本书作者利用10年时间,辛勤耕耘,披沙拣金,查阅了国内外大量的有关华裔诺贝尔科学奖得主的治学方法、科研方法和科学思想等方面的资料,并进行了认真的研读和分析,总结出了他们成为大师级人才的成功经验,展示了他们获得诺贝尔科学奖的秘籍和心路历程。李凤岐编著的《为什么他们可以成为大师(7位华人诺贝尔科学奖得主的成功法则)》通过对8位华裔诺贝尔科学奖得主治学和科研方法的阐述,使读者从中学会如何学习,如何进行科学研究,如何把握自己的成才方向,最终走向大师之路。书中还摘录了8位华裔诺贝尔科学奖得主的治学箴言,供广大读者阅读与思考。
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”钱学森先生这个被称为“世纪之问”的难题直触中国当代顶尖人才匮乏之痛,引起上至国务院总理、下至普通民众的广泛思考和激烈讨论。
李凤岐编著的《为什么他们可以成为大师(7位华人诺贝尔科学奖得主的成功法则)》围绕杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文、崔琦、钱永健和高锟7位华人诺贝尔科学奖得主的成长奋斗经历,全面分析了他们在各个时期不同环境下的治学方法和科研方法,系统总结了他们成为大师级人才的成功经验,从中国人如何成长为大师的角度很好地回答了这个“世纪之问”。
《为什么他们可以成为大师(7位华人诺贝尔科学奖得主的成功法则)》内容翔实、富有启示、引人入胜,适合大众读者阅读,更是学生、科技工作者、教育工作者及科技教育管理者极有价值的参考资料。
中国古代一些学者一直主张“十年寒窗”的提法,强调学生苦读,大加赞赏“学海无涯苦作舟”这句话。千百年来,这句话一直在广大青少年中流传。中国古代学者还编写了很多关于“头悬梁”、“锥刺股”的劝学故事,以教导人们发奋读书。在这些思想和言论的影响下,一些青少年产生一种偏见:要想学习必须吃苦,要想钻研必须吃苦,要想攀登科学高峰更要吃苦。总之,以苦为舟,要有吃苦的毅力和勇气。这些思想和言论的广为流传,使人们对学习和钻研科学技术产生了误解,形成了“求学即觅苦”的思维定式。事实上,热爱学习和从事科学研究活动是一件很有意义、很有乐趣的事情。
世界著名物理学家杨振宁就反对“埋头苦读”。他在西南联大读书时,条件是很差的。当时,教室的屋顶是用铁皮做的,窗户是用纸糊的,地面是用土填的。大家都风趣地把这种教室叫做“冬凉夏暖屋”。宿舍是一个放20张双层床的房间,40个人在一起生活,拥挤不堪。吃饭时不仅菜少,饭也不够……那时的学习环境与今天的高等学府比起来,简直是天壤之别。但是,这些学习和生活上的困难没能影响西南联大师生的爱国热情。以杨振宁为代表的广大青年学生,抓紧一切时间学习科学文化知识,决心献身于科学事业,为世界科学的发展作出贡献。
杨振宁在攀登科学高峰的过程中,从未感到学习、研究有什么苦恼,而是感到非常有乐趣。他认为,学习应当用功,但苦学并不意味着成熟。他不喜欢在评价人的学习情况时使用诸如“寒窗”、“苦读”之类的不很恰当的字眼,不赞成让学生去“苦读”。他说,一个献身科学的人,尽管他会碰到这样或那样的问题,遇到这样或那样的挫折,有时甚至被无数难题团团围住而冲杀不出来,左思右想,试来试去,总是碰钉子,这是不是苦极了呢?不是的。一个科学家在从事研究工作的过程中,总有一种东西强烈地吸引着他,使他心驰神往,朝思暮想,孜孜不倦地去探索大自然的奥秘。如果他感到这是“苦”的话,他就不会继续下去了。