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发布时间:2020-09-12 12:38:23

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作者:卢锐

出版社:清华大学出版社

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中国制造企业创新与转型研究

中国制造企业创新与转型研究试读:

总序

由教育部在全国高校推进的深入开展文化素质教育已走过了十年的路程,各高校采取了多种形式与途径,积累了许多有益的经验。其中,开展专题讲座便是一种有益的做法。继成功开设中国与世界优秀文化文学名著导读系列讲座之后,清华大学国家大学生文化素质教育基地、校团委、教务处、校图书馆于2005年春季学期联合推出了“清华大学新人文讲座”,基本上一个学期或一个学年有一个专题系列讲座,每个系列都出版一个集子。

为什么称“新人文讲座”呢?主要有两层寓意:

一是,系统、深入探讨大学文化素质教育已有十年,在总结经验的基础上,文化素质教育进入了一个新的发展阶段,在认识上应当有新的提高、新的深入。

从一所大学来看,应当从大学的历史文化使命和大学文化特别是大学精神文化建设的高度来看待和实施文化素质教育。当前,大学文化建设的一个重要课题就是努力发挥好文化融合的功能。一个多世纪以来,由于学科发展的不断精细化,加上二元对立的哲学观对人们的普遍影响,出现了人文主义思潮与科学主义思潮的分野和科学文化与人文文化的隔阂、分离与论争,影响了人与自然、人与社会的和谐发展,影响了人自身的全面发展。1948年,建筑大师梁思成教授曾在清华大学做过“半个人的时代”的演讲,呼吁大学教育中的文理结合。

1959年,英国具有作家和科学家双重身份的C.P.斯诺在剑桥大学做了有关“两种文化”的讲演,指出了科学文化与人文文化的相互隔阂、互不理解的状态及其危险性;1963年,他在《再看两种文化》一文中呼吁建设一种能沟通人文文化与科学文化的“第三种文化”。关于两种文化和第三种文化的话题所引发的讨论延续至今,尽管一些教育工作者不断为沟通这两种文化做出过努力,斯诺所期望的局面始终未能形成。究其原因,一方面,正如罗伯特·卢普瑞特在《四十年后:回顾C.P.斯诺的“两种文化”》一文中指出的,尽管斯诺的观点是对的,但是,由于“科学和技术进步如此惊人,以致将人文世界完全置于阴影之中,而且这一势头越来越强劲,越发使人文处于守势”。表现在管理工作者以至整个社会的价值判断上就是重科技、轻人文,重物质、轻精神的倾向;因而“情形往斯诺所不希望的方向发展”。另一方面,二元对立的哲学观仍然占据主导地位,妨碍了科学学者与人文学者的相互尊重、宽容与接近,影响了科学文化与人文文化的融合。

实际上,这种哲学观也影响了不同国家民族文化的沟通与融合。近期以来,党与国家领导集体强调了哲学社会科学与自然科学的同等重要性,明确了以人为本,促进经济社会、人与自然和谐全面发展,建设和谐社会以至和谐世界的科学发展观,为推动科学文化与人文文化的融合、不同国家民族文化的融合创造了前所未有的哲学基础和外部环境。作为最高文化殿堂的高等学校,应当充分发挥文化融合的功能,只有这样才能肩负起引领先进文化前进的历史使命。为此,大学将面临着重大的文化自觉的任务,这也正是文化素质教育的历史使命。

大学文化素质教育的重要目的在于提高师生的文化素质,包括人文素养和科学素养,引导他们形成正确的价值理念、良好的为人治学的态度与科学的思维方法,最终使大学的文化品位和格调得到提高,并由此而影响整个社会。大学文化,特别是大学精神文化是文化素质教育的重要资源,大学文化素质教育是进行大学文化建设的重要方式和途径。

二是,正是基于以上认识,文化素质教育在实施的方法内容上应当有新的探索、新的开拓。目前,清华大学文化素质教育基地正在做四件事情:

第一件事情是开展大学文化的研究,以期在理论与实践结合上,为提升大学的文化自觉做一些开拓性的工作。

第二件事情是组织编写“清华新人文丛书”,这套丛书的立意体现了我们对于未来大学文化的基本思考与判断,是一种教育理念的探讨与体现。丛书分为三个系列:①科学与人文的会通;②不同文化的交融与对话;③生态文化与可持续发展。不难看出,这里的所谓“新人文”是一种能够与科学文化和不同文化对话、渗透、会通的人文文化,是我们应当追求的广义的“第三种文化”。

第三件事情是协助学校教务处完善大学文化素质教育课程体系与课程建设,在强化人文教育的基础上,努力促进文化的会通。

第四件事情便是与校团委、教务处、校图书馆联手组织好“清华大学新人文讲座”,这个讲座从探讨大学理念与大学精神出发,以推进人文文化与科学文化,不同国家、不同民族文化的沟通与融合为主要宗旨。

文化素质教育从根本上说是受教育者自己的事情。未来学家埃德加·富尔在《学会生存》一书中提道:“未来的学校必须把教育的对象变成自己教育自己的主体,受教育的人必须成为教育他自己的人,别人的教育必须成为这个人自己的教育,这种个人同他自己关系的根本转变是今后几十年内科学与技术革命中教育所面临的最困难的一个问题。”解决这个难题当然要依靠教育工作者的教育理念、教育思想的转变与教育方法的改革,但是,对于学习的主体来说,那只是外部条件,说到底还是要靠自己。我们期望每个“受教育者”能够高瞻远瞩,主动利用学校以至社会提供的各种学习条件,进行有效的自我教育。我们希望这个“清华大学新人文讲座”系列演讲集能使读者“开卷有益”。教育部大学生文化素质教育指导委员会顾问清华大学国家大学生文化素质教育基地顾问胡显章

坚持科学与人文的融合(代序)

科学教育与人文教育融合的教育理念,在清华大学有着深厚的历史渊源,可以说它是清华精神文化和传统的重要部分。

80年前,梅贻琦先生上任清华校长不久,就明确提出了“通识为本”、“专识为末”的教育思想。他要求学生对“自然科学、社会科学与人文科学三大部门”“均有相当准备”,因为这三者“有其相为因缘与依倚之理”。因此在他主校的17年中,培养出一大批各个领域杰出的人才,甚至可以说群星灿烂。其中特别引人注目的是,很多出类拔萃的科学和人文大师所成就的领域并不是当初在清华所学的专业。比如:著名科学家钱伟长先生是1931年以文科第一名的成绩考入清华历史系,后来又转为理科的学生;西方语言文学大师李赋宁先生是1935年考入清华土木系,后来又转为外文系的学生;著名计算机专家唐稚松是清华哲学系毕业的;著名经济学家于光远在清华是学物理的;外交家冀朝铸是学化学的;水利电力专家、三峡工程负责人魏廷铮是当年清华法学院的学生。

60年前,蒋南翔校长到清华赴任时,清华已经被调整为多科性工业大学,很多专业设置是产品型的。但他明确强调,“大学是文化中心”。随后,他在清华大力倡导和推行“又红又专”、“全面发展”的教育思想。他主张理工科学生也要学习人文社会科学和加强艺术修养,宣称“科学、劳动和优秀的文学艺术的密切结合,将产生移风易俗的最伟大的改造力量”。在蒋南翔校长主校的14年间培养的学生中,不但培养出了以90多位两院院士为代表的科学家,而且还培养出了以胡锦涛为代表的一大批治国理政之才。很有意思的是,工科出身的胡锦涛同志和清华校长王大中院士都是当年清华舞蹈队的骨干;著名京剧表演艺术家胡芝凤曾是清华大学工程物理系的学生;机械工程专家王玉明院士是一位有深厚文学功底的诗人;清华大学中文系原系主任、作家徐葆耕教授当年是清华水利系的优秀毕业生。

30多年来,伴随改革开放事业的深入和国家经济实力的增强,高等教育也得到前所未有的高速发展,我国仅用20多年时间就跨越到高等教育大众化阶段,一跃成为世界高等教育大国。与此同时,教育理念也在发生着深刻的变化。但是,受实用主义和急功近利思潮的影响,目前存在着重理工、轻人文,重智育、轻德育,重专业、轻素质的倾向,特别是科学教育与人文教育相脱离的倾向尤为严重。

10年前,针对上述问题,受教育部委托,中国高等教育学会和清华大学联合主办了一次“促进人文教育与科学教育的融合高级研讨会”。与会专家学者特别强调要更新教育理念、加强科学与人文融合的教育。时任清华大学校长的王大中院士在会上有一段精辟的论述,他说:“没有社会价值判断的科学技术不仅是盲目的,而且是危险的;缺少深厚文化底蕴的科学家至多也只是一个匠人,不能成为大师;另一方面,完全不了解科学技术的哲学社会科学工作者也很难介入当代社会生活的主流,甚至有沦为‘边缘人’的危险。”针对普遍存在的科学与人文分离的倾向,他尖锐指出:“如果不能从教育理念上更新,我们的教育就会形成很大的失误;我们培养的下一代就将是畸形的一代。”讲话可谓振聋发聩。

此后,坚持科学与人文融合的教育,始终是清华大学开展文化素质教育所秉持的重要理念,也理所当然地成为“清华大学新人文讲座”的重要内容。在2006年进行的“艺术、科学与文化创新”专题讲座的基础上,从2008年下半年开始,又用两个学期时间举行“科学与人文:双赢和融合”专题讲座,并开始将“清华大学新人文讲座”按照“文化素质教育讲座”课程规格举办,要求全体本科生在校期间选听8次,提交书面报告,考核合格后获得一个必修学分。本专题讲座的特点是,演讲人本人就是科学与人文相融合造就的人才典范。他们中的很多人是中国科学院和中国工程院院士或人文社科领域的大家。实践也证明,由他们来演讲,听讲的同学感到更有说服力,倍觉亲切,同时受到心灵的震撼。

现在,我们选了其中一部分演讲内容结集出版,以飨读者。借此机会感谢所有的演讲人和主持人;感谢清华大学历史系程薇女士、清华大学国家大学生文化素质教育基地张晓秋女士以及各位助教同学的热情支持与协助。李树勤2012年11月于清华园

第一讲 什么是创新?如何创新?——从黄昆的科学成就谈治学创新之道

朱邦芬

时间:2008年9月25日,星期四,下午3:20~5:20

地点:清华大学,六教6C300

主持人:李树勤教授

我们怎么来学习,怎么来创新,怎么来学习呢?根据黄昆的成就,我们就想,学习贵在主动。首先,我们要主动地学习,不要整天被老师压着学习,我们要有时间来看看星星。黄昆先生的事例证明学习不是学得越多越好,越深越好,而是应该与自己驾驭知识的能力相匹配。这句话非常重要。怎么来创新呢?我觉得:第一,大家要珍惜年轻的时候,这是大家做创新最好的年龄,也是自己开始形成自己风格的年龄。任何年龄都可以创新,70岁也可以创新,但人还是年轻的时候最有创造性。第二,我们讲应用是创新的源泉和动力。遇到的问题正好是创新的机会和挑战。第三,我们要在反复比较中来创新。其次,我们还要锲而不舍地花几年、几十年时间继续创新。最后,黄昆总结的三个“善于”是非常重要的,即善于发现问题,善于提出模型来解决问题,善于作出最重要的结论。

朱邦芬1948年生于上海市,1970年毕业于清华大学工程物理系,1981年获清华大学固体物理硕士学位。1981年到2000年在中科院半导体研究所工作,从2000年起,任清华大学高等研究中心教授,2003年,被选为中国科学院院士。现任清华大学物理系教授、系主任和理学院院长。他曾两次获得国家自然科学奖二等奖,曾获中国科学院自然科学奖一等奖一项、二等奖两项。他在中国科学院工作期间,曾与国际知名的物理学家、声子物理学科的开拓者黄昆院士在一个办公室一起工作了15年,并与黄昆院士共同创立了以他们两人名字命名的超晶格光学声子“黄—朱模型”,在多本国外专著及研究生教材中详细介绍,带动了该领域的发展;关于半导体量子阱中激子旋量态理论和半导体超晶格拉曼散射的微观理论,在国际上有较大影响。现从事凝聚态物理理论研究,主要研究方向是受限小量子系统物理和半导体超快光学过程理论。

主持人的话

创新是当今出现频率最高的词汇之一。培养拔尖创新型人才是清华大学人才培养的重要使命。那么,什么是创新?如何创新?我们就这一问题请朱邦芬院士来演讲。他演讲的题目是《什么是创新?如何创新?——从黄昆的科学成就谈治学创新之道》,他将通过黄昆的例子,诠释什么是创新,如何创新。下面我们欢迎朱邦芬院士给我们做讲座。

演讲全文

各位同学,各位老师,下午好!

