近日，在張首晟、何慶林、寇煦豐、王康隆等4位華人科學家的帶領下，中美科研團隊實現(xiàn)了物理學里的重大突破：找到了正反同體的“天使粒子”——手性馬約拉那費米子模。國際物理學界追尋馬約拉那費米子已有80年。
研究成果發(fā)布在《科學》雜志上后，論文通訊作者之一、美國斯坦福大學教授張首晟成為媒體關注的焦點。有媒體文章認為，張首晟在物理學取得的成就，足以為他贏得諾貝爾獎，獲獎只是時間問題。針對這樣的觀點，張首晟在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）電話專訪時進行了回應：“我在國內(nèi)工作了很長時間，也和國內(nèi)媒體、科學界有過很多的接觸。我現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，一旦有重大的科學發(fā)現(xiàn)，始終會聽到兩個問題。第一個問題是這個科學發(fā)現(xiàn)到底有沒有用，第二問題是這個科學發(fā)現(xiàn)能不能得諾獎。我覺得這兩個問題問得都不恰當，也是不合適的。”
張首晟
54歲的張首晟說，自己的偶像是愛因斯坦，而翻看愛因斯坦獲得諾貝爾獎的經(jīng)歷可以發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦是在解釋光電效應18年后才獲得諾貝爾獎的。
“如果外界整天只想問科學家這兩個問題，而他們也認為這是科學動力的話，我想絕大多數(shù)人會對這個結果失望的。”張首晟告訴澎湃新聞。
現(xiàn)在，張首晟除了擔任斯坦福大學教授外，還成立了投資公司，其創(chuàng)立的丹華資本已經(jīng)在美國、中國進行投資。
“天使粒子”以及“馬約拉納費米子”
要解釋張首晟團隊這次的發(fā)現(xiàn)，首先得追溯到1928年。當時，物理學家保羅·狄拉克（Paul Dirac）做出了一個驚人的預測：宇宙中的每個基本粒子都有一個與其對應的反粒子——電荷相反的“雙胞胎”。當粒子與反粒子相遇時，它們會湮滅，同時釋放出一股能量。這一預測隨后被實驗證明。
狄拉克
接著時間推進到1937年，意大利理論物理學家埃托雷·馬約拉納（Ettore Majorana）在他的論文中提供了另一種預測：在一類被稱為“費米子”的粒子（包括了質子、中子、電子、中微子和夸克）中，應該有一些粒子，自己就是自己的反粒子，并可以用一個波動方程來描述。不過可惜的是，馬約拉納在做出這一預測后，自己也神秘消失了。至此，人類也踏上了尋找這一神奇粒子的漫長過程。
馬約拉納
雖然凝聚態(tài)物理實驗一般無法直接觀測到真正的“基本粒子”，但實驗中產(chǎn)生的特定現(xiàn)象，符合“基本粒子”的特征表現(xiàn)，可以說是非常重要的“準粒子”。張首晟團隊這次在拓撲絕緣體和超導體組成的系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的手性馬約拉納費米子，就符合馬約拉納費米子的波動方程，能有力證實這種“天使粒子”的存在。
在張首晟的團隊之前，也有許多科研團隊在尋找“馬約拉納費米子模”，其中就包括上海交通大學教授賈金鋒團隊。2016年6月，國際頂級物理學刊物《物理評論快報》（Physical Review Letters）在線發(fā)表了賈金鋒教授及其合作者的論文。論文中，賈金鋒團隊通過巧妙的實驗設計，率先觀測到了在渦旋中的馬約拉納費米子的蹤跡。
那么這次，張首晟團隊的研究與之前的一些科學探索又有哪些不同？“我們這次的發(fā)現(xiàn)是和以前的零能模不一樣，我們發(fā)現(xiàn)的粒子, 它既是一個波也會動，是真正滿足馬約拉納波動方程的粒子。”張首晟告訴澎湃新聞。
闡述各自實驗的不同前，或許大家需要對觀測“馬約拉納費米子”有個判據(jù)，即在什么樣的條件下，才算是成功觀測到“馬約拉納費米子”。麻省理工學院物理學教授李雅達提出了一個評判標準：在實驗中，需要測到奇數(shù)個馬約拉納零能模；并且微分電導應達到量化值。
依據(jù)這個實驗判據(jù)，張首晟認為：“如果是用100分來表示李雅達判據(jù)的話，那么以前的實驗做到了1-10分，但我們團隊做到了99-100分。”