1986年杨振宁教授在同中国科学技术大学研究生谈话时说道:“如果你念得相当苦——中国过去常说苦学,我是不赞成的——就不妨想一想是不是做别的事对你本人和社会都更好些。”他认为,假如一个人读书觉得很苦的话,要把学问做好,作出成果,恐怕是很困难的。他否认自己的成就来自“埋首苦读,终日苦想”。他说:“什么叫苦,自己不愿做又因为外界压力非做不可才叫苦。我热爱物理,做物理研究没有苦,而是乐。”杨振宁对基本粒子的发现就是一个典型的例子。他对研究基本粒子倾注了深切的感情,完全给人格化了。他把基本粒子描绘成许多不同的脸:“有的圆润丰满,有的秀丽清瘦;有的笑容可掬,有的愁眉苦脸;有的机灵,有的呆笨;有的一脸稚气,有的凝神沉思。”还说他每天都同它们见面,就像老朋友那样熟悉。这种对科学的爱,使杨振宁在科学探索中兴趣盎然,感到无限欣慰。
那么,如何让“苦读”变为“乐读”呢?杨振宁教授根据自己的“乐学”经验,提出以下三点意见。
一是顺其自然。实践证明,一个人如果对某一学科一见倾心,那么其学习无疑会比别人更有趣、更有成效。这种“一见倾心”的实质就是一种爱好。杨振宁十分强调自己对物理学的爱好,并顺其自然地根据自己的实际情况进行选择。赴美之初,杨振宁原计划跟费米学习实验物理,到美国后,由于费米在搞原子弹研究,不便接受一个外国学生,杨振宁只好投到阿里森的门下。杨振宁在20个月的实验研究中,发现自己的“动手能力是不行的”。在实验室里,阿里森对杨振宁开玩笑地说:“哪儿有杨,哪儿就会啪啪响。”后来,在泰勒的建议下,经过几天的痛苦思考,杨振宁放弃了实验物理的目标,改做理论物理。杨振宁作了这个决定之后,如释重负,便在理论物理学的研究道路上阔步前进。每当回顾这段往事,杨振宁深有体会地对青年学子说:“假如你做一件事情做得很苦,我想也许值得考虑不要做这个东西了,去另外想想别的东西。一个学科的前沿方向是很多的,有许多有生气的方向。最好走向这些有生气的方向。”杨振宁教授正是保持了治学的主动性和“见机而退的能力和勇气”,才能顺其自然地选择了理论物理,成为一名当代著名的理论物理学家。
二是发展兴趣。兴趣是指对某一事物关切的情绪。它是一种无形的动力,促使人们对自己感兴趣的事物给予优先的注意和积极的探索,并表现出心驰神往、持之以恒和表里如一的精神和品质。杨振宁十分重视兴趣在求学及做学问中的作用。他虽然喜欢物理,但无时无刻不在发展自己的兴趣。他的同事,纽约州立大学石溪分校教授聂华桐说,杨振宁的成就是他的个性和才智融为一体的结果。而他的个性之一就是“有广泛的兴趣”,“多方面的兴趣使他随时都在吸收新的东西”。仅以理论物理方面为例,“在统计物理领域,在万有引力理论方面,在强作用与弱作用的理论方面,他都感兴趣,他对纯理论的东西感兴趣,对实验的东西同样也感兴趣”。多方面地吸收知识,这无疑有助于避免学习中的枯燥苦涩,使他始终保持一种乐学状态,不断地向新的高峰攀登。所以,杨振宁深有体会地说,一个人要用功读书,这是对的,可是除了用功之外,还要提倡想办法发展个人的兴趣,有了兴趣,“苦”就不是苦了,而是乐。
三是学以致知。所谓学以致知,就是探究事物的本源,了解和掌握知识体系的整体构造。为什么有些人认为学习是苦事呢?其主要原因就是“抓不住整体的联系,就会纠缠在一个接一个的矛盾之中”。杨振宁在治学过程中,善于洞察所学理论的精美结构,从而比较容易地把握它的精髓及其内部的联系。他认为,数学和物理都有其美和妙的结构,并时常为发现它们的美妙构思和构造叹为观止。这种发现使他的求学十分愉快并极富有成效。他说道,由于理论物理“使用最美最深邃的数学概念”,所以,“对理论物理的追求需要鉴赏力与洞察力,要能总体地了解理论结构”。