楊振寧:物理學(xué)的前景與學(xué)習(xí)方法
發(fā)布時間:2020-05-23 來源: 幽默笑話 點擊:
各位同學(xué),我是1929年七歲的時候搬到清華園來居住的。我父親那時候在清華物理系當教授。清華和北大那時候都比現(xiàn)在小得多。我估計清華園的面積只有現(xiàn)在的十分之一。兩校門南邊那條河,是當時清華的界線。從西直門、動物園一直到北大和清華中間,基本上都是一些農(nóng)田和農(nóng)民的房子,還有一些小鎮(zhèn)。那時候電影院都在城里,所以我還記得很清楚,每個禮拜清華都在這個大禮堂里演一次電影,所以對于這個大禮堂我當時是很熟悉的。我在清華從七歲到十五歲一共居住了八年。方才我走進這大禮堂,推開大門一進來,我就聞到了大禮堂的味道,這個味道跟七十多年以前我所聞到的味道是一樣的。所以你們可以想到,我對清華很多地方有非常親切的感覺。
當然,世界變化很大了。1938年到1942年我在西南聯(lián)大念物理系本科生的時候,全系加起來,連研究生在內(nèi),不到50個人。我想今天的規(guī)模應(yīng)該是當時的十倍甚至二十倍。當時正值抗戰(zhàn),我們居住的條件,教室的設(shè)備,圖書館的情形,都簡陋得不得了?墒且苍S跟今天你們最大的分別,還不是這些,而是整個氣氛不一樣了。那時正在抗戰(zhàn),常常有日本飛機來轟炸,前途是很不樂觀的,我們每個人的前途都籠罩著憂患意識。相比而言,你們今天生活的時代實在是一個大時代,我相信你們每一位對于這一點都有應(yīng)該有的認識。
我后來去美國學(xué)物理,下面我給大家講講我去美國學(xué)的研究院的物理和你們今天所面臨的物理之間的重大分別。我是1945年去的美國,從物理學(xué)發(fā)展的觀點來看,20世紀頭三四十年,是歷史上的一個黃金時代。因為當時大家知道,19世紀Maxwell[1]、Boltzmann[2]和Gibbs[3]創(chuàng)建了電磁學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)以后,到了19世紀末20世紀初,出現(xiàn)了很多的不能解釋的事情,那個時候開爾文勛爵(Lord Kelvin)曾經(jīng)作過一個演講,說是物理學(xué)的天空里頭有幾朵烏云[4]。如果你看到過1904年在圣路易斯開的一個國際討論會的記錄,你就可以知道那個時候整個物理學(xué)有垮臺的危險。因為在19世紀人們雖然了解了很多東西,尤其是電磁學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)方面的,但是仍然存在不能解釋的現(xiàn)象。最重要的兩個現(xiàn)象我想大家都知道,一個就是Michelson和Morley[5]的實驗與以太的觀念有直接的沖突。另外就是一個電子在原子里繞著原子核轉(zhuǎn),它隨時都有加速,一個加速了的電體應(yīng)該隨時有輻射,所以能量就越來越減少。這樣的話,繞著原子核的電子就應(yīng)該越來越轉(zhuǎn)到里邊去,因為它的能量變小了,最后就要撞到原子核上去。而這種現(xiàn)象跟當時的實驗是完全不符合的。人們當時完全不懂這個問題。這在當時是一種困擾,不過在今天看來是一個機會。是什么機會呢?就是人們可以根據(jù)這種現(xiàn)象創(chuàng)建出來新的、革命性的原則。大家知道在20世紀頭30年產(chǎn)生了“三大革命”:狹義相對論、廣義相對論和量子力學(xué)。這些都不僅是物理學(xué)上,而且也是人類歷史上的高峰。我到美國去的1945年可以說這個高峰已經(jīng)過了?墒沁@個高峰帶來的一些新的,從前不能想象的東西發(fā)展出來了,所以我在國內(nèi)外給一些學(xué)生演講時常常說從物理學(xué)的發(fā)展史來講,20世紀的前三十年是一個黃金時代;
我去美國以后,也就是第二次世界大戰(zhàn)以后的二三十年是一個白銀時代。白銀時代不能夠跟黃金時代比,就是沒有像產(chǎn)生黃金時代的那“三大”,那種觀念上的大革命。但是能夠做的事情也是很多的,比如核物理、原子、基本粒子的構(gòu)造、固體物理等領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn),以及激光的發(fā)明,都是1945年以后的二三十年里的輝煌成就。
