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媒體報(bào)道，知名華裔科學(xué)家、楊振寧“弟子”張首晟，于12月1日去世，終年僅55歲。張首晟是“天使粒子”和“量子自旋霍爾效應(yīng)”的發(fā)現(xiàn)者，被視為諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的有力人選。

張首晟（Shou Cheng Zhang），漢族，美國華裔科學(xué)家。祖籍江蘇高郵，1963年生于上海。

2007年，張首晟發(fā)現(xiàn)的“量子自旋霍爾效應(yīng)”被《科學(xué)》雜志評(píng)為當(dāng)年的“全球十大重要科學(xué)突破”之一。因在“量子自旋霍爾效應(yīng)”理論預(yù)言和實(shí)驗(yàn)觀測領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，張首晟與4位歐美科學(xué)家共同榮獲2010年“歐洲物理獎(jiǎng)”，他也是獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的首位華人科學(xué)家�！皻W洲物理獎(jiǎng)”是國際著名的物理學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)，由歐洲物理學(xué)會(huì)頒發(fā)。

張首晟是斯坦福大學(xué)物理系、電子工程系和應(yīng)用物理系終身教授，一直在拓?fù)浣^緣體、量子自旋霍爾效應(yīng)、自旋電子學(xué)、高溫超導(dǎo)等領(lǐng)域做研究，他領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)于 2006 年提出的量子自旋霍爾效應(yīng)被《科學(xué)》評(píng)為 2007 年 “全球十大重要科學(xué)突破” 之一，他還被楊振寧認(rèn)為是下一個(gè)華人諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。所獲物理界重量級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)包括歐洲物理獎(jiǎng)、美國物理學(xué)會(huì)巴克萊獎(jiǎng)、國際理論物理學(xué)中心狄拉克獎(jiǎng)、尤里基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)等。他還于2017年獲得中華人民共和國國際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)。

在學(xué)術(shù)領(lǐng)域之外，張首晟還在2013年與自己的學(xué)生谷安佳博士聯(lián)合創(chuàng)立丹華資本，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。丹華資本介紹稱，其關(guān)注的投資領(lǐng)域涵蓋人工智能、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、企業(yè)級(jí)應(yīng)用等具有顛覆性的新興技術(shù)。投資階段主要為早期以及成長期。

博士導(dǎo)師克維爾森發(fā)文懷念

張首晟的博士導(dǎo)師史蒂文·克維爾森(Steven Kivelson)在一封郵件中表示，張首晟的離世是物理領(lǐng)域毀滅性損失。

以下是克維爾森的郵件全文：

親愛的同事們：

剛剛過去的這個(gè)周六夜晚，我們的同事張首晟驟然離世。

他的離世是物理界的一個(gè)毀滅性損失。長期以來，首晟一直是理論物理領(lǐng)域的一位才華橫溢的領(lǐng)導(dǎo)者。他擁有非凡的創(chuàng)造力，對精確高雅數(shù)學(xué)抱有信仰，相信它能夠解釋物理界和其他領(lǐng)域甚至更復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題，并精心指導(dǎo)了許多優(yōu)秀的學(xué)生和博士后，這些都讓他在學(xué)術(shù)界廣受尊敬。他在這一領(lǐng)域的許多開創(chuàng)性貢獻(xiàn)必定會(huì)讓大家想念他。

和大家一樣，我失去了一位摯友。他那追求新體驗(yàn)的熱情充滿感染力，熱愛探索新想法，在各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域取得了學(xué)術(shù)成就，這些都難以令人聯(lián)想到他會(huì)有這種悲劇性的結(jié)局。了解他的人還記得他與家人所建立的密切、親密的關(guān)系。他對自己的孩子布萊恩(Brian)和斯蒂芬妮(Stephanie)的才華是感到多么地驕傲。當(dāng)然，他也深愛著青梅竹馬的妻子芭芭拉(Barbara)。

對于我們所有人來說，這都是一個(gè)難以置信的損失。如果有進(jìn)一步的消息，我會(huì)通知大家。

我感到十分悲痛。

克維爾森

有一個(gè)流傳甚廣的故事：

“張首晟在18歲的時(shí)候也曾站在人生的十字路口，猶豫要不要選擇投身學(xué)術(shù)。直到有一天，他在哥廷根參觀了一個(gè)葬有很多大科學(xué)家的墓地，每一個(gè)墓碑上都很簡單的刻著一個(gè)名字，一個(gè)日期還有一個(gè)公式。突然間，他明白了人生的意義。肉體終將腐朽，思想永世長存。”