今天很高兴有机会和各位交流,探讨我们该怎么来学习,怎么来创新。大家都是身经百战,也学习了很多年。我自己“三进清华,两出清华”,第三次出清华可能要去八宝山了,所以也有一些体会。今天主要想跟大家交流一下,我们到底应该怎么样学习,将来为国家、为科学事业作出我们自己的贡献,我想借黄昆先生的例子来谈谈我自己的一些体会。我和黄昆先生在一个办公室工作15年,我们无话不谈,反正我对他是没大没小,他对我也是有时候批评,有时候夸奖,也比较随便。这样的话,我比较了解他的为人、为学,我想把我自己这些年的一些体会跟大家交流一下。

我为什么想讲这个问题呢?我的出发点是这样。我们大家都学了很多年了,学习无非这么几个目的:一个是继承、传授知识。我们通过学习,把前辈的知识学下来,然后再传给下一代,这就是孔老夫子讲的:“学而时习之,不亦乐乎?”当然我们学习还有一个目的是应用,学以致用。这是中国人比较强调的,学的东西就要用。但是学习还有更进一步的目的,是要创新,要发展知识,创造知识。中国传统文化对这方面强调不够。比如说我们原来很崇拜孔夫子,儒家文化曾经有“天不生仲尼,万古如长夜”。就是说,如果老天不生下孔夫子,我们大家都在黑暗里面。中国人比较迷信经典、迷信权威。我觉得,这种氛围下对我们学习,从掌握知识这个角度来讲非常重视,但从如何创造知识这个角度来讲,我们中国传统文化实际上是有所缺陷的。譬如说,我们历来讲了很多天才都是博闻强记型,这类人的记忆力非常好,知道很多事情,说什么都知道,大家都认为他是天才。但是这类人对知识创造究竟作了什么贡献?我们传统文化原来对于这方面是强调不够的。现在我们国家非常强调创新,我们把创新定义成原始创新。原始创新下主要是科学的创新,然后是集成创新。你把几个东西集成起来,有些创新,这是集成创新。还有就是引进、消化、吸收再创新。这主要是把外国的东西引进来,在某些地方有所改造,也是有所创新。这些都是创新的各个方面。总的来讲,我们中华民族要对世界有贡献,要立于世界民族之林,创新是非常重要的。所以今天我就想以黄昆为例子来谈谈到底什么是创新,我们为什么要创新,我们如何来创新。

黄昆先生有一张他最得意的照片。在这张照片中,他戴了一个西式帽子,但是穿着很朴素的中山装,他的风貌显示这个人是中西合璧:帽子是西式的,衣服是中式的。也就是说,他的文化背景既有西方的一面,也有中国传统的一面。

他的简单经历是这样:1941年毕业于燕京大学物理系。毕业以后,我们清华大学物理系的老系友葛庭燧把他介绍到西南联大去。他在西南联大物理系做了半年助教后,就读研究生了。他和杨振宁是同学,导师是吴大猷。1944年西南联大毕业后,他得到中英“庚子赔款”留学资助,去英国留学。他1945年去英国,1947年就拿到博士学位。他的导师是诺贝尔奖获得者,叫莫特。后来他就在英国做博士后,做访问学者。他的另外一个合作者马克斯·玻恩也是诺贝尔奖获得者。黄昆1951年回来以后就到北大当教授,他先后担任北大物理系教授、固体物理教研室主任、北大复旦等五校联合举办的半导体专门化教研室主任、北大物理系副系主任。1955年他成为中国科学院物学部委员,是当时所有委员中最年轻的一位。1977年他担任中国科学院半导体研究所名誉所长,还被选为瑞典皇家科学院国外院士、第三世界科学院院士,国际应用物理、纯粹物理和应用物理协会半导体委员会委员以及中国物理学会的理事长。

他的一生跟很多东西连在一起。最有名的是他跟诺贝尔奖获得者马克斯·玻恩合写的《晶格动力学理论》。这本书是国际上这个领域的权威著作。黄昆的很多理论都跟他的名字连在一起。比如说他提出、建立了固体物理多声子变迁的“黄—里斯理论”。里斯后来就是他的夫人,叫李爱扶。里斯跟他合作的时候,还不是他的夫人,只是一个英国女子。他提出了X光的黄散射理论,提出了离子晶体晶格振动的黄方程,他也是声子极化激元概念的最早阐述者。回国以后,他主要负责教学。“文革”以后,他到半导体所当所长。他觉得到研究所做所长,必须要做点科研,所以他离开了第一线多年以后,1988年和我一起建立了所谓的“黄—朱模型”。这项工作在国际上影响很大,我们国内公认,黄昆在物理界工作的创造性成果应该是最大的。

他的科学贡献,我想主要有这么几个方面:一是X光的“黄散射”;二是他和玻恩的那本书;三是黄方程和声子极化激元;四是“黄—里斯理论”;五是他统一了多声子跃迁的三种理论;六是“黄—朱模型”。这就是他主要的工作,我想通过这几项工作作个解剖,看看他如何创新。

黄昆觉得他的学问并不比很多人强。他当时在燕京大学学习,燕京大学学生有钱人家的子弟比较多,比如说孔祥熙家的子弟,宋子文家的子弟,包括张学良的弟弟,很多有钱人都在燕京求学。清华当时学的课程要比燕京难很多,所以他觉得他的学问是不够渊博的,但是他的创造性应该讲到目前为止,除了杨振宁、李政道这几个在海外,在国内他的创造性是最大的。我们就要从这里面探索一下为什么黄昆会有所创新;他创新的源泉,创新的能力、动力到底在什么地方。最后我想谈谈我和黄昆15年的接触,谈谈他的为人和为学,谈谈他的一些治学之道。我大概就想向大家介绍这几个方面。

黄昆自己说这几个就是他学术上的贡献。他认为自己在科研上有两个高峰:第一个是留英六年,就是1945年到英国去读博士到1951年回到国内,这是六年。这六年奠定了他学术上的基础。第二个高峰是“文革”以后,1977年到1990年,这是他研究生涯的第二个高峰,这里他也作出了一些贡献。下面我就围绕这几个方面谈谈他为什么能作出这些创造性的贡献。

黄昆总结他的贡献说,他这辈子主要是研究声子物理。什么是声子呢?比如说我们看到很多固体,如桌子、椅子,都是固体材料,里面有大量的原子。这些原子时时刻刻在里面振动,我们把这种振动量子就叫声子。黄昆这一辈子都是跟固体里面的原子运动打交道,所以他说他一生的研究领域是声子物理。在这方面,他在国际上是非常权威、有名的科学家。

黄昆做的第一项比较有影响的工作就是黄散射,X射线的“黄散射”。我不知道大家对X光衍射有没有概念。所谓X光衍射就是说,如果有X光照进来,照到一个固体,因为固体里面有很多有规则排列的原子,所以它会散射。散射的话,它在一定的角度时,不同的X光入射的波长不同,它有时候会相消,有时候会相加增强,所以在一些特定角度会出现峰。沿着这些峰,我们就知道固体内部的晶格常数是什么,它的结构是什么。这项工作在20世纪初是非常有用的,是了解固体内部结构的工具,所以X光可以用来揭示固体内部结构。X光衍射一般取决于它的晶体应该完全是周期的排列,但实际上我们知道固体里面的原子在运动,而且固体里面有缺陷,有杂质,所以并不是沿着周期性排列。如果不是沿着周期性排列,该呈现什么现象呢?这个时候,X光的衍射峰会展开,有些地方本来不应该有峰的,由于杂质和缺陷,会出现峰。X光会变宽,会出现新的峰,这是杂质和缺陷造成的。这是晶格振动。原子老在动,它会造成X光的展宽。这些都会使得它偏离一个严格的周期结构,它会有X光衍射,会有峰,会展宽。晶格振动会引起X光衍射峰的加宽,这个大家都知道,但黄昆提出另外一个东西,叫“黄散射”。是什么东西呢?它说不光晶格振动会引起X光峰的加宽,有些地方本来没有峰的后来又有了峰,而且里面的杂质和缺陷也会造成X光衍射的峰变宽,会出现新的峰。这是黄昆提出来的。他是哪年提出这个“黄散射”的呢?是他到英国的第一年,即1946年,他做博士的第一年。也就是说,他做博士论文的第一项工作就开辟了这个领域。这个领域后来人家叫做“黄散射”。从这里面我们可以看到,要创新的话,最重要的一点是什么?年轻。年龄是人最大的资本,所以在座同学的创新能力肯定比我强。大家都说“初生牛犊不怕虎”,你什么都不知道,所以什么都可以去试一试,可以去探索一下看看它有没有道理。到我这个年龄,条条框框就太多了,就更加保守了。新的概念还没深入想,就觉得不可能,这样创新能力就大大减弱。中国一般比较迷信权威,迷信老年人,实际上就束缚了创新,我们要提倡在年轻的时候,敢于大胆地去想,去思考,这样的话,就可以大大促进我们的创新能力。

我们清华的校风大家都知道,是“爱国奉献、追求卓越”,但是清华精神还有一点,大家可能不太知道。我们一教边上有个王国维的纪念碑,不知道大家去过没去过,它的碑上写着“海宁王静安先生纪念碑”。如果大家不知道,可能以为是海宁王,静安,不知道这是谁。这个碑是纪念国学院四大导师之一王国维的,碑文是陈寅恪写的,设计是梁思成设计的,装饰是马衡,这些都是名家,都是中国传统文化的大师。陈寅恪在碑文上说“独立之精神,自由之思想”,他特别提倡王国维的这种思想,实际上这也是清华精神的一部分。而我们要创新的话实际上也要有“独立之精神,自由之思想”。这个很重要!年轻的时候,受束缚少,往往能在一些新的领域作出贡献。“黄散射”实际上就是X光由于杂质缺陷造成的晶格原子偏离严格的周期性导致的峰的强度和峰宽的变化。这个是黄昆很年轻的时候,他的博士论文做的第一项有影响的工作。黄昆的理论,我这里不具体说。他的文章叫做《稀固溶体的X光漫散射》。他的这篇文章到现在还在被引用很多次,后来人家都认为这项工作是黄昆第一个提出来的。我在这里不仔细谈它在物理上的一些特点。

当时黄昆的导师是莫特,这项工作提出来以后,莫特还没拿诺贝尔奖。黄昆是在布里斯托大学,莫特对这项工作很满意。所以黄昆做了三个月就写了这篇文章,交给莫特。莫特就改了改,觉得英文也很好,只有不定冠词有些地方太多了,有些地方太少了,删掉点字,加了点字,就让他去投稿了。后来有一个做X光实验的物理学家来访问布里斯托大学,莫特就向这个实验物理学家推荐黄昆,让他去跟他讨论,看看怎么用实验来证明这个理论。黄昆当时在学术上敢于提出一些新想法,但他还是有点怯场,不敢提问题。莫特就说他没出息,到正经场合,到报告会议都不敢提问题,不敢讨论。因为这个事情莫特对他不太满意。这项工作提出来以后,一直没有被实验证明。一直到20年以后,才由德国一位物理学家证明了。他在实验里面观测,才发现这项工作黄昆在一九四几年就预言了。后来一系列物理学家都做了这个实验,验证了黄昆的这个理论,最后他这个理论得到了普遍认可,黄昆提出的X光的这么一种漫散射理论被叫做“黄散射”,得到了国际物理学家的普遍承认。

