| 本报记者 何安丽 肖国强 2005-2-6 对人类而言,1905是个奇迹年。这一年,年仅26岁的爱因斯坦发表了5篇划时代的论文,彻底改变了物理学的面貌。在这一奇迹年100周年和爱因斯坦逝世50周年之际,联合国将今年命名为“世界物理年”,主题是寻找新的爱因斯坦。2月5日,一个名为《快乐物理大世界》的大型科普展览在浙江科技馆开展。 100年过去了,爱因斯坦仍未被超越,而在世界范围内,公众的物理意识却在削弱。今天人们举办这一活动,是基于这样一个呼吁:未来的爱因斯坦在哪里? 2月5日,一个名为《快乐物理大世界》的大型科普展览在浙江科技馆开展,由此拉开了我省“世界物理年”纪念爱因斯坦活动的序幕。 有人说爱因斯坦是个天才,甚至在他死后,科学家还在苦苦研究他的大脑,期望发现它与常人大脑的不同之处。可是在他成名以前,几乎所有人都认定他不是搞学问的料。作为一个活生生的人,爱因斯坦是不可复制的。但是,考察爱因斯坦之所以成为“爱因斯坦”的经历,仍然可以给我们许多启迪。
重塑公众“物理兴趣” 在2005世界物理年里,中国科协和中国物理学会在纪念爱因斯坦的同时,决定在全国范围内共同组织主题为“物理照耀世界”的青少年科技活动,号召全社会为培养造就年轻的优秀物理学人才而努力。 与爱因斯坦的时代相比,当今物理学在公众中的影响明显在削弱。过去是最好的学生在学物理,现在即使是很有物理天赋的学生也都奔计算机、经济、法律等实用学科去了。物理学已从大学招生的热门专业变成冷门专业。杭州外国语学校理科实验班,去年高考没有一人投报物理,其中包括在全国物理竞赛中获得一等奖的学生。1998年,浙江大学近代物理研究中心招硕士研究生,4个招生名额仅有3人报名,其中除了一个是中学物理教师外,另外2个还是从机械专业和计算机专业调剂过来的。 物理学为何会受冷落?浙江省物理学会理事长、浙江大学物理系教授王绍民认为,这与人们对物理学的认识有关。目前在许多人看来,物理学出不了什么名堂。有一次他在浙大食堂吃饭,一位搞计算机的研究生就这样对他说:“王老师,你怎么还在研究物理,物理不是都已经研究完了吗?” “这是对物理学的误解”,王绍民说,人类对物理的探索远远没有穷尽,往往做完一个课题会带出3个问题。当前物理学的发展正处在“从量变到质变”的过程之中,假以时日必将“柳暗花明又一村”。美国航天局在策划到2028年的庞大的“后爱因斯坦”计划,我国也在发展航天计划的同时列上巨型天文望远镜等重大项目。 浙大物理系主任张训生教授告诉记者,作为基础理论科学,物理学研究不以应用为目的,其研究成果不像其他应用学科能迅速产生直接的经济效益。但是,一旦其原理对应用学科或技术产生指导作用,则会带来质的跃变。 物理就是解释世上万物的道理。物理学的发展,直接导致了以蒸汽机、电动机和电子计算机为代表的三次技术革命的发生。今年1月出版的英国《自然》杂志撰文指出,物理学未来的发展,将直接影响到21世纪科学技术的进步。 采访中,张训生教授讲到了一个很有意思的例子。他说,一家外国公司在面试浙大一位材料系毕业的研究生时提出疑问:你是学磁性材料的,没学过量子力学怎会有创新呢? 物理学是如此重要,需要不断地有热爱物理的年轻人加盟。长江学者、国家杰出青年自然科学基金获得者、浙大物理系教授李有泉深有体会地说,科学的发现总是产生于上一代的经验和下一代思维方式的融合,对我们科研人员来说,一个好学生就是一个宝啊。他认为,必须在社会上大力普及物理知识,激发青少年对物理的兴趣。