他看見了科學(xué)的局限

1978年，“讀書無用”的時(shí)代結(jié)束了。張首晟剛剛初中畢業(yè)就以遙遙領(lǐng)先的考分破格考上了復(fù)旦大學(xué)物理系。這一年他十五歲。十五歲前，當(dāng)他在閣樓里通過書籍對自然科學(xué)作出終生選擇的時(shí)候，他以為這一選擇意味著他正在步向永恒的真理——他相信憑借著人的智能，憑借著日趨進(jìn)步的實(shí)驗(yàn)條件，總有一天他可以達(dá)到對自然以及真理的完全認(rèn)識(shí)。

張首晟對科學(xué)的絕對信任主要是來自加里略的影響。加里略對現(xiàn)代科學(xué)的最大貢獻(xiàn)并不是發(fā)現(xiàn)了地球的自轉(zhuǎn)，而是發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)的研究方法。加里略認(rèn)為一切知識(shí)來自于實(shí)驗(yàn)，而不是來自于人的主觀思想。他相信只要有足夠的時(shí)間，足夠精確的實(shí)驗(yàn)儀器，人類就可以測量自然界的一切，了解自然界的一切。張首晟相信他想要知道的東西通過實(shí)驗(yàn)手段最終總能獲得�？墒牵�當(dāng)他真正進(jìn)入了現(xiàn)代科學(xué)研究，當(dāng)他真正開始用實(shí)驗(yàn)方法來觀察自然的時(shí)候，他才發(fā)現(xiàn)加里略的科學(xué)觀包含著多么大的盲點(diǎn)!

首先讓張首晟看見這一點(diǎn)的是物理學(xué)上的“測不準(zhǔn)原理”。張首晟看到在物理學(xué)中，位置與速度是物質(zhì)的最基本性質(zhì)。科學(xué)家要描寫物質(zhì)的這種基本性質(zhì)必須依靠實(shí)驗(yàn)手段，但現(xiàn)代科學(xué)卻證明觀察物對被觀察物有著毋庸置疑的影響，這影響使得被觀察物在實(shí)驗(yàn)過程中無可避免地被改變了�？茖W(xué)家不得不承認(rèn)一個(gè)事實(shí)：當(dāng)他們以實(shí)驗(yàn)手段測量物質(zhì)的位置與速度的時(shí)候，測量過程一定有誤差，這誤差使得他們根本無法準(zhǔn)確地了解物質(zhì)的真正位置和速度。

物理學(xué)上的這一“測不準(zhǔn)原理”令張首晟十分震驚——科學(xué)對物質(zhì)最基本性質(zhì)的描寫竟存在著永遠(yuǎn)無法改變的局限。物理學(xué)上的這一“測不準(zhǔn)原理”從根本上推翻了加里略“實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛄私庾匀唤缫磺小钡挠^念。

張首晟清楚地意識(shí)到，測量物質(zhì)的位置與速度是一個(gè)科學(xué)問題，但卻不能通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)來回答。這就是偉大的愛因斯坦至死都無法超越的痛苦。后來，當(dāng)張首晟在科學(xué)上向更廣闊的領(lǐng)域延伸的時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)科學(xué)的不完備性不但在實(shí)驗(yàn)科學(xué)中，在非實(shí)驗(yàn)性的科學(xué)中，甚至在最嚴(yán)密的數(shù)學(xué)領(lǐng)域中，這種不完備性也無法避免。

多年之后，他在一篇探討科學(xué)與信仰之關(guān)系的文章中寫到：

“科學(xué)實(shí)在有永恒的局限，有不能在將來而改變的局限，科學(xué)與信仰不但今天沒有矛盾，將來也永遠(yuǎn)不會(huì)有矛盾。

人類發(fā)展千古至今，科學(xué)與信仰的問題一直是一個(gè)重大的課題。

宗教信仰超自然的存在，而科學(xué)研究的是自然界的客觀規(guī)律。這兩者的關(guān)系到底如何，是一個(gè)信徒關(guān)心的問題，也是許多科學(xué)家朋友走進(jìn)信仰之門的必經(jīng)之路。目前的科學(xué)與技術(shù)飛速發(fā)展，更使我們有必要深思現(xiàn)代科學(xué)與信仰問題的關(guān)系。