有张照片就是黄昆和发现“黄散射”的德国物理学家一起讨论。这时候黄昆已经老了。他年轻的时候提出来的理论,过了20年,才由这个物理学家来证明,在实验上证实。证实的时候正好是“文革”期间,所以黄昆也不知道。“文革”以后,黄昆才知道当时随便做的一点工作引起这么大的轰动。20世纪80年代的时候,他去德国访问,就见了德国这位实验物理学家,两个人讨论了一些更深入的问题。

黄昆做这项工作的时候,他的导师是莫特。莫特当时是在英国布里斯托大学的物理系,是非常有名的固体物理学家。黄昆为什么选莫特当导师呢?他在西南联大读书的时候,有个英国人给西南联大图书馆赠书,里面有三本书都是莫特写的,而且讲的是三个不同的领域。黄昆觉得莫特学问渊博,按照中国人的标准,这是个“大牛”,在三个领域都能写厚厚的书,说明这个人确实知识很渊博。拿到“庚子赔款”奖学金之后,他就想找莫特做导师。其后,莫特给他的第一个题目就是在晶体里面如果有杂质出现,X光衍射会怎么样。这个问题后来是黄昆一个人做的,做出了X光的“黄散射”理论。

黄昆博士论文的第二部分和第三部分都是他自己反复体会,自己做的。所以黄昆尽管有莫特做导师,莫特对他具体的工作没有太多帮助,但是莫特对他的研究方向和学术风格的形成起着决定性作用。首先,莫特对很多物理问题都有很深的洞察力,非常善于透过错综复杂的表面现象把握事物的实质。莫特的数学根基很好,但是他始终抓住问题的物理实质,倾向于使用形象的、简单的物理模型,用最简单的数学方法来解决问题,不主张借助于繁杂的数学推导。

黄昆在办公室跟我聊天时说,莫特用来用去,都是用sin,cos,顶多加一个正切这些简单的函数。所以莫特的这些方法教会黄昆,首先他避免在数学公式里绕圈子,而且懂得怎么跟实验相结合,这对他一辈子的治学风格产生很深远的影响。莫特的另一个特点是黄昆以前怎么也想不到的,即他在一段时间内集中精力只考虑一件事情。就像我们的单打一,我这段时间只对这个问题有兴趣,所以一旦你跟我讨论这个问题,我会非常有兴趣跟你讨论,而对于其他问题,兴趣不是太大,有时候就三言两语敷衍你,或者把你打发掉。所以,黄昆跟莫特接触以后,他觉得莫特知识很渊博,但是他不是我们中国传统的那种记忆力很好、什么都知道、什么都讲一套的人。莫特的渊博是通过解决一个又一个具体的问题之后,使得他的知识面拓宽了,而他一段时间内只是注重解决一个问题,这就使得他深度很深,最后通过不同的难题扩充了他的知识面。所以,黄昆认识到,真正进入科研领域,是通过一个又一个具体科学问题的解决而逐步发展的。莫特并不崇尚泛泛的博学多闻,而是致力于解决他感兴趣的具体科学问题。可以说,这对黄昆的影响非常深远,所以黄昆后来也有这个毛病:他只喜欢别人跟他讨论他这段时间研究的问题。你想讨论的东西,要是他不感兴趣,他有时就三言两语说这个东西太复杂,我不懂你的事情,就这样打发掉了。所以,从这里来看,广博和深入是有矛盾的。但是,你怎么能做到既有创新能力又有知识面的拓宽?实际上就是通过解决不同的问题,最后达到知识渊博。这跟我们原来简单靠记忆来扩充知识面是两条完全不同的路。

下面我来介绍黄昆的成名著作《晶格动力学理论》。这本书是他与一个诺贝尔奖获得者马克斯·玻恩一起写的。这本书出版于1954年,到现在已经半个多世纪了,这本书还在印刷,还在使用。光这本书的引用现在大概已经有六千多次了,现在一年还在引用两百多次。

玻恩是个德国的犹太人,“二战”前逃到英国去,当时他在英国爱丁堡大学。黄昆当时在布里斯托大学做了几件工作,他很快就写了三篇论文。写完三篇论文花了两年时间,当时英国的“庚子赔款”留学基金资助三年,他想还有一年时间,应该再找个地方去扩充知识。他知道玻恩那里是英国做固体物理研究第二个主要研究中心,就想去玻恩所在的大学访问。玻恩手下有好几位中国学生,例如我们知道的彭桓武先生、程开甲先生以及杨立铭先生,这三位都是玻恩的博士生。所以,通过程开甲先生的介绍,他去访问玻恩。玻恩是晶格物理学的一个创始人,但是量子力学在他创立晶格物理学的时候还没有被人发现,量子力学的理论还没有建立。所以玻恩就想在量子力学的基础上写晶格动力学,但是当时玻恩年纪比较大,写不动,他想找个合作者一起写。这时候,黄昆去访问他。黄昆知道一点晶格动力学,而且他学过一些德文,看过玻恩写的小册子。所以黄昆跟玻恩一聊,玻恩对他满意。玻恩就觉得这个人可以跟他一起写书,就提出来让黄昆一起来合作。黄昆当时只有一年“庚子赔款”的支持。他觉得这一年写书不够,因为他当时组织纪律性很强,首先他已经答应要回国,要回到学校,所以他首先写信给饶毓泰教授,征求饶毓泰教授的意见,问他:玻恩提出让我跟他写书,你们同意不同意,如果要写的话,时间可能会比较长,我要推迟回国,可以不可以。饶毓泰教授当时觉得很好,所以非常支持,但是“庚子赔款”奖学金只能给三年,以后的钱就需要黄昆自己在英国解决。黄昆就在那里做博士后,不是玻恩的博士后,而是利物浦大学的博士后。他一半时间做博士后,一半时间跟玻恩一起写书。他们俩费了几年最后写成一本书,50年难以超越。书的前言是玻恩写的。玻恩在前言中写道:“由我单独撰写这个前言的原因,并不因为与合作者遥远的距离——当时黄昆已经回到中国——我是希望说明,如果没有他专心致志且富有成效的劳动,本书是绝对不可能完成的。”他在前言中又说:“黄昆成功地完成了任务,尽管本书已经变得与我原来的计划不相同了。黄昆一直坚信科学的主要目的在于社会效应,而他同时也重写了我原先的内容,在很多方面使之更普遍化,并增加新的章节,因此本书之最终形式及撰写应基本归功于黄博士。”这是玻恩在前言中提到的,而且参照了这本书的构想。

通过这本书我想说明什么呢?因为在写这本书之前,黄昆跟玻恩曾发生很严重的争论。黄昆认为,创新的目的主要在于应用,应该在应用里面创新。玻恩的数学非常好,他写这本书就觉得应该从量子力学最一般的原理出发,然后推导过来写晶格动力学,相当于采用了演绎式的方法。黄昆认为,写书的目的在于大家能用,所以他主张这本书前面应该写三章,第一部分讲基础,让对这个领域不了解的人有所了解,然后第二部分才从量子力学讲起。所以黄昆的想法跟玻恩的想法不一样。玻恩说,黄博士坚持科学的主要目的是坚持社会效应。黄昆觉得这本书写出来主要是要去用,如果没有人用,就算写得再好,也是没有用的。当时玻恩就很不赞成,但黄昆的意思就是你要我合作,我就是要这么写,否则我们就不合作。玻恩很不容易才找到黄昆这个理想的合作者,尽管争论了很久,最后玻恩还是让步了,同意黄昆按他的想法写。这本书实际上是由两部分组成的,前三章打基础,后四章是理论的进一步发展。

这本书为什么到现在影响这么大,看的人这么多,而且50多年以后还不断地被引用?我想这其中有两个道理:黄昆坚持写的前三章起的作用非常大,因为很多做实验的人都主要是看这前三章。我曾经在国外好几个图书馆都看过这本书。一般说来,很厚一本书,人家经常翻阅的,只是其中很小的一部分。时间长以后,从旁边看有的地方就会变黑,因为看的人多了手经常在摸,如果是雪白的,就说明这个地方翻的人很少。我在很多图书馆看到黄昆这本书,前面三章比后面黑很多,这说明黄昆所说的科学的主要目的在于社会效应。从黄昆的基本内容来看,是完全正确的。这本书影响这么大,和它前三章是很有关系的。这是一个原因。这就是说,我们创新的目的是为了应用,用的人多了,创新就是有用的,而且在应用的过程中还可以不断地创新。这是第一点;第二点,这本书为什么影响大呢?它不是把一些已经发表出来的结果归纳起来,写成一本书,而是在这本书里面,本身就有很多新的东西,很多独一无二的东西只有在这本书里才可以找到,在其他书里找不到。所以这本书也将近60年了,还有很多人要买,还有人在看。

这本书是牛津大学出版社出版的。20世纪80年代初,出版社觉得这本书太老了,就不继续出版了。牛津大学出版社停了一年,之后很多知名物理学家就提出倡议,说这本书是不能被替代的,还应该继续出版。可见这本书里面确实有很多新的东西,这些新的东西我就不一一讲了。

玻恩在前言中讲到,本书并不完全是已发表过东西的汇编,晶格动力学的研究是由他倡议,黄昆相当强劲地实现的。然后他说黄昆具体的、在以往文献上所没有的贡献,这些很多事情是独一无二的。所以我们写书不能是这里摘一点,那里摘一点,这种书是没有寿命的。你的书里要有独一无二的东西,这样的书才能有寿命,才能长久。

玻恩跟爱因斯坦是好朋友,他们俩都是犹太人。他们曾经通了很多信,玻恩喜欢弹钢琴,爱因斯坦喜欢拉小提琴,所以他们俩经常二人合奏。玻恩后来出了一本书,这本书就叫做《玻恩—爱因斯坦的通信》,是爱因斯坦的评注。他把跟爱因斯坦的通信全部搜集起来出版,他还写了些评注,介绍这些信的背景。这本书里有两封信讲到他跟黄昆合写的这本书。他在第95封信中说:“我现在正在跟中国的合作者黄昆博士完成一本晶格的量子力学的书,书的内容已经完全超越了我现在的界限,我那年轻的朋友见到我们以两人名义写的东西就很高兴。”玻恩是非常谦虚的人,虽然很多框架是他提出来的,但是他觉得在很多方面黄昆已经完全超越了他的理解。在第96封信中,他说:“在战争爆发的时候,我已经在开始写关于晶体的那本书,以便在量子力学的基础上系统地建立晶体力学,但是这个任务证明我是力所不能及的,我不得不把我的手稿暂时放置在一边,直到把它给我的一位有才能的中国合作者黄昆博士看。他说他愿意帮我完成这本书。正像我信中所写的那样,确切的情况就是,正是他——黄昆——承担了此项工作的主要任务,直到最后的几个阶段,工作不可避免地要我来做。他是一位热情的共产主义者,当他听到毛泽东战胜蒋介石的消息时,就想回国参加正在进行的一切事情。”这封信只有一点与事实不符合。黄昆当时不是共产主义者,他当时只是爱国者。他了解共产党、红军,他在燕京大学时看过斯诺写的《红星照耀中国》的英文版,知道中国有这么一些人,知道毛泽东战胜了蒋介石,知道新中国成立,他一心想回国。他当时只是爱国者,最多是一个社会主义者,而不是热忱的共产主义者。

黄昆的第三个非常重要的贡献就是“黄散射”,是与晶格中杂质有关的X光漫散射。通过这项工作,我想说明什么呢?这两项有开创性的工作是在比较和反思当中来进行创新的。创新很少是完全凭空而起的,实际上是在不停地比较、不停地反思当中,发现了新的东西。黄昆提出“黄方程”和声子极化激元。黄昆当时比在座的各位年纪稍微大了一点,但还是很年轻。他当时就提出了两个方程,就是“黄方程”。