了解了上面這些以后,我們可以問,今天在座的各位同學(xué)面臨的物理學(xué)的前景是什么樣的呢?以后的二三十年物理學(xué)將向什么方向上發(fā)展呢?我想這個問題對于你們是非常非常重要的,因為你們將來的工作就與這個問題的回答有密切的關(guān)系。當然對于前途沒有人能夠講出來百分之百準確的語言。但是我想能看清楚的是,以后二三十年物理學(xué)發(fā)展的性質(zhì)和剛才講的黃金時代、白銀時代都不一樣了。為什么不一樣呢?因為物理學(xué)的學(xué)科前沿現(xiàn)在變得非常廣。之所以變廣了,就是因為剛才所講的黃金時代和白銀時代拓展了物理學(xué)的前沿。這種寬廣對于你們有壞處也有好處。壞處是什么呢?極寬廣的領(lǐng)域會使得你們無所適從,不知道該向什么方向上發(fā)展。好處是什么呢?如果你在眾多的方向中選擇了適合你的道路的話,你可以做很多事情。今天能做的事情,比起20世紀初,比起我在作博士后的時候,要多得多,而且今天學(xué)術(shù)和社會的關(guān)系更密切了。講得通俗一點的話,就是現(xiàn)在發(fā)財?shù)臋C會多了。黃金時代和白銀時代打開的新門路多得不得了。你如果找著了某一個門路,就可以做出很大成就,創(chuàng)造很多財富。這是一種困擾,但同時也會帶來機會。最重要的是每個人都必須對這一點有所了解,知道今天物理學(xué)前沿的發(fā)展跟20世紀前80年不一樣了。
如果你對這一點不了解的話,對于你將來選擇道路不利;
如果你接受我剛才所說的話,就會得出一個推論。這個推論就是,你必須要講究學(xué)習(xí)的方法,這也和傳統(tǒng)的方法不一樣。大家都知道,愛因斯坦1905年寫了幾篇革命性的文章。他那時候?qū)W⒂趲准虑,對每一件事情他后來都作了革命性的貢獻。一個是光子;
一個是狹義相對論,F(xiàn)在我們知道愛因斯坦和他的第一個太太在1900年前后還處在戀愛時期,他們的來往信件,現(xiàn)在被人發(fā)現(xiàn)了,發(fā)表出來。如果你看過這些歷史材料的話,就會發(fā)現(xiàn),早在1899年的時候,愛因斯坦就已經(jīng)對電動力學(xué)產(chǎn)生興趣了。那個時候的前沿問題比較專一,比較少,加上他有能力,有見解,又選擇了這個題目,所以就有了大成就。今天不是這樣,今天講不出來物理學(xué)領(lǐng)域中在未來十年或者二十年內(nèi)會有巨大發(fā)展的某個方向。所以正如我剛才所講的一樣,這一點對你們選擇前途是一種困擾。不過認識了這一點以后,你就會知道自己應(yīng)該采取什么樣的對策,那就是必須要把興趣放廣放寬。如果你還只是對著一兩個方向走的話,那你的機會就會很少。
在這一點上中國的學(xué)習(xí)方法跟西方的,尤其是美國的學(xué)習(xí)方法有著根本的分別。中國的學(xué)習(xí)方法受中國教育哲學(xué)的影響,一直是讓小孩子向?qū)I(yè)的方向發(fā)展。這跟美國的傳統(tǒng)是很不一樣的。美國比較放任,讓孩子自己去發(fā)展。這種分別到了大學(xué)時代以后就會看得很清楚。美國的大學(xué)生,一年級的大學(xué)生,他們的興趣平均起來很廣,所以他們什么東西都懂一點。他們的網(wǎng)散得比較廣,導(dǎo)致的結(jié)果就是他們不會考試,這是大家都知道的。而中國的學(xué)生非常會考試,為什么呢?比如說中國的同學(xué)在中學(xué)學(xué)習(xí)三角,會做很多習(xí)題。而美國的中學(xué)生雖然也都知道正弦和余弦的定義,但是他們不會做習(xí)題。他們接受的是一種比較寬泛的知識,而沒有深度。你們必須要了解,這兩種方法的教育結(jié)果是各有短長的。從考試的角度講,那當然中國的教育方法是非常好。大家都知道現(xiàn)在從中國到美國去念書的學(xué)生是非常之好的,比如我聽說伯克利有一個美國學(xué)生回家之后父母問他選了什么課,問他有沒有選一門很重要的課,他說沒選,父母問他為什么沒選,他說我在選課的地方看到有三個中國學(xué)生都選了這門課,我就知道我不宜于再選了。