物理学家张首晟去世，这对电子行业有会有什么影响？

近日，美国华裔科学家、斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授张首晟被曝于12月1日去世。

据其斯坦福大学校友称：“（张首晟教授）从9楼还是19楼跳下来的。前一天，也就是周五他还在和丹华的律所fund组开会。”根据他的家人和物理系的电子邮件得知，他一直在和抑郁症作斗争。斯坦福校方周一就请了公关专家来处理此事。当地警方认为是自杀，已经结案。

△ 张首晟教授

曾被称为离诺奖最近的人
张首晟被称作华人科学家里离诺贝尔奖最近的人选之一。

2007年，张首晟发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。基于他对拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应的开创性研究，张首晟已包揽物理界所有重量级奖项，包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖和富兰克林奖章。

2009年，张首晟被清华大学特聘为教授。张首晟是2013年中国科学院外籍院士。

他还是杨振宁的弟子，杨振宁曾评价：“对他来说，获得诺贝尔奖只是时间问题。”

△ 1987年张首晟博士毕业时与杨振宁的合影

2014年，中科院物理所研究员丁洪曾在预测诺贝尔奖得主时表示，张首晟很有可能摘得诺奖。

“量子自旋霍尔效应”给芯片业未来提出的新构想

张首晟领导的团队2006年提出了“量子自旋霍尔效应”，将其基于芯片业未来提出的新构想——通过控制电子自旋运动来降低能耗——在理论上完成了预言。2007年，张首晟发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。

美国科学家埃德温·霍尔在19世纪末发现，通电导体在磁场作用下能使电流运动方向改变90°，这被称作霍尔效应。1980年，科学家又发现在极低温和强磁场条件下，霍尔效应呈现电子按顺时针沿导体边缘运动的现象，这就是量子霍尔效应。与无序运动导致热量产生相比，电子保持秩序状态则几乎没有能量损耗，由此引发了科学界研制新的电脑元器件的设想。

但是，量子霍尔效应需要苛刻的条件。张首晟设想，能否在正常条件下，让电子跳舞从杂乱无章的迪斯科到井然有序的集体舞。他研究发现，电子如同地球自转一样，有一种叫做自旋的基本特性，自旋向上的沿逆时针运动，自旋向下的沿顺时针运动。这种自旋也会产生量子霍尔效应，这就是量子自旋霍尔效应。它不仅没有能量损耗，并且不需要强磁场，也可在室温环境下实现。

“天使粒子”引发关注及争议

2017年7月，张首晟与其他几位华人科学家宣布发现马约拉那费米子，并将其命名为“天使粒子”。张首晟今年1月接受科技日报记者采访时介绍，“天使粒子”将有助于量子计算机的研发。他当时透露，正在规划在该领域与国内高校进行更深入合作。

△ 张首晟团队搜寻手性Majorana费米子的实验平台

“天使粒子”的发现引发公众极大关注，但也因为媒体的表述一度引发了争议。

实际上，这项实验由由加州大学洛杉矶分校的王康隆团队（UCLA Device Research Lab (Kang Wang Group)）主导，上海科技大学合作，并由加州大学欧文分校、加州大学戴维斯分校协助、斯坦福大学团队的参与。实验中观测到了马约拉纳费米子模存在的证据，同时又极大程度上排除了其他因素的影响，成为马约拉纳准费米子存在的有力证据。

标准物理理论模型中，12种基本粒子被分成两大家族：电子、质子等8种粒子组成的费米子家族和光子、介子等4种粒子组成的玻色子家族。一般认为，每一种粒子都有其反粒子，且状态与粒子本身相反，粒子与反粒子相遇会瞬间湮灭。

但1937年，埃托雷·马约拉纳预言，有一类特殊的费米子，像光子等玻色子一样，它们的反粒子就是自身，这种费米子被称为“马约拉纳费米子”。

研究论文共同一作、加州大学洛杉矶分校的潘磊指出，所谓的发现天使粒子，并不是真正发现了马约拉纳费米子，而是发现了符合马约拉纳费米子性质的激发态。

马约拉纳费米子被认为是制造量子计算机的完美选择。只要符合马拉约那费米子的性质，就可以用来实现拓扑量子计算。拓扑量子计算机对外在噪声的抵抗力比普通量子计算机更强，更具鲁棒性。研究人员也表示，探测到这种粒子后，他们可以制备出电子芯片，实现基于这一粒子为基础的拓扑量子计算机电脑芯片。

“千人计划”一员，积极与国内高校和科研院所合作

他在2009年作为“千人计划”人才回到中国。这些年与国内高校和科研院所的合作十分成功，比如发现了三维拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应。

“中国已经可以把从1到10，从10到100这种放大性的工作做好，需要更多从0到1的原创。”张首晟说，他的总体感受是，中国的科研越来越走向国际前沿。

张首晟认为，好奇心驱动是做原创性工作最重要的素质之一。要想催生出原创性研究，需要从教育模式和科研机制等方面营造更为有利的环境。他发现，很多中国人把科研理解为“攻关”。但“攻关”是有目标的，真正原创性的工作，很多时候没有目标。

“应该允许科研计划根据进展进行调整，甚至跟原来的想法完全不一样。”张首晟介绍，美国有不同科研经费支持机构，包括美国国家科学基金会（NSF）、美国能源部（DOE）和美国国防部高级研究计划局（DARPA）等。其中前两者都允许对科研计划进行修改，有时甚至允许科研人员重新调整研究方向。

2013年，张首晟与他斯坦福的学生谷安佳博士联合创立丹华资本，意在以斯坦福大学为核心，专注于投资美国最具颠覆性的创新科技及商业模式，连接美国的创新与中国市场。他同时还担任丹华资本董事长，丹华资本目前仍在正常运营。

此外，张首晟天使投资的斯坦福大学初创公司VMWare是云计算产业的领军公司，曾市值高达480亿美元。多年来，张首晟教授努力推进中美两国的科技交流。