可以说,杨振宁对物理的深邃理解力、博大精深的数学知识及他把物理和数学融为一体的高超能力,都是在追求对美妙结构的理解中发展起来的。早在大学时期,杨振宁就对物理学产生偏爱。那是因为,他读到狄克逊写的《现代数学理论》一书,其中短短20页的一章就能让他领略群论中的美妙和物理学应用的重要意义。杨振宁通过阅读,很快“认识到了群论的无与伦比的美妙和力量”,这对他取得物理成就产生了重要影响。杨振宁的乐学观告诉我们:任何知识体系都有其美的结构,当我们以快乐的心境去发现和学习知识时,学习就会充满无穷的乐趣。P3-6
2005年7月29日,我国著名科学家钱学森教授在迟暮之年仍然思考和关注着中国的人才培养问题。他怀着焦虑与希冀之情,在医院里对前来看望他的温家宝总理说:“现在中国没有完全发展起来,一个重要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学,没有自己独特的创新的东西,老是‘冒’不出杰出人才。”钱老的这道智慧考题,不但引起温总理的“焦虑”,而且也引起教育界、科技界等全国各界人士的关注。为了回答“钱学森之问”,温总理专门邀请国内六所著名大学的校长和教育专家召开会议,集中讨论杰出人才培养问题。
其实,“钱学森之问”提出了两个问题。一是,新中国成立60多年来,为什么大师级人才寥若晨星?按照美国科学界的统计,在2000位科学家中就能产生一位大科学家,即大师级人才。我国科技人才资源总量已超过5100万人,按照这个比例,至少也能产生2500多位大师级人才。可是,我国直真正的大师级人才却屈指可数。新中国成立后,中国内地受过高等教育的人数已达1亿多,却没有一位本土诺贝尔科学奖得主。这是一个值得深思的问题。二是,如何培养创新型人才?这个问题从20世纪80年代起就开始讨论,直到现在,仍未讨论清楚。我国本土虽然没有产生诺贝尔科学奖得主,但并不说明中国人不能成为大师级人才。中国人并不比别人笨。新中国成立60多年来,我们也不乏科学领域里勤奋耕耘的著名学者。他们中的佼佼者本可以成为大师,但受历史因素和我国经济条件的制约,加之对创新型人才缺乏激励机制和保护机制,使他们的科研兴趣受到限制,从而影响了一些人的成才之路。而杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文、崔琦、钱永健和高锟这7位华人科学家通过在不同领域的努力奋斗,取得了举世瞩目的成就,获得了诺贝尔科学奖。诺贝尔科学奖是世界公认的、比较权威和公正的科学大奖,其不仅代表一个人的伟大成就和崇高荣誉,更代表一个国家、一个民族对整个世界和人类的贡献。被提名诺贝尔科学奖的人,尤其是诺贝尔科学奖的获奖者,理所当然是该领域的精英、科技界的大师。这说明,中国人也可以成为大师。本书重点介绍了7位华人诺贝尔科学奖得主的成功经验,他们在治学和科研方法上都有独到的见解和成就。“他山之石,可以攻玉”,借鉴这7位华人诺贝尔科学奖得主的成功经验,可以使我们得到一启示。
这7位华人诺贝尔科学奖得主并不是天才,之所以能成为一流的大师,与他们在学生时代就掌握了科学的治学方法密切相关;他们走上科研岗位以后,又通过导师的指引和自身的探索,掌握了科学的研究方法,这使他们如虎添翼,迅速攀登上科学的顶峰。本书对这7位华人诺贝尔科学奖得主的治学与研究方法进行了详细的阐述和总结。概括来讲,这7位华人诺贝尔科学奖得主的治学方法有以下特点。