雖然如此,他們知道的東西卻非常多,知道很多領(lǐng)域的一些東西。對此我自己也有一些親身體會,而且不是自今日始,我去美國念書的時候,就看到過這種現(xiàn)象。我還記得很清楚,我1946年初住在芝加哥一個叫International House(留學(xué)生公寓),當時有很多研究生住在里邊。芝加哥大學(xué)的附近有一個溜冰場,冬天可以溜冰。我去溜冰的時候遇見了一個數(shù)學(xué)系的同學(xué),叫萊布尼克。溜完冰以后我們談得很投機。于是他就到我的屋子里去了,結(jié)果我們一直談到了第二天天亮。他走了以后,我覺得這個人簡直不得了,他知道很多我從來沒聽說過的數(shù)學(xué)和物理學(xué)領(lǐng)域里最新的東西。你到美國去的話,常常會看到這樣的同學(xué)?墒呛芸煳揖桶l(fā)現(xiàn),原來他對于自己所講的那些好像頭頭是道的東西,根本就不太懂,知道得比較膚淺,所以等到后來考試的時候,中國學(xué)生所接受的嚴格訓(xùn)練的好處就顯示出來了。那么是不是他們這種辦法就絕對不好呢?不然,這種辦法也有好處。而且這種好處在當今狀況之下,就是像我剛才講的門開的很多,不同學(xué)科的交叉領(lǐng)域所能產(chǎn)生的重要結(jié)果多的不得了的情況之下,美國學(xué)生的學(xué)習(xí)方法就發(fā)生了優(yōu)勢。我給你們舉幾個例子,我想大家如果自己沒有做過CAT-scan(層狀掃描,俗稱“CT”)的話,那么你們的父母或者祖父母一定做過。CAT-scan的發(fā)明者有一個物理學(xué)教授,他對于計算機很感興趣,對于醫(yī)學(xué)也很感興趣,又研究過理論的X光效應(yīng),就把這幾種研究綜合起來,后來就發(fā)展出了CAT-scan,并且得到了諾貝爾獎。再比如去年得到諾貝爾獎金的是NMR(核磁共振Nuclear Magnetic Resonance,NMR),現(xiàn)在叫MRI(磁共振成像Magnetic Resonance Imaging,MRI),這個MRI得獎的一個人叫做勞特伯(Lauterbur),他跟我在Stony Brook(紐約大學(xué)石溪分校)是同事。他比我年輕,是化學(xué)系一個年輕的助理教授。當然因為他是化學(xué)家,所以對于MRI的技術(shù)知道得很清楚。可是他也對計算很感興趣,而且他也吸收了CAT-scan的基本觀念,因此他就想我為什么不能夠也做一個scan,使MRI也可以scan癌細胞。于是他想了一個很聰明的辦法,就是使用了一個梯度磁場。這是一個很妙的見解,如果你不懂的話,你可以隨便找一位老師,五分鐘之內(nèi),對于梯度磁場為什么可以解決scan這個問題你就懂了。他只用了一個小試管和一個梯度磁場,結(jié)果今天的MRI 就誕生了。這個故事告訴你們,今天的方法多得很,如果你的興趣廣一點,你就可以把好幾個東西綜合在一起,然后得出來從來沒有過的事物或者見解。所以在今天的情形之下,每一個人都值得向廣義的方向去發(fā)展,這一點對于中國教育體制下成長起來的年輕人尤其重要。
剛才朱教授講了一件事,我聽了以后覺得很驚訝。他說系里現(xiàn)在準備開設(shè)學(xué)術(shù)報告課,希望每一個研究生都去聽,聽說有些研究生反對,我認為這簡直是不可思議的。因為假如一個學(xué)期有十次學(xué)術(shù)報告,就算你去聽十次,花了二十個鐘頭,而二十個鐘頭的投資是很少的。我知道在美國也有這樣的現(xiàn)象,很多同學(xué)不喜歡參加學(xué)術(shù)報告會。比如說在Stony Brook,每個禮拜都有一個學(xué)術(shù)報告,很多中國同學(xué)不去,我就問他們?yōu)槭裁床蝗,他們說我去了也聽不懂。我說我去了也常常聽不懂,可是這沒有關(guān)系,你這次沒聽懂,過了三個月再去聽另外一個講得稍微不一樣的,連續(xù)聽上幾次,就會有所收獲,而這種收獲是非常重要的。我給這種學(xué)習(xí)方式起了個名字,叫做滲透式的學(xué)習(xí)。