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物理学未来的发展机会在哪里从APS年会互动游戏归来的一些感想

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■ 张东才/文

■ 来源:张东才科学网博客 科学网微信公众号

美国物理学会(American Physical Society, 简称APS)是世界上一个主要的物理学团体。它每年有两个最重要的大会:那就是 “三月会议”(March meeting)和 “四月会议”(April meeting)。三月会议比较广谱,涵盖所有的物理学研究,尤其是凝聚态物理学,四月会议则集中于粒子物理学。参加这个会议的不仅仅是美国的物理学者,许多其他国家的学者(包括中国)也会积极参与。

以前我在美国工作的时候,经常参加APS的March meeting。到了香港科大工作以后,因为隔了个太平洋,就少去了。近年主要是参加一些专题学术会议,尤其是一些在亚洲区举行的高质量的学术会议,例如戈登会议(Gordon research conference)。今年因为有两篇关于物理学的报告要发表,想听听一些国际同行的反馈,因此决定再去参加APS的三月年会。

这次APS大会在美国洛杉矶市中心的会展中心举行,为期五天(三月五日至九日)。根据大会的统计,今年的这次大会是历史上参与人数最多的一次:达到11315人。因此会场上十分热闹。

第一天当我到会场注册时,发现一个很有趣的现象。在报到的大厅里,有一些供大家发表信息的报告板。里面贴满了各个大学和研究机构的招聘人才广告。可是这些广告几乎全部都是来自中国的单位。(见附图)。而美国的招聘广告却完全没有看到。这给人一个错觉,虽然我人在洛杉矶,却恍如置身于一个在中国举行的国际会议中。

后来几天才终于看到几个零星的美国实验室的招聘广告。但是广告板贴着的,绝大部分仍然是中国单位的招聘信息。这是我以前在美国工作时不能想象的事情。这种变化,大概反映了中国的物理学正在进入高速发展期,研究经费每年大幅增加,因此需要大量吸引优秀的人才来中国的各大院校工作。而美国却是相反,她的物理学界已经过了它发展期的高峰。最近几年还要面对研究经费被Donald Trump减掉的危险。因此不敢招人。中国古语有说:“十年河东,十年河西”。看来在物理的发展上,中、美在未来可能会出现一个位置的对调。事实上,在这个大会上,黄色脸孔已经占到非常多了。

我在会上见到一位老朋友,Kang Wang(王康隆)。他在2000-2002年曾经担任过香港科大的工学院院长,与我曾有一些交往。他离开香港科大以后,就回到UCLA担任一个由多个大学共建的微电子研究中心(FENA)的主任。他的研究组很活跃。去年底,国内有些科技杂志热烈报道的“天使粒子”的发现就是在王康隆的实验室里完成的(注1)。参加这项工作的还有斯坦福大学的张首晟。他去年在北京举办记者招待会宣布发现了一种神秘粒子,命名为“天使粒子”。这篇报道曾受到许多网民的转载。不过,这个所谓“天使粒子”的称号,其实是一种炒作。大家只要看看他们发表在《Science》上的那篇文章(注2),便可以清楚地知道他们发现的其实是在超导体结构中看到有出现一些具备手征性质的马约拉纳费米子(Chiral Majorana fermion)的激发模式。在粒子物理学里面,有两类的基本粒子:一种是符合Dirac方程描述的费米子,它有一个孪生的反粒子;另外一种是马约拉纳费米子,它本身就是自己的反粒子。现在已知的粒子都是属于Dirac费米子。人们还没有检测到马约拉纳费米子的存在。最近的发现只是说明在凝聚态物理学里面,马约拉纳费米子也许会以准粒子(quasiparticle)的激发形态存在于超导体里。

虽然轰动中国媒体的“天使粒子”只是一种炒作,但对于观察到马约拉纳费米子存在的证据也是一项重要的物理发现。因此,这次APS大会邀请了张首晟在一个主要的专题讨论会(Kavli Foundation Special Symposium)里讲述这项工作。不过这个讨论会的明星显然是去年得到诺贝尔物理学奖的Barry Barish教授。他的演讲主要是关于LIGO检测到引力波(gravitational wave)的工作。

会议里还有一个热门报告是关于石墨烯在超导的研究。这项报告由MIT的Pablo Jarillo-Herrero教授主讲。他们的研究小组最近在《Nature》发表了两篇论文介绍这个研究。他们利用magic-angle graphene superlattices(魔角石墨烯超晶格)找到一个新的平台来研究strongly correlated physics(强关联物理)。这个平台让他们实现了一种用电子调控的超导性质。这样就为发展新的电子器件提供了一种新的可能。我注意到,这两篇论文的第一作者都是一位名叫曹原的中国年轻学者。在其中一篇论文里,曹原还被列为共同通讯作者,可见他在这个工作中做出了重要的贡献。这个关于石墨烯的报告在大会上特别受到关注。原定发表报告的房间早已挤满了人,会议方特意在咖啡厅的屏幕上直播这场报告以满足没能进入现场的听众。

我参加这次APS大会一个总的感觉是,中国正在迎来一个在物理学上崛起的机会。华人在美国物理学界在过去、目前和未来都不乏领军人物。上文提到的王康隆,张首晟和曹原都可以说是很好的代表。但如果从发展机会来说,中国的物理学界在未来估计会有更大的潜力。单从这次APS的招聘广告来看,新的工作机会看来主要都在中国。年轻的中国物理学者似乎人才济济。而且,由于国家的大批投入,中国在许多大型仪器的开发上,也开始领先全球。例如去年在贵州落成的射电望远镜(FAST),最近在东莞建成的大型的散裂中子源,都是全球最先进的。中国今天在物理学的发展上有几个明显的优势,包括对人才的积极吸收,先进仪器的开发,和政府对科技发展的重视及加大投入。因此,我们也许可以估计,在二、三十年以后,全球物理学界最关注的大会,可能不是APS的年会,而是CPS(中国物理学会)的年会。

注1:“天使粒子”找到了!物理学迎来重大突破!Link: https://tech.sina.com.cn/d/i/2017-07-21/doc-ifyihrit1136675.shtml

注2:Q. L. He et al., Chiral Majorana fermion modes in a quantum anomalous Hall insulator–superconductor structure. Science, 21 Jul 2017: Vol. 357, Issue 6348, pp. 294-299. DOI: 10.1126/science.aag2792

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