(1)求知欲强,目标很明确。强烈的求知欲是人才成长的必要条件。丁肇中从儿童时代开始,就对科学有求知欲。上中学后,丁肇中的学习兴趣更觚浓厚,决心“探求自然的奥秘”。直到今天,他仍对实验物理乐此不疲,不管遇到什么情况,都没有改变。
(2)好问善疑,敢于提问题。好问是创造性思维的起点。科学大师李政道,就是一个好问的人。李政道上小学以后,总是向爸爸、妈妈和哥哥提出各种问题。上大学以后,人们给他起个绰号叫“好问迷”。李政道主张,做学问一定要提出前人没有提出的问题,并且充满自信地解决它。
(3)文理兼通,艺术修养高。杨振宁在少年时期,不但数学、物理学得好,而且打下了良好的国学基础,对古典文学、中国历史、绘画和音乐都有深刻领悟。李政道业余时间喜欢画工笔画。钱永健喜欢色彩,他认为色彩能给人带来创造力。
(4)珍惜时间,勤奋很重要。杨振宁和李政道在西南联合大学(简称西南联大)读书期间,由于图书馆设备简陋,没有读书的地方,就经常到茶馆读书。钱永健在大学时代,不但啃透了化学教科书,还对物理学、生物学、海洋学、神经学都有研究,使他形成多元知识结构,为创新打下了良好的基础。崔琦则把自己比做正在读书、思考与写作的乌龟。因为乌龟能钻得更深,注意力更集中。
(5)善于交流,讲究渗透法。善于交流,就是指在治学时,要多与人交往,经常参加各种学术交流活动。一次,朱棣文在午餐聚会上,获知一位科学家在几年前提出用激光捕捉原子的想法却没有得到上司的注意和重视,不得不停止这项实验。朱棣文便决心集中精力投入激光捕捉原子的研究中去,两年后便实验成功,获得了诺贝尔物理学奖。钱永健经常听其他领域的学术讲座,也给学生们上边缘学科课程。杨振宁最终取得辉煌的成就,也与他掌握渗透的学习方法有着直接的关系。
(6)潜心治学,不为名和利。丁肇中18年只干一件事,即寻找宇宙中的暗物质和反物质,从未考虑其他问题。高锟从1966年发表第一篇光纤理论的文章开始,历经43个春秋,不为各种利益所动,坚持自己的观点,决心实现用石英玻璃制造出适应远距离通信的工具,对世界光纤通信作出了自己的贡献。
上述7位华人诺贝尔科学奖得主的治学方法,是他们一生治学经验的概括和总结;走上科研岗位后,掌握的科研方法又使他们如虎添翼。这些科研方法有以下几个特点。
(1)有好奇心,对科学有兴趣。是否有好奇心和兴趣是能否具有创新能力的基础条件。丁肇中在读研究生期间,通过与一些实验物理学家的接触,对寻找重光子产生了兴趣。他经常思考一个问题:重光子到底是什么,它有多少种?好奇心的驱动,使他决心进行这个实验。最后,终于找到了一个新的粒子,取名为“J粒子”,并获得诺贝尔物理学奖。被人称为“光纤之父”的高锟,从小就热爱科学,对化学感兴趣。他曾经自己制造过灭火筒、烟花和晒相纸等,组装过有五六个真空管的收音机。长大以后,高锟对科学探索的兴趣越来越浓,当他发现,光纤会在传输的过程中产生剧烈的衰减时,便决心研究衰减问题。最后,通过克服各种困难,终于研究成功,让光纤联通了整个世界。
(2)充满自信,坚忍不拔。高锟博士从1963年开始从事玻璃光纤研究,当时的主流科学家认为这一研究项目是“不可能完成”的任务。高锟不顾嘲笑,对制造出“纯净玻璃”始终充满信心,没有丝毫的动摇。他以坚忍不拔的意志,实现了用“纯净玻璃”制造光纤的梦想。
(3)选好课题,进行合作、竞争。朱棣文十分注重科研课题的选题工作。他对科研课题有自己的见解。他研究的课题既具有风险性,又具有前瞻性,尤其是具有重要的现实意义。朱棣文1997年荣获诺贝尔物理学奖的科研课题——激光捕捉原子的研究,就是在前人做过多次实验没有成功的情况下完成的。一些科学家称他的那项实验是一项“非常疯狂的实验”。有合作,必然有竞争。竞争对于科学家来说,就是在科学研究中要有竞争精神和竞争态度,赶在别人的前面。例如,丁肇中在发现“J粒子”的过程中与里克特的竞争,钱永健在发现和研究绿色荧光蛋白过程中与下村修、查尔菲的竞争,都是科学史上的经典案例。