中國傳統(tǒng)的教育方法不注重滲透式的學(xué)習(xí),而看重灌輸式的學(xué)習(xí),也就是猛攻,這當然是有它的好處的,可是滲透式的學(xué)習(xí)也是非常重要的。你看一個小孩子,為什么學(xué)語言學(xué)得很快呢?不是因為他聽懂了每一句話,而是因為他聽了一句話,過了幾個鐘頭又聽了一句話,他逐漸把每句話都綜合起來,就懂了。這種學(xué)習(xí)方法到一個人年齡變大的時候就漸漸喪失了。而我認為這是一種非常重要的學(xué)習(xí)方法。尤其是在需要的知識越來越廣的情況下,這種方法對研究生是很重要的。所以我覺得每一位研究生為了他們自己,應(yīng)該非常愿意地去聽每一節(jié)課,每一個學(xué)術(shù)報告。不懂沒有關(guān)系,聽多了之后就自然會有一些收獲,這是非常重要的。至于說你是不是要服從系里的規(guī)定去聽,我覺得一學(xué)期花二十個小時去聽并不是一個很大的投資。關(guān)于這一點,在美國和在國內(nèi)各個地方演講的時候,我都再三講。我還覺得有許多值得看的科普書,我特別推薦的是Scientific American(《科學(xué)美國人》), Scientific American 現(xiàn)在逐期都有英文的翻譯,你們?nèi)タ纯催@個我覺得是非常有用的。讀這本書你們會遇到同樣的問題,因為里面的內(nèi)容不止包括物理,還有很多生物學(xué)方面的知識。某個領(lǐng)域的文章也許你今天看不懂,但是過半年之后你又看了另外一篇,連續(xù)看上一兩年,你就會對那個領(lǐng)域的東西多一些認識?偠灾乙v的就是,今天學(xué)術(shù)的前沿就是向?qū)拸V方向走,向交叉學(xué)科的方向走。每個同學(xué)必須了解這個形勢而盡量地拓寬自己的興趣。
我知道清華學(xué)生的學(xué)習(xí)成績是很好的,所以我相信你們在這里畢業(yè)以后,在得到學(xué)士學(xué)位、碩士學(xué)位或者博士學(xué)位以后,在幾十年以后當你們回憶起來時,會覺得清華的學(xué)生時代是很難忘的。
答同學(xué)問部分:
問:我是研究生,(點擊此處閱讀下一頁)
如何處理與導(dǎo)師的分歧呢?具體地說,自己的研究興趣得不到導(dǎo)師的支持,自己又覺得沒有能力單獨研究自己感興趣的問題,此時應(yīng)如何處理?
答:這位同學(xué)有一些困擾,他不是第一個遇到困擾的學(xué)生,我想所有研究生,或者說絕大多數(shù)研究生在做研究生的時候都會遇到一些困擾。剛才朱教授念了一部分黃昆給我寫的信。他之所以給我寫一封很長的信,是因為在那之前我給他寫了一封很長的信。我現(xiàn)在沒有副本,所以我記不太清楚自己那封信里寫了什么。不過從黃昆這封信的口氣上看,很顯然我當時是不太高興的,覺得有點失望。那么我當然還記得我那時候在做什么,那是1947年的事情。我在去美國的船上就曾想,我到美國要做什么方向的研究呢。我對自己說,我在國內(nèi)沒有學(xué)過實驗物理,所以到美國以后我要去寫一篇有關(guān)實驗物理的論文。到美國以后的幾個月,我就到了一個叫Allison教授的實驗室,當時他正在搞一個四十萬電子伏的加速器。我在那個實驗室里呆了一年半左右。那一年半我做得不太成功,1947年給黃昆寫信的時候正是我有點彷徨的時候,F(xiàn)在我看黃昆的回信覺得他當時也有一些彷徨的地方。現(xiàn)在得到黃昆的同意,我特別把它發(fā)表出來,是因為就像我在最后一句話中寫的一樣,就是希望今天的研究生能夠從我和黃昆的信中得到一些鼓勵和啟發(fā)。什么啟發(fā)呢?原來研究生的時代有些失望的、不太愉快的、彷徨的感覺是很正常的,不必覺得是世界的末日到了。