这个方程提出来以后,大家觉得很好用,所以用的人很多。黄昆为什么会提出这个方程?他是在什么背景下提出来的?提出这个方程,应该说是有创造性的贡献。提出这个方程的时候,他在英国已经做博士后。当时,他整天听到做博士后的几个同事在那儿讨论。英国人喜欢喝下午茶,喝半个小时,喝的时候就讨论问题。他听到他的同事在讨论,如何寻找大小相同、形状不同的这些晶体,它里面的晶格振动频率应该是怎么变化的。当时很多同事都在讨论这个问题。讨论这个问题时,黄昆想,我们在力学里面有个“虎克定律”,这个定律研究的对象是大块的固体。它的变形跟弹性系数有直接关系。这就是所谓的“虎克定律”。他现在想,如果不管晶格的具体形状和大小,假设是一块无穷大的晶体,它里面晶格振动的频率,它的光学位移和电场跟电极化应该有什么关系。它应该有类似“虎克定律”的定律来描述其内部的晶格振动,所以黄昆整理出了这个东西。他是通过别人的讨论,启发自己的思维,到最后提出了“黄方程”的。

提出的这个方程到底有没有用?他就想来用一下。怎么用呢?当时他在玻恩那里访问,听到几个人在讨论离子晶体里面晶体振动理论中有个纵向的光学振动理论和横向的光学振动理论是不一样的。为什么会不一样呢?当时这些人的理解也不深入。有的人认为,因为这里面的电磁场释放光束,它是有限速度长波的,所以认为有限透过时造成的。黄昆认为这是不对的。他对振动有些了解,这个问题触发了他的思考:如果我考虑到光束是有限速度的,那这时候应该怎么样呢?所以他就把它纳入“黄方程”,跟麦克斯韦方程联合起来。考虑到光是有限速度的话,把这些方程联合解,应该得到一个新的解。所以他就开始解这个联立方程,解出来一个新的结果。如果说原来这条斜线是光子的频率和光子的波速之间的线性关系,如果这条横线是原来晶格这个弹性波的频率,在强光下开始散射,而现在如果同时考虑了光是有限速度的,也就是说晶格振动里面电磁场如果考虑它是有限速度的时候,最后它在交叉点就会出现这么一个射散,然后电磁波的射散就会变成这个样子,所以当时黄昆就提出这么一个定律。这个东西实际上表明它既不是光波,也不是机械振动波,而是两种波的混合,所以黄昆就建立了这个理论。这个理论后来被人叫做耦合振荡。后来,大家公认他是这个领域的奠基人。所以20世纪70年代第一届国际耦合振荡会议把他的工作作为这个领域的里程碑,也就是说他这项工作奠定了这个领域的基础。

对于黄昆这项工作的具体意义,伯克利分校的一位教授对这本书是这样评价的:在黄昆这项研究以前,人们把有色散中的电解质或者磁电场中传播的电磁波用它的线速度、角速度和能留密度来描述,而晶体的线性光学正由晶体的函数来表示。黄昆的这一研究使人们对电磁波在晶体介质中传播的概念起了一个革命性的改革。黄昆认为,光子与声子处于同等地位,并同时触击,在晶体红外射散频率促进的外部的电磁波跟极性晶体内部的光跃声子无法区分。这是黄昆提出来的,而且是黄昆最早提出来的,所以人们对黄昆的这项工作的意义评价很高。黄昆这项工作的文章一开始投Nature,Nature不接受,说这个工作没什么了不得的,创新性不够。当时编辑对这篇文章评价不高,但是最终这篇文章被发表。黄昆获得2002年国家最高科技成就奖,是我给他整理的材料。我发现黄昆的论文中这篇文章被引用的次数最少,一共引用了8次。他的其他很多论文都被引用了几百次、上千次,而这篇文章只被引用了8次。后来我跟黄先生说了这回事,他说,Nature原来是没什么了不起的,这几年运作得比较成功,所以Nature才越来越好。他觉得工作的重要性并不是看它在什么杂志上发表。

下面我来介绍黄昆最有影响、最有创造性的一项工作,就是所谓的“黄—里斯理论”。这项工作说明什么呢?黄昆创造这项理论花了好几年时间,在持续解决疑难问题里面,他作出创新来了。里斯是英国人,后来到中国来。当时她家里极力反对她嫁给中国留学生。但是黄昆1951年回国,里斯第二年就跑到中国来,后来就嫁给了他。(编者注:黄昆的哥哥给里斯取了一个中文名字——“李爱扶”,既是谐音,又寓意“乐于助人”。)他们这对应该说是理想主义的一对,因为在当时的英国人心目当中,中国人都还是男人抽鸦片,女人裹小脚,所以里斯嫁给这样一个中国青年是相当不容易的。

按照黄昆和杨振宁的理论,想一个问题,不要钻牛角尖,如果想一个礼拜,想不出思路来,就先放一边,以后有适当的机会或者有灵感时,再去想。想一个礼拜想不出来,就不要去想。所以黄昆就这么几个月想一次,几个月想一次,一连想了好几年。直到最后他写《晶格动力学》这本书的时候,他突然悟道:这里的关键问题是什么?就是光谱里面电子的激发态在两个不同的能级里面,而晶格振动的平衡位置不是一个。如果晶格振动的位置是一个平衡位置,那这时它一级韦尔只能发射一个声子。现在平衡位置不同,这时原则上发射这么多声子,这便是通常的“韦尔理论”。黄昆觉得这里关键是晶格这个概念。他把这个问题悟出来以后,就建立了一个多声子跃迁理论。这里有很多要点,我就不仔细讲了。

后来的实验与假设非常符合,所以黄昆跟李爱扶的这个理论就把这个问题解决了。这说明什么?这说明我们创新并不是有的时候突然一个灵感可以创造新的东西,耦合振荡就是一个灵感造成的,而多声子跃迁理论实际上是黄昆想了好几年才把这个难题解决的。实际上,这个难题还没有彻底解决,因为黄昆的理论只是解决了光跃迁的多声子理论,还有一种叫无辐射跃迁的多声子理论,就是根本不发光,电子从上一个能级跃迁到下一个能级,完全是发射声子。当时黄昆和李爱扶争辩,也试图解决这个问题。解决这个问题之后,发现他的理论跟后来的实验不符合,就是定性符合,定量不符合。所以这个问题后来就一直不清楚,有人就认为也许黄昆与李爱扶这个理论用于光跃迁的多声子理论是对的,用于无辐射跃迁的多声子理论可能会有些问题,后来就提出另外一些理论。所以这个问题直到1978年、1979年黄昆才把无辐射跃迁的多声子理论最后解决。这个问题实际上前后延续了30年最后才彻底解决。我们可以看到,真要有所创新的话,是需要长期地、持续不断地对一个难题进行攻关。这样才能够得到比较有意义的成果。

黄昆最后一项有影响的工作是跟我一起做的,就是我们提出的“黄—朱模型”。半导体超晶格光学声子模型,我们原来用的都是一种连续渐变模型,后来发现它跟实验结果对称性不符合,新提出来的一些模型,我们后来发现也是不对的。我跟黄昆提出我们的模型,就叫“黄—朱模型”。这个模型可以完全解释这个实验,而且为大家所接受。

我认为,在这项工作中,黄昆最得意的是他70岁时还能完成这项创造性工作。因为他回到北大以后,主要负责教学,教“固体物理”、“半导体物理”,一直没有做科研。到了20世纪70年代以后他到半导体所当所长,闲暇时做点研究。到1988年时,他已经70岁了,才开始做这项工作。这项工作说明什么呢?说明我们大家要创新,年纪大了也可以创新。当然,年纪大了,创造性可能会差一点,但是不管怎么样,只要持续地努力,去思考,去解决问题,始终是可以做出新的结果来,而且是重要的结果。这是黄昆的名言。

大家看看,为什么他的创造性比较大?他觉得他的学问并不比很多人强。他曾经观察当时北大物理系有几个学习最好的尖子,后来发现这些人知识很渊博,知道的东西很多,但科研的成就并不很大。黄昆后来总结他自己的经验教训,总结他周围很多人的一些情况,写出这么一句话。他说:“学习知识,不是越多越好,越深越好,而是应当与自己驾驭知识的能力相匹配。”这句话黄昆非常得意,觉得这句话是他想出来的,谁也没有说过。这里面我们可以体会到什么呢?中国人以前比较强调掌握知识,所以知识懂得越多,这个人就越是天才。但是在创造知识的时候,关键是要用。你怎么把知识变成自己的一部分或者是驾驭知识,你驾驭知识的能力越强,你创造知识的能力就越大。所以,我觉得黄昆为什么会做出这么多创新、创造性的成果,这句座右铭是非常有道理的。

我记得温家宝前不久在同济大学建校一百周年时曾经说过,我们应该要仰望星空。这说明大家学业负担很重,尤其是清华的同学,但是要有创造性的话,就不能被功课压在身上气都喘不过来,不能整天地上课、做习题、考试。大家应该有时间去仰望星空,想想一些为学的东西,想想如何能够超越书本知识,能够提出新问题、解决新问题。我觉得这对提高大家的创新能力是非常重要的。

黄昆曾经说过,学习知识贵在主动。要主动地学习,不能被老师牵着走。他认为自己学习比较主动。黄昆在燕京大学学得很浅,所以他觉得燕京大学很适合他。因为课程比较浅,他有很多时间,有空就自学量子力学。当时量子力学是门新的学科,很多老师都不太懂。因此,他对量子力学的理解就大大深入了,所以后来他驾驭量子力学的本领就特别大。

我曾经跟黄昆开玩笑,说原来宋朝开国宰相赵普有“半部《论语》治天下”之说,我说黄昆你是“量子力学的韦尔论一手打天下”。确实是这样。黄昆的量子力学韦尔论用得成熟,完全能够驾驭,所以他能够做出多声子跃迁理论,这跟他量子力学的深入理解是非常有关系的。

黄昆曾经考清华大学、北洋大学都没有考上,因为他的语文不行。他小时候经常转学。他在上海学到五年级,后来转学转到北京上初二,中间跳得很厉害。他家是个比较“洋”的家庭,老是看英文小说,所以初中时他的英文就没问题了,但是中文小说看的不多,所以他觉得他写作文老是写不出东西来。他很佩服一些人,明明觉得有些题目没什么可说的,他还可以写出一大篇来,而且别人看了还觉得挺有点道理。他觉得没什么话可说的,就干巴巴随便写了出来。所以他当时考清华、考北洋大学都是因为语文不好,偏科,所以没考上。他原来也想考留美,考留美的话他的竞争对手是谁呢?是杨振宁。杨振宁是比较全面的。黄昆当时其他几科都考得还可以,他说他的量子力学考试分数比杨振宁高。后来我求证杨振宁,杨振宁说他不记得了。我想这是有道理的,因为黄昆说,他这辈子就佩服杨振宁,他什么考试都考不过杨振宁,但是他量子力学分数比杨振宁高,所以他记一辈子。杨振宁对于考试成绩不是第一名的可能印象不是很深刻。所以这里有记忆差别。

黄昆觉得燕京大学的学习比较浅,适合他自己,他自己学得比较主动,所以这是他觉得自己有点创造性的原因。另外,他把创造知识总结成三个“善于”。哪三个“善于”呢?他说第一个要善于发现和提出问题。他觉得这一点非常重要。要创造知识,首先要提出问题;第二个光提出问题还不够,还要善于提出模型或者方法去解决问题。有些问题很重要,要解决它,但是没有提出一个好的方法也还是不行;第三个“善于”就是善于作出最重要的、最有意义的结论。他认为这三个“善于”是他在创造知识方面总结出来的一辈子的心得。他说自己在这方面有很多正面的经验,也有反面的教训。