(4)科学实验,必须严谨认真。丁肇中就是一个在科学实验中严谨慎微的人。他在探索“J粒子”的实验中,仅在实验之前,就和研究小组的同事们对1000多台电子仪器、三台大型计算机、几千根电缆一一进行细致的检查,从当天早晨一直工作到第二天早晨。在实验过程中,他经常在实验室里待两天两夜,甚至几天几夜都不回家。当发现“J粒子”后,他又要求小组全体成员暂时不要对外宣布这个结果,必须再次核实,一定要做到万无一失。
(5)科学研究,要与艺术融合。杨振宁在理论物理研究中很讲究物理之美、科学之美,并用科学之美来指导自己的研究工作。他与同事米尔斯提出的一种具有非常优美且很深奥的对称性的规范场理论——杨一米尔斯规范场理论,就是用美的艺术指导科学研究的典范。李政道在科学研究之余,一直对艺术情有独钟。诺贝尔化学奖得主钱永健也主张科学研究要崇尚美与和谐,具有美的色彩。
(6)敢于创新,勇攀科学高峰。从事科学研究最重要的是创新。杨振宁和李政道推翻了宇称守恒定律,为中国人在世界科技舞台争得了一席之地。丁肇中领导16个国家的500多名科学家探索宇宙中的暗物质和反物质,把科学实验带人了太空,为探索宇宙之谜贡献力量。高锟发明用石英玻璃制造出来的光纤,为人类通信技术作出了贡献,被科学界称为“光纤之父”。这些创新充分体现了华人诺贝尔科学奖得主的创造才能和创新精神。
上述7位华人诺贝尔科学奖得主的治学与科研方法,是他们取得成功的法宝。他们懂得,做任何事情都要讲究方法。方法在治学和科研中具有重要的作用,是攻克科学堡垒的重要工具。
法国科学家贝尔纳说过:“良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能,而拙劣的方法则可能阻碍才能的发挥。因此,科学中难能可贵的创造性才华,由于方法的拙劣可能被削弱,甚至被扼杀,而良好的方法则会增长、促进这种才华。”可是,我国在培养杰出人才方面却忽视了关于方法的研究与学习。我国现代教育家蔡元培早在80多年前就说过这样一句话,中国没有科学的原因在于没有科学的方法。为什么中国大陆大师级人才至今屈指可数,不得不承认,我国关于学习和科研方法的教育还很落后。
(1)在治学方法方面。我国在应试教育下,孩子刚人小学就面临严峻的学业压力,从早到晚,读书、做题、写作业,课余时间还要参加各种补习班、特长班、加强班,生怕输在起跑线上,天真烂漫的孩子变成了学习的奴隶。由于过重的学业压力,学生对学习阶段的学习生活产生了消极影响,有的学生长大后求知欲减退,想象力受到抑制,创新意识和创新能力没有得到健康发展,缺乏为科学事业献身的远大目标。在学习中,学生习惯于接受老师传授的知识,不习惯置疑,更不善于提问题。在面对问题时,一些大学生宁愿到图书馆里查资料,也不愿意与大家一起讨论,缺乏对学术思想的交流。潜心治学、淡泊名利,历来是古今中外无数成功人士的经验总结,可是在中国的一些高校,甚至在一些重点大学里,出现了教师心情浮躁、不愿坐“冷板凳”的现象。原因是,高校受“官本位”思想的影响,一些教师想方设法去当官,挖空心思争项目,陶醉于权力而忽视研究,无法静下心来潜心治学。他们从事学术,不是为了科学、为了追求真理,而是为了名利、地位、荣誉,为了获得个人利益。一个国家,如果这种治学状态不改变,能出大师吗?
