李牮：理论物理学家的“冒险”丨西湖人物
王盈颖
知识分子
2018-02-02
理论物理学家
李牮
文字｜王盈颖
编辑｜谢丹阳
从开始就知道，高研院是“我想要去的地方”
李牮
“80后”李牮的名字是父亲翻字典时偶然挑中的。牮[jiàn]，意为用木柱支撑倾斜的房屋，使之平正。
令李牮没有想到的是，这个常会被人念错发音的名字，会和浙江西湖高等研究院的诸多记录放在一起——在研究院的30多位PI（独立实验室负责人）中，李牮不仅是第一位正式入职的，也是第一位国家自然科学基金获得者，同时是第一位以西湖高等研究院为署名单位，在顶级期刊发文章的。此外，他还入选浙江省“千人计划”、杭州市“521”计划，候选国家“千人计划”青年项目。
李牮是一位理论物理学家。在这个为人视作“不食人间烟火”的职业中，围绕着李牮的高频词是凝聚态、拓扑、马约拉纳费米子、量子计算等等。他与实验物理学家为伍，埋头于实验设备给出的数据，用理论为数据注释，并预言实验中可能发生的现象，再由实验物理学家验证。一些对普通人来说高深而繁复的单调数字，成为李牮读懂自然秘密的通关密码。
2016年初夏，作为西湖大学（筹）的前身及筹建依托主体，众望中应运而生的浙江西湖高等研究院发布了第一次全球人才招聘通知。几乎可以用“一见钟情”来形容，人在美国新泽西州，已为普林斯顿大学副研究员的李牮看到讯息后，投递了自己的简历。
新的办学模式，新的研究机构，施一公、陈十一、潘建伟、饶毅等国内学术界执牛耳者参与创办。西湖大学（筹）的独特性“击中”了李牮，已有心回国工作的他似乎瞬间做好了决定：“这就是我想要去的地方。”
“可以去参与一个全新的研究院建设，这给了我极大的想象空间。我做这决定是经过了理性的思考，当然也有一些情感因素。”2017年3月，李牮正式成为高研院理学研究所的一名研究员。
入职一年左右时间，李牮已初步搭建起自己的团队，渐入科研状态。“和一年前相比，我对高研院的整体感触没有变化。这就是一个适合做学术的地方，很舒服。”无论是PI还是学生，李牮发现，选择高研院的人大都带有共同的性格特质，比如容易接受新事物，愿意去冒险，更重要的是把科研视作最重要、最纯粹的事。
对李牮来说，在加入西湖大学（筹）——这场对自己颇具意义的冒险中，马鞍就位，指明灯亮起，他坐上马背，握好缰绳，“已经准备好快马加鞭了”。
李牮老师在高研院开学典礼内签字
和奇异粒子打交道
对于代表人类知识高峰，去试探未知的科学家而言，这份职业最大的吸引之处是能与藏在幕布后面的自然规律达成合拍。李牮也不例外，当自己的理论预测得到实验证实时，会感到“极大的成就感”、“一种honour（荣耀）”。在香港大学读博期间，李牮便发现了拓扑安德森绝缘体，一种有违物理学传统认知又被实验证实的奇特现象。
1998年，李牮本科毕业于西北大学，后保送至中国科学院物理所。2005年，他转入香港大学攻读博士学位。2008年至2013年、2013年至2016年，他分别在瑞士日内瓦大学和美国普林斯顿大学从事博士后研究。
2013年，李牮结束了在瑞士日内瓦大学的博士后工作，加入普林斯顿大学Andrei Bernevig组，和校内实验物理学家Ali Yazdani的团队合作，一头扎进了对马约拉纳费米子的研究。马约拉纳费米子神秘，此前一直存在于意大利物理学家Ettore Majorana在1937年提出的猜想中。马约拉纳费米子奇异，其反粒子就为它本身。
同时，马约拉纳费米子有重要的应用价值。在特定条件下，它们能被用于量子计算，实现普通计算机难以企及的运算效率。但寻找马约拉纳费米子远非易事，在长达几十年内，它们都未被证实存在。
近些年来，这一局面得以逐渐打破。欧洲、美国、中国的学者陆续搭建自己的平台找到了这一奇异粒子。李牮所在的美国合作团队就是其中突出的一支队伍。在铅晶体表面生长的铁原子链两端，他们捕捉到了马约拉纳粒子的信号。这一成果2014年在《科学》期刊发表时，引起学术界极大关注。李牮负责其中的理论工作。
