想知道张首晟、王康隆争议“天使粒子”研究：说法不一
加利福尼亚大学洛杉矶分校教授王康隆评论
加利福尼亚大学洛杉矶分校教授王康隆。王康隆实验室供图张老师前3页的稿子，内容是一般科学知识范畴，
我并没有意见。但是在“物以稀为贵：手性马约拉纳费米子的特殊性”后，
我要澄清以下事实。
首先，对于我们这次发表在《科学》杂志的工作，是一个“实验性”
工作（非理论性），张教授并没有参与到我们的实验当中去。
实际上，我们文章从2016年6月初投稿到《科学》杂志开始，
他并不是这篇论文的“通讯作者”。
后来大概是到2017年4月底，他才要求成为文章的通讯作者的。
这能很清晰地看出来，
他的这篇稿子的后半部分并没有反映整个我们文章工作的真实性，
他并没有参与到计划、指导、带领整个实验工作。
我们UCLA团队计划并设计了全部实验流程，包括材料生长、
器件制备以及所有的测试表征。首先，我们必须制备出“
量子反常霍尔绝缘体”的高质量样品，反复地表现出e2/h的电导量子化现象。
这一种样品是花了我们UCLA团队持续13年的材料制备和物性研
究积累，方研发而成的。
实际上，早在2003年，我在UCLA成立了一个研究中心，
叫FENA （Functional Engineered Nano Architectonics Focus Center），在2005年后，资助了张教授在“
量子自旋霍尔效应”的研究。
我当时的这一研究计划和资金分配直接导致了2008年末拓扑绝缘
体的诞生。值得一提的是，宾州大学的Charles Kane教授在2004年首次在石墨烯上提出了这一概念。
其实，在张教授的这一套理论提出之前，早在2008年，
Charles Kane教授和Liang Fu （现于麻省理工学院任教授）
后来提出利用拓扑绝缘体和超导体耦合来研究马约拉纳费米子［注］。他们这一概念提出以后，
很多相关的理论工作陆续提出并在这一基础上改良。实验上，
马约拉纳费米子也已经在早年研究了，
包括Delft大学的Kowenhen教授，
普林斯顿大学的Yazdani教授，
和上海交大的贾金锋教授等等。同时很多相关的工作还在涌现。
张老师在2015年期间理论上提出了另一种结构，
但也是基于拓扑绝缘体和超导体耦合来研究马约拉纳费米子的，
是对Charles Kane教授的理论的一个改良。
我们团队也研究了张老师这一理论文章。
就像其他科研工作一样，
我们UCLA团队也需要得到其他团队的帮助和合作，例如，
加州大学戴维斯分校的刘凯教授帮我们沉积了超导体薄膜。
在测量上，
我们首先是去了美国佛罗里达高磁场实验室对马约拉纳费米子样品进
行测试的。稍后，为了方便和加快实验进展，
我们发现加州大学欧文分校的夏晶教授也有一台同样功能的仪器，
于是我们得到夏教授的同意之后，
我的学生何庆林和潘磊才前往夏教授实验室进行实验测试的，
并得到了他的学生的帮助。
所以我们这一工作，其实和所有的科研一样，
我们首先必须研读并参考国际上广泛的已发表的科技论文，
从1937年的Majorana的理论工作，
到Kowenhen教授、Charles Kane教授和Liang Fu教授、Yazdani教授、张首晟教授等等，
我们都必须从中学习并理解，进而应用到我们实验当中去。
我们UCLA团队花费了很多年来研究和提高拓扑绝缘体的样品质量
，最终目的就是为了实现我们这一马约拉纳费米子的工作。
一般而言，理论能够在某些情况下帮助实验物理学家，另一方面，
实验的结果又能促进理论的发展。所以，
科学的发展就像一曲交响乐一样。
注：Charles Kane教授和Liang Fu论文可参阅ht
tps：//journals.aps.org/prl/
abstract/10.1103/PhysRevLett。
100.096407
麻省理工学院终身教授、格林讲席教授文小刚评论
文小刚于2014年末接受《赛先生》专访。摄影：李晓明和首晟一样，我一直认为三维的准粒子和三维的基本粒子是没有区别的。我把这一看法概括为信息与物质的统一，或者说物质起源于信息。我认为我们的真空就是由量子信息组成的量子比特海。而我们看到的所谓基本粒子，就是量子比特海中的准粒子。过去十几年，我们做了大量的工作。证明了光波的麦克斯韦尔方程，胶子的杨-米尔斯方程，电子夸克的狄拉克方程，都可以从量子比特海中搞出来，描写其中各种各样不同的波。由此证明了所有基本粒子，都可以看成是量子比特海中的准粒子。这是拓扑序在基本粒子领域中的重大应用。
