导读
提到自己的这位弟子，张首晟感叹说：“这世上的确有天才”。他曾略带玩笑地和自己的导师杨振宁打赌：“我的学生会比你的学生更优秀!”在知悉祁晓亮获奖后，张首晟对杨振宁说：“我的预言离正确又进了一步。”
对外界来说，只有32岁的祁晓亮并不著名。但在物理学界，他凭借于凝聚态物理领域取得的一系列出色成就，向世人证明了他的确是一位出类拔萃的学术新星。
11月9日，由俄罗斯富豪Yuri Milner（尤里·米尔纳）领衔资助的“科学突破奖”（Breakthrough Prizes）将旨在奖励有潜力的年轻科研人员的“物理学新视野奖”（New Horizons in Physics Prize）发给了包括祁晓亮在内的几位科学新秀。
祁晓亮当年的博士导师，清华大学高等研究院教授翁征宇对《赛先生》表示：“我毫不怀疑他成为优秀物理学家的潜力，热切期待并确信他今后还会产生出更大的成果。”
祁晓亮的另一位导师，在拓扑绝缘体的研究上对他有过直接指导的物理学家张首晟教授感叹说：“这世上的确有天才”。他曾略带玩笑地和自己的导师杨振宁打赌：“我的学生会比你的学生更优秀!”在知悉祁晓亮获奖后，张首晟对杨振宁说：“我的预言离正确又进了一步。”
摄于2012年7月清华大学举办的庆祝杨振宁先生90华诞学术纪念会，左起分别为杨振宁、张首晟、祁晓亮（张首晟教授供图）
祁晓亮出生于1983年，今年32岁，现任斯坦福大学副教授，去年年初已被该校提前授予终身教职，成为这所常春藤名校史上最年轻的取得终身教职的学者之一。往前追溯，2010年，27岁的祁晓亮获得美国斯隆研究奖（Sloan Research Fellowships），该奖旨在奖励在职业生涯早期的杰出年轻学者。2011年，他又获得奖励全美最具创造性的年轻教授的美国Packard科学与工程奖（Packard Fellowships in Science and Engineering Awarded）。
祁晓亮告诉《赛先生》，这次获得“物理学新视野奖”是自己的荣幸，格外让人高兴，因为该奖始终致力于奖励基础科学上的进展，之前“科学突破奖”和“新视野奖”的物理学获奖者也大部分来自于粒子物理、弦论、宇宙学等领域。
“凝聚态物理领域的工作通常与这些更基本的问题具有很不同的动机，但在拓扑量子态这个领域，过去十年的研究不断地发现在高能物理中研究过的各种基本的现象和规律在量子材料中居然可以自然地‘再现’出来，或者说‘演生’（emerge）出来。我认为这不是偶然的，而是预示着有更深刻的新物理等待着我们去发现。这对我来说是非常激动人心的事情，因为我最感兴趣的是物理学中的基本问题，这也是我对获得New Horizon Prize特别感到高兴的一个主要原因。”
祁晓亮16岁以辽宁省理科状元的身份入读清华大学基础科学班，本科毕业后在清华大学高等研究中心(2009年更名为“高等研究院”)跟随翁征宇教授攻读博士学位，读博期间访问斯坦福大学师从张首晟教授学习3个月，毕业后再赴斯坦福继续跟随张首晟做博士后研究。
2006年，张首晟与学生B. Andrei Bernevig（此次与祁晓亮同获“新视野物理学奖”）首次在理论上预言了碲化汞（HgTe）材料中存在拓扑绝缘体，能够实现量子自旋霍尔效应，2007年该预言被德国的Laurens Molenkamp研究组的实验证实。祁晓亮和张首晟一起参与了这篇论文中理论指导和解释实验的工作。2008年，祁晓亮与张首晟等合作发表文章，再度预言量子反常霍尔效应，2013年该效应在另一材料中被清华大学教授薛其坤的小组实验验证。