我个人认为这三个“善于”确实是黄昆的经验之谈。第一,他要善于提出问题和善于发现问题。黄昆在研究问题时,绝大多数不是从文献中得来的。他的一个特点就是不喜欢做大家都在做的事情,不喜欢随大流、赶时髦,跟着别人做。其实,你跟着别人做的话,很多最有创造性的工作都被别人做了。你想想,一块地,如果下面都是金矿,挖第一铲的人往往是最容易发现金矿的,到后来人家都把底刨了几遍了,再去挖,发现好金子的可能性就很小。所以黄昆觉得不要盲目地随大流,要自己发现问题,提出问题。像黄昆提出“黄方程”,提出极化激元理论,到他开创多声子跃迁理论都是提出了很好的问题,发现了很好的问题,这是很重要的。从这里面我们可以看到,很多问题他都受到同事的启发。所以大家要创新的话,好的集体非常重要。如果几个志同道合的同学经常在一起讨论科学问题,讨论技术问题,互相启发、互相促进,这样的话就会发现和提出问题,发现一些好问题,提出一些好问题。这就使得我们能够在创新上有所发现。所以这一点我觉得是非常重要的。一个好的学术氛围、一个好的团体对大家将来能够成才起了很大的作用。黄昆自己说,有些题目看起来确实很小,但是深入研究下去就可以从中发现很大的问题。这就如同看到一个细小的洞口,下决心钻进去就会发现里面存在广阔的天地。这也是他的经验之谈。他曾经跟我开玩笑说:一般来说,越是小学生,做的问题越难,都是要推翻相对论,要提出宇宙的起源等,越到后面做的大都是具体的问题,看起来不大,但是里面有很普遍的意义,有很深刻的道理。

第二,黄昆特别善于用简单模型来解决复杂问题。这个我觉得是莫特影响了他的风格,因为在固体物理学里面,一块很小的固体就有十的二三十次方的原子。这个问题不可能精确求解,有很多因素在里面。你怎么把次要的问题忽略掉,抓住主要矛盾,这就要提出模型。这点非常重要。所以黄昆解决一些问题,比如说黄散射,用的模型很简单;做“黄方程”,他的理论也很简单。所以我觉得黄昆特别善于用简单模型解决复杂问题。这跟他的一些风格密切相关,跟他驾驭知识的能力有关系。一个工具用得非常成熟,就会把它用到极致。所以这跟驾驭知识的能力密切相关。

这是黄昆跟杨振宁通信里的一句话。1947年,杨振宁留美,黄昆在英国,他们俩经常通信。杨振宁当时是在美国做实验做得非常不顺利,所以感到非常压抑。杨振宁原来自我感觉应该非常好,后来做实验不顺利的时候就给黄昆写信,倾诉他的一些想法。黄昆就安慰他说:“和你感想最相同的是,我也发现做研究多多一半的时间是在做routine。我在有一天似乎突然觉悟,理论物理和实验物理原来如此之平行。以前总以为做实验的,自然很多时间是安这样,装那样,但是理论物理则全倚绝顶聪明。那天才忽然体会做理论工作一样的得把大半时间用在work out detail上。许多思想还是靠在一面work out detail时慢慢ripen起来。”

这时他体会什么呢?他一方面是在安慰杨振宁。杨振宁当时在做实验做得不顺利。当时他的同事说,哪里有爆炸,哪里就有杨振宁。但是另一方面也是他的体会,因为解决一个问题、创造一个东西都不是凭空的,都是在解决很多具体的细节时才能有所创造。虽然这里面碰到很多复杂的问题,但是都是通过简单模型不断地来克服困难,然后来解决问题。

第三,他的三个“善于”就是善于做出最重要的、最有意义的结论。从某种意义上说,这是黄昆本人总结的经验和教训。黄昆谈他在科研上的两个活跃时期。他说年轻的时候在英国工作六年,回来工作的时候特色鲜明,但是没有深入。后来在深入上比以前要好,解决问题的复杂性上要比年轻的时候要强。因为年轻的时候,黄昆觉得一篇文章就解决一个问题。这个问题做好了,就接着做另外一个问题。所以“怎么善于作出最重要、最有意义的结论”这个问题,他觉得有个自己很失败的例子,就是所谓的Friede振荡,也有成功的例子就是耦合振荡。耦合振荡是他提出“黄方程”以后,再进一步应用“黄方程”提出的概念,这是一个善于作出最重要的、最有意义的结论的例子。这个创造性是很成功的。有个失败的就是Friedel振荡。Friedel是玻恩的女婿,黄昆做博士时,Friedel就比他晚一年。黄昆当时做第二项工作,是做一个合金剩余电磁力的散射。这项工作黄昆觉得非常有创造性。他用量子力学的方法把这个问题解决得相当好。但是黄昆只做了比较近的一点,他没有把这项工作做得更远一点。后来Friedel在黄昆基础上继续做,发现这个电荷是在振荡的。所以后来人们把这个工作叫做“Friedel振荡”。有个很有名的日本物理学家跟黄昆讲:我看了你们俩的文章,觉得这个工作应该叫“黄振荡”,而不应该做“Friedel振荡”。因为前面的理论都是在你的工作的基础上做的,你就是最后一部分没有做下去,最后Friedel做下去以后,人家就叫做“Friedel振荡”。黄昆觉得这确实是他的一个教训。有时候你走了九十九步,最后一步没有走到,你的成果被走最后一步的人拿到了,所以他觉得要善于作出最重要、最有意义的结论。你想,“黄方程”要是没有应用,他就不会发现耦合振荡了。这就是一个很重要的创造性结论。所以黄昆的这三个“善于”确实是创造知识时的经验之谈。

最后,我谈谈我个人跟黄昆接触的一些体会。这些体会很多。图书馆有我写的一本书《黄昆——声子物理第一人》,有兴趣的同学可以翻一翻。我下面就随便讲几点。比如说考试。黄昆经常跟我讨论。讨论的时候,他有时觉得一个主意不错,就说这个题目很好,以后可以考研究生。他的考试很有迷惑性。我离开清华来到半导体所,第一次见到黄昆他就考我,考得我一头大汗。是口试。他提出问题,要我回答,回答以后他就一层层地追问下去,一直问到我回答不出来。他就知道我的水平到底有多高。有人曾经寄给黄昆好几本书,他翻了翻,发现里面错误概念很多,他就跟我说,这本书以后是个很好的考试材料,要考研究生就给他半个小时去看这本书,找出里面的错误。找到的错误越多,就说明这个研究生的水平越高。

我再讲讲黄昆作报告,讲课。他做报告和讲课有很多体会。他作报告很认真,他说他是最不善于听报告的人,他往往听不懂别人的报告,所以他给别人作报告一定要交代得非常清楚。第一,他要假定听讲人一无所知;而且他假定听讲的人反应比较慢。他说,你做了这两个假定之后,你的报告和讲课才能讲得好。因为黄昆觉得自己反应慢,经常喜欢琢磨,别人讲什么东西,他觉得有很多不对,他就琢磨。一琢磨别人再继续讲下去,他就觉得跟不上。所以他觉得他不善于听别人报告,他讲的时候尽量讲得很清楚。他说,正是因为这样,他后来听报告的能力越来越差。像我们有时候听不懂,就硬着头皮听下去,回来再慢慢琢磨。黄昆觉得在一个地方卡住了,就不可忍受,就不能再继续下去。他作报告和讲课准备很充分。他在北大讲普通物理。他讲一个小时,大概备课时间是十个小时。作报告和讲话,他翻来覆去要写好几遍。越是重要报告,他准备时间就越长。

1990年,他去美国密歇根大学作报告。那是纪念吴大猷获得密歇根大学的名誉博士,请他去作报告,吴大猷是他西南联大时的老师。这个报告,黄昆大概提早半年多就在家里作准备。他准备稿子,一遍又一遍,一遍又一遍,写了很多遍。写完之后,他就自己一个人讲。讲过几遍之后,把他的夫人叫过来听,对着夫人讲一下,让夫人提意见。后来又叫我来当听众,又对着我来讲,让我来提问题。这样讲了一遍又一遍以后,他觉得比较有底气了,然后才去密歇根大学作报告。他还准备了一幅图。早期的时候,有段时间他跟吴大猷住在一个房间里。当时的西南联大住的是个茅草房,这个茅草房一共有五间。吴大猷就住在里面,黄昆专门有一间。所以这段时间他觉得非常值得回忆。他让人把这幅图准备好。他在讲的时候,李政道、杨振宁都在场,后来李政道就用英文问他:“Where is the pig?”就是:“猪在哪里?”黄昆在西南联大养猪,这件事情是很有名的。吴大猷教授当时很穷,所以年初的时候就买两个小猪,想养到年底,猪养大以后把猪卖掉。一来自己有肉吃;二来可以赚点钱。有一天,吴大猷坐马车去上课,马受到惊吓,他从马背上跌下来,得了脑震荡,住进医院。吴大猷夫人有肺病,身体也非常不好,所以家里就没有人养猪。吴大猷就把黄昆拉来,让他帮忙看家、养猪。黄昆养了一段时间就给吴大猷写信诉苦,说这两头猪像野猪一样,他整天把它们赶不回来,太费劲了,每天都想宰了它们。吴大猷也体会到黄昆的感受,叫老乡把猪卖掉了。后来吴大猷在回忆录中写道,我也不知道最后我这养猪是赚钱了还是赔钱了。所以黄昆给吴大猷养猪在西南联大很有名。黄昆让人挂起这幅画,在讲的时候很得意,说:猪在这里。所以他的讲演非常细,什么都考虑到,包括前后的次序,他写在黑板上板书的顺序。他讲课的认真精神使得他的课在北大、在全国物理界都非常有名。

黄昆、杨振宁、张守廉是西南联大的“三剑客”。这三个人住一个房间,形影不离,因为在西南联大,除了上课,他们都是研究生。黄昆是吴大猷的研究生,杨振宁是王竹溪的研究生,张守廉是周培源的研究生。当时他们是一个班的,所以上课在一起,住也住在一个房间。因为他们也很穷,三个人就顶替一个中学教师的位置,那所中学就提供一个房间,这三个人一起住。所以他们整天一起去茶馆讨论问题。人家老看到这三个人在一起,而且他们三人也非常有才华,就把他们称为“三剑客”。

这三个人关系非常好。他给杨振宁的一封信里中写道:“我每看见Mott一个人所有的influence,就有感想。真是所谓‘万人敌’的人。他从早到晚,没有一刻是没有充分利用的,作自己的研究,帮助很多人作研究,organize各种不同的、Lab内和Lab外的专门讨论,参加国家各种technical committee,款待各种各式工业inspection以捐钱,处理系内各事,还时时出国去演讲……也就是像他这样的少数几个人支撑了整个英国的科学研究。假如你对科学研究本身还有faith的话,能比build up一个中国物理研究中心再富于adventure和excitement的还有什么呢!?我相信你一定多少存有这样的雄图,那么什么事又该使你disillusion呢?我觉得只要人能把雄心放在超出自己以外的Abstraction上,人格的力量立刻就增加,没有disillusion只有fresh challenge。……这种看法我相信你一定以为正确,你的地位岂不是恰好可以接收这个positive solution。Consistently地发展这想法,比方说,successfully组织一个真正独立的物理中心在你的重要性应该比得一个Nobel Prize还高。同时在这步骤中,devotion to the cause的心也一定要驾驭于achieve自己地位之上。”

这封信是1947年写的。当时他们在讨论回国的问题。黄昆在这封信中,是很佩服杨振宁的,他觉得如果杨振宁能够回国建立一个物理中心,为中国做这么多事情,比获得诺贝尔奖更重要。这实际上反映了黄昆的一种想法,他毅然认为国家的事业比个人的成就更重要。所以回国之后,他教学教了很多年。别人认为这是个很大的损失。如果他不回国,而是留在国外,他没准可以拿到诺贝尔奖。因为他在英国六年已经作了很多贡献。后来几十年,固体物理学发展非常快,所以后来很多人都认为,如果黄昆不回来,不教学,继续做研究,他的成就会更大。黄昆自己不这么认为。他认为回国之后培养了大批的学生,这对国家的重要性远远比个人得诺贝尔奖更重要。我觉得黄昆的想法确实是把国家的利益放在个人的名利之上。这一点非常值得钦佩。

总的来说,我们怎么来学习,怎么来创造。怎么来学习呢?根据黄昆的成就,我们就想,学习贵在主动。我们要主动地学习,不要整天被老师压着学习,我们要有时间来看看星星。黄昆先生的事例证明学习不是学得越多越好、越深越好,而是应该与自己驾驭知识的能力相匹配。这句话非常重要。怎么来创新呢?我觉得第一,大家要珍惜年轻的时候,这是大家做创新最好的年龄,也是自己开始形成自己风格的年龄。虽然任何年龄都可以创新,70岁也可以创新,但是还是年轻的时候最有创造性。第二,我们讲应用是创新的源泉和动力。遇到的问题正好是创新的机会和挑战。第三,我们要在反复比较中来创新。然后我们还要锲而不舍地花几年、几十年创新。第四,黄昆总结的三个“善于”是非常重要的。善于发现问题,善于提出模型来解决问题,善于作出最重要的结论。

好,谢谢大家!

