西湖人物之李牮：理論物理學家的「冒險」

理論物理學家 李牮

文字｜王盈穎

編輯｜謝丹陽

知識分子為更好的智趣生活ID：The-Intellectual

從開始就知道，高研院是「我想要去的地方」

Make A Decision

李牮

「80後」李牮的名字是父親翻字典時偶然挑中的。牮[jiàn]，意為用木柱支撐傾斜的房屋，使之平正。

令李牮沒有想到的是，這個常會被人念錯發音的名字，會和浙江西湖高等研究院的諸多記錄放在一起——在研究院的30多位PI（獨立實驗室負責人）中，李牮不僅是第一位正式入職的，也是第一位國家自然科學基金獲得者，同時是第一位以西湖高等研究院為署名單位，在頂級期刊發文章的。

此外，他還入選浙江省「千人計劃」、杭州市「521」計劃，候選國家「千人計劃」青年項目。

李牮是一位理論物理學家。在這個為人視作「不食人間煙火」的職業中，圍繞著李牮的高頻詞是凝聚態、拓撲、馬約拉納費米子、量子計算等等。

他與實驗物理學家為伍，埋頭於實驗設備給出的數據，用理論為數據注釋，並預言實驗中可能發生的現象，再由實驗物理學家驗證。一些對普通人來說高深而繁複的單調數字，成為李牮讀懂自然秘密的通關密碼。

2016年初夏，作為西湖大學（籌）的前身及籌建依託主體，眾望中應運而生的浙江西湖高等研究院發布了第一次全球人才招聘通知。幾乎可以用「一見鍾情」來形容，人在美國新澤西州，已為普林斯頓大學副研究員的李牮看到訊息後，投遞了自己的簡歷。

新的辦學模式，新的研究機構，施一公、陳十一、潘建偉、饒毅等國內學術界執牛耳者參與創辦。西湖大學（籌）的獨特性「擊中」了李牮，已有心回國工作的他似乎瞬間做好了決定：

"這就是我想要去的地方。"

「可以去參與一個全新的研究院建設，這給了我極大的想像空間。我做這決定是經過了理性的思考，當然也有一些情感因素。」

2017年3月，李牮正式成為高研院理學研究所的一名研究員。

入職一年左右時間，李牮已初步搭建起自己的團隊，漸入科研狀態。

「和一年前相比，我對高研院的整體感觸沒有變化。這就是一個適合做學術的地方，很舒服。」無論是PI還是學生，李牮發現，選擇高研院的人大都帶有共同的性格特質，比如容易接受新事物，願意去冒險，更重要的是把科研視作最重要、最純粹的事。

對李牮來說，在加入西湖大學（籌）——這場對自己頗具意義的冒險中，馬鞍就位，指明燈亮起，他坐上馬背，握好韁繩，「已經準備好快馬加鞭了」。

李牮老師在高研院開學典禮Book of Knowledge內簽字

和奇異粒子打交道

對於代表人類知識高峰，去試探未知的科學家而言，這份職業最大的吸引之處是能與藏在幕布後面的自然規律達成合拍。

李牮也不例外，當自己的理論預測得到實驗證實時，會感到「極大的成就感」、「一種honour（榮耀）」。在香港大學讀博期間，李牮便發現了拓撲安德森絕緣體，一種有違物理學傳統認知又被實驗證實的奇特現象。

1998年，李牮本科畢業於西北大學，後保送至中國科學院物理所。

2005年，他轉入香港大學攻讀博士學位。

2008年至2013年、2013年至2016年，他分別在瑞士日內瓦大學和美國普林斯頓大學從事博士後研究。

2013年，李牮結束了在瑞士日內瓦大學的博士後工作，加入普林斯頓大學Andrei Bernevig組，和校內實驗物理學家Ali Yazdani的團隊合作，一頭扎進了對馬約拉納費米子的研究。

馬約拉納費米子神秘，此前一直存在於義大利物理學家Ettore Majorana在1937年提出的猜想中。馬約拉納費米子奇異，其反粒子就為它本身。

同時，馬約拉納費米子有重要的應用價值。在特定條件下，它們能被用於量子計算，實現普通計算機難以企及的運算效率。但尋找馬約拉納費米子遠非易事，在長達幾十年內，它們都未被證實存在。

