張首晟：潛入普朗克長度的萬丈深淵_風聞

“填補先賢們留下的空白，是我們這輩學子們的最神聖使命，也是全人類最崇高的夢想。為實現這個美麗的夢想，我們必須穿越時空，量子糾纏，潛入普朗克長度的萬丈深淵，高攀普朗克能量的奇險頂峯。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！”

著名美國華裔物理學家、斯坦福大學教授張首晟於2018年12月1日去世，終年55歲。斯坦福大學於12月6日發表新聞，稱張首晟為傑出的物理學家，他的離世是他的家人、同事以及研究領域的損失，並在文末提供了“紀念基金”的捐款地址。

這位科學家在物理學界取得了舉世矚目的成就，他還是美國國家科學院（NAS）成員、美國人文與科學院（AAAS）院士和中國科學院外籍院士，曾獲歐洲物理獎、美國物理學會巴克萊獎、國際理論物理學中心狄拉克獎、尤里基礎物理學獎和富蘭克林獎章等重要獎項。

張首晟的家人通過多家中國媒體發佈訃告，稱張首晟與抑鬱症頑強鬥爭，在12月1日“意外離世”。這份英文訃告中寫道，張首晟“渴望通過科學研究見證世間的壯麗，他給整個世界帶來了孜孜以求的精神”。

就在上個月，張首晟在加利福尼亞州創立的風險投資公司“丹華資本”，受到美國政府指控，指其幫助中國政府獲得美國尖端技術和相關知識產權。他的家庭發言人Sean McCormack表示，張教授在舊金山因抑鬱症離世，與“301調查”無關，希望公眾尊重他的隱私。

張首晟最後一次在公開場合露面是2018年10月24日，他在香港出席“建銀國際前沿信息科技與投資研討會暨香港管理學院影響力大師第一講”。會上，他分享了對量子計算、人工智能以及區塊鏈等領域的觀點。

中美之間

1979年，年僅16歲的張首晟已經在復旦大學就讀了一個學期，他的老師告訴他，有一個前往德國深造的機會。張首晟放棄了復旦大學的文憑，踏上了赴德求學之路。在柏林自由大學就讀期間，張首晟用三年的時間完成了五年制的學業。

年輕的張首晟利用一個暑假環遊德國。當他走到哥廷根大學附近的一塊墓地時，看到了不少長眠在此的偉大人物，像數學家希爾伯特、放射化學家和物理學家奧托·哈恩、“數學王子”高斯……都用生前發現的公式當作墓誌銘。這個舉動深深打動了張首晟，他立志將畢生所學奉獻給理論物理學。

從柏林自由大學畢業後，張首晟被美國紐約州立大學石溪分校錄取，受業於楊振寧。一直以來，他都將楊振寧視為榜樣。楊振寧曾評價張首晟，“獲得諾貝爾獎只是時間問題”。

2007年，張首晟預言並驗證了量子自旋霍爾效應，被《科學》雜誌評為當年“全球十大重要科學突破”之一，因此也被湯森路透評估為“最有可能獲得諾貝爾獎的科學家”之一。這一效應被普遍認為將帶來芯片行業的革命。

2009年，張首晟入選中國“千人計劃”。張首晟被清華大學“特聘”為教授，開始在中美兩國間發展。“千人計劃”的核心是引進海外高層次人才。從2008年開始，該計劃已經為重點創新項目、實驗室和央企引進超過2000名海外人才。

2010年，張首晟獲得由歐洲物理學會頒發的歐洲物理獎。2012年，他獲得國際理論物理學領域最高獎“狄拉克獎”。那時，他已經獲得了除諾貝爾獎外所有的重要物理學獎項。

2013年，張首晟當選中國科學院外籍院士。同年，他與學生谷安佳創立了丹華資本。丹華資本專注投資美國和中國具有影響力的科技成果和商業創新項目，包括人工智能、虛擬與增強現實、大數據、區塊鏈和企業級應用。

2017年，他與華裔科學家王康隆、上海科技大學教授寇熙豐團隊合作，在《科學》雜誌上發表論文，證實了馬約拉納費米子的存在，他們將其命名為“天使粒子”。同年，張首晟也獲得了“中華人民共和國國際科學技術合作獎”。

2018年11月，美國貿易代表辦公室（USTR）更新版《301調查報告》指控“丹華資本”為中國政府服務。12月1日，張首晟去世。斯坦福大學聘請了公關專家來處理此事，當地警方判斷為自殺，目前已經結案。

 2017年7月15日，北京，張首晟在2017網易未來科技峯會上演講。

物理突破

師從楊振寧後，楊振寧並沒有建議張首晟從事統一場論和基本粒子的研究，而是希望他研究凝聚態物理。當時的凝聚態物理還是一個陌生的領域，但在其後的幾十年裏，已經成為物理學領域裏發展最快的“顯學”。張首晟也在楊振寧的指導下，達到了凝聚態物理研究的新高度。

凝聚態物理學，研究的是物質凝聚相的物理性質。研究者一般用物理學定律來解釋凝聚相物質的行為，其中，量子力學、電磁學和統計力學的定律最常使用。比如，固相和液相是人們比較熟悉的凝聚相，除了它們之外，凝聚相還包括特定物質在低温下的超導相、自旋有關的鐵磁相及反鐵磁相、超低温原子系統的玻色-愛因斯坦凝聚相等等。

日常生活中的很多設備，都是基於凝聚相成果研究出來的。比如半導體晶體管、激光器、納米光刻技術等等。張首晟提出“量子自旋霍爾效應”，實際是找到了電子自轉方向與電流方向之間的規律，利用這個規律，可以使電子以新的姿勢有序“舞蹈”，從而使能量耗散降低。

