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斯坦福大学华裔物理教授张首晟获富兰克林奖
斯坦福大学华裔物理教授张首晟获富兰克林奖
2014/11/4 3:07:44 | 浏览:2639 | 评论:0

11月3日,富兰克林奖委员会决定将本年度富兰克林物理奖授予美籍华人物理学家、斯坦福大学教授张首晟,奖励他在拓扑绝缘体研究领域的开创性贡献。另有两位科学家Kane和Mele和张首晟一起分享了2014年度富兰克林物理奖。

斯坦福大学华裔物理教授张首晟获富兰克林奖

张首晟博士

张首晟是一位国际知名的科学家,1963年生于中国上海,现为美国籍。1987年获得美国石溪大学博士学位, 1993年起,任职于斯坦福大学,2011年当选为美国国家艺术与科学院院士。由他开创的拓扑绝缘体研究领域,如今正在全球蓬勃发展。

张首晟对中国科学事业亦做出了重要贡献。1999年,张首晟入选教育部“长江计划讲座教授”(清华大学);2009年,入选中组部“千人计划”教授(清华大学)。

张首晟与中国科学院物理研究所、清华大学合作,理论预言了目前最重要的拓扑绝缘体材料以及实现量子反常霍尔效应的最佳材料体系;发现了拓扑绝缘体系列的物理性质。他参与清华大学本科生和研究生的培养,桃李满天下,为我国培养了一代优秀的科技领军人才。

近些年来,张首晟获得了一系列重要的国际大奖与荣誉,此次获得的富兰克林奖章(Franklin Medal)于1914年由塞缪尔·英萨尔设立,是美国富兰克林学会的最高荣誉奖,以本杰明·富兰克林的姓氏命名。富兰克林不仅是美国的建国者之一,也是一位在国际上享有盛誉的物理学家,是电气研究的先驱。

富兰克林奖章是一枚金质奖章,每年颁发一次,授予物理学及技术领域中作出卓越贡献的人士,获奖者国籍不限。从设立以来,有许多科学巨匠曾荣获此奖,其中包括家喻户晓的爱因斯坦、居里夫人、爱迪生等。

斯坦福大学华裔物理教授张首晟获富兰克林奖

爱因斯坦获得富兰克林奖章的历史镜头

张首晟:梦想带动中国年轻人投入科学

(陆之迅)

斯坦福大学华裔物理教授张首晟获富兰克林奖

美国富兰克林学会学会11月3日宣布授予华裔物理家张首晟本杰明·富兰克林奖章,以奖励他在拓扑绝缘体领域的突破。这也是杨振宁之后第二位获此殊荣的华裔科学家。

张首晟在得到这个消息后对美国《侨报》记者表示,“我感到十分荣幸和激动,不单单是因为这是我所获奖项里面历史最悠久的一个。也因为富兰克林是我的偶像,获得以他命名的奖项,对我来说意义非凡”。

“获得国际认可,觉得更有责任感”

他告诉记者,富兰克林之所以是他的偶像,“因为在我们这个时代,某个专项里面可能有很多非常有成就的人,但是缺少像富兰克林这样全能全才的人”,张首晟评价说作为科学家、政治家、慈善家、诗人、外交家的富兰克林的一生是“辉煌的一生”。

张首晟说,“作为华人科学家,能够再次获得国际的认可,现在觉得更有责任感”。

关于未来,除了继续在拓扑绝缘体等领域的研究,张首晟说,自己最大的理想是作为中国人能带动更多中国的年轻人把热情投入到科学,投入到在中国的发明和发现中去。他说,“中国现在正在从生产大国要成为一个发明、发现的大国,这需要更多的年轻人对科学有浓厚的兴趣和钻研的勇气。”

如今,张首晟不仅仅在美国斯坦福大学任教和进行科研。作为“千人计划”的科学家及中国清华大学的教授,张首晟和许多海外高端人才一样,每年往返于中美两地进行教学和科研合作。

“值得注意的一点是,现在越来越多的华人选择回到中国工作。其中有很多年轻人,就是在美国读完博士学位,有一两年在国外做研究的经验之后,回到中国做科研或者任教,我觉得中国的未来就是靠这些年轻人”。