祁晓亮介绍说，在凝聚态物理里，人们面对的是非常复杂的宏观系统，比如一杯水中的原子个数难以计数，但人们可以找到不同物质态之间的定性差别，例如水和冰是同一种物质的不同状态（也称作“相”），而10摄氏度的水和80摄氏度的水则没有定性的差别，属于同一个相(物质态)。所谓“拓扑绝缘体”就是一种新的物质态，它跟传统的绝缘体有着两个本质差别：一是拓扑绝缘体表面上自动存在着一层极薄的金属层，称为表面态。一般的金属很容易被氧化等化学过程变成绝缘体，但拓扑绝缘体的表面总是保持为金属态，这就是它可能拥有有趣的实际应用的原因。其二是这个表面态可以通过引入磁性来去除，但去除以后这个体系不是变成普通的绝缘体，而是变得更加有趣，可以把磁场和电场相互转换，让一个在其表面附近运动的电子看起来像是带了一个磁单极子。而这一点就是祁晓亮和张首晟以及另一位合作者Taylor L. Hughes一起预言的“拓扑磁电效应”。他们还发现，该效应可以用一类称为“拓扑场论”的理论来描述，从而得到很多其他发现。比如他们发现拓扑绝缘体并非孤例，而是一个全新的大家族中的成员之一。
随着过去十年的理论物理学对拓扑态研究的逐渐深入，越来越多新的拓扑态被人们发现和研究。祁晓亮身在其中，不仅研究过拓扑绝缘体，也研究过拓扑超导体等各种不同系统。
近年来，除了继续拓扑量子态方面的工作，祁晓亮已把更多注意力转向研究多体系统中的量子纠缠。
祁晓亮说：“我研究多体系统中的量子纠缠的一个重要动机是它可能帮助我们理解引力的本质。在所有基本相互作用中，只有引力还没有被‘量子化’，也就是说我们现在还不清楚怎么把对引力的理解和量子力学放到同一个理论框架里。但在过去几十年的物理学进展中，我们可以看到解决这个问题的一些希望。最早这个问题可以追溯到赫赫有名的两位研究黑洞的物理学家贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）和霍金（Stephen Hawking）对于黑洞熵和黑洞热力学的研究上。大致的图象是，引力是时空弯曲造成的，而时空是量子信息的量度。对量子纠缠和量子信息的一般性质的理解，将能够帮助我们对于引力理论和量子体系的热力学有一个统一的描述。”
祁晓亮表示，这一研究方向表面上看来好像跟凝聚态物理离得比较远，但现在可能恰恰是凝聚态物理、高能物理和量子信息等不同领域开始交叉互动，从而在这个问题上能够取得新进展的一个激动人心的时代。“我一直对物理学中的基本问题最感兴趣，特别是如何用统一的方式去描述不同的现象，因此研究中也较倾向于这方面的题目。”
麻省理工学院（MIT）终身教授文小刚是量子多体理论的专家，他介绍说，多体量子纠缠是所有基本粒子的起源 （点此获取相关文章），它统一了信息与物质。如果更进一步，多体量子纠缠可能也是空间的起源和几何的起源。这是近代理论物理学的一个前沿。祁晓亮在这方面做了一些引人注目的工作。他从量子纠缠出发，导出尺度的概念，使我们对几何和量子纠缠的关系有了更深刻的理解。
今年9月，杨振宁曾在一次演讲中表示（点此获取相关文章），年轻人在科研上成功的最重要因素是早年的兴趣和能力，此外还要有机遇。
祁晓亮的经历很吻合地验证了这一点。
当他还是高中一年级学生的时候，就决定投身物理学，那一年祁晓亮13岁。做出这一决定的主要契机是他在图书馆里看了一些关于物理的科普书，后来又读了一些大学教材，以及爱因斯坦的传记等。“读到这些书后，我立刻就感觉到了一种从未有过的强烈震撼，从此认定理论物理就是我的志业。”祁晓亮说，这不是通过理性思考做出的决定，而是“一见钟情”下的选择。
3年后，16岁的祁晓亮来到清华大学读本科，不久赶上清华大学高等研究中心成立，从事凝聚态物理研究的翁征宇教授随后回国担任该中心教授。18岁那年，正读大三的祁晓亮参加了翁征宇组里的讨论和研究，深深领略了翁征宇正在研究的高温超导体理论和整个凝聚态物理里蕴含的趣味和深刻，于是改变了原本想好的本科毕业就申请出国的计划，而是留在高等研究中心跟翁征宇读博。
祁晓亮的博士研究课题是强关联和高温超导理论，属凝聚态物理里一个极有挑战性的重要领域。他作为本科生加入到这个课题的讨论会后，很快在一群博士后、研究生中冒了出来。翁征宇回忆说，特别是祁晓亮第一次参加“北京高温超导论坛”时，他活跃而尖锐的提问，一下就在全球高温超导研究的顶尖华人物理学家们面前崭露了头角，当时文小刚教授还以为祁晓亮已是博士后，没想到他仅是一个研究生一年级新生。
