宝水的72松博客

关于物理学的价值观 

      物理学发展到今天已是一门很广泛的学问，其中有很多美妙的东西，可是这并不是每个人都能一一体会到的，这由于各人背景不同，也是很自然的事。各人的价值观念中也并不一定都是正确的，比如我喜欢的有些将来是有发展的，有些将来是没有发展的。但是价值观是必要的，这是决定你事业发展方向的基础，以及用什么方法去研究问题。从学术气氛很好的大学毕业出来的研究生当中，二十年后每个人的成就很不一样，这就是有人走对了路，有人走错了路。走对了路的人是大有发展的，走错路的人既便花很大力气也收效甚微。当然走哪条路不仅与自己的主观判断有关，还得要有机会。例如在一个大学中，没有一个教授的研究领域让你觉得是大有发展而且你又喜欢的，你就不应该在这个大学发展。因此，我认为一个人在做研究生的时候，价值观念对他的事业发展有决定性的影响。等到你自己做研究工作的时候向哪个方向进军，这就看你在念书的时候所培养出来的品味和价值判断。 

      我给大家的另一个建议是，兴趣不要太窄。我占了一个非常大的便宜，是因为我一方面在做基本粒子物理或者叫做高能物理研究，另一方面我又对统计物理很有兴趣。一个人能够跨两个学科有很多好处：一个好处是因为做研究时一般不可能马上取得势如破竹的成功，多半的时候是做不出来，很苦恼，如果另一个方向有兴趣的话则可以去干一干，反而有些成果，可以调节你自己的心理状态；另外，不同的领域常常可有互相借鉴之处，交叉渗透。例如，高能物理和统计力学在50年代是没有关系的。当时我在普林斯顿高等研究所工作，头一年做高能物理，第二年开始做统计物理，做得很成功，我那时候写的三篇文章都是那个领域的经典之作。有些原本看起来是没有关系的领域，可能走到更深一层是一回事情。假如一个人对两个领域都了解的话，那么他就有可能做出重要的贡献。20世纪末的各种领域，不仅是物理学内部，也包括生物学、信息科学，化学都要交叉渗透，假如一个人兴趣广的话，可以做出重要的贡献。我再举一个简单的例子，比如你们生病的时候，要用CATScan(计算机辅助层析扫描)。它的发明人之一是一个理论物理学家，他因为对计算机发生兴趣，对医学也有兴趣，又是理论物理学家，就把这些领域结合起来，因此发明了CATscan的原理。所以我想，在很早的时候就对好几个领域发生兴趣是一个好的开端。 

东西方教育方式的比较 

      关于东西方教育各自的长处、短处，我认为是一个很重要的问题，曾经思考过很长时间。我曾在西南联大受过很好的教育，这对我一生受用无穷；我在芝加哥大学攻读博士学位的两年半期间，也学到了很多东西。我感到，在东西方教育的环境中所学到的东西确有很大的分别，我想我很幸运得到两方面的收益。 

      我在西南联大时念的是书本上的知识，按照中国的教育传统，老师都是很负责任的。当时教授我量子力学的是王竹溪先生，我所记的笔记都是非常系统化、非常深入的。芝加哥大学是学季制度(quarterssystem)，我也选了一个量子力学，是泰勒(Taylor)所教的，泰勒当时三十多岁，已经很有名望，后来他成了“氢弹之父”。我发现他的教法与王先生的教法完全不一样，王先生总是事先准备得很好，讲义写下来是很扎实的。而泰勒非常之忙，我们觉得他很多时候根本没准备。我已经学过这个课，所以他讲的东西我多半都知道。有时候我看见他“误入歧途”，想出一个方法，后来又推翻。初学者或许不喜欢他的讲课方式，看着有点乱七八糟的，你不知道他现在讲的呆一会儿是不是又说不对了。可是我看起来很有启发。我看到了泰勒想力图走出困境的摸索过程。他不是急于知道这个公式是否是从另一个公式导出，而是要了解一个物理的形象，比如他对分子跟原子物理中的选择规则有直觉的感觉。所以，我认识到中国的教育是用逻辑的方法，不太注意直觉；而泰勒的学习是直觉式的，他常常不能告诉你他思考的逻辑步骤。我得出的结论是，这两种办法都非常重要。 