除了在清华肩并肩地与中国年轻科学家、学生紧密合作,张首晟在斯坦福也有很多中国学生,他说,“从他们身上,我看到了中国科学界未来的希望”。

烧烤时提出理论突破

理论物理学,拓扑绝缘体,量子自旋霍尔效应……这是最能与科学家张首晟联系起来的三个标签。熟悉美国喜剧《生活大爆炸》的人应该记得,剧中那个天才谢尔顿就是理论物理学家,并因此很有“优越感”,他在其中一集还特别用“拓扑绝缘体”的知识来炫耀自己的“无所不知”。

但剧中的这些杰出科学家都有共同的特点,他们不懂日常生活。而张首晟恰恰相反,他有着丰富的个人爱好。他最为出名的拓扑绝缘体理论的材料实现方案也是在一次与朋友的烧烤聚会上提出来的。

张首晟记得那是2006年的7月26日,因为研究进入瓶颈期,他已被困扰很久。而在那一天的烧烤聚会上,张首晟为朋友烤着肉,听着大家的闲聊,“有那么一刹那,完全不相干的线索完全串联了起来”——至此,拓扑绝缘体这一将在信息业中得到重要应用的科学预言,有了转为技术得以应用的可能。

除了在烧烤时,另外一个让张首晟灵感迸发的时刻是在游泳池。“有的时候游泳锻炼后,很累的时候,往往会有一些创意和新想法”,他说。

生于“书香门第”的张首晟还喜欢艺术、文学,在其任教的斯坦福大学附近,有罗丹雕塑的艺术馆,张首晟没有头绪的时候,就会散步到罗丹的雕塑前。他最喜欢的是《思想者》,他说看着那专注沉思雕塑,会给他很大动力。

而到北京授课、做研究的间隙,他也经常去国家大剧院看话剧、听歌剧。他笑称自己是个“很会生活的人”,张首晟觉得这些个人爱好与科学都是相通的。

“如果说对真理的追求在别人看来显得很无趣,那么说对美的追求大家就都能理解了”,在张首晟看来,科学与艺术在一定层次上的美是一致的。“比如爱因斯坦的著名公式E=mc²,只有三个字母,但是小可以描写原子、大可以解释宇宙。这就和诗歌、绘画,用简单的语句和笔触展示无尽的意境一样,它的简单和它的普适性就是我们追求的美感”。

在得10月底知获奖之后,张首晟又翻出了偶像《富兰克林》的传记,而他同时在读的另外一本书是德国文学巨匠歌德的《浮士德》,“在德国留学的经历让我养成了闲时阅读德国诗作的习惯”。

“感兴趣就会有时间”

科研、艺术与生活,张首晟是如何有精力兼顾的?他笑说源于“热情与好奇”,“一旦你对一件事情真的感兴趣,那么你就会有时间去做”。

张首晟说富兰克林在雷雨天用风筝研究闪电的故事给了他很大的启发,“科学事业的确是需要献身的,而献身是需要强烈的兴趣的”。

张首晟认为,对年轻人来说,培养对科学追求的热情才是最为可贵的。这也是他在忙于自己研究的同时,还坚持教授本科生的原因所在。无论是在美国,还是在中国,张首晟接触到很多优秀的中国学生,他认为这些年轻人有很好的基础和很强的学习能力。

改革开放后在中国接受基础教育,而后又赴德国、美国深造的张首晟在中国与西方的教育方面很有体会。他也坦言,中国学生的基础教育扎实,但在研究生阶段比较需要创意,“这一点美国的高校做得比较好”。

在中国的教学中,张首晟并没有安排专业领域的课程,而是讲他自己设计的《科学创新》课程,“因为在清华以及中国顶尖高校,更重要的事点燃学生对科学的兴趣”。除此之外,张首晟认为科学也需要人类观,科学的方向也非常重要,“所以我也会选择一些题目讲解,让大家在科学的路口选择时有一些方向”。

张首晟获奖感言:不求生命无尽,只求一生的贡献

在得知了获奖的消息后,张首晟授权“赛先生”(中国一个以微信形式运行的新媒体,由三位顶尖科学家饶毅、鲁白和谢宇做主编,旨在“与科学同行”)刊登他的获奖感言——不求生命无尽,只求一生的贡献。

从小听的许多故事中,印象最深的是富兰克林在雷闪中飞风筝取电。为求知而探险,是科学家的浪漫,才是真正的英雄本色!每当我感叹人生短暂时,总会想起他辉煌灿烂的一生,既是科学家,又是发明家,既是企业家,又是政治家,还是奠基一个伟大国度的建国之父。富兰克林的全才全能为全人类创造了流芳千古的传奇!