如果和導(dǎo)師的關(guān)系不好,怎么解決呢?這個我想沒有固定的辦法。我不太清楚清華在這方面的規(guī)章,在美國,假如有學(xué)生跟導(dǎo)師關(guān)系不好的話,那么學(xué)生可以去選另外的導(dǎo)師,沒有導(dǎo)師可以拴住學(xué)生。沒有說,如果他原來的導(dǎo)師不同意,他就不可以改換導(dǎo)師。假如這個學(xué)生在平時做研究工作的時候已經(jīng)學(xué)習(xí)了一年的課程,而且學(xué)得還比較好,那么他去找別的導(dǎo)師,別的導(dǎo)師對他的印象也很好,那么就很可能有人愿意接受他,這樣的情形屢屢皆是。我知道國內(nèi)過去對于研究生換導(dǎo)師、換專業(yè)、甚至換系有很多很復(fù)雜的規(guī)章,對于這些規(guī)章我一向覺得宜于放寬。我在Stony Brook教了幾十年書,就看到有的同學(xué)做得不開心,但是換導(dǎo)師以后很成功。
我自己有一個研究生,叫余理華。他是1980年左右到Stony Brook的。他現(xiàn)在做得非常成功。他去了以后就做我的研究生,他的特點是自己有非常強的自我鉆研的習(xí)慣。很快我就發(fā)現(xiàn)他對我讓他做的工作不太感興趣,他想研究的問題是量子力學(xué)對于測量的解釋是不是對的。所以他就來和我談話,說他在國內(nèi)文革的時候被下放到農(nóng)村去,就一直在想這個問題,所以對此很感興趣。我跟他說你可以寫一篇關(guān)于這個問題的論文,但是這個領(lǐng)域太冷了。你如果做這個方向的研究,我可以將來同意你得到博士學(xué)位,但是最后可能找不到工作,我不贊成你研究這個。我還記得當時他非常不高興,我們堅持了很久。后來幸虧他對于另外一個東西又發(fā)生興趣了,是關(guān)于加速器的設(shè)計,并且在那方面獲得了博士學(xué)位。這是我非常贊成的,而且他在那方面現(xiàn)在做出了非常重要的工作。他設(shè)計的自由電子激光,現(xiàn)在是最有可能真正達到X光的自由電子激光的兩種方法之一,而且我認為他的方法更好。我想很可能再過五年或者八年,如果世界上第一個X光的自由電子激光出現(xiàn)的話,是余理華的所謂HGHG(高增益諧波產(chǎn)生自由電子激光器)的方法。今天我問他那時我不讓你做量子力學(xué)的測量是不是對的,他也承認我的見解是對的。
我剛才講我自己在Allison的實驗室做的一年半不成功。我倒并沒有和Allison有意見不一致的地方,而且那一年半的時間給我?guī)砹撕艽蠛锰,首先讓我知道了我不?yīng)該做實驗物理,因為我的很多同學(xué)作起實驗來得心應(yīng)手,但是我作起來很困難,但是我作起習(xí)題來要比他們好得多。最后是泰勒(Teller)幫我解決了問題,他當時是物理系的一位教授。大家都知道他后來很有名,因為他發(fā)明了美國氫氣彈的原理。他有一天來跟我說,聽說你做實驗做得不太成功。那個時候物理系有兩百個研究生,大家都很熟悉,老師對于學(xué)生也很熟,我當時在物理系是很有名的研究生,因為忽然來了個中國學(xué)生,理論學(xué)得非常好,所以大家都注意到我。他問我聽說你做得不成功,我說對。他就說你何必非得做一篇有關(guān)實驗的論文呢?你已經(jīng)選擇了一篇文章,就拿這篇文章做你的論文,你就可以得到博士學(xué)位。我說謝謝你,可是這和我的初衷不一樣,我得想想。結(jié)果想了兩天以后,我覺得應(yīng)該接受他的建議。而且做了這個決定以后,我如釋重負。為什么如釋重負呢?因為我了解到我的發(fā)展前途不是在實驗物理方面。不過是不是我那一年半的時間就白花了呢?不然,因為那一年半雖然沒有使我成為一個實驗物理學(xué)家,但是對于一個實驗物理學(xué)家的價值觀,也就是他們整天想什么,他們面臨什么困難,我都有了親身感受。這對于我后來的工作有很大的幫助。我是1948年獲得博士學(xué)位的,50年代以后,我經(jīng)常到實驗室里去和那些做實驗物理的人談話,了解了解他們在做什么實驗,已經(jīng)得到了什么結(jié)果。這和我50年代所做的研究工作有很密切的關(guān)系。所以這位同學(xué)問我應(yīng)該怎么處理上面的問題,我想沒有一概的回答,如果能夠轉(zhuǎn)到一個和自己的想法比較接近的方向當然是很好的。但是能不能和導(dǎo)師談一談呢?分析一下為什么會有爭執(zhí)也許是另外一種辦法。你問的這個問題很重要,可是我想沒有一個普遍的回答。
問:您認為在今后二三十年里,物理學(xué)還將會有類似與相對論那樣的革命性突破嗎?如果有,你以為最可能會在什么地方出現(xiàn)?
