11月5日下午,第一位获得诺贝尔奖的华裔科学家杨振宁携夫人翁帆来到南方科技大学,这也是杨振宁首次作客深圳高校。在90分钟的演讲中,93岁高龄的杨振宁思维清晰,与师生分享了自己的学习与研究经历,多次提到“直觉”和“兴趣”这两个关键词,他勉励学生,直觉与书本知识冲突,是最好的学习机会。兴趣是研究的动力,研究中多注重新现象、新方法,少注重书本上的知识。
以下为演讲内容(全文略有删减):
杨振宁:我非常高兴今天到南方科技大学来参观访问,这是我访问过的最年轻的一所大学,也是我觉得前途发展一定是最快的一所大学。我今天跟大家谈的这个题目,是我的学习与研究经历。
1.直觉与书本知识冲突,是最好的学习机会
我在年小学毕业以后,就进了当时北平市的一个中学,当时叫做崇德中学,现在还在,改名叫做第三十一中学。学校很小,只有差不多个同学,有个住校,我是住校的学生之一。学校只有一个很小的屋子,有一些图书杂志,我常常到那里面去浏览,在那里看见这本书(注:《ThMystriousUnivrs》,中文名为《神秘的宇宙》),产生了非常大的兴趣,知道原来世界上的现象还有非常重要的、非常神妙的一些规律。当然,这对于我后来选择物理有密切的关系。
《ThMystriousUnivrs》
年抗战开始了,我那时候刚刚念完高中一年级,然后就随着家里在年春天到了昆明。所以,我中五的课没有怎么念。结果就在年的夏天,重庆的教育部就宣布,说现在因为同学颠沛流离,所以不需要有中学毕业证书就可以考大学。于是,我就以同等学历资格参加了入学考试。考大学要考化学、物理,我没念过中学物理。所以,为这个考试,我就借了一本中学物理教科书,自己关门念了一个月。
杨振宁的准考证
念的时候,有一件事情我还记得很清楚,就是等速圆周运动。我刚一看这个公式,觉得不太对,因为它说加速度是向心的,我觉得不会,因为物体要前冲,是切线方向,为什么这个力量是向心呢?这个跟直觉冲突。搞了一两天,最后我才懂了,原来速度是个矢量,还有一个方向。你要把这个方向跟它的大小连在一起,才能够了解速度的意思。这以后,我就知道原来物理的量比较复杂。这给了我一个很重要的启示,就是你接触到世界的一切,会得到一些教训,这些教训就提炼成为你的直觉。直觉与书本知识冲突,是最好的学习机会。这是非常重要的时刻,必须要抓住这种机会。在那时候,你不能放松,你要仔细弄清楚,为什么你当初的想法是不正确的。
2.和同学讨论是极好的深入学习的机会
后来我考进了西南联合大学,在物理系里头,有很多有名的老师。这些老师对我的影响最大的,是两位,一位是吴大猷先生。吴先生把我引导到一个领域,叫做对称,我对对称原理发生兴趣,是起源于此。对称理论对我后来的工作有绝对性的影响。是我后来一生主要研究的领域,占了我研究工作的三分之二。另外一位对我影响非常大的老师,是王竹溪先生。他的领域是统计力学,我跟他写了一篇硕士论文,统计力学是我另外一个研究领域,占我研究工作的三分之一。
杨振宁(左)和吴大猷(右)
当时西南联合大学有非常好的环境,而同学里头,非常努力、非常有天才的很多。其中,在物理系研究院里,跟我最熟的两个同学,一是黄昆,他后来是半导体研究所所长,他对于半导体的研究,在国际上是非常有名的。另外一位是张守廉,他后来到美国改念电机。那时候我们三个人整天讨论,而且我们的声音很大,所以同学都很注意,叫我们三剑客。有一天我们无休止地辩论到晚上,我现在已经记不得争论的确切细节了,但我清楚地记得,我们三个人最后从床上爬起来,开始翻Hisnbrg(海森堡)的《量子理论的物理原理》来调解我们的辩论。从这次辩论当中,我们学到了很多东西。和同学讨论是极好的深入学习的机会。
3.不懂的东西多聆听几次,就在不知不觉之中了解
年抗战胜利,恰好那个时候我考取了清华公费留美,进了芝加哥大学。芝加哥大学的物理系是当时世界上最成功的,其中,最重要两位物理教授,对我后来影响最大,一位是Frmi(恩利克·费米),当时他已经是非常重要的物理学家,他是建立人类第一台可控核反应堆的人。
另外一位对我影响最大的,是Tllr(爱德华·泰勒),他那个时候还不到40岁,已经是很有名的物理学家,尤其是化学物理方面,他做了很重要的工作。在(上世纪)50年代,他发明了氢气弹的原理,所以报纸称他为氢弹之父。