(2)在科研方法方面。没有好奇心的人,不可能去探索事物的奥秘。可是在当代中国,学生考入大学,大都是根据家长或朋友的诱导和社会价值观而选择专业的。而这些专业大部分是经贸、法律和管理等,很少选择自然科学,对自然科学缺乏应有的兴趣。一些科研人员对对未来发展具有促进作用的课题缺乏自信,缺少“十年磨一剑"的精神。他们喜欢“短、平、快”的课题、研究起来较容易的课题,只注意论文、专利的数量,不重视成果的应用。在课题选好后,研究人员各自为政,缺乏进行合作与竞争的团队精神和拼搏精神,“鸡犬之声相闻,老死不相往来”,停留在小科学时代。在进行科学实验时,缺乏一丝不苟、严谨认真的精神,有的随意编造数字,造成了不良的影响。进行科学研究,不但要有本专业的知识,还要有边缘学科和人文科学方面的知识。可是,我国的科研人员大部分缺乏后两个方面的知识,尤其是人文艺术修养方面的知识,从而影响了创新成果的出现。要敢于创新,就必须有勇攀科学高峰的精神。可是,一些科研人员受中国传统的“枪打出头鸟”、“木秀于林,风必摧之”的思想影响,不敢提出新思想、新假设和新发现,缺乏攀登科学高峰中那种百折不饶的精神。如果这种思想发展下去,中国很难出现大师级人才。一中国要培养出大师级人才,笔者认为,首先要进行方法论教育,这对培养大师级人才具有重要的现实意义。科学方法论是科学研究突破的关键,是打开自然奥秘的钥匙,是使广大青年和科技工作者少走弯路、更好地实现人生目标的重要途径。本书的目的就是借鉴这7位华人诺贝尔科学奖得主的治学与研究方法,让广大青年和科技工作者重视方法论的学习,为中国早日出现更多的大师级人才而贡献出一份力量,以实际行动回答‘‘钱学森之问”。笔者相信,在不久的将来,在14亿人口的泱泱大国中,诺贝尔科学奖得主一定会在中国内地涌现!
李凤岐
2014年1月15日干哈尔滨
12年前,笔者在科研工作之余,怀着对诺贝尔科学奖获得者的崇敬之情,拜读了许多诺贝尔科学奖获得者的人物传记及有关资料。对华人诺贝尔奖获得者杨振宁、李政道、丁肇中等科学家的传记,笔者更是爱不释手。华人诺贝尔科学奖获得者的成才经历、治学经验和科研方法深深吸引笔者,使笔者不由为之赞叹。他们,是世界科学界的精英,是我们中华民族的骄傲,也是我们每一位青年学生和科研工作者学习的楷模。于是,笔者便想要把他们的成才经历、治学经验和科研方法总结出来,让青年学生和从事科研工作的青年学子学有借鉴,使他们从中受益。在这一想法的指导下,笔者开始通过各种途径收集有关他们的资料,经过近10年的积累,笔者写出了《杨振宁的治学态度和方法》、《论杨振宁的科研风格》、《李政道的治学方法》、《李政道的科研思想和方法》、《丁肇中的治学方法探微》和《丁肇中的科学实验思想和方法》等文章,并投寄到一些杂志。没过多久,这些论文都在刊物上发表了。这更加坚定了笔者写好此书的信心。
2004年11月15曰,笔者在收看中央电视台《新闻会客厅》这一节目时,看到诺贝尔人才学研究专家杨建邺教授接受记者采访。杨建邺教授说,到目前为止,还没有人对诺贝尔科学奖获得者的治学与科研方法进行研究。于是,笔者便暗下决心,要对华人诺贝尔科学奖获得者的治学与科研方法进行探索。
2011年11月,笔者把书稿的第一、第二章通过电子邮件发到科学出版社,科学人文分社社长侯俊琳和编辑李龚便对此书提出了很多宝贵的、建设性的意见,并把书名定为“为什么他们可以成为大师——7位华人诺贝尔科学奖得主的成功法则”,笔者便按照要求,完成了本书。
此书的出版,首先感谢科学出版社,尤其是科学人文分社侯俊琳社长和李龚、石卉编辑,感谢他们对此书的精心指导和策划、支持和鼓励。笔者还要感谢家人对写作此书的支持,尤其是妻子魏耀华,为了让我集中精力完成书稿的撰写任务,她把全部家务都承担下来,让笔者安心写作。正是他们的奉献和付出,才使这部书稿顺利完成。
在写作本书过程中,笔者参考了许多著作、论文和文章,虽然大都在每章之后列出了参考文献,但也难免有所疏漏与遗忘。在此,谨向有关参考文献的作者致以谢忱和歉意。
本书涉及的学科知识广泛,笔者深感知识广博度不够,因此,书中不当之处在所难免,还望专家、读者批评指正。
李凤岐
2014年1月15日干哈尔滨