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张首晟

张首晟:二十师从杨振宁

2014-10-10 课题学习网 文章来源:中国青年报 文章作者: 负责人:
不得不说张首晟在某种意义上是一个“天才”——初中还没毕业,就赶上恢复高考,父亲拿给他一套数理化自学丛书,读了一个暑假,“试了一下”,他就考上了。
  跟比自己大几岁的高中朋友聊了几句,他得出一个结论:“高中生懂的东西太简单了。”在15岁那年,他“心安理得”地走进了复旦大学的课堂。
  此后更是一发不可收拾。很快,这位笑称不是“类似少年班温室里成长出来的学生”有了第二次崭露头角的机会:16岁时,国家开始公派留学生出国,他被选中派去德国柏林大学;接着,他来到美国投到杨振宁的门下攻读物理学博士,32岁时,他被聘为斯坦福大学正教授,成为该校最年轻的终身教授之一。
  2009年,张首晟入选 “千人计划”,并被清华大学特聘为教授,开始为祖国效力。此后,张首晟日益受到国内媒体的关注。这时,人们发现,这位曾在2010年获得欧洲物理奖、2012年获得狄拉克奖、2012年美国物理学会的巴克利奖等多个国际大奖的科学家成长之路竟是如此之“顺”!
  “天赋?但激情更重要!”张首晟和媒体交谈时有种天然的“坦诚”,正如他对中国青年报记者所说的,“从小到大,我基本都是由着自己的‘性子’来的”。
  从来没有从头到尾把一本书读完
  张首晟由着“性子”干的第一件事就是读书,“狂读书”。他说话常常被身边的人形容为“跳跃式”的,“刚说完甲,觉得甲这一段没啥意思,很有可能就跳到乙去了。”不过,了解他读书方法的人对此就见怪不怪了。
  这种方法,简单说来,就是把书读“薄”。
  以他喜欢读的《三国演义》为例,有3指厚的一本书在他那里不到一周就“翻”完了。“绝大多数的内容我是不看的,”他的方法听上去有些“偷懒”,只有自己感到有意思的地方才会真正埋头读下去。巧合的是,这些“有意思的”,也大多是被人们称之为精华的地方,比如他所精读的“草船借箭”。
  即便是教科书,也是如此。张首晟告诉记者,他在小学时基本上把“对自己人生影响较大”的书都读完了,但从来没有从头到尾读完过一本书。在他看来,读书是一个了解思维方式的过程,不是吸纳所有信息,而是有针对性地进行筛选。
  人们通常会说,观看影视讯息是一个被动接受知识的状态,读书则是一个主动的过程。这一点在张首晟那里有一个新的解释:读书,读的是前人智慧的结晶,本不是件创新的事情,读书的顺序是可以创新的。比如,一本书按照一、二、三、四的顺序写下来,读者对前三章的内容已经有个大概了解,就没必要再反复读,可以直接跳到第四章精读。
  这样的方法还有一个好处,在这位“天才”看来,如果第四章读不懂,可以再返回去看前三章“找答案”,既有针对性,也节约时间。
  这种读书方法得益于那段被“放养”的日子。张首晟读小学的时间几乎和“文化大革命”重合,那时,“书”成了精神的奢侈品,他从家里阁楼的书柜“偷”出这些经典著作。但他读书并不会“一读就是半天”或是“熬夜看书”,“我看书没有任何压力,完全就是凭兴趣”。
  他最开始涉猎的图书并非数学、物理,而是文学。至今他依然保留着小时候读过的《红楼梦》和《西方哲学史》。他说,从文学的书籍里,可以看到雕塑的美和建筑的美,而那些优美的诗句更像是一种压缩的“美”——“信息的极端压缩”,在很少的篇幅里面描绘出偌大的风景出来。这些都在默默地影响着他,直至对科研题目的把握。
  做科研要凭借最原始的动力
  在近日召开的科协年会上,张首晟作为特邀嘉宾作了一个题为《创新在中国》的报告。在报告中,他专门谈到读书对他的影响。