　　所以，总结一下中国与美国的教育方法(尤其是与美国一些物理学家的学习思想方法)的不同点，中国是一步一步走，而象泰勒是注重直觉。这两种方法都很重要。一个人最好能训练成两种能力兼备，既有直觉，又能将其用逻辑的步骤推理出来，将有助于更深地理解事物。我曾在一篇文章中说，中国的教育方法是推导式的，先将最基本的物理定理告诉学生，让他们一步一步推演下去；美国则是归纳式的，不是从基本原则开始，而是从现象开始，再从中提取其精神。如果一个人对这两种方法融汇贯通就好了。

　学习数学与学习物理的关系 

      数学和物理学都是很重要的，两方面都比较强的同学很容易对于该侧重哪方面学习觉得迷惑：如果选择了物理，数学学到什么程度不至于拖物理的后腿；如果选择数学，许多物理知识是否可以不学了?这与我刚才谈到的自己的价值观有很大的关系。我可以举一个简单的例子。我在清华园生活时，我父亲在科学馆有一个办公室，暑假时他就常叫我到他的办公室，教我一点数学问题，等差级数啦、“鸡兔同笼”啦……等到我在美国教育孩子时也教他们，他们也学得很快，但是他们与我不同的地方是，他们学会一年以后我再去问他们，已经忘得干干净净了。可是我记得很清楚，这因为我当时学习的时候有一种奇妙的感受，这种感受促使我去牢牢记住它。这就是一个最基础的价值观–如果你认为你在这个方面有所天赋，就值得多下功夫。 

      我认为算学是很奇妙的一门学问。20世纪的数学变化无穷，在不同的领域数学家们发现了一些规律，并把它们合并在一起，例如数论讲的东西是讨论离散的问题，而拓扑学讨论的是连续的。可是近几十年来，数学家们发现离散同连续有很大关系，这是一个重要的方向。近三四十年来还发现，数学与理论物理有着极为密切的关系。不过数学家的价值观与物理学家的价值观是不一样的。虽然在很多重要的领域物理学与数学是结合在一起的，但是二者的研究方向和它的传统是截然不同的。如果你的兴趣在于物理，那么对于物理与数学的共同领域应当从物理的价值观出发去认识。数学有很大的引诱力，一个人研究数学可以被它迷住，也就是完全接受了数学的价值观，这样的人不适合研究物理，这是因为他的思路已经同做物理研究的人不一样了。这样的话他最好放弃他做物理研究的初衷，干脆研究数学。我认为如果一个人有志于物理，数学确实不必研究太深。有一个物理学家叫费曼，他讲话容易过火，他说数学对于物理没用，物理学家所需要的数学一个星期便可发明出来，用不着去专门学数学。这话虽过火，但也有点道理。我在西南联大时学过高等微积分，还看了一些现代分析学的书，学过一门数理统计的课，到芝大以后就没有再念很多的数学，只念过一个学期陈省身先生教的微分几何。后来到了做研究的时候，我自己又学了一些椭圆型方程和李群论。我认为搞理论物理的人数学学到某种程度就可以了，到需要的时候再去补一些新知识，这是最容易成功的道路。 

理论物理与实验物理

      三四十年以前，外国人对中国人有个印象，就是中国人不会动手，只会搞理论研究。比如台湾50年代的许多学生到美国去，都是学理论物理。可是今天已完全不是这么回事，现在美国科学院院士中，在物理方面，中国血统的人不止15人，绝大多数都是做实验的。这个原因是当初有一个错误的印象，许多人之所以去学习理论物理，不是因为不会做实验物理，是因他们没有接触过实验物理，没有经验，许多人自然而然就想学理论物理，但实际上他们改做实验物理做得很好，所以才会有这么多美国科学院院士。丁肇中从台湾过去是去念理论物理的，后来遇到一个有名的物理学家–密歇根大学教授乌伦贝克，说物理还是以实验为基础，于是改行搞实验物理，后来大有成就。现在，许多中国血统的优秀实验物理学家当初都是想学理论的。如果同学们是斟酌自己是做理论物理还是做实验物理时，我想不要因为自己没有实验经验就不敢碰实验物理。