伽利略面對教皇的審判

現(xiàn)代科學(xué)起始于文藝復(fù)興的歐洲。當(dāng)時(shí)發(fā)生了一件科學(xué)與宗教沖突的重大案子，每次論及科學(xué)與信仰的問題時(shí)往往會(huì)提起這個(gè)案子�？茖W(xué)家伽利略通過許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明地球的自轉(zhuǎn)。但是羅馬教皇聲稱地球是宇宙的中心，有永恒不變的地位。教皇濫用他的權(quán)力，加罪于伽利略。但是伽利略在教廷讀完了他的審判之后，仍然不屈地說道：“它（地球）依然在轉(zhuǎn)著�！�

四百年后的今天，歷史已毫無疑問地證實(shí)了伽利略是正確的。羅馬教廷也正式向伽利略道歉。但是這一案子引出一個(gè)令人深思的問題。教皇加罪于伽利略，當(dāng)然很重要的原因是伽利略對教皇個(gè)人權(quán)威的威脅，但是，任何信仰必然形成一種世界觀，一種來自于信仰對于自然界的一種觀點(diǎn)。雖然信仰本身是主觀抽象的，來自于信仰的世界觀，卻與科學(xué)研究的問題有共同之處。當(dāng)時(shí)羅馬教廷的確認(rèn)為地球是宇宙的中心，形成了與當(dāng)時(shí)科學(xué)的沖突。

所以在我們深思科學(xué)與信仰的關(guān)系時(shí)，一定要回答幾個(gè)重要的問題：什么是基督教的世界觀？這世界觀是否與科學(xué)知識(shí)有沖突，是否與未來的科學(xué)知識(shí)有沖突？基督教的世界觀與別的宗教有何不同？伽利略的對與錯(cuò)要了解信仰與現(xiàn)代科學(xué)的關(guān)系，我們首先要了解現(xiàn)代科學(xué)帶來的知識(shí)。

伽利略對科學(xué)最重大的貢獻(xiàn)，并非是發(fā)現(xiàn)地球的自轉(zhuǎn)，而是奠定了現(xiàn)代科學(xué)研究的方法。伽利略認(rèn)為一切知識(shí)來自于實(shí)驗(yàn)，而不是來自于人主觀的思想。只要有足夠的時(shí)間，有足夠精確的實(shí)驗(yàn)儀器，我們可以測量一切，了解自然界的一切。伽利略的觀點(diǎn)帶來科學(xué)飛速發(fā)展。但也深深地帶來一個(gè)“信仰危機(jī)”。

如果我們能用實(shí)驗(yàn)手段了解自然界的一切，為什么我們還需要信仰？伽利略在地球自轉(zhuǎn)一事上的確是正確的，但是，他認(rèn)為實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y量自然界的一切，這項(xiàng)信念已被二十世紀(jì)的物理學(xué)證明是錯(cuò)誤的。如果我們要了解一個(gè)物體的位置，我們必須用實(shí)驗(yàn)手段去測量它。但是，測量的過程一定有誤差，使我們無法了解物體真正的位置。

伽利略的觀點(diǎn)認(rèn)為我們的實(shí)驗(yàn)手段一直會(huì)進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)越來越小，這樣，我們可以漸漸地逼進(jìn)物體的真正位置。這一觀點(diǎn)在宏觀世界中似乎是正確的，但是對原子世界的研究被證明是錯(cuò)誤的。因?yàn)槲覀儨y量的過程會(huì)改變物質(zhì)本身。這種改變在宏觀世界中是微不足道的，但在微觀世界卻很明顯。

原子物理中的量子力學(xué)發(fā)現(xiàn)：不論用多么精確的實(shí)驗(yàn)儀器，測量物質(zhì)的位置與速度的誤差，始終大于一個(gè)常數(shù)。也就是說，我們永遠(yuǎn)無法同時(shí)了解物質(zhì)的位置與速度，不是今天不可能，明天不可能，而是永遠(yuǎn)不可能。

在物理學(xué)中，位置與速度是描寫物質(zhì)的最基本性質(zhì)。所以這一“測不準(zhǔn)原理”是十分令人震驚的。偉大的物理學(xué)家愛因斯坦臨死都為此深感痛苦。這一原理從根本上限制了伽利略“實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛄私庾匀唤缫磺小钡男拍睢�測量物質(zhì)的位置與速度是一個(gè)科學(xué)問題，但卻不能通過實(shí)驗(yàn)來回答。