  如果没有读过爱因斯坦和狄拉克,他可能不会提出拓扑绝缘体理论的材料实现方案,更不会因此获得“狄拉克奖”——国际理论物理学领域的最高奖。
  有同行这样评价他的研究成果:张首晟的想法不仅得益于美学的熏陶,更受到前人的启发。
  张首晟至今还能清晰地描述出英国理论物理学家、量子力学的奠基者之一狄拉克预言正电子,给他带来对物理世界的“兴奋和神往”。
  多年前,狄拉克建立一个量子力学的方程,其特别之处在于,既包括正能态,也包括负能态。狄拉克由此作出了存在正电子的预言,认为正电子是电子的一个镜像,它们具有严格相同的质量,但是电荷符号相反。
  这一探索的过程包括很多繁冗的步骤,不过,就思路而言,可以这样简单地解释:对4开根,绝大多数人想到的结果就是“2”,而狄拉克却想到了“-2”,因为两个“2”相乘得“4”,两个“-2”相乘同样得4。
  狄拉克的想法提出后的第4年,美国物理学家安德森在研究宇宙射线簇射中高能电子径迹的时候,奇怪地发现强磁场中有一半电子向一个方向偏转,另一半向相反方向偏转,经过仔细辨认,这就是狄拉克预言的正电子。后续的实验则全都印证了狄拉克预言的正确性。
  这就是被科学界称为最美的“对称”研究思路。事实上,爱因斯坦的相对论也是这个思路。
  “这些就像通过数学的智慧预示了这个世界一样,太美了!”张首晟也因此拜在杨振宁的门下,并希望得到爱因斯坦之美的启示。
  然而,进入到具体的科研过程,这种“美”似乎就有些“空中楼阁”了。事实上,刚开始去柏林读书时,张首晟有过一段时间的“消沉”。那时,整个学界并不看好理论物理界的就业乃至对科学贡献的前景,一些相关的研究人员也纷纷“逃离”到诸如电子信息等新兴产业。
  在面对物质与精神极大的矛盾时,他也困惑了。一次在德国大学城哥廷根旅游,他来到德国科学家的墓地,张首晟开始问自己:“这一辈子要留下什么?”
  接着,他从这些科学家的墓碑上找到了答案。他发现,这些伟大科学家的墓碑十分简单,除了名字、出生及死亡的日期,就只有一个他们创造的“公式”。
  从那以后,张首晟再也不去考虑“挣多少钱”的问题了。对自己的学生,他常说这样一句话:“要做科研,就要凭借最原始的动力。”
  人最可贵的是有好奇心伴随一生
  张首晟常常向自己的学生讲起他的原始动力。“大家常问我,创新的灵感何在?随着年龄的增长,知识也在增长,但是创意往往是在下降。因为知识越多,看到新生事物时,就总是想能不能用老套的办法来解决。年轻人则不同,他们虽然知识不足,但创意很多。”
  作为科学工作者,作为教授,张首晟认为知识传授给本科生,而他们则可以给自己提供很多新鲜创意,“这是一个双赢的方法”。
  从这个角度来说,张首晟十分感谢生命中“没有高中的日子”:或许,正是刨去了“高中3年”这样的一个知识积累的“真空期”,才给他留下更大的“想象”空间。
  尽管不否认自己的成长经历很特殊,不管是美国还是中国的教育体制都难以再造另外一个自己,但张首晟还是对中国的教育环境发展抱有很大的期待。
  张首晟说,在哈佛大学,最近有一门针对本科一年级学生的课程非常受欢迎,这门课叫做“把烹调解剖到分子”。有些学生可能觉得化学很枯燥,要背很多分子式,但可能因为喜欢美食和烹调,就会有很强的动机来上这门化学课,也许将来这名学生就会成为一名化学家。
  张首晟这样告诉自己的学生,“对一个人来说,最可贵的是要有好奇心伴随一生”。
  为了保持这种好奇心,张首晟还专门养成一个独特的生活习惯——游泳。在他看来,游泳是最好的放松方式,就像科研工作中最需要的发散型思维一样。同样,在游泳之后,他一定会去趟桑拿房,如同科研工作中所需要的专注,他选择在思维打开之后去集中想一件事,这时,很多灵感就会不自觉地“蹦出来”。