“自由宽松”胜过“任务命令” 爱因斯坦在《自述》中说,在伯尔尼专利局做小职员的7年,是他一生中最难忘的岁月。在这里,没有教学和发表论文的任务,可以有大量的时间按照自己的兴趣来进行物理学研究。 采访中,几位教授都不约而同地谈到,这的确是科学史上的一件幸事,也给我们提了个醒,那就是科学研究需要宽松自由的社会环境。爱因斯坦不是靠行政命令计划设计培养出来的,而是在自由宽松的环境中长成的。 谈起自己的一个学生,王绍民教授至今深感惋惜。这个学生,父亲是水暖工,母亲是小学教师,在父亲的影响下,从小有很强的动手能力,实验做得非常出色,在浙大物理系读书期间,就发表了两篇论文,申请到一项专利。这连一般的博士生都很难做到。本科毕业时,王教授想留他做研究生,终因考试分数不够被学校拒之门外。后来,这个学生参加上海一家生产数码相机的外资企业的招聘,考题就是拆装数码相机,谁拆得最散,装得最好,谁的分数就高。结果他以第一名的成绩被录用,安排在从事最高级的数码相机研发部门工作。两种人才评价机制,得到的是两种完全不同的结果。 不仅大学招生唯分数是瞻,目前各高校对研究人员的考核也不利于科学研究。据了解,现在各高校对教师一般都实行工作业绩量化考核制度,即要求教师在规定时间内必须在相应的刊物上发表相应数量的论文,承担相应数量的科研项目,拿回多少万元的科研经费等。 “至少得花50%的精力去应付考核,然后才能考虑创新。”王绍民教授说,重数量轻质量的考核,让科研人员疲于奔命、忙于应付,同时也助长了科研工作的浮躁风气,为学术腐败的蔓延推波助澜。为了完成科研任务,有些科研人员只好“拿起一块板来,寻找最薄的部位,在容易钻孔的地方,钻上许多孔”,而不能像爱因斯坦那样,把自己的“钻头”,对准最厚的那个地方。 而由此造成的科研人员急功近利、急于求成,已成为我国科研成果达到国际领先水平的一大障碍。王绍民说,国家自然科学奖一等奖连续多年空缺,国家技术发明一等奖至今已是连续第6年空缺,这反映了我国缺乏重大科学发现与技术发明的现状。他指出,重大原创性成果的“产出”有其自身的积累过程,如果过于强调“产出”,则只能出现阶段性成果,很难做到国际领先。 “真正原创性的工作需要自由宽松的环境。”张训生教授说,基础研究的特点是周期长、出成果慢,对于物理学研究来说,没有5年10年的“冷板凳”,要想出成果,特别是出原创性的成果谈何容易?即使在获得诺贝尔物理学奖的100多位物理学家当中,也只有很少一部分人在《自然》、《科学》、《物理评论》等世界学术顶尖杂志上发表论文。美国普林斯顿大学的怀尔斯教授7年不出1篇论文,但他仍然受到学校的宽容和尊重,最终证明了费马大定理并因此获得菲尔兹特别奖。 “按现在的考核制度,像怀尔斯这样的教授在学校早就下岗了。”张训生教授指出,尽管考核制度作为学校现阶段的管理手段确实需要,但不能搞一刀切。对科研人员的考核,一定要符合科研自身的规律,给研究人员一个宽松自由的环境,才能让他们集中精力去攻克科学堡垒。
献身科学需要“淡泊名利” 那么,除了需要改善的外部因素,对于爱好物理的青少年来说,要在物理学研究中有所建树,自身还需具备哪些基本的素质呢? 在曾获国家自然科学奖二等奖的李有泉看来,要学好物理,最重要的是兴趣和坚持。荣获2002年度国家自然科学奖二等奖时,李有泉教授才39岁。1979年考大学时,恰逢由李政道、杨振宁等华裔物理学家所引领的物理热,自小喜爱物理的他选择了兰州大学物理系,此后就一直没有离开过物理。对他而言,在物理研究中取得新的发现就是最大的乐趣。 出身于物理世家的王绍民说,物理学是一门需要理解而不仅仅是记忆的科学,不是任何人都适合学的,它首先要求学习者对物理有浓厚的兴趣。这种兴趣需要从小去培养。有条件的家庭可为孩子设个手工小作坊,让孩子从小学学钳工,修修电器,做做望远镜显微镜,以培养孩子的兴趣和动手能力。 “兴趣是成功的前提,而坚持则是成功的保证。”李有泉说,在研究中看准了一个选题,就要坚定不移地做下去,哪怕最后发现这是一条走不通的路,也是对科学的一大贡献。科学家之所以成为科学家,并不在于他们掌握了无法反驳的真理,而在于他们坚持不懈地追求真理。他举例说,爱因斯坦在最后10年中,把全部精力放在了将万有引力和电磁现象统一起来的“统一场论”的研究中,到死也未能成功,这被当时许多人认为是远离了当时最火热的量子力学的主流,孤军奋战造成的失误。然而,实践证明,爱因斯坦的坚持是对的。到了20世纪60年代,“统一场论”的前景日见光明,科学家不得不佩服爱因斯坦的远见卓识。 坚持,更意味着“板凳坐得十年冷,笑看浮生名和利”的科学精神。