随着李牮入职高研院，和普林斯顿大学团队的合作没有中止，而是很好地延续了下来。2017年11月，同样在《科学》期刊，李牮作为共同第一作者的论文发表，在3年前的研究基础上，他们发现了马约拉纳粒子的自旋特性。这不仅填补了2014年那篇论文遗留的最后一块拼图，让马约拉纳粒子的发现更信服，也开拓了一个新的研究方向。
凭借在马约拉纳费米子上的研究，李牮获得美国布拉瓦尼克青年科学家（地区）最高奖。而在高研院，李牮还将继续和这种奇异粒子打交道，推进其在拓扑量子计算方面的应用。
从博后到PI的角色转变
尽管已有多年博后经验，在成为高研院PI之前，李牮没有完全意义上的自主性去挑选科研课题，需受限于合作导师的安排。“但我其实有挺多自己想研究的题目。”李牮说。
高研院宽松自由的制度、氛围松绑了李牮在课题上的选择限制，得以让他在更多的可能性上施展手脚。
成为PI，自主性提升的同时也意味着责任更重。李牮坦承，自己正在调试从博士后转变成PI的过程，毕竟这是他未曾从事过的角色。“我需要找到自己管理一个研究团队的方式。”过去身为博后无需衡量的因素，如今都担负在身为PI的李牮身上。
科研大部分时候不是份单打独斗的事业，领导团队时，李牮开始需要顾及学生和博士后的个人情况。如果开展某个题目的研究，他们是不是有足够的相关经验？会不会感兴趣？
起初这些会成为李牮的难题。好在，有高研院院长施一公指点迷津，给了不少“很中肯的建议”。“不一定是非常细节、具体的建议，但是很建设性、高屋建瓴。”李牮说，尽管施一公院长和他研究的学科不同，但建议仍然受用。
在博士后到PI的蜕变上，作为“过来人”，施一公给予李牮的锦囊是留给自己和团队必要的角色过渡期，分两步走。“现阶段你仍要把自己当成是一位博士后，亲力亲为地做事。与此同时，学会管理团队。”李牮回忆施一公的建议：“等团队成熟运转以后，你就要立足于关注更长远的、方向性的事，别把过多精力放在细节的执行上。”
李牮的PI之路已近一年，他陆续从主动来“加盟”的博士生中挑选合适的人选，最核心的评判标准是看对方是不是能潜下心来做科研。如今，已有两位博士后成为李牮团队的助理研究员，再加上一位长期访问的博士生、一位“西湖一期”的博士生，李牮的团队已经小有样子，逐渐开始科研的日常运转。
谁是最重要的人
一切都比想象中要顺利。2017年3月初正式入职，3月中，李牮就完成了国家自然科学基金面上项目的申请。准备期间，尽管高研院没有先例可循，李牮却有不少得力帮手。比如行政人员准备了详尽的申请指南，院长助理王廷亮更是提了不少宝贵建议：申请书中哪些是特别需要认真对待的，哪些是说服评委的关键。同时，李牮还借鉴了几位科学家朋友的成功申请经验。
过了几个月，申请结果出来，很顺利地通过了。高研院PI申请到的第一个国家自然科学基金项目就这么诞生。
回到最为核心的科研上，李牮还是保持着自己对高研院的最初判断：这是一个令人感到舒服、适合做学术的场所。
李牮在西湖教育基金会主办的西湖领航科技论坛
比起实验物理，理论物理更为抽象，也更要随时随地按下“工作”按钮。李牮的工作最重要的部分就是思考。火车上，飞机上，他有时就进入了入工作状态，“有点像冥想，但也不完全是静坐。需要演算的时候，就要用笔和纸”。
高研院背后的行政工作人员，也在为打造一个理想的科研环境而尽力。往往李牮提出一些小的建议或要求，行政人员会第一时间去想办法解决，甚至不惜加班加点。“受宠若惊。”李牮感受到，在高研院，科研工作者成为了最重要的人。
高研院新年联欢会上小观众为李牮打CALL
制版编辑：许逸｜
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