问答录

问:我想问一下朱老师,怎样才能提高自己驾驭知识的能力?

答:怎样提高驾驭知识的能力?我想,要驾驭知识,就是你要会用,而且是熟练地运用,可以把知识用在其他地方。并不是说学了这门课,我会应用它,而是碰到其他不相干的问题,也能运用。我举个例子:在固体物理学里面,我经常喜欢问学生一个问题,你学了固体物理,应该能够回答玻璃为什么是透明的,太阳光能够从外面照进来,而紫外线又不能照进来。你学了固体物理,你来回答一下这个问题。有的同学考试成绩很好,但是也回答不出我这个问题,觉得这个问题很怪。有的同学听上几届的同学说了,说朱老师考研究生就喜欢考这个题目。我知道这固体里面有代谢,可见光的能量比代谢要低,所以它不能吸收,所以太阳光能够照进来;而紫外线的能量比代谢高,所以它不能照进来。但是我可以接着问一连串的问题,问到他回答不出来。驾驭知识就是说,你课堂上学到的知识怎么样,要活学活用,能够用到不同的场合中。这时候你就觉得知识变成了你自己的一部分,这时候你就非常有创造感。

问:朱老师您好!首先非常感谢今天下午您给我们做了精彩的演讲。您在报告中提到,黄昆先生一生中有两个学术高峰,一个是1951年回国以前的六年,第二个高峰是1977年后,那么这两个高峰之间是相隔了漫长的二十多年。我比较好奇,想问问,这二十多年中黄昆先生有没有遇到什么挫折、经历?这种经历有没有影响他第二个阶段的事业高峰?还想问,他后一个高峰有没有超越前一个高峰?

答:我想是这样。当时中国学苏联的体制。苏联的体制下,研究就是放在科学院里,大学就是教书。1952年以前,清华不是这样。很多物理系老师既要教书,又要做研究。但是1952年以后,中国开始学苏联。苏联高校的老师就是上课、教学生,研究都放在科学院去。所以黄昆到了北大,主要任务就是教书。当时根本没有任何科研经费,也不提倡科研。所以当时那种体制下,不允许你去做科研。然后当时政治运动很多。大家可能不了解,当时有各种各样的政治运动。他一回来就是“三反五反”。因为最后一章没有写完,黄昆就回国了,所以玻恩总是等黄昆,说:你最后一章怎么老是不给我寄来。在“三反五反”运动中,黄昆根本没有时间写书,好不容易拖了半年才把最后一点结尾写完。写完以后,他几乎没时间做研究。后来又是搞各种各样的运动,譬如说“反右运动”,后来是“拔白旗”,后来“大跃进”,后来又是“四清”、“文革”。黄昆在“文革”中也受到了冲击。他有段时间被关了起来。

不知道大家知不知道这个故事。邓小平曾经在《邓选》里面讲到黄昆。“文革”期间,黄昆是在北大,在十三陵带工农兵学员。黄昆总觉得他学的半导体物理对于带工农兵学员不对口。半导体所请他去做报告,对他评价非常好。当时,邓小平的女儿在半导体所,她把这件事告诉邓小平,邓小平当时对教育系统非常有看法。像黄昆这样的科学家,北大不能用,就到科学院来,让他在半导体所做所长,配一个党委书记,配一个后勤所长,让他一心一意搞科研。后来“批邓”以后,这就成了邓小平的一条“罪状”。所以有这个故事。邓小平复出以后,又马上让黄昆在半导体所做所长。所以他有一个这样的经历。我想他中间中断二十多年,一个是政治的冲击;另一个是当时的体制把科研和教学分开了。我想主要就是这两个因素。

问:朱院士您好!您刚才提到要创新要有三个“善于”,然后第三个就是要善于提出有意义的重要性结论。我想问,怎样的结论才算是重要的、有意义的?就是怎样的创新才是有意义的具有重要性的创新?

答:他说,做出最有重要性的、最有意义的结论就是说前面提出问题、发现问题之后,把问题解决了,这时就要琢磨怎么把这个问题进一步地进行应用,怎么来推广,怎么用到其他场合里。实际上,在应用中创新是很重要的。有时候解决一个难题当然很不容易,这个难题本身的意义并不是很大,但是在解决这个难题里面的一些创造性的想法,把这些东西用到其他的问题里面,没准会变成更重要的。所以他的意思是这样,我们提出一个问题、解决一个问题之后,还要把当中所发展的一些方法、一些思想用到其他场合,要去推广,在推广和应用当中再创新。所以有的时候,我们做好以后,我们不要满足于取得的成就,我们还要想想它还有什么用,用在什么场合可能会更好。这就是他的意思。

问:朱院士您好!请问您是希望我们清华学生当一名埋头苦干、回国后没有在世界上取得杰出成就的黄昆呢?还是希望我们取得诺贝尔奖,在国外功成名就、同样受到国人尊重的杨振宁呢?

答:这个问题是个两难的问题。当然,做黄昆很伟大,做杨振宁也很伟大。这两个都不错。黄昆的伟大是他为整个中国的科学技术培养人才作出了重大贡献。比如说北大的很多学生都记得黄昆给他们上的课,都觉得黄昆对他们的启示影响深远。这样一支队伍,尽管每个人能力有限,但几百人、几千人对中国科技界队伍的建设,我觉得这个意义非常重大。杨振宁也作出了他的贡献。他为中国人争了光,证明中国人有做科研的能力,中国人能够拿诺贝尔奖。我觉得这也是很重要的。所以我觉得不管你走哪条路,都是值得赞赏的。

问:朱院士您好,我是一名工科的新生,您刚才提到的都是理科方面的、理论方面的创新思路和方法。我们工科的学生可能在理论研究方面比较少,请问我们也可以创新吗?我们如何创新呢?

答:我觉得工科、理科都是可以创新的。工科里面,中国的工科特别需要创新,因为中国工科的很多研究都在走外国的路。这样的话,我们很多问题就没有自己的知识产权。跟在别人后面走,永远做不了世界最强大的贡献。所以工科的创新,对我而言比理科的创新还要重要,对国家更是至关重要。工科里面有很多创造性的东西。在没有创新的工科,就是把简单的现有的知识运用起来。但是我觉得对于清华的工科来讲,一定要有创造性,要有创新,要有自己的知识产权,要有自己独特的东西。譬如我们要有发明,要有专利。我觉得对清华来讲,国家发明一等奖和国家科技进步一等奖这些都是非常重要的。应该说,清华工科跟其他大学的工科不一样的地方就是,我们这里要有创造性。我们跟别人比量,我们比不过别人,我们是一个系,人家是一个学校,人家人多势众,我们人少,但我们要做得比别人更精,更有创造性,这才是我们清华工科应该做的。所以我觉得大家不要拘泥于现有的东西,而是要比别人做得更好。所以有各种各样的创新,一种是原始创新,还有集成创新,还有在消化吸收里面创新。创新可以有一点点的改进,也可以有非常重要的进步。所以大家要明白,我们要创新,我们能够创新。大家首先不要把自己束缚住。我相信我们工科的同学非常有聪明才智,将来一定有很多发明、很多发现。你将来会是Bill Gates。我觉得清华学生应该有这种雄心。

问:朱院士您好!我是一名大一新生,刚刚来到大学有些不适应,学到什么程度才能算是驾驭一门课程?我们目前学习的难度比较大的几门课程有“微积分”、“线性代数”等,学了之后我不知道将来会在哪些方面进行运用。所以我也不知道到底算不算掌握了知识。怎么样才能判断有没有掌握知识?

答:我觉得你现在已经被老师拖着鼻子走了,所以这时候你自己没有主动去学习,完全是被动去学习。在这种情况下是不利于你驾驭知识的,你是被知识牵着走。我倒觉得,你能不能稍微减轻点负担,可以少学一门课。你可以看看哪门课比较容易。因为有的课比较难,我认为并不是学得越难越好、越深越好。我知道大家都是优秀学生,中学的时候心气都很高,一到清华就觉得要选这个、选那个,要选最难的,要是选最容易的就不好。我觉得大家选课的时候要看自己的能力,你觉得我能够学得深一点,就学得深一点。你觉得自己现在学得有点吃力,就选相对而言难度低一点的课程。这样的话,你能够比较主动地学习,将来能够驾驭知识。因为你现在没到驾驭知识的程度,还主动学习,所以我建议你在那几门课中学一个难度低一点的。这样的话你自己的主动性会大一点,也会学得更好。

问:朱老师您好,我想问一下您讲到莫特的特点的时候,您讲到了他做物理研究不要在一连串的数学里面绕圈子,但是我们知道数学是研究中必不可少的工作,我们如何区别在数学中绕圈子和正确利用数学这个工具呢?

答:我并不是说数学不重要,数学确实是基础,非常重要,但是我们是用数学。用数学的时候,因为数学有很多很严格的证明,比如说存在性证明,但实际在很多工程技术问题里、物理问题里,实际上存在性证明这个问题是不重要的。因为实际问题表示很多问题的应用范围实际上比它的条件要宽很多。所以在这里面,不要非常死抠这个方程、这个东西适合不适合这个问题。往往这个时候,在实际应用时可以放宽条件,所以我们可以不要去拘泥于它。如果是做数学家,一定要非常严格地去证明它的存在性定理,去证明各种东西。但是如果不是数学家,只是应用数学,就不要对很多很严格的存在性做很多证明,而是知道怎么用这个工具来解决问题。我说就是你不要被它套住,就是这个意思。

问:朱老师您好,我是材料系研究生一年级的学生,我有一个问题想请教一下。我是工科学生,但对文学和历史比较感兴趣。在时间和精力方面,在文学和历史方面不断扩充知识面和专注于专业研究是一个矛盾。我应该怎样最好地去找到这个矛盾的平衡点?

答:实际上我也很喜欢看其他领域的书籍。我每个礼拜去万圣书店走一圈,总要买一两本书,晚上床头也总要有一本书。我个人觉得,一个人的人文素质和专业并不是矛盾的。有的时候,专业是很重要的,这是你最主要的一个工具,在这个方面我觉得我们每个人要有一个人文素养。你的科学素养里面包含你的人文素养。你要了解历史,了解社会的各个方面。这样的话你的思路就会比较开阔。有的时候我觉得我们的学生往往是学得太窄以后,知识面比较狭窄,这样的话思路不够开阔。我知道黄昆很喜欢看武侠小说。有段时间我跟黄昆总讨论金庸的武侠小说。我们每天都要辩论,有时候辩论来辩论去,后来他说我们都是桃谷六仙,翻来覆去,纠缠不清。我觉得总的来说,专业很重要,但是你喜欢文学,喜欢历史,喜欢社会科学,我觉得这虽然表面上看花一点时间,将来对你的成长总的来看还是很有帮助的。尽管时间上有点矛盾,你也可以利用零零碎碎的时间来做。我写《黄昆——声子物理第一人》这本书时,完全是人家聊天的时候,我一边聊天一边就写,有时候看电视我一边写一边看,我就可以利用一些零碎的时间来做一些事。

问:您好,朱老师,我是法学院的博士后,我们学校人文学科比较薄弱,您又非常谦虚,我就想听听您对我们人文学科的研究有没有一些建议和看法。在听讲座的过程中收获很多,尤其是您说从一个点上去深入,还有这种知识驾驭的能力。那么我这里就想,在座的很多都是理工科的学生,但是应该也有一部分也是社科的,我想替他们提这样的问题:您作为一位科学家,可否对我们人文社科研究提出一些比较明确的看法和建议。谢谢!