对祁晓亮的博士论文，翁征宇赞誉有加：“他完成的博士论文，数学上系统而严谨，物理思想充满灵感和火花，显示出一个成熟的年轻物理学家已非常快地成长起来。”
“高等研究院和翁老师为我们提供了非常自由宽松又资源丰富的研究环境。特别是常常有一些老师从国外回去访问交流，如张首晟老师、文小刚老师、吴咏时老师等。这对我们学生非常有益。”回忆起在清华高等研究中心的那段科研经历，祁晓亮说他2004年时开始对拓扑现象产生了兴趣，并与张首晟和吴咏时两位教授一起完成了自己在这个领域最初的两篇工作。有此契机后，祁晓亮开始师从张首晟，并于2007年赴他任教的斯坦福大学做博士后。“这段经历对我来说非常幸运，它们决定了我后来的方向。”
如今，在拓扑绝缘体的研究上，祁晓亮早已是全世界公认的年轻一代物理学家中的佼佼者。可以说，除了自身有很高的天赋外，祁晓亮碰到了很好的机会。在他追随张首晟做研究的那几年，正是拓扑绝缘体领域的兴旺时期，而张首晟又是此领域的带头人。
祁晓亮
谈及他的能力和特点，翁征宇回忆说：“他十八岁就来到我组里，对物理充满了单纯的热情，具有非常好的理论与数学基础，同时有透彻的物理思想。最难能可贵的是，他把杰出的数学才能、深刻的物理直觉与对实验的良好感觉有机发展出了他独特的风格与品味，让许多人印象深刻——与众不同是每一个优秀物理学家的名片。”
张首晟也说：“祁晓亮非常聪明，他在做学生的时候就显示出一些特别的地方。我在跟他交谈时发现，课本上的知识都能被他用自己的办法去理解。不好的学生学不懂课本上教的东西，一般的学生按课本上教的来理解，而祁晓亮与众不同的是，他用自己的办法理解课本上的东西，用自己的办法去解释——这个时候，他显示了他的深刻。”
没有创造性就谈不上是杰出的科学家，而中国的教育方式往往带有抹杀不同于课本上“标准答案”的倾向。对此张首晟感叹说：“世界上的确有天才，他们实在太出色，很容易应付课本的要求。”
张首晟表示，祁晓亮在每学一个新的知识的时候，总是能够在自己的框架里学到新的东西，所以新的知识总是能成为他知识大框架里一个有用的组成部分。而他蓬勃的创造力就来源于他对知识有独特的见解。
这一点也是很多做出新发现的科学家的共同特点。“我们总想找到不同现象之间的内在联系，把已有的观点重新组织起来，这是我们能创造新知的基础。”张首晟说。
当问及祁晓亮本人，一个人要在基础科学上做出重要发现最需要何种特质时，他认为个性、智力、思维方式、勤奋等各种因素的重要性都是相互关联的。
“比如智力，如果狭义地将其理解为智商测试的分数，我觉得一点也不重要。很多看起来是智力的东西其实反映的是对于思考的事情足够熟悉而已。而这种熟悉来自勤奋，但又不能是逼自己‘刻苦发愤’的那种勤奋，而是因为兴趣而自发的勤奋。所以总结起来，对于基础科学的研究最重要的还是兴趣。早点找到自己的兴趣所在，就可以早点坚定地朝着一个方向努力。兴趣本身还要有足够的深度，才可以一直指引一个人的努力。比如有人可能高中毕业的时候觉得对物理感兴趣，但如果只是停留在解难题、得高分比较有成就感的层面，那就不容易指引他进一步向前走。真正要让科研成为人生目标的兴趣，一定是那种本质上对于自然规律的好奇心。”
谈到自己的两位导师，祁晓亮格外感激，他说：“跟翁老师做研究让我学到了专心做自己感兴趣的东西而不为外界所影响的精神，还深感宽松自由的学术氛围的重要性。在跟张老师做研究的过程中，我学到了好的研究要足够深刻又足够简单明了，如果不够简单一定是我们理解不够深刻。”
在祁晓亮身上，兴趣、能力和机遇仿佛三者齐备，只待他来开垦科学的未知之地。他觉得自己一直非常幸运，没有遇到过什么值得一提的困难。但他也说：“可能真正的困难就是自己还不够努力，需要不断提醒自己再努力一点。”
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