今天获得以我偶像命名的富兰克林奖,使我感到万分的惊喜与荣幸,也是我人生首次获得了至高偶像爱因斯坦(Albert Einstein)曾获的荣誉。

历届富兰克林奖得主有科学巨人爱因斯坦、居里夫人(Madame Curie)、霍金(Stephen Hawking),以及我的恩师杨振宁和116位诺奖得主, 还有发明大师爱迪生(Thomas Edison, 电灯发明者)、特斯拉(Nikola Tesla交流电网发明者)、贝尔(Alexander Bell电话发明者)与莱特(Orville Wright飞机发明者)。他们的发现认识了宇宙的宏伟与美妙,他们的发明造福了全人类!先贤们给富兰克林奖创造的灿烂与辉煌不敢直视,只求奖章能使富兰克林的精神在我求知路上时时相伴。科学的人生充满着探险的浪漫,科学家的社会使命,远远超越科学本身。不求生命无尽,只求一生的贡献,能作为点点滴滴汇入人类文明的长河……

张首晟复旦毕业 打上“上海烙印”

张首晟被外界认为是诺贝尔奖得主杨振宁的“关门弟子”。他曾在上海瑞金中学就读,毕业于复旦大学。

曾经被誉为“神童”

据上海《新民晚报》报道,1963年,张首晟出生于上海,曾被誉为“神童”——初中毕业就考上复旦大学。考入大学后一年,他作为交流学生被送往德国柏林的大学深造,随后在德完成大学学业。毕业后,倾心物理学的他通过努力如愿进入杨振宁的实验室,如今一直活跃在物理学科的最前沿研究领域,并因其对量子自旋霍尔效应与拓扑绝缘体的理论与实验研究此前被预测为诺奖热门人选之一。

他的中学化学老师徐定蔚回忆道,张首晟原本是上海瑞金中学(后来并入民立中学)79届的学生,1977年中国恢复高考,天资聪颖的他连跳两级升入77届的班级,和长自己两岁的同窗一起参加高考。“恢复高考那年,学校抽了一些成绩好的学生,编了个提高班。他的班主任找到校长问,张首晟成绩优异,是不是可以提前高考?当时的沈校长了解情况后,当即就拍板把他提到提高班来上课,可以说是他的伯乐。”

“他很聪明,学习能力强,有数理化天赋,数学成绩尤其好。”徐定蔚说,少年张首晟无论是学习态度还是同学关系都不错,即使在一群大孩子中他也始终成绩名列前茅,根本用不着老师操心。

写得一手好文章

担任张首晟语文老师的时候,蒋吉已有四十来岁了,而张首晟正是意气风发的十四五岁少年。“他出身于书香门第,家传很好。祖父是复旦大学首届毕业生,父亲是当时上海钢铁研究所的工程师。由于长得很秀气,书卷气浓厚,平时待人彬彬有礼,无论是老师还是同学都很喜欢这个白面书生。”蒋吉至今都对这个学生印象深刻。

蒋吉说,张首晟不光数理化好,文科也好,更是写得一手好文章。“一篇800字的命题作文,他从来都是文通字顺,语态平和,几乎没有错别字和病句要改。”1977年恢复高考的消息传来,瑞金中学全体师生都很兴奋,蒋吉也刻了七八十份蜡纸,供学生复习用。“受家庭教育影响,张首晟各方面能力都很突出了,我对他都没什么可教的。”

中学时代的张首晟家住延安中路540弄汾阳坊,离蒋吉家不远。出国前,他还特地到蒋家拜访道别。蒋吉则赠了他一本古籍出版社的古画册,叮嘱他勿忘“自己是中国人”。如今,张首晟身在国外也是时常牵挂祖国,不仅常回国讲学,在2005年复旦百年华诞时,还把祖父张彝的毕业证书捐献给了母校。这张珍贵的文凭现在就陈列在复旦大学校史陈列馆中,是“迄今为止发现的复旦大学最早的毕业文凭”。