李牮作為西湖教育基金會「杭+說」第一期的主講人在深圳騰訊總部做題為「從奇異粒子到量子計算」科普講座的PPT截圖

近些年來，這一局面得以逐漸打破。歐洲、美國、中國的學者陸續搭建自己的平台找到了這一奇異粒子。李牮所在的美國合作團隊就是其中突出的一支隊伍。

在鉛晶體表面生長的鐵原子鏈兩端，他們捕捉到了馬約拉納粒子的信號。這一成果2014年在《科學》期刊發表時，引起學術界極大關注。李牮負責其中的理論工作。

隨著李牮入職高研院，和普林斯頓大學團隊的合作沒有中止，而是很好地延續了下來。

2017年11月，同樣在《科學》期刊，李牮作為共同第一作者的論文發表，在3年前的研究基礎上，他們發現了馬約拉納粒子的自旋特性。這不僅填補了2014年那篇論文遺留的最後一塊拼圖，讓馬約拉納粒子的發現更信服，也開拓了一個新的研究方向。

論文截圖

憑藉在馬約拉納費米子上的研究，李牮獲得美國布拉瓦尼克青年科學家（地區）最高獎。而在高研院，李牮還將繼續和這種奇異粒子打交道，推進其在拓撲量子計算方面的應用。

從博後到PI的角色轉變

儘管已有多年博後經驗，在成為高研院PI之前，李牮沒有完全意義上的自主性去挑選科研課題，需受限於合作導師的安排。「但我其實有挺多自己想研究的題目。」李牮說。

高研院寬鬆自由的制度、氛圍鬆綁了李牮在課題上的選擇限制，得以讓他在更多的可能性上施展手腳。

高研院

成為PI，自主性提升的同時也意味著責任更重。李牮坦承，自己正在調試從博士後轉變成PI的過程，畢竟這是他未曾從事過的角色。「我需要找到自己管理一個研究團隊的方式。」過去身為博後無需衡量的因素，如今都擔負在身為PI的李牮身上。

科研大部分時候不是份單打獨鬥的事業，領導團隊時，李牮開始需要顧及學生和博士後的個人情況。如果開展某個題目的研究，他們是不是有足夠的相關經驗？會不會感興趣？

李牮在高研院第五次學術人才招聘面試現場（左一）

起初這些會成為李牮的難題。好在，有高研院院長施一公指點迷津，給了不少「很中肯的建議」。「不一定是非常細節、具體的建議，但是很建設性、高屋建瓴。」李牮說，儘管施一公院長和他研究的學科不同，但建議仍然受用。

在博士後到PI的蛻變上，作為「過來人」，施一公給予李牮的錦囊是留給自己和團隊必要的角色過渡期，分兩步走。「現階段你仍要把自己當成是一位博士後，親力親為地做事。與此同時，學會管理團隊。」李牮回憶施一公的建議：「等團隊成熟運轉以後，你就要立足於關注更長遠的、方向性的事，別把過多精力放在細節的執行上。」

李牮的PI之路已近一年，他陸續從主動來「加盟」的博士生中挑選合適的人選，最核心的評判標準是看對方是不是能潛下心來做科研。如今，已有兩位博士後成為李牮團隊的助理研究員，再加上一位長期訪問的博士生、一位「西湖一期」的博士生，李牮的團隊已經小有樣子，逐漸開始科研的日常運轉。

誰是最重要的人

一切都比想像中要順利。2017年3月初正式入職，3月中，李牮就完成了國家自然科學基金面上項目的申請。

準備期間，儘管高研院沒有先例可循，李牮卻有不少得力幫手。比如行政人員準備了詳盡的申請指南，院長助理王廷亮更是提了不少寶貴建議：申請書中哪些是特別需要認真對待的，哪些是說服評委的關鍵。同時，李牮還借鑒了幾位科學家朋友的成功申請經驗。

過了幾個月，申請結果出來，很順利地通過了。高研院PI申請到的第一個國家自然科學基金項目就這麼誕生。

回到最為核心的科研上，李牮還是保持著自己對高研院的最初判斷：這是一個令人感到舒服、適合做學術的場所。

李牮在西湖教育基金會主辦的西湖領航科技論壇

比起實驗物理，理論物理更為抽象，也更要隨時隨地按下「工作」按鈕。李牮的工作最重要的部分就是思考。火車上，飛機上，他有時就進入了入工作狀態，「有點像冥想，但也不完全是靜坐。需要演算的時候，就要用筆和紙」。

高研院背後的行政工作人員，也在為打造一個理想的科研環境而儘力。往往李牮提出一些小的建議或要求，行政人員會第一時間去想辦法解決，甚至不惜加班加點。

高研院新年聯歡會上小觀眾為李牮打CALL

製版編輯：許逸｜

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