“11年3次預言正確，這是我最輝煌的11年”
都說任何科學成就都不是一蹴而就的，據(jù)張首晟介紹，這次能完成找到“馬約拉納費米子”，自己用時11年。
“11年其實不算長，但我們?nèi)晤A言成功。這個在我的人生當中，以后回憶或許是最輝煌的11年。”張首晟說。
張首晟團隊搜尋手性Majorana費米子的實驗平臺
在采訪中，張首晟把自己的研究比作做蛋糕。這個“蛋糕”在2006年就開始做了，也就是張首晟的“成名作”拓撲絕緣體。2007年，德國的實驗小組在拓撲絕緣體中驗證了張首晟所預言的量子自旋霍爾效應。
到了2008年的時候，張首晟的理論小組就想“把蛋糕做得更好一點”，準備在里面放一些“草莓”。這些“草莓”是一些磁性材料。當時他們預言拓撲絕緣體加入磁性材料后，會觀測到量子反�；魻栃�。2013年，清華大學薛其坤教授驗證顯示，果然如此。
2010年，張首晟團隊又在蛋糕里面，加了一些“奶油”，而奶油就是超導體。“我們的理論當時就是預測說你做出了蛋糕，加了草莓，加了奶油后，就會發(fā)現(xiàn)手性馬約拉納費米子。蛋糕從上面看是一個二維的，它有個邊緣。那馬約拉納費米子出現(xiàn)時只會順時針走, 不會逆時針走。它既是粒子，也是波，在這個意義下它就是手性馬約拉納費米子。”張首晟說。最終的實驗結果也沒讓張首晟失望。
在11年的科學探索中，張首晟曾在2014年無限接近諾貝爾物理學獎。當時，湯森路透給出的物理學獎熱門人物就有張首晟�？上В瑥埵钻膳c那年的諾貝爾獎擦肩而過。
“我覺得當時的預測是客觀分析，但和我主觀意識其實沒有很大聯(lián)系。對我自己個人來說，就不應該做這樣的預測。我可以非常肯定的告訴你，得不得諾獎對我來說不那么重要。如果一個科學家整天想著得獎的事情，我覺得他不會有很大的成就，而且每天都會過的非常漫長。但如果你把科學探索想成一個探險，把大自然想成一個藝術品，你的預言，大自然居然都幫你實現(xiàn)了，那你每天都會過得非常享受。”張首晟告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn）。
投資人與學術研究
或許是受斯坦福大學濃厚的創(chuàng)業(yè)氛圍影響，2013年9月，張首晟與自己的學生谷安佳一起，創(chuàng)立了丹華資本（Danhua Capital）。據(jù)張首晟介紹，“丹”取之于斯坦福，“華”取之于中華，意在成為中國連接世界創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的發(fā)源地——斯坦福大學和硅谷的高速橋梁。以斯坦福和硅谷為核心，丹華資本專注于投資美國最具顛覆性和影響力的科技成果和商業(yè)創(chuàng)新。根據(jù)PitchBook的資料顯示，丹華資本的投資組合中的“獨角獸”已有9個。
“目前，丹華資本在斯坦福附近有2期美元基金，北京也有1期10億元的人民幣基金。”張首晟說。盡管成立才4年，根據(jù)crunchbase資料，丹華資本已經(jīng)對58家公司進行了77筆投資。
在眾多的投資領域中，張首晟告訴澎湃新聞，自己非�？春萌斯ぶ悄茉诖怪鳖I域里的發(fā)展?jié)摿�。在其投資的公司中有做自動駕駛的Auto-X，也有做利用人工智能算法防止金融數(shù)據(jù)詐騙的公司，以及利用大數(shù)據(jù)挖掘開發(fā)更好的教育產(chǎn)品的公司。
“在選擇公司時，我會更看重所在領域的技術是否前沿，以及這個公司團隊是不是有快速學習的能力�，F(xiàn)在，許多投資都是我最后拍板決定。”張首晟說。
一邊是做學術研究，一邊是做投資。對于這樣的雙重身份，張首晟樂在其中。他告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），雖然自己的偶像是愛因斯坦，但他也想成為達·芬奇、富蘭克林這樣的人。
“我覺得在達·芬奇和富蘭克林身上，我看到了科學家的不同方向。他們既有偉大的科學研究，又在藝術、商業(yè)甚至政治上有自己的成就。”張首晟說。
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