好奇心 想象力 天马行空 自由奔驰 首创拓扑序理论

大方向 小脚步 循序渐进 不懈努力 终获狄拉克奖章

2018年8月8日，国际理论物理中心（ICTP）揭晓了本年度的狄拉克奖章得主，美国麻省理工学院华裔教授文小刚的名字赫然在列。

该奖项于1985年为纪念英国物理学家狄拉克设立，每年颁发给理论物理和数学领域的杰出科学家。8月8日是狄拉克的生日，宣布奖项就设在这一天，这是一个好日子。

青年文小刚

我们知道，20世纪头30年的物理学革命，诞生了相对论和量子力学这两大科学理论，开启了20世纪整整100年的新科学技术革命。相对论的创立者是爱因斯坦（1879—1955），他在1905年创立了狭义相对论，提出了质能相当关系式，时年26岁。量子力学的创立者是狄拉克（1902—1984），他在1928年奠定了量子力学的理论基础，提出了狄拉克方程式，其时也是26岁。真是自古英雄出少年！

文小刚是第3位华裔狄拉克奖得主。此前2位为麻省理工学院物理学家李雅达（祖籍香港，2005年获奖）和斯坦福大学物理学家张首晟（祖籍江苏，2012年获奖）。

狄拉克奖不授予诺贝尔奖、菲尔兹奖和沃尔夫奖得主。然而，一些狄拉克奖得主随后获得了诺贝尔奖，比如1999年诺贝尔奖得主Martinus Veltman，2004年诺贝尔奖得主David Gross和Frank Wilczek，以及2008年诺贝尔奖得主南部阳一郎等。

说了狄拉克和狄拉克奖，现在我们要说本文的主角文小刚。1961年11月，文小刚出生于西安，从小就对物理、数学感兴趣。上小学的时候，父母很多同事经常给他出趣味数学题，口算心算不用纸笔。文小刚曾经这样回忆道：

“那时正是‘文革’时期，学校里学不到什么东西，放学以后有大量的时间，我就在家和小朋友一起砸电池或其他一切能砸的东西，还做火药、修自行车、做模型飞机、装收音机、做稳压电源，还有蒸馒头等。那时科学方面的书非常非常少。只有《十万个为什么》《科学小实验》《怎样组装晶体管收音机》和《赤脚医生手册》。我想当时喜欢科学的学生都读过这些书。那时对什么东西都好奇，好奇的结果就是把它砸开来看看里头有什么。我的很多灵感来源于自己的胡思乱想，来源于捣鼓来捣鼓去，来源于砸开来看看。另外我觉得和人讨论对激发灵感很有好处，特别是和与你背景不一样的人讨论，好处更大。最近我和数学家讨论得比较多，收获非常大。”

文小刚于1977年从西安市48中考入中国科学技术大学物理系，学习低温凝聚态物理。1981年9月以全国第1名的成绩通过中美联合培养物理类研究生计划招生考试（CUSPEA），进入美国普林斯顿大学深造，师从著名理论物理学家Edward Witten，学习超弦理论，1987年获得博士学位。经过博士后训练后，他于1991年被美国麻省理工学院聘为助理教授。1995年被提升为副教授。他曾荣获海外华人物理学协会1994年优秀青年科学家奖和1992—1997年的斯洛恩奖。现任物理系教授，并兼任清华大学高等研究中心“长江学者奖励计划”讲座教授。

文小刚的主要研究方向是凝聚态物理，主要从事量子霍尔液体、高温超导、拓扑序／量子序及新的物质态方面的研究。

2016年10月11日，美国物理学会宣布，将2017年Oliver E. Buckley奖颁发给美国麻省理工学院的文小刚，Buckley奖是凝聚态物理领域的最高奖。这次获奖的工作是“拓扑序理论和它在众多物理系统中的应用”。自1989年文小刚首次引入“拓扑序”概念以来，近30年来一直在发展拓扑序理论。

2018年5月，文小刚当选美国科学院院士。

文小刚的主要理论贡献包括：①建立了分数量子霍尔效应拓扑序理论和边界态理论，预言了双层量子霍尔体系中的超流／超导现象。②提出了研究高温超导机理的SU（2）规范场理论、量子序理论和自旋口袋（Spinbag）模型，这方面的研究对全面认识高温超导体的相图，尤其是在欠掺杂区所出现的大量反常物理性质具有重要意义。③他提出并论证了分数量子霍尔效应基态的拓扑有序性，建立了描述分数量子霍尔效应低能元激发的边界态手征Luttinger液体理论，预言了非阿贝尔量子霍尔态。④为了推广朗道关于相和相变的对称破缺理论，建立了拓扑序理论和量子序理论，并预言了新的物质态。揭示了拓扑序和量子序的弦网凝聚本质，并用弦网凝聚提出了统一光和电子的理论。

当文小刚被问到他自己的科研心得时，文小刚说道：“主要的心得有两个。一是跟着自己的感觉走，让自己的想象和联想，天马行空般地自由奔驰。我觉得做物理最重要的能力就是猜测和想象的能力，就是要敢于瞎捣鼓。比如给你一个死机的电脑，你要能捣鼓来捣鼓去，把电脑修好，即使修不好也能学很多新东西。另一个是要做最小的有意义的题目。当你把一个有意义的小题目深入做进去以后，常常会发现它其实很大。我个人的经验是，如果一开始就想做大题目的话，可能什么都做不动。总结一下就是‘大方向、小脚步’。只要大方向明确，小脚步慢慢走，总能走得很远。如果没有大方向，就只能像醉汉一样乱走，这时即使走得快也走不远。”