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哥廷根的墓地 張首晟的人生

陳關榮
香港城大電機工程學系講座教授陳關榮在數學家David Hilbert墓碑前,墓誌銘刻了一句《我們必須知道,我們必將知道》,以反駁不可知論者,百年以還,還是餘音裊裊。(圖片來源:香港城市大學《敬樂》2016年第42期)

電腦J手記

中大在拓撲絕緣體取得突破,不期然想起數年身故的華裔物理學家張首晟,他的不少研究,至今仍具影響力,史丹福大學將其一生,總結在以下網站:

https://glam.stanford.edu/sites/g/files/sbiybj10026/f/sczposters_final0426.pdf

張首晟才氣橫溢,專業是凝聚態物理學(Condensed matter physics),從尋常一粒沙看見微觀世界;物理學研究不一定要到天體,也不一定到原子核裡面。我們身邊熟悉事物,例如固體液體的形成,構成物理學許多有趣問題。為什麼會有絕緣體,導體,半導體的區別?磁鐵在居里溫度點(Curie point)鐵磁體發生的相變,何以變成了順磁性物質?凝聚態物理學研究電子、離子、原子及分子的運動形態和規律,認識凝聚態物質的物理性質。

張首晟死後,博士論文導師Steven Kivelson在《自然》雜誌撰文,形容張首晟更似一位理論家,啟發後來許多實證和實驗,尤其量子自旋霍爾效應,其後以拓撲絕緣體解決芯片上電子擁擠互動,開發新一代材料減少電流耗散,拓撲不變量的內在魯棒性(Robust),又可應用更多方向,甚至提高材料的穩定率。

張首晟
張首晟在發現核裂變現象的Otto Hahn墓前留影,而張首晟的墓碑上,余曉帆為亡夫鐫刻一行公式:H = AΓ·k + Γ5M (k),描寫量子自旋霍爾效應和拓撲絕緣體中的電子運動規律,以償夙願。(圖片來源:物理雜誌2019年第四卷《半月灣的永恆——懷念遠去的首晟》http://www.wuli.ac.cn/CN/abstract/abstract73955.shtml

筆者對張首晟的印象,還是來自台灣一次講學,談及德國柏林自由大學留學經驗。據說張首晟文革期間,閣樓上自修,大部分學科無師自通,三年就唸完了五年課程。

1981年,張首晟赴德才半年,中國駐德大使館邀請留學生到波恩使館一聚,同學異鄉相逢,結伴同遊,從波恩回柏林路上,張首晟順道遊玩古城哥廷根(Göttingen)。哥廷根曾是現代量子力學,甚至數學的重鎮,除了鼎鼎大名的哥廷根大學,各人還到了哥廷根城市墓地(Stadtfriedhof Göttingen)憑弔,自此人生豁然開朗。

哥廷根大學是量子物理學的起源,從19世紀高斯(Gauss),以至黎曼幾何的Bernhard Riemann,一抔黄土以下,長埋了開拓量子力學的一代宗師,墓碑上寥寥數行,除了科学家的姓名生卒,還鐫刻了生前留下的公式,描述學術劃時代貢獻,唯獨數學家David Hilbert的墓碑,一生開拓領域不能盡錄,只刻下了一句「Wir müssen wissen, wir werden wissen」(我們必須知道,我們必將知道)。

哥廷根大學有多強?迄今超過45名諾貝爾獎和這家大學有關,不乏量子力學大師,包括了原子彈之父奧本海默,現代計算機和博奕論之父John von Neumann等。

張首晟夫人余曉帆回憶張首晟的《半月灣的永恆——懷念遠去的首晟》一文,回憶他常說:「墓地是冥思人生意義的地方。人生短暫,時光飛逝,肉體朽亡之後,到底能留下什麼?」

從他的遺物之中,自述何以立志於科學,因為「生命意義就只有兩種。能超越朽亡肉體的,一是我們傳承給兒女的基因,繁衍生息,英語俗稱為Procreate;二是我們創造的思想,載入史冊,貢獻於人類文明,英語稱Create。Procreate and Create,在墓碑前,理解了生命的兩層意義,之後人生不再迷茫,願把青春的熱情貢獻於偉大的科學,願我的一生,也能用一個公式來總結。」

1981年波恩之行,張首晟受益匪淺,此後演講一再提及。

無獨有偶,城市大學電機工程學系陳關榮教授也曾訪哥廷根城市墓地,細數了哥廷根的輝煌歷史,陳教授結論發人深省,「哥廷根後來的沒落完全歸罪於納粹」,「這個歷史轉折讓哥廷根大學從此一蹶不振。」哥廷根的學術地位因納粹打擊猶太科學家,盛極而衰,毀了一個學術殿堂。

科學家無分疆界,都是站在巨人肩膀上。民族的狹獈自私,與科學家不分畛域的求知求真,背道而馳。陳教授的感言,可能是最好的暮鼓晨鐘。

https://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/pdf/Gottingen_T.pdf

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