導(dǎo)讀:富蘭克林獎(jiǎng)?wù)率敲绹惶m克林學(xué)會(huì)的zui高榮譽(yù)獎(jiǎng),每年頒發(fā)一次,授予物理學(xué)及技術(shù)領(lǐng)域中作出貢獻(xiàn)的人士,獲獎(jiǎng)?wù)邍幌蕖?1月3日,富蘭克林獎(jiǎng)委員會(huì)決定將本年度富蘭克林物理獎(jiǎng)授予美籍華人物理學(xué)家、斯坦福大學(xué)教授張晟,獎(jiǎng)勵(lì)他在拓?fù)渚夡w研究領(lǐng)域的性貢獻(xiàn)。
近些年來,張晟獲得了一系列重要的大獎(jiǎng)與榮譽(yù),此次獲得的富蘭克林獎(jiǎng)?wù)拢‵ranklin Medal)于1914年由塞繆爾·英薩爾設(shè)立,是美國富蘭克林學(xué)會(huì)的zui高榮譽(yù)獎(jiǎng),以本杰明·富蘭克林的姓氏命名。富蘭克林不僅是美國的建國者之一,也是一位在上享有盛譽(yù)的物理學(xué)家,是電氣研究的先驅(qū)。
富蘭克林獎(jiǎng)?wù)率且幻督鹳|(zhì)獎(jiǎng)?wù)?,每年頒發(fā)一次,授予物理學(xué)及技術(shù)領(lǐng)域中作出貢獻(xiàn)的人士,獲獎(jiǎng)?wù)邍幌?。從設(shè)立以來,有許多科學(xué)巨匠曾榮獲此獎(jiǎng),其中包括家喻戶曉的愛因斯坦、居里夫人、愛迪生等。
在張教授獲獎(jiǎng)之際,我們非常有幸對(duì)他進(jìn)行了專訪。他表示,能獲得富蘭克林獎(jiǎng)?wù)赂械椒浅s幸,因?yàn)檫@個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)也是他心目中的偶像和英雄曾經(jīng)獲得過的榮譽(yù)。當(dāng)談及是否對(duì)諾貝爾獎(jiǎng)有所期待時(shí),他表示,諾貝爾獎(jiǎng)是可遇而不可求的,新發(fā)現(xiàn)降臨時(shí)的興奮心情才是對(duì)科學(xué)家的zui大獎(jiǎng)勵(lì)。此外,我們還就一些專業(yè)性的問題進(jìn)行了提問,張教授都做了詳細(xì)解釋。可以看出,物理學(xué)定律的簡潔優(yōu)美是吸引他不斷前進(jìn)的內(nèi)在動(dòng)力。
筆者:我們知道,之前您已獲得過物理學(xué)界的眾多榮譽(yù),包括歐洲物理獎(jiǎng)、奧利弗•巴克利獎(jiǎng)、狄拉克獎(jiǎng)以及物理前沿獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。富蘭克林獎(jiǎng)?wù)屡c之前的這些獎(jiǎng)項(xiàng)相比,對(duì)您來說有什么不一樣的特殊意義?
張晟:我對(duì)能夠獲得富蘭克林獎(jiǎng)?wù)赂械酱蟮臉s幸,因?yàn)檫@是我次和偶像愛因斯坦獲得的共同獎(jiǎng)項(xiàng)。本杰明·富蘭克林也是我心目中的偉大英雄,他是一位非常偉大的科學(xué)家、發(fā)明家、商人、慈善家和政治家,也是美國的開國元?jiǎng)字?。我渴望以他為榜樣,除了科學(xué)本身以外,還能夠更多為社會(huì)做出貢獻(xiàn)。
筆者:鑒于您對(duì)基礎(chǔ)物理學(xué)有非常重要的原創(chuàng)貢獻(xiàn),一個(gè)普遍的看法是:您獲“諾貝爾物理獎(jiǎng)”只是個(gè)時(shí)間問題。您自己怎么看?