答:這個問題很好,我有一個很直接的回答,我覺得這種可能性非常小,當然不能講絕對不可能。
為什么這樣講呢?因為在相對論產(chǎn)生的時候,也就是100年前,有幾個重大的絕對不能了解的東西。假如那些東西總是不被了解,過去的整個物理學(xué)研究就要垮臺。而且事實上尤其是在量子力學(xué)到了1923-1924年的時候,Heisenberg[6]在70年代他老年時候曾有一些描述,他說那個時候我們都非常失望,以為人類已經(jīng)不可能了解原子的結(jié)構(gòu)。這說明當時他們是非常失望的,可是從現(xiàn)在我們知道的結(jié)果來講呢,他們趕上了最好的機會。困難越厲害,機會就越大。那么今天我們有沒有這種困難呢?當然也有,比如說dark matter(暗物質(zhì))就是非常困擾人類的一件事情。
今天跟那個時候不一樣的地方是很難做實驗,不是你花上幾萬美金,幾十萬美金就可以做一個新的光譜方面的實驗。而在20年代德國所以能夠發(fā)展出來量子力學(xué),主要原因就是因為德國當時的光譜學(xué)非常先進。他們做了一些新的實驗,這些新的實驗在今天看來都只是幾千塊美金的實驗,是非常容易做的,一個教授帶一個研究生就可以做。而今天需要的實驗,比如剛才講的dark matter,不是一兩個人甚至不是一個國家所能夠做的。因此相比之下,今天能夠取得突破性發(fā)展的可能性非常小。你問我這種突破可能會在什么地方出現(xiàn),我覺得以后二三十年物理學(xué)領(lǐng)域中最可能取得重要貢獻的地方應(yīng)該是應(yīng)用方向,我很難相信有基礎(chǔ)原理性被發(fā)現(xiàn)出來。而應(yīng)用的方向現(xiàn)在多得不得了,比如最近這七八年來最熱的科目是BEC(玻色—愛因斯坦凝聚),BEC里頭發(fā)生的變化非常之多,它對于激光的研究有重大的推進作用。因此我想在這種領(lǐng)域出現(xiàn)突破的可能性是比較大的。
問:對于物理系的學(xué)生尤其是學(xué)理論物理的學(xué)生首先應(yīng)該具備數(shù)學(xué)的思維還是數(shù)學(xué)的技巧? 答:這個問題是這樣的,數(shù)學(xué)的技巧和數(shù)學(xué)的思維是分不開的。如果一個學(xué)生想要做一位好的理論物理學(xué)家,學(xué)習(xí)很多數(shù)學(xué)知識是很自然的。比如今天物理學(xué)領(lǐng)域中很重要的一個問題是群論,所以我知道很多搞理論物理的研究生去學(xué)群論方面的知識。讀了很多群論之后,你就很容易被數(shù)學(xué)的思維所吸引,因為群論里邊有些想法確實是妙不可言的?墒侨绻愕脑竿亲隼碚撐锢韺W(xué)家,那么你讀很多的數(shù)學(xué)有一個危險,那就是你會漸漸地把你的價值觀轉(zhuǎn)移到數(shù)學(xué)的價值觀上去。轉(zhuǎn)移到數(shù)學(xué)的價值觀是有缺點的,這一點從幾十年來的數(shù)學(xué)物理方面的文獻就可以看出來。有許多人因為他們太喜愛數(shù)學(xué)的價值觀,就有不能夠充分注意物理學(xué)價值觀的傾向。所以這是一個問題。當然如果你被數(shù)學(xué)的價值觀吸引,能在數(shù)學(xué)方面做出重要貢獻也是很好的,不過這就和你原來希望在理論物理方面有所作為的想法有了不同。
問:我是一名大二的學(xué)生,現(xiàn)在非常困惑的是像我們這樣做基礎(chǔ)科學(xué)研究的人究竟怎樣才能鞏固自己的興趣,堅定我們的志向呢?