我写了很多科普文章传播这一观念。可以参阅的文章包括《来自拓扑序的大统一》，《文小刚：光的奥秘和空间的本源|众妙之门》，以及《经典回顾 |[华人之光Ⅰ]文小刚（上）：物理学新的革命》。
这三篇文章都讲了三维基本粒子就是三维准粒子这一观念。
对于这项新的工作，我此前在接受果壳科学人的采访中做了论述：
之前，人们就已经在有自旋轨道耦合的超导体中发现了以准粒子激发的形式存在的马约拉纳费米子，但当时它被叫做另外一个名字：玻戈留玻夫（Bogoliubov）准粒子。超导体中的准马约拉纳费米子，或玻戈留玻夫准粒子的确和暗物质的一个候选粒子有点像，即自己是自己的反粒子。作为基本粒子的或超导体中的马拉约纳费米子是能在三维跑的。这次的工作发现的是在一维跑的马拉约纳费米子。是很不一样的东西。
我还可以说明一点：
正是因为不一样，所以这一次是一个新工作。1993年我在《物理评论快报》（Physics Review Letters）上发表的文章中，预言了这种一维手征马约拉纳费米子可以出现在非阿贝尔量子霍尔态的边界上。这一类拓扑态有半整数电导。而高精度半整数电导1999年已在量子霍尔试验中被Wei Pan观察到［注］。这间接地发现了一维手征马约拉纳费米子。这次新实验，也是通过半整数电导，间接地发现一维手征马约拉纳费米子。但实验的构造，半整数电导的机制和以前完全不同。
注：Wei Pan的论文Exact Quantization of the Even-Denominator Fractional Quantum Hall State at ν=5/2 Landau Level Filling Factor，Phys。 Rev。 Lett。 83， 3530 – Published 25 October 1999，DOI：https：//doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.3530
中国科学院物理研究所研究员戴希评论
中国科学院物理研究所研究员戴希。本人供图。我很赞同首晟的观点，的确基本粒子和准粒子的概念并非绝对的，在一种物质层次下的基本粒子，可以是更微观层次上的准粒子，两者之间存在非常深刻的相似性。这里我想补充一点，其实基本粒子和准粒子的不同，还涉及到自然科学研究中的两种基本思想方法，即还原论和演生论。他们之间并非矛盾和对立的关系，而是看问题视角的不同。还原论的思想方法是把对这一层次的物质运动、演化规律研究分解到下一层次，例如要搞清楚大块物质的物理性质，就要研究组成它的原子、分子，同样要解释原子、分子的特殊性质，就要研究组成它们的电子和原子核，以此类推。还原论认为只要搞清楚了单个基本粒子的运动规律，原则上可以耦合大量类似粒子的运动方程，通过数值计算来预测宏观体系的运动规律。还原论的思想很容易被大众接受，在人类认识自然的进程中曾发挥过重大作用。然而，随着凝聚态物理研究的深入，从上世纪70年代起，人们逐渐认识到，仅仅依靠还原论并不能真正解决由足够大量的“基本粒子”所组成的宏观物质，1972年著名的凝聚态理论物理学家P.W。 Anderson在一篇文章中提出“More is different”， 于渌先生把它翻译成“多者异也”，指的就是这个问题。
与还原论相对应的另一种思想方法就是演生论。在演生论中，研究的是大量类似微观客体如何通过微观相互作用，演生出完全不同于微观客体运动规律的，更高物质层次的运动规律。也就是说，演生论强调物质的运动规律是分层次的，在每个层次上都有其独特的物理规律，仅仅搞清楚微观层次的物理规律，对我们理解宏观层次的物理现象还远远不够。
这次实验中发现的一维手征马约拉纳费米子，就是这样一种由相互作用下的电子，在特殊晶格结构下，演生出来的准粒子，其满足的运动方程和统计规律，跟当年马约拉纳假设存在的那种集正/反粒子态于一身的基本粒子，是完全一样的。它们之间的不同之处，正如首晟在文中指出的一样，主要在于能量、长度和时间尺度。
事实上，在极其丰富的凝聚态材料中，如果仅仅找到满足类似某种基本粒子运动方程的准粒子，其科学意义是有限的，更重要的是这些新型准粒子所带来的奇异物理现象，例如外尔费米子和狄拉克费米子态带来的表面费米弧、手性反常和手性磁效应；一维手性边缘电子态导致的整数量子霍尔效应等。这次发现的一维手性马约拉纳费米子，则进一步导致半整数的量子霍尔效应平台，确是一个大的突破。这次实验的重要意义还在于给拓扑量子计算提供了一个全新的材料平台，在其上有可能开展各种拓扑量子计算领域期待已久的实验工作，非常值得期待。
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