答:因为人文社科学我是不太懂的,我只是爱好者,我不是专家,你们都是专家。我只能说,我们中国很多人文社科学者,尤其是一些经济学家,很多事拍脑袋就做结论,我觉得这不是非常严格的一种科学的思考方法。特别是关于国民经济的一些重要问题,我觉得不是拍拍脑袋就可以说的。所以我觉得,学习人文社会科学的,要学一点自然科学,学习自然科学的要学点人文社科知识,互相结合起来,我们中国的自然科学和社会科学才能发展得更好。这是我的一点想法,不一定对。

主持人:非常感谢朱邦芬院士的精彩讲座。今天同学们来听讲座的热情非常高。今天来听的,大概有一半的同学还没能够入场,因为教室太小。我们这里有很多同学在后面站着,坐在过道上,表现出了很高的热情,这令我非常感动。我们希望同学们以后继续保持这种学习的精神。这是第一点。第二点我要说的就是,新人文讲座的第七个系列从今天开始又陆陆续续地进行。刚才我讲到,除了一些法定假日以外,每周都要有讲座,而且每周的讲座次数要增加。近期的情况就是这样。根据我们第七个系列的主题,就是“科学与人文:双赢与融合”,在十月份之内,我们要邀请一批知名的科学家、院士来给我们做讲座。

谢谢大家今天来听讲座!

第二讲 走向不惑:我的求学之路

薛其坤

时间:2008年10月9日,星期四,下午3:20~5:20

地点:清华大学六教,6C300

主持人:曹莉教授

一个人的能力是有限的,但是努力是无限的,这是我的座右铭。你想要成功,想要变成一个大企业家、大科学家,或者是任何一个地方一个合格的工人、合格的工作者,“勤奋”、“乐观”,非常非常重要。这是我要强调的两个关键词。

薛其坤1963年12月出生,山东蒙阴人。中科院表面物理国家重点实验室主任,国家纳米科学中心首席科学家,中国科学院院士,清华大学物理系教授,教育部“长江奖励计划”特聘教授。1984年毕业于山东大学,1994年在中国科学院物理研究所获理学博士学位。曾先后在日本东北大学、美国North Carolina州立大学、中国科学院物理所从事研究工作。2005年刚满41岁就获得了“中科院院士”的称号,是当时技术科学部新院士中最年轻的一位。他目前主要的研究方向是低温强磁场扫描隧道显微学、低维纳米结构的控制生长和量子效应、分子自旋电磁学等。他发表的论文达160余篇,被引用次数高达2100多次。曾获国家自然科学奖二等奖、北京市科学技术奖一等奖、中科院突出科技成就奖和何梁何利科学技术奖等多项奖励。他现在担任中国物理学会学术交流会委员会主任。

主持人的话

今天我们请薛其坤院士演讲。他的基本情况在网上已经做了介绍。这里做一点补充。薛老师从国外回来之后,有些媒体对他进行采访。我查了一些资料,他给我印象比较深的是,他说过这么一句话,他说他喜欢教学,喜欢教书育人。他带的第一位博士生就获得了2003年全国百篇优秀博士论文奖。他取得的成就不管是在科研还是在教学方面都是非常突出的。今天,薛其坤院士讲座的题目提示我们,他将与大家分享他求学的心得,希望同学在听讲座的时候,联系自己,做一点对比和思考。我们在讲座之后有30分钟左右的时间给大家提问。好,现在我们就请薛其坤院士给我们讲“走向不惑——我的求学之路”。

演讲全文

非常感谢给我一个机会和这么多优秀的新生一块儿交流,谈谈我个人成长的一些经历。我非常珍惜这个机会,昨天到现在没睡三个小时,主要是太激动了,当时李老师和我约了要给同学讲个人成长经历的时候,给这么优秀的同学讲,非常紧张。我和咱们李老师商量了讲什么,他给我提了个题目:“走向不惑——我的求学之路”,对咱们来讲是蛮文学的。既然是讲我的个人人生经历,我就先把我的个人简历再重复一下:我是1980年毕业于当地蛮有名的山东省蒙阴县第一中学。大家都知道沂蒙山区,沂蒙山区北边有个沂山,南边是蒙山,在蒙山北面这个县,就是我们蒙阴。1947年,蒋介石的一个王牌军的一个王牌师,就是74师,他的师长是张灵甫,就在这个县被歼灭掉了。所以,我们有光荣的革命传统。中学毕业以后,又考到了著名的山东大学,当时是非常难,在当地应该是我们县最好的学生吧。在大学学的是光,在激光系学的激光。1984年大学毕业。在1987年的时候,我到了中国科学院的物理研究所攻读硕士,之后攻读博士,1994年拿到了理学博士。这是学习的情况。工作方面,大学毕业以后,当时分配基本上都是去大城市,因为刚恢复高考没几年。像山东大学的毕业生基本上都在大城市。当时曲阜大概是一个县,我分到了曲阜师范大学教书,做助教,做了半年。我1992年就去日本了,1994年到1999年或者2000年的时间,在日本和中国跑来跑去,在日本从1992年到1994年博士生学习,在1995年到1996年,当时在日本,我在的那个位置,也应该是永久性的职位,所以被日本文部省选派到北卡也就是North Carolina State University做一年的博士后。当时的导师非常有名,是一个美国的科学院院士。1999年到2000年左右回国,一直到2007年在科学院物理所。当时有一个交叉,由于一直没有上过像清华大学这样的名牌大学,所以经过多年的追求,在2005年的时候来到了清华园。我在调动的过程中,11月份在科学院被评为科学院的院士。这看起来是蛮不错的一个简历,是吧?

说到个人奖励的时候,我们做纳米的嘛,这个全国纳米团组,获得2004年的国家二等奖。有时候一等奖空缺,二等奖也不容易,是国内蛮高的一个奖。要看国内的十大科学进展的话,我们的项目在里面。我是1999年到2000年左右的时候回国的,2003年就拿到这个奖,应该是效率非常高的。

在人才培养方面,我喜欢教书。我离开大学的时候,我的学生,当然现在我的学生在座的也有,还没有博士毕业过,我回国后已经培养9名博士后,25名博士,两名硕士。过去八年的时间,其中有三个人,包括王取泉,武汉大学物理系的教授也是博士生导师,成为教授、副教授的还有五名,我第一位博士生获得了全国优秀百篇博士论文奖。每年物理只有五个,我们能进去也不容易。我还有一个女学生获得了2006年的全国优秀百篇博士论文奖,第二名。还有一个男学生,在2005年获得了全国优秀百篇博士论文的提名奖。什么是提名奖呢?因为最后进入决赛是两百名中选一百名。实际上这两百名中,物理就选五个,再说研究方向又非常不一样,所以也是不容易的。

还有一件事,我25岁做爸爸。35岁的时候,刚回国连讲师、副教授、准教授都没做过,直接就当了教授了,41岁多一点就当了院士。今年我儿子和各位一样,考上大学,所以我也很高兴,觉得比我当了院士还重要。

再从另一个侧面看,我又有非常不光彩的历史。我有两次考研失败,考研究生就考了三次。还有就是考大学就有个失败,那次当然是提前三年参加高考,那是失败。有七年读研的坎坷,八年留学的苦乐,还有九年创业的喜悦。今天,讲一讲我两次考研的失败到七年读研的坎坷,以及八年留学、九年创业的苦。我今天的主要内容就集中在这几个方面。大家注意我给你的家庭作业,注意仔细听。

在大学我的学习基础打得应该是非常扎实的。那个时候没有网络,唯一的娱乐活动就是踢球,打打羽毛球、篮球。一个班里有一个足球,有一个篮球。一个月看一次电影,所以,大部分时间都在学习。当时刚刚恢复高考,在学校集中精力学习,当时最高的理想就是大学毕业以后能读研究生。当时这个是比当那个百万富翁、千万富翁还要崇高的一个理想。所以,当时在大学咱虽然没有非常用功,但是基础打得是比较扎实的。结果就好好复习去参加考研。当时报考的哈尔滨工业大学,结果高等数学考了39分,当时认为哈尔滨工业大学和清华一样是工科院校。工科的数学算什么,所以我就轻敌了,没有好好去准备,这第一次考研就失败了。所以,1984年就分到曲阜师范大学去了。除了辅导辅导课,改改作业,其他时间还是在一心一意地准备考研,实现自己的梦想。当时,第一要好好地准备高等数学,第二我就追到当时全国最好的研究所——科学院物理研究所。学物理的话,这个是一个最好的地方。结果另一门最关键的基础课——普通物理,好像历史在故意给我创造奇迹一样,又考了一个39分,一个39分多不容易,结果又考了一个39分。所以当时,尽管考完大学以后很风光,结果考研一直失败。两次打击以后,精神上受到一些挫折。当然,我个人的一个大优点,就是勤奋,再困难我也不会沉迷下去。第三次还是考到了中国科学院物理研究所。到硕士毕业的时候,因为条件的限制,我的研究方向的选择不是特别适合于自己,基本上两年在学术上没有任何的进展,大部分时间都是在修理仪器。当时毕业了以后,找工作还很难。这个时候有老婆也有孩子,但没有工作,怎么办?那就和导师商量了,继续留在那里做研究生,那么这样拿到博士以后,也许情况会发生变化。在这种情况下,导师也确实考虑给我一个机会,让我继续读博士。但是读到1992年的时候,读了四年,在实验室没有取得一点像样的学术成绩,是修了四年的仪器。当时导师看到确实受到实验条件的限制,由于他是改革开放以后第一批到日本留学的学者,就把我送到他在日本留学时候的一个同事那里,做联合培养的博士生。按理来讲,硕士生三年,博士应该1993年毕业,给我考虑这件事情的时候已经只剩下一年了。按照当时科学院的政策,我可以延长一年,可以有两年的时间到一个先进的国家,那里有先进的仪器,这样有利于完成我的学业。所以,导师的恩情是永远不能忘记的。然后,我就准备去那里。

那么,再看一看我当时的英语状况。咱现在讲国际化、全球化,英语这个语言工具很重要。当时我的英语,就是my English in 1992。讲一个故事:我就要到日本之前,正好那个教授来中国参加学术会议,我们教授就告诉我,这是一个很好的机会。你到机场去迎接他,这一段时间除了开学术会议以外,其他的时间陪伴他旅游,就是所谓的sight-seeing。你去负责,这样会增加你们两个之间的感情。这个人要求是非常严格的,通过感情交流,到了那里他对你会好一点。所以我的导师还是非常considerate,考虑还是很周到。当时,我对英语是看了很多、读了很多、做了很多练习题。考了三次研究生,题做了很多,但是听力和口语是一塌糊涂。我领他待了三天,长城、十三陵都去过,我几乎一句话也没听懂。但是,我有满腔的热情,用一个yes对付了他三天。每天早上到旅馆见了他以后,他就会跟你讲:“Today’s weather is very nice!”我就回答:“Yes!”第二天了,“Today, the weather is not as nice as yesterday.”“Yes!”就是不管他说啥赶快回答“Yes”。“Thank you!”“Yes.”“Sorry!”就靠这个。后来,我的精神也把教授感动了,所以从我成功以后,他经常来北京玩,还提起这个。