我后来归纳了一下,我在芝加哥所学的物理,跟我在西南联合大学学的物理学,有一个很大的分别。在西南联合大学学的物理学,用的方法是推演。就是先学理论,然后再问这个理论跟现象是什么关系。到芝加哥以后,我发现这里用的是归纳法,是倒过来的,大家注意的是一些现象,然后看这个现象符不符合已经知道的物理学的原理。假如知道,那就再多一些了解;假如跟你所知道的过去的物理没有关系,或者冲突,那更好。为什么呢?这就是一个机会,你可以了解到这个现象是不是代表从前的理论是错误的。所以,整个方向,是从现象到理论。这是一个非常不同的学习态度和学习方法。我现在年老以后,回想一下,我觉得很幸运,因为我在西南联合大学学的推演法学得非常好,所以我有很好的根基。到了芝加哥大学,本着这个根基来面对一些新的现象,又学了归纳法。在两个不同学校里面学了两个不同的研究物理的精神,这对我的影响很大。
在中国念书的时候,有一个教训是,“知之为知之、不知为不知,是知也”。我相信今天还是这样。这个话当然有道理,因为你贯彻这个精神以后,你对你所学习的东西知道得很清楚,不懂的东西就不会随便乱搞。中国同学到美国去,一个普遍的现象是,中国同学都了解什么东西是自己所知的,对不完全弄清楚的东西就比较怕。美国人不是,懂或不懂的东西都混在一起。那是不是代表中国的办法特好呢?我觉得有好处,也有坏处。坏处就是使得你对不太懂的东西,或者新的东西,有一种抗拒感。比如说改革开放以后,有很多大陆的同学到美国去念书,我问他们,系里头有一个课,你们去听了没有?他们很多人说,不去。为什么不去?听不懂。可是没关系,一次听不懂,第二次听同样的东西,就懂一点。多聆听几次,就在不知不觉之中了解了东西,这是一个非常重要的学习方法,叫做渗透法。
渗透式学习,与“知之为知之、不知为不知,是知也”的精神是相反的。我觉得,一个中国的同学应该也需要有渗透式的学习法。对于一个美国的同学,我就觉得最好也吸取一点“知之为知之、不知为不知”的精神。现在我知道国内,尤其很多家长,都觉得中国的教育体制不好,美国的教育体制才是好的。我认为这是完全错误的,中美教育各有各好。对于一个中国的小孩,应该多给他一些美国的这种启发性的教育精神。反过来,一个美国的小孩,通常学的东西都不是很清楚,应该让他们多一些学习,多一些做习题,我觉得这才是正确教育小孩的办法。
4.研究生找题目感到沮丧,是非常普遍的现象
我在年初进了芝加哥大学物理系研究院,两年半后,得了博士学位。这两年半是不是一路风顺呢?不然。其实年,是我感觉到非常困难的一年。一方面是因为我在中国念的物理学,理论很多,基本上没做过什么实验。所以,我到芝加哥大学后下决心要写一个实验物理的毕业论文。但我前后做了20个月的实验,很不成功。
另外,在理论方面,我同时也去找了Tllr,他主意很多,给我出了几个题目。我写不下来,因为他们研究的题目跟研究的方法,都是比较各种不同的模型,我比较喜欢准确的东西,我们两个人的风格不一样。于是,理论方面,我在芝加哥大学念书的时候,就自己去找题目。
我记得自己找了4个题目,其中,第一个、第二个题目,都是统计力学方面。我对它们发生兴趣,是受到王先生的影响。第三、第四个,都跟对称有关系,对它们发生兴趣,也是受吴先生影响。那时候芝加哥大学没有教授是研究这四个题目的,所以我基本上就是自己在这研究,每一个都遇到很多困难。
可是就在那个时候,全世界各个地方实验室发现了很多新的粒子。我当时就想,也许这些新粒子之间,他们彼此作用,是要用一个新的原理来控制。于是我就尝试研究,可是越算越复杂,只好放弃。放弃了以后,过了两年,更多新的粒子被发现。所以我想,这还是得想出个办法,知道他们怎么互相作用。我又演算一番,遇到同样的困难,又只能放弃。前后弄了好几年,一直不成功。
年当时是很沮丧的,理论和实验都做得不好。我现在说这一点,是想告诉在座,研究生找题目感到沮丧,是非常普遍的现象。因为你在做学生的时候,你是学习已经有的东西。做研究生的时候,你要做的是要创造以前没有的东西,这当然是有一个学习的过程。所以,碰到一点困难,是非常自然的现象。
刚才我讲了这几个题目都做得不成功,幸亏我第四个题目写了一个很短的文章。Tllr看了这个文章以后很欣赏,建议我这篇文章稍微加长一点,就可以作为博士学位的论文。因为我已经有一个目标(做实验),现在要改过来,所以我想了两天,因为我不想把做实验的目标又改回做理论,后来我知道他是对的,我接受了Tllr的建议,如释重负。我想,一个人到一个适当的时候,了解到他什么路途是他的道途,是人生里头最重要的一件事情。
5.兴趣→准备工作→突破口