李有泉说,基础研究通常并不能给研究者带来物质上的丰收,此时的坚持,更意味着对名利的淡泊、对科学的执著,这一点对于立志于科学研究的年轻人来说尤为重要。爱因斯坦曾经说过,他从来就不把安逸和享乐看作是生活的目的,“不管时代潮流和社会风尚怎样,人总是可以凭着自己高贵的品质,超脱时代和社会,走自己正确的道路。现在,许多人都为电冰箱、汽车、房子而奔波、追逐、竞争。但是也有不少人,他们不追求这些物质的东西,他们追求理想和真理,得到了内心的自由和安宁。” 科学是献身者的事业,科学的理性需要坚韧的情感去坚持。的确,在物理学研究的路途中,不是每一个投身其中的人都能成功,甚至会有许多人一辈子也出不了成果而默默无闻,但只有当越来越多的年轻人理解了科学的真谛,一个国家和民族才能真正迎来科学之春,“爱因斯坦”才有可能脱颖而出。 【链接】 爱因斯坦成长的启示 1879年,爱因斯坦出生在德国南部小城乌尔姆的一个中产阶级家庭。从小沉默寡言、性格内向的他,一度被视为脑袋迟钝的低能儿,仅上了3个月小学就被请出校门。16岁那年,因数学以外的功课一塌糊涂,不得不再次退学,老师给他下的结论是他将一事无成。1895年,爱因斯坦来到瑞士苏黎士,准备投考那里的联邦工业大学,虽然他的数学物理考得不错,但因其他科目没考好,没被录取,不得不去阿劳州立中学补习,一年后才重新考入联邦工业大学物理系。 大学4年,因为讨厌那些死记硬背的课程,爱因斯坦刷掉了许多课程,把大部分精力投入到自学名家著作和做物理实验,结果以全班倒数第二名的成绩勉强毕业。由于成绩太差,老师们都不愿意给他写推荐信,他找不到一个教职,失业两年后,才在朋友的帮助下在伯尔尼专利局申请到一份审查员的工作。 在伯尔尼专利局,清闲的工作让他免除了生活之忧,也让他有时间广泛关注物理学界的前沿动态,专心致志地深入思考感兴趣的问题。 1905年,爱因斯坦接连发表了5篇论文,分别证明了量子理论及时间、空间的相对性和原子的存在。 这些发现后来一个个被实验所证实。当德国著名物理学家普朗克的学生劳厄奉命直奔伯尔尼大学寻找一位名叫爱因斯坦的教授时,他做梦也没想到这位揭开物理学革命大幕的科学巨匠,还只是伯尔尼专利局的小职员—一个学术界之外的无名小卒。 爱因斯坦的成长经历并不奇特。那么,究竟是什么因素成就了这位伟大的物理学家? 对大自然的热爱孕育了他探索事物的好奇心。爱因斯坦从小生活在慕尼黑郊区,父母经常带他去郊游,自然界的美与神秘,激发了他探索宇宙奥秘的好奇心,也给了他无穷的灵感和启迪。在他开电器厂的父亲和当工程师的叔叔影响下,爱因斯坦较早受到了科学的启蒙,自小对电、磁、光等自然科学现象产生了异乎寻常的兴趣。在少年时代,他就在思考:如果一个人以光速运行,追着光线跑,他将会看到一幅怎样的景象呢?这类思索追问正是他创立相对论的基础。 宽松自由的环境培养了他独立的个性。爱因斯坦走的不是一条循规蹈矩之路,他学习的动力完全发自内心的需求。思索自然之本性,是他一生的“自觉需求”。他曾在《自述》中说,一个人的求知欲除了需要鼓励之外,首先需要自由——没有自由它将不可避免地会夭折。尽管遭遇两次退学,但从小到大他都在父母的关怀和自己的坚持下,“自由自在地生活,安排自己去学习那些适合于我求知欲和兴趣的东西”。这种自由的学习方式,给了他自由思考的空间,让他独立的个性得以充分发挥,始终沿着自己的目标向前。 活跃的学术空气点燃了他思想的火花。爱因斯坦生活的时代,特别是在他科学思想最活跃的19世纪末20世纪初,正是科学思想新旧交替的时代。就在绝大多数人对经典物理学顶礼膜拜的时候,一连串的挑战接踵而来。麦克斯韦、赫兹和洛伦兹等人创立的电动力学,与牛顿力学所遵循的相对性原理产生巨大冲突。马赫《发展中的力学》更是对牛顿的绝对时空观提出了质疑。这些都给了爱因斯坦深刻的影响和启发,并激发他写出了《论动体的电动力学》这篇关于狭义相对论的文章。而他那篇后来获得诺贝尔物理奖的有关光电效应的论文,直接受到了普朗克1900年提出的“量子”假说的启迪。 |