理發(fā)師的數(shù)學(xué)命題物理學(xué)中有這樣的不完備性，數(shù)學(xué)中也有這樣的不完備性。數(shù)學(xué)是建立在一些公理上的。從這些公理出發(fā)，可以推導(dǎo)出許多定理，構(gòu)成數(shù)學(xué)的結(jié)構(gòu)。判斷數(shù)學(xué)的正確不需要實(shí)驗(yàn)，但需要證明數(shù)學(xué)的結(jié)構(gòu)沒有自相矛盾的定理。數(shù)學(xué)家們相信，任何公理系統(tǒng)的命題，最終能夠被證明是正確還是錯(cuò)誤的。但是，這個(gè)兩千多年來的信念也是錯(cuò)誤的。在三十年代，數(shù)學(xué)家哥代爾證明，在任何數(shù)學(xué)公理系統(tǒng)中，都存在一些數(shù)學(xué)命題是無法判斷其正確性的。

哥代爾的證明十分深?yuàn)W，但是他的原理可以用一個(gè)簡單的例子來說明：一個(gè)村里有位理發(fā)師，他說：“我要給這村里所有自己不理發(fā)的人理發(fā)。”當(dāng)這句話用于他人時(shí)，有很簡單的答案，但是用于理發(fā)師自己，卻是矛盾的。如果我們假定理發(fā)師給自己理發(fā)，得出的結(jié)論是：他不應(yīng)該給自己理發(fā)。如果我們假定理發(fā)師不給自己理發(fā)，得出的結(jié)論是：他應(yīng)該給自己理發(fā)。所以理發(fā)師是否要給自己理發(fā)的“命題”是一個(gè)自相矛盾的命題。也許讀者會(huì)覺得這不過是一個(gè)文字游戲，這矛盾來自于人類語言的不精確。但是，令人驚訝的是，在最嚴(yán)格、精確的數(shù)學(xué)語言中也有同樣自相矛盾的問題。

以上的兩個(gè)例子說明了什么呢？

這兩大發(fā)現(xiàn)根本改變了我們的世界觀。

以前我們認(rèn)為科學(xué)的知識(shí)、實(shí)驗(yàn)的手法一直可以無限地發(fā)展，今日的無知可以成為明日的可知。果真如此的話，雖然一方面我們可以證明今日的信仰是在科學(xué)之外的，是與今日科學(xué)無矛盾的；但是，當(dāng)科學(xué)發(fā)展后，今日的信仰會(huì)成為明日的迷信，會(huì)形成信仰與科學(xué)的矛盾，使羅馬教廷與伽利略的悲劇重演。

同樣，哥代爾的定理告訴我們：數(shù)學(xué)中一些命題不能證明或證否。

并非是我們今日的數(shù)學(xué)知識(shí)不夠，而是永遠(yuǎn)不可能被證明或證否。這兩個(gè)原理告訴我們，科學(xué)有永恒的局限，有不能在將來而改變的局限。

局限之外有無意義？

這兩個(gè)原理就是告訴了我們科學(xué)有永恒的局限。

科學(xué)的成功，是由于主觀與客觀的分離。但是科學(xué)的最大局限，也是由于主觀與客觀的分離。科學(xué)的發(fā)展，追求統(tǒng)一是最高的目標(biāo)，過去人們認(rèn)為物質(zhì)與能量是兩個(gè)不同的量，而愛因斯坦E＝MC2的公式卻把它們統(tǒng)一起來了。

愛因斯坦終生的夢想，就是把宇宙所有的作用力統(tǒng)一起來。所以追求主觀與客觀的統(tǒng)一，雖然不一個(gè)科學(xué)問題，卻是科學(xué)追求統(tǒng)一的理想的延伸。

人類的最高追求，莫過于“真善美”三字�？茖W(xué)可以回答真與否之別，而唯有主觀意念才能判斷善與美。追求這三者的統(tǒng)一，便是追求主觀與客觀的統(tǒng)一。

真帶出美，美帶出愛，愛帶出善。

人的得救，并非是靠行為，乃是靠信心，此道何等的簡單，何等的包羅萬象！

我們看到，科學(xué)與信仰不但今天沒有矛盾，將來也永遠(yuǎn)不會(huì)有矛盾。科學(xué)有永恒的局限，永遠(yuǎn)被主觀與客觀的分離而限制。信仰是建筑在這一局限之上的原理，是主觀與客觀的統(tǒng)一。

信仰是超于科學(xué)的選擇，是每個(gè)人主觀的選擇，但這是何等奇妙美麗的選擇！

轉(zhuǎn)自：周惠愛世界