這一規律應用在發展新一代低能耗晶體管和電子學元件上，將會極大地推動信息技術的進步。張首晟曾表示，“量子自旋霍爾效應”的理論研究和產業開發，對科學界和信息產業界來説，都是一次大洗牌的機會。對中國的“自主創新”也將起到重大的作用。

2017年“天使粒子”的發現，也是在凝聚態物理領域裏的新突破。這一粒子的“起源”，首先要追溯到1928年。物理學家保羅·狄拉克當時做出了一個預測：宇宙中的每一個基本粒子都有一個與其對應的、電荷相反的反粒子。當粒子與反粒子相遇時，它們將湮滅，同時釋放出一股能量。

接着，1937年，意大利理論物理學家埃託雷·馬約拉納又提出另外一種預測：在一類被稱為“費米子”的粒子（包括質子、中子、電子、中微子和夸克）中，有一些粒子是自身的反粒子，並可以用一個波動方程來描述。不過，馬約拉納在1938年離奇失蹤，這項研究便不了了之。

張首晟團隊在超導-量子反常霍爾平台中發現了具有半個量子電導的邊緣電流，與理論預言的手性馬約拉納費米子十分吻合，這是在霍爾效應平台系統中第一個具有確鑿證據的馬約拉納測量結果。

馬約拉納費米子的發現有什麼用？目前來看，它主要用來做拓撲量子計算。量子計算能夠處理現有的、整個世界裏加起來最大、最多的運算。但是量子計算不容易實現，原因之一就是人們想把所有的量子比特“糾纏”起來，讓它們在相當長的時間裏保持量子計算狀態，這是非常困難的。

為了克服外界因素的干擾，人們提出另外一個實現量子計算的方法——拓撲量子計算，就是利用它的拓撲性質，保護量子比特不受干擾，不用再糾錯，不用擔心退相干的問題，更容易實現量子計算。

發現馬約拉納費米子能夠在凝聚態中實現之後，很多國家都開始佈局。歐美已經投入了大量資金。微軟從2010年就投資了這一方向，5年為一個週期。現在已經進入了第二個週期。

風險投資

2013年，張首晟和谷安佳創立的“丹華資本”，取的是斯坦福（Stanford）的“丹”（tan），和中華的“華”。“赤子丹心”，連接中美。丹華資本成立後，出資方包括了中金、阿里巴巴、北京首鋼、科大訊飛和京東方在內的頂級互聯網公司或政府引導基金。

11月20日，更新版的《301調查報告》以不小的篇幅，指責中國政府“不公正”地使用風險資本收購、投資美國的技術公司，並直接點名了三家中國風投機構，丹華資本位列其中。丹華資本已經在美國投資了113家高新技術行業，涉及了生物科技和人工智能等“敏感”領域。

自從區塊鏈成為巨大“風口”，丹華資本的大舉佈局，也使它迅速成為該領域知名度最高的投資機構之一。有數據顯示，丹華資本從2014年起投資區塊鏈，2018年投資了FCoin、aelf、ArcBlock等在內的34個區塊鏈項目，佔投資總量的一半。張首晟在2018年的貴陽數博會上演講時，曾表示，“整個區塊鏈行業，將來發展至少會是互聯網的十倍”。

丹華資本官網投資項目顯示，基金共投出消費與金融科技項目18個；區塊鏈項目42個；大數據項目24個；生命科學項目16個。投中網數據顯示，丹華資本在區塊鏈技術、區塊鏈應用和數字貨幣領域共計投資事件金額達到約1.88億元。（數據：天眼查）

他認為，“理想的世界應該是每人擁有自己所有的數據——完全去中心化的儲存，這樣黑客沒法黑所有人的數據。然後加密算法在區塊鏈上的運用可以做到既保護個人的隱私，又保證良好計算的目的。”他也認為，區塊鏈的出現會讓社會變得更加公平，數據上可以兼顧到“少數派”。

不過，數字貨幣和區塊鏈的市值，一直在坐“過山車”。比特幣自2017年瘋狂上漲，突破20000美元之後，隨後便進入了震盪下跌的趨勢之中。截至11月25日，跌幅已經超過80%。彭博分析師Mike

McGlone在一份報告中指出，負面拋售的趨勢指數已經達到自7月以來的峯值，比特幣和其他加密貨幣的價格將繼續下跌至1500美元——這意味着比特幣價格將從當前的水平再下跌60%。

張首晟對區塊鏈的感情，就像他多年前在哥廷根大學附近的墓碑前受到的震撼。他認為區塊鏈遵循的基本邏輯是數學，而數學的形態是最精準的，數學的邏輯是最透明的。他曾在2015年收到了一份特殊的聖誕禮物，1729年出版的牛頓的《自然哲學的數學原理》——英文首版。他説，“用數學原理理解了所有的自然科學，這就是牛頓的偉大。”

心情激動的他當時寫下了這樣一段話：“今夜翻開牛頓首版Principia的千年偉著，深感斯人已去，英魂長存。今夜手按Principia莊嚴立志，為追求大統一的萬物理論而貢獻。填補先賢們留下的空白，是我們這輩學子們的最神聖使命，也是全人類最崇高的夢想。為實現這個美麗的夢想，我們必須穿越時空，量子糾纏，潛入普朗克長度的萬丈深淵，高攀普朗克能量的奇險頂峯。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！”

作者 | 南風窗高級記者 榮智慧 [email protected]

編輯 | 蒙潔華 [email protected]

排版 | GINNY

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