張晟:我認(rèn)為諾貝爾獎(jiǎng)是可遇而不可求的。對(duì)于一名科學(xué)家來說,新發(fā)現(xiàn)降臨的那一刻才是zui大的獎(jiǎng)勵(lì)。
筆者:您在凝聚態(tài)物理,尤其是在“拓?fù)渚夡w”的研究方面做出了的工作,給大家通俗地介紹一下什么是“拓?fù)渚夡w”以及這種物態(tài)具備什么樣的奇妙性質(zhì)吧?
張晟:拓?fù)渚夡w是一種全新的量子物態(tài),它的內(nèi)部與普通緣體一樣,也是緣的,但在其邊界存在導(dǎo)電的邊緣態(tài),這樣的導(dǎo)電邊緣態(tài)是穩(wěn)定存在的,不同自旋電子的運(yùn)動(dòng)方向是相反的,這是它區(qū)別于普通緣體的獨(dú)特性質(zhì)。
筆者:拓?fù)渚夡w表面的電阻率能低到什么程度?能否達(dá)到超導(dǎo)體的零電阻狀態(tài)?
張晟:在常規(guī)半導(dǎo)體中,電子受隨機(jī)散射的影響而損失能量,猶如運(yùn)行在擁擠道路上的汽車。而在拓?fù)渚夡w中,電子就像運(yùn)行在高速公路上的汽車,相反方向的運(yùn)動(dòng)在空間上是分離的,只要電子在拓?fù)渚夡w線路內(nèi)運(yùn)動(dòng)就不會(huì)有電阻,與普通材料連接的時(shí)候才會(huì)有一些電阻。
筆者:目前,拓?fù)渚夡w有實(shí)用化的案例嗎?在哪些領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用?
張晟:很多已經(jīng)在大力對(duì)拓?fù)渚夡w進(jìn)行投資了。拓?fù)渚夡w能夠用來制造消耗能量很少的半導(dǎo)體芯片,這也意味著將來手機(jī)能夠待機(jī)更長時(shí)間。拓?fù)渚夡w還能夠用來從廢熱中獲得電能,幫助人類解決能源危機(jī)。
筆者:2013年4月10日,由清華大學(xué)物理系和中科院物理研究所聯(lián)合組成的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)宣布,他們從實(shí)驗(yàn)上次觀測到“量子反常霍爾效應(yīng)”,被楊振寧先生評(píng)價(jià)為“諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)”的成就!這項(xiàng)工作的重要意義是什么?
張晟:這是先做出的一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),它必將進(jìn)入未來的凝聚態(tài)物理教科書。
筆者:我們知道,統(tǒng)一自然界中的四種基本的相互作用(引力、電磁力、弱力和強(qiáng)力)一直是物理學(xué)界追求的圣杯。據(jù)了解,您在這方面也做過很多工作,能給大家介紹一下嗎?
張晟:愛因斯坦的zui大夢想是統(tǒng)一自然界中所有基本相互作用力。雖然我在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域工作,但是“萬有理論”(Theoryofeverything)也是我的夢想,希望將來能夠?yàn)榇俗龀鲐暙I(xiàn)。
筆者:您為什么選擇物理學(xué)作為畢生追求的事業(yè)?物理學(xué)不同于其它學(xué)科的魅力在什么地方?
張晟:我認(rèn)為物理學(xué)是所有自然科學(xué)中基本的學(xué)科。我們?cè)噲D把物質(zhì)分割成zui小的單元,再從中了解萬物是如何從這些基本單元構(gòu)建而成的。物理學(xué)非常優(yōu)美,是描繪自然的詩篇。在詩歌中,我們?cè)噲D用簡單的語言抒發(fā)復(fù)雜的情感,在物理學(xué)中,像E=MC^2這樣的方程式就可以描繪從小尺度的原子到大尺度的,這真是美了!
張晟簡介
張晟是一位知名的科學(xué)家,1963年生于上海,現(xiàn)為美國籍。1987年獲得美國石溪大學(xué)博士學(xué)位,1993年起,任職于斯坦福大學(xué),2011年當(dāng)選為美國藝術(shù)與科學(xué)院院士。由他的拓?fù)渚夡w研究領(lǐng)域,如今正在蓬勃發(fā)展。