我在芝加哥大学得了博士学位之后,又做了一年教员。年,我去了IAS(普利斯顿高等研究院)。IAS是一个很小的机构,可是它成立时就请了爱因斯坦、奥本海默等数学跟物理界的重要人物,一下子就变成了最成功的研究机构。我在这个研究机构里头,前后呆了17年。
在这十七年间,我在芝加哥自己找的四个题目都开花结果了。年11月初的一天,在往返于普林斯顿大学对面的巴尔麦广场与研究所之间的街车上,Luttingr偶尔跟我谈及Ising模型。他说,Kaufman已经把昂萨格的方法简化。他所讲这个新的方法,我很容易就懂了。一回到研究所,我就推导出昂萨格解法的基本步骤,并为终于理解了昂萨格的解法而高兴。
这个经验,我特别要提出来,跟在座的年轻的同学讲,这个经验就是“兴趣→准备工作→突破口”。第一,你要先对一个东西发生兴趣,我受了王先生的影响,所以我去研究。第二,我在芝加哥大学的努力没有成功,当时是很困扰,可是,花的时间并没有白费,这是做了必要的准备工作。第三,等到后来有一个新的见解,我有所突破。所以我认为,真正有学术界的成果,基本上都要经过这三部。
后来,我在芝加哥时代找的第三个题目也有突破,也开花结果了。如果有真正好的想法,不要随便忘记。
6.永远不要把所谓“不验自明”的定律视为必然
-年,我做了另外一个工作。当时新实验发现了更多新粒子,其中θ与τ的性质很奇怪,它们衰变成不同数目的π:θ→π+π,τ→π+π+π。有人说,二者其实是一个粒子,只是有两种不同的衰变。也有人说这是两个不同的粒子。这本来没有什么稀奇,可是物理学中的宇称守恒定律,两个π的“宇称”是+1,而三个π的“宇称”是-1。如果θ与τ是同一粒子,那么它既能衰变成+1的宇称,又能衰变成-1的宇称,宇称就不守恒了,这是绝对不可能的。所以,这就变成当时一个很热门的题目。
年夏天,我跟李政道,最后决定仔细检验宇称守恒定律的实验根据。做了两三个星期的多种计算后发现,并没有任何根据证明宇称绝对守恒。所以,推翻了宇称守恒是绝对这一点。所以,我们从而就提出新的实验,检测宇称在弱相互作用中究竟是否守恒。
当时的实验物理学家都不肯去做,只有吴健雄做这个实验。他们的试验结果,证明了宇称不绝对守恒。这个结果一出,把大家认为的绝对定律推翻了,震惊了整个物理界。后来发现,种种弱相互作用都是不对称。
吴健雄
年,吴健雄不在了,我写过一段话。我说,吴健雄的工作,以精准著称于世。但是他的成功,还有更重要的原因。年,大家不肯做测试宇称守恒实验,为什么她肯去做困难的工作呢?因为她独具慧眼,认为宇称守恒即使不被推翻,此一基本定律也应被测试。这是她的过人之处。我想,这几句话是正确描述,她之所以是大家公认他是极重要的物理学家的道理。吴健雄做这个实验的成功地教训,就是要解决最基本的问题。吴健雄的巨大成功带来的启示是,永远不要把所谓“不验自明”的定律视为是必然的。
7.对某些东西特别敏感有兴趣,也许就是你特别有本事的地方
我回想一下我自己的经历,感到非常幸运,因为我到芝加哥大学念书的时候,粒子物理这个领域是刚刚开始。所以与我一下子就跳进了一个新兴的领域,能够在一个领域开始的时候进入此领域,是最幸运的。
我刚才跟大家讲过,兴趣、准备、突破,这三部曲是做研究工作成功的必定要经过的。那么,年轻的同学就会问我,说我应该发现、发展我自己的兴趣呢?这个问题,我从前并没想,结果年我在复旦大学的一个座谈会会上,忽然有人问我这个题目。我想到了一点,这个故事我想也许对于在座的同学有一些启发。
我父亲是念数学的,我在小学的时候,我父亲当然就教我一些数学题目,其中就有传统的“鸡兔同笼”、“韩信点兵”等四则问题。我很快就学会了,我父亲当然很高兴。后来我到了美国,我有三个孩子,他们小时候我也教他们四则问题,当然是用英文教的,他们也都学会了。可是我跟我的三个孩子有一个区别:因为我父亲跟我讲了这个鸡兔同笼、韩信点兵的事情之后,过一年他再问这个问题,我记得非常清楚。我的三个孩子他们学会之后,过一年我问他们,他们已经完全忘光。
这个结论是什么呢?就是像四则问题,在我的脑子里头,它比较“对”,我小时候就注意到它的妙。我的三个孩子,他们也学得很快,但他在脑子里不产生共鸣。所以,不要说一年以后,大概一个月以后就忘光了。我认为,这是值得大家注意的。如果你对于某些东西特别敏感,容易发生兴趣,就值得注意。也许这个就是你特别有本事的地方。如果你以此为培养方向,也许将来就可以发展出来。
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