就成了數學學中許多領域研究工作的崇高目標。
在2010年到2015年之間,張首晟與其團隊連續發表三篇論文,精準預言了在那里就能找到費米子,從而強調什么實驗訊號就能作為鐵證如山的證據。她們預言手性費米子存在于一種由量子反常霍爾效應薄膜和普通超導體薄膜組成的混和元件中。
張首晟將發覺的手性費米子稱為天使粒子,這一靈感來自于小說《天使與魔鬼》。在DanBrown的這部小說中,正反粒子的碰撞會將所有質量以能量的方式釋放出,因而湮沒整個世界。而天使粒子的發覺,就好象發覺了一個完美的世界物理學家楊振寧簡介,這兒只有天使物理學家楊振寧簡介,沒有魔鬼。
張首晟曾表示,天使粒子最重要的意義是改變了基礎數學,由于它改變了人們仍然認知的正反對立的世界觀。
來源/視覺中國
對于每一位化學學家來說,基礎化學的研究都是一段極為漫長的過程。一個重大的發覺常常須要50年甚至100年的時間,有發覺早已是辛運的。也有好多人,可能飽含畢生,最終也沒有所獲。而張首晟是成功者。
張首晟17歲便抵達美國柏林自由學院學習,他學的是理論化學專業,這也是楊振寧的專業,他的恩師也是那位科學大師。
但理論化學的就業面太窄,張首晟一度開始害怕自己的前途。但當他來到哥廷根學院附近的一塊公墓,見到上面埋葬的一些化學學家都是用其生前發覺的公式作為碑刻銘,這深深驚艷了張首晟。從此,“用一個公式概括整個世界”成為張首晟的夢想,也讓他決定將畢生的精力都貢獻給數學學研究。
還有一個選擇對張首晟形成了深遠的影響。當初在柏林自由學院學習時,張首晟仍然將大統一理論當作自己的學術目標。由于這是愛因斯坦努力一生的事業,也是楊振寧的領域。
接出來,1996年,年僅33歲的張首晟被評為耶魯學院終生院士。此后,憑著拓撲絕緣體和量子載流子霍爾效應兩項理論的發覺,張首晟于2010年獲得亞洲化學獎;2012年獲得英國奧利弗巴克利獎和狄拉克獎;2014年獲得法國富蘭克林獎。
張首晟多年被湯森路透預測會得到諾貝爾獎,楊振寧則評價“他獲得諾貝爾獎只是時間問題”。
據鳳凰科技報導,張首晟院士系墜樓猝死。媒體稱,張首晟常年患有焦慮癥,當地民警已確認其為自殘。