答:我想這個大二的同學(xué)很顯然是非常努力的。一般來說,中國的大學(xué)生和同年級的美國大學(xué)生相比,可以說努力得多了。而且自己覺得受父母的壓力、學(xué)校的壓力和社會的壓力比一般的美國學(xué)生要多。所以我對于這位大二學(xué)生的回答就是:Maybe you should relax,太緊張了對你不見得是好事。我在芝加哥上學(xué)的時候我的導(dǎo)師是泰勒(Teller)。剛?cè)サ臅r候我和他做過幾個月的研究工作,他有五六個研究生,我們每個禮拜一塊出去吃一頓午飯,他就跟每個研究生談一談,問我們每個人的研究做得怎么樣。很快我就發(fā)現(xiàn)他常問的一句話是Are you having fun?這種觀念在中國的教育體制之下是沒有的,中國講究“苦學(xué)”。我覺得在這方面宜于吸取他的一些經(jīng)驗。
他的另外一個特點就是他的想法非常多,并且愿意跟任何人討論。路上碰到你他就會抓住你跟你講,某一個分子的對稱,大家講得都不對,于是他就給你講一通。他講的話常常是有道理的,可是常常也有錯誤。如果你指出他的錯誤來,他很愿意接受,他就會和你繼續(xù)討論下去,這樣你就可以寫一篇文章了。這種態(tài)度和中國人的觀念也是不一樣的,中國人常講對于沒想清楚的問題不要亂開口。他對學(xué)問的態(tài)度就是覺得做學(xué)問是一件很有意思的事情,是一件隨時跟任何人都可以討論的事情。我覺得今天的中國的大學(xué)應(yīng)該注重這種觀念的建立。
[1] 詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell,1831-1879),英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家,電磁場理論的創(chuàng)立者。
[2] 路德維希·玻爾茲曼(Ludwig Boltzmann,1844-1906), 奧地利物理學(xué)家,平衡態(tài)氣體分子的能量分布律的建立者。
[3] 吉布斯(Josiah Willard Gibbs,1839-1903),美國理論物理學(xué)家,統(tǒng)計系綜理論的首創(chuàng)者。
[4] 19世紀的最后一天,歐洲著名科學(xué)家匯聚一堂。會上,英國物理學(xué)家W.湯姆生(即開爾文勛爵)發(fā)表了新年祝詞。他在回顧物理學(xué)所取得的偉大成就時說,物理大廈已經(jīng)落成,所剩的只是一些修飾工作。同時,他在展望20世紀物理學(xué)前景時講道:“動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式,現(xiàn)在,它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了,”“第一朵烏云出現(xiàn)在光的波動理論上,”“第二朵烏云出現(xiàn)在關(guān)于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上!盬.湯姆生在1900年4月發(fā)表題為《19世紀熱和光的動力學(xué)理論上空的烏云》的文章。他所說的第一朵烏云,主要是指A.米切爾森實驗結(jié)果和以太漂移說相矛盾,第二朵烏云,主要是指熱學(xué)中的能量均分定則在氣體比熱以及勢輻射能譜的理論解釋中得出與實驗不等的結(jié)果,其中尤以黑體輻射理論出現(xiàn)的“紫外災(zāi)難”最為突出。開爾文是19世紀英國杰出的理論物理和實驗物理學(xué)家,是一位頗有影響的物理學(xué)權(quán)威,他的說法道出了物理學(xué)發(fā)展到19世紀末期的基本狀況,反映了當時物理學(xué)界的主要思潮。
[5] 1887年,美國兩位實驗物理學(xué)家米切爾森和莫利(Michelson-Morley)完成了一個著名的實驗,證明光順著地球走和背著地球走的速度完全一樣,無論哪個方向速度都一樣。
[6] 韋納·卡爾·海森堡(Werner Karl Heisenberg,1907-1976) 德國理論物理學(xué)家,量子力學(xué)第一種有效形式(矩陣力學(xué))的創(chuàng)建者。
來源:
科技中國2005年01期特稿
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