人物简介

张首晟现为美国国籍 执教斯坦福大学

据“赛先生”报道,张首晟1963年2月生于中国上海,现为美国国籍。1987年获得美国石溪大学博士学位, 1993年,任斯坦福大学教授,2010年至今,任斯坦福大学JG Jackson与CJ Wood讲座教授, 2004年至今,任斯坦福大学-IBM自旋电子学中心共同主任,2011年当选为美国国家艺术与科学院院士。

张首晟是一位国际知名的科学家,他开创的拓扑绝缘体研究领域,如今正在全球蓬勃发展。

张首晟的科学成就集中在以下几个方面:1)开创了全新的研究领域:拓扑绝缘体;(2)2006年理论预言“量子自旋霍尔效应”;2007年与德国科学家合作,进行实验验证研究,被评委2007年十大科学进展(Science杂志);2006年理论预言“量子反常霍尔效应”;2013年与中国科学家合作,进行实验验证研究。

斯坦福大学华裔物理教授张首晟获富兰克林奖

图为张首晟开创的全新的研究领域——拓扑绝缘体。

张首晟对中国科学事业的做出了重要贡献。1999年,张首晟入选教育部“长江计划讲座教授”(清华大学);2009年,入选中组部“千人计划”教授(清华大学),2012年至今,在清华大学量子科学与技术研究中心,担任共同主任一职。在他的带领下, 中国在拓扑绝缘体领域的研究已经取得了举世共瞩的成就

斯坦福大学华裔物理教授张首晟获富兰克林奖

图为张首晟量子自旋霍尔效应的理论。

张首晟与中国科学院物理研究所方忠、戴希等合作,理论预言了目前最重要的拓扑绝缘体材料(Bi2Te3、Bi2Se3和Sb2Te3),以及实现量子反常霍尔效应的最佳材料体系(Nat.Phys.2009,Science 2010);与清华大学薛其坤团队、中科院物理所马旭村团队以及上海交大贾金锋团队等实验组合作,发现了拓扑绝缘体系列的物理性质(PRL 2009、2010, Nat. Phy. 2010,Science 2012、2013);张首晟积极参与清华大学本科生和研究生的培养,为学科发展献计献策,与薛其坤等一起筹划并建立了清华大学《量子科学与技术中心》,并任主任。积极参加国内的学术交流和各种论坛。他桃李满天下,为中国培养了一代优秀的科技领军人才。

近些年来,张首晟获得了很多重要的国际大奖与荣誉:2007年,他的工作被《科学》杂志评为十大科学进展。2010年,张首晟获欧洲物理奖(Europhysics Prize);2012年,获美国物理学会Oliver Buckley奖;2012国际理论物理狄拉克奖(Dirac Medal and Prize);2013年物理前沿奖(Physics Frontier Prize);2014 Thompson-Reuter Citation Laureate,以及今天获得的2014富兰克林奖章。此外,张首晟还获得了2011年度“求是”杰出科学家奖。其中,欧洲物理奖、Oliver Buckley奖、狄拉克奖合称为国际物理学界的三大奖项。

斯坦福大学华裔物理教授张首晟获富兰克林奖

张首晟领取2012国际理论物理狄拉克奖。(“赛先生”)

富兰克林奖历届获奖者:爱因斯坦、居里夫人、爱迪生

据“赛先生”报道,富兰克林奖章(Franklin Medal)于1914年由塞缪尔·英萨尔设立,奖品是一枚金质奖章,每年颁发一次,授予物理学及技术领域中作出卓越贡献的人士,获奖者国籍不限。

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·富兰克林的姓氏命名。富兰克林不仅是美国的建国者之一,也是一位在国际上享有盛誉的物理学家,他虽然没有上过正规学校,却曾获耶鲁大学、哈佛大学、牛津大学等一些著名大学的名誉学位,是英国皇家学会会员,法国科学院院士。富兰克林是电气研究的先驱,他提出电荷守恒慨念,还发明了避雷针等。他最著名的科学实验是在费城一个雷雨天里进行的、用风筝吸取天电的实验,这一实验证明了静电和动电的性质是相同的。这个发现在电学史上具有十分重要的意义。富兰克林的研究领域并不限于电学方面,他在光学、热学、化学、植物学方面都作出许多贡献。

从富兰克林奖章设立以来,有许多科学巨匠曾荣获此奖,其中包括家喻户晓的爱因斯坦、居里夫人、爱迪生等。迄今为止,共有116位诺贝尔科学奖获得者,曾获得过富兰克林奖章。

 

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