1992年6月份,我到了日本的东北大学金属材料研究所。这个东北大学,是在仙台,我觉得是日本最美丽的一个城市。这里有一个金属材料研究所,日本东北大学的材料学科,前几年有一个统计,还是世界第一的。日本在“二战”以后,民族工业的发展很大程度上还是靠钢铁,有好几种钢是在这个研究所发明的。所以东北大学金属材料研究所在日本大学的研究所中几乎是第一名,这是一个非常有历史、对钢铁工业发展作出重要贡献的研究所。金属材料所,一般都叫金研,在仙台。再一个大家都知道,一个在中国非常有名的文学家、思想家鲁迅当年曾在东北大学学医。当时还有一个藤野先生,大家都知道是吧。我算起来还是鲁迅的一个校友。当然还有一些有名的,比如一个在学术上比苏步青还有名的教授,第一个在日本获得理学博士的陈建功教授。苏步青后来是复旦大学的校长。我当时满怀着信心到了仙台这个美丽的地方。但是去了以后,发现不到一个星期自己掉到深渊去了。在去之前,我的教授就讲,这个樱井教授非常严格,他的实验室有个外号,咱们都知道nickname,他的这个实验室在日本、在世界上有一个外号叫“Seven-Eleven”。“Seven-Eleven”现在国内也有了,当时国内还没有。早上7点开门,晚上11点关门。不管刮风下雨,你7点钟一定要到,晚上11点才能离开实验室。否则第二天见到你的时候,他的脸耷拉得非常长。所以我从来不敢不到11点的时候走人,尽管他那个时候也不在。你想想我们在国内,中午有午休,吃完饭,大家在床上聊会儿天,下午两点、三点半起来,洗洗脸到实验室去待会儿,就准备踢球了。晚上要是看录像或者是打麻将晚了,第二天就睡个懒觉。但是到了那里,一下子叫你从7点到11点是什么意思,意味着什么?你早晨6点就要起床,当时骑车去要20分钟。你要保证你7点一定要到。不管刮风下雨,你跑步也得去。然后11点回来的时候,骑车还得半个小时。在11点钟的时候你还想吃点东西,再洗个澡,几乎只有六个小时。还有,就是绝对难以忍受寒冷,那里真冷。当时在正做着实验的时候就跑到厕所,日本的厕所非常干净,那个晚上就在那里睡上三个小时,很快就能睡着。还怕导师看到,是战战兢兢地睡这个觉。另外,更加可怕的就是精神上。因为刚去,日本那个“老板”手下有一个副教授,长得就是很吓人的样子,非常严肃。你做实验稍微有一点不规范,讲英语的话说你会说,please don’t touch是吧,他从来不这么说。他会说Don not touch!所以你又不敢动,时间上还是有限的。所以在这种情况下就掉到了深渊,在这个深渊中我想试验是很困难的。有时候打电话就真想告诉我爱人我想回来,在国内就是摆摊儿也不在这待了。但是我爱人每次都说:儿子要和我讲话。儿子就说爸爸你要好好干,回国的时候给我买很多很多可乐。听到这个的时候,眼泪就想往下掉。自己的儿子,也许是他妈妈告诉他这么讲的,那个时候他就三四岁,但是你感觉到你的责任。你想你的家人包括你的孩子,希望你学到满身才能,掌握现代技术,衣锦还乡,你还要回去!在这个时候想想自己在精神上或者在体力上受这么点累算不了什么。在遇到困难的时候,你需要有一个参照点,你会忘记在精神上、体力上或者其他方面上所受到的压力,所以,想想这个时候我就一切都坚持下去了。一旦你坚持下去的时候,你受了很多的艰辛,就像爬到山顶的时候你会感觉,常常出现在你面前的是另一个世界,是一个美丽的花园。那么你下面的可能就是下坡,你就顺利起来了。所以你们现在很顺利,但是,你总有一天会碰到挫折,甚至你都有想死又想活的这种感觉。这个时候就要想一想,起码你要想一想你的父母,想想你以前的朋友对你的期待。这个时候你就会转移你的注意力,就会战胜这个困难。这是一个体会。

过了若干年以后,我回国的时候,申请中国科学院的“百人计划”和国家的“杰出青年基金”,这是青年科学家非常难拿到的两个基金。我请北京大学物理系的杨威生(在日本留学的时候我和他合作过,他是一个非常严格的人)给我写推荐信,他在推荐信的开头写了“薛其坤的一个最大的特点和优点就是吃苦耐劳异于常人”。所以,我没有任何别的优点,但是吃苦耐劳我敢和任何人一比。如果你不相信的话,在晚上12点只要不是我在出差,你往实验室给我打电话我基本上都会在。所以,我经过这么一个长期的训练,自己确实喜欢这个科学研究。因为觉得给我1000万元叫我去做别的事情没有比这个更有趣,所以我非常喜欢这个research或者将来去教学,确实是打内心喜欢。当时我还是一个学生时,驰骋于足球场上,还喜欢打麻将。但是没想到,很多年后包括我的导师,从来没想到我会变为一个科学院院士。我确实喜欢,所以这个“Seven-Eleven”的训练有时候是被动的训练,你一旦养成了还喜欢上了,也许这种训练方式不一定适合于每个人。为什么养成勤劳的习惯对你的人生非常重要呢?我举两个例子。我是做表面物理的,就是我下面会讲到一点,在座的每个同学,给你一个物体,你把它的表面给搞平了。做我们这种表面科学的,纳米的,需要什么?就是需要原子平面,就是在一个宏观的平面上,一个厘米乘以两个厘米这么一个尺寸上。它的高度不能变成一个纳米,一个原子层的厚度一般都是三分之一个纳米,三个埃左右。你想从一个厘米乘以一个厘米高度的变化小于一个纳米。大家知道一个纳米是10的负9次方米,是10的负7次方厘米,一厘米乘一厘米再一个10的负7次方的变化,变化不能超过一个纳米是非常困难的。那么这样做一个磨平物体,就像咱们有的同学用的镜子。那我们的做法是什么呢?用金刚砂磨,你拿金刚砂刚磨,开始的时候是宏观的,非常枯燥,那么你先用一个5微米的金刚砂去磨,磨完了再去用1个微米的金刚砂去磨,到最后就是还有更小的。但是在这个磨的过程中,勤奋是必须的。我当时是带着几个日本学生,我叫他们在5个微米的时候要磨5个点,这些学生,日本的学生是很听话的,他们就会磨5个小时。然后到了3微米的时候再磨5个小时,就磨三天才有可能达到这个原子级平面的表面。这时候你就不能省,你想我一用劲儿,一下子一个微米,一个微米的坑给拉上了的话,你三天也磨不回来,是不是?所以这个时候,等你做这么细致的科学研究的时候,你一旦使劲儿不均匀,那你就完蛋了,你这是叫“事倍功半”。那么他就得严格按照这个标准,大家都有经验。我在国内的时候,咱们有的同学就是爱耍小聪明,很快就弄玩了,想快一点用劲儿,那就不行。你到那表面一看,在微观上一看就像喜马拉雅山。这是一个例子。我觉得如果你这样做了,等你把这个样品放到超真空系统里头,你再用别的化学方法或者更高级的方法去继续把它磨平的话,那个时候你有一个很好的起点了。这个时候,一定像是华北平原,基本上是平的,再部分修修就容易了。如果像喜马拉雅山的话,你再用更小颗粒磨的话会非常非常苦难。如果要等到你偷懒了,你进去发现不行,重新弄回来搞,那时间就多了。所以,勤奋是非常重要的。

我再讲一个理发的故事。在座的同学可能理过发,如果将来你做科研、做研究,都会遇到一个类似的问题:你怎么才能理好发?我现在做科研,第一,要勤快,我要花很多的时间。人家理发师呼哧一下就剪掉了3个厘米,我每次就剪0.1个毫米,但是无穷逼近。你虽然没有理出一个非常时髦的头来,但是你从这个地方到那个地方是连续变化、渐变的。如果你一刀子下去,那么可能就是下面全没有,上面就一个盖儿,像帽子一样。我们有些同学干过这个。我们在国外的时候,有些同学想快,他就一刀子下去,这就一个疤儿。要不就是那样,上面平整,下面就没有了。所以你要无穷逼近,你总要得到一个虽然不时髦,但是我理出来一个叫人说不出什么来、标准正常的发型。再一个,没什么捷径可以走,就像你做雕刻一样,你先把眼睛挖大了,你最后完蛋了。所以你这个时候就是慢慢地从一步一步做起。你将来做研究,不管是做什么事,尤其是现在社会分工这么详细、这么高度发达,人都聪明得一塌糊涂的时候,你唯一可能比别人好的地方,就是你可能想得更细一点。所以,如果比方有十台这样的仪器做同样一个实验,合成同一个材料,测量什么结构,如果你做了这个实验,别人不能做得比你更好的时候,那你到家了。你必须每一个条件都要试过,这是勤奋。对于你做研究,你将来不管搞任何研究,不管是社会科学还是自然科学,这是非常重要的。我今天的体会是我个人的一家之言。如果你觉得不适合你,认为自己特别有创造性,比爱因斯坦还厉害,那是两码事儿。好,今天我讲的第一个关键词,我人生的第一个体会:你人生中要想成功要想成才,对社会有贡献的话,你想变成一个伟大的父亲或者母亲的话——勤奋。

好,大家会说薛老师正好处在这个国家的复兴时期或者过渡时期,当时从国外留学回来的人才很少,我成功是偶然的或者是运气好,那么我再讲两个更有名一点儿的。一个就是我刚才讲的我的导师,就是Toshio Sakurai,樱井利夫教授。这个樱井利夫是大阪京都那块儿的,父亲是商人。他上学的时候,就是在日本工业刚刚起飞的时候,他家很富,家庭条件非常好。他是当年的状元,因为那个时候日本也和咱们一样,咱们不也是每个省都有状元吗?尽管他不怎么宣传,但他是当年理科状元。那么第二个例子讲一个Heinich Rohrer。这个我也很熟,我和他在一起待过七八年。他是诺贝尔物理奖获得者,昨天刚公布,当然这是学术成就的最高境界了。看看这两个人,他们对成功的答案是相同的:你问他成功的捷径是在哪里?Work Hard,就是要勤奋。在这里我交代一个背景,也是我个人的一个学术领域,纳米这些小东西。人类对物质世界认识涉及显微,这个光学显微镜,还有各种各样的显微镜逐渐发展,会看到原子世界,对吧?目前对物质结构的原子分辨方法有三种:第一个大家都知道,电子显微镜。它能在晶体两个原子之间给分开,具有原子分辨;第二个,大家也一定熟悉,是在过了20年以后美国Muller发明的场离子显微镜,这个是在时空间就能看到原子,能达到原子分辨,我们形象地讲就是能够看到原子;还有一个,又过了30年,1981年,我上大学的第二年发明的,由德国的Binnig和瑞士的Rohrer两个科学家发明了扫描隧道显微镜。这三种仪器都是我们形象地讲可以看到原子,对一个结构的分辨达到了原子分辨。当然这个是对物质世界,纳米都不在话下,1个纳米是10个埃,原子和原子间的距离可以达到1个埃。这是三种科学仪器,那么这个仪器的原理呢?我讲当时为什么要发明它,这个原理就是那个针尖,就和你妈妈缝衣服用的那个针一样。那个针前边非常尖端,达到了那个尖端的那个针最顶部的时候,放着一个研究物体表面的时候,那么当这个曲体最前面的原子或表面与物体的距离达到小于1个纳米的时候,如果你在这个针和这个样品之间加上一个电压,两伏的电压,干电池一节,按照量子力学,就会有电流通过。平常你隔开的话,如果不是直接连接的话是没有电流的。但是在距离小到一定尺寸的时候由量子击穿,这个时候它非常灵敏,就把表面的起伏给你磨出来,它能磨到原子那么大小。这个工具后面发明的距离就是一个纳米。大家用这个工具不但可以看到原子,还可以在一个表面上操纵它,即所谓的原子操纵。这个Eigler,是美国IBM Almaden研究中心的Eigler用35个氙原子写成的世界上最小的IBM字符。这个扫描隧道显微镜可以说是在20世纪实验技术方面最伟大的发明之一。我们不但可以看到原子,当然你也可以用原子堆,还可以写IBM,还可以写任何字和形状。我和他本人也很熟,还有就是用48个铁原子摆成一个量子围栏。摆成圆的直径就是14.3个纳米。你可以随你的意愿,刚才是一个圆圈,你可以搞成一个纳米的足球场,都可以。关键是说,这个显微镜的发明人获得了1986年的诺贝尔奖。电子显微镜发明于1931年,到1986年,过了五十几年。但是他们两个发明了这个显微镜,过了5年后就拿到了诺贝尔奖。那么中间第二个发明场离子显微镜的Muller为什么就没有拿到呢?因为在1979年他就去世了。他去世以后,人们在宾夕法尼亚州立大学,在这个他原来工作过的楼前立了一个碑,就是纪念场离子显微镜发明50周年的这么一个纪念碑。上面写着“Atom First Seen”,就是第一次看到原子,是在时空上的原子。

我讲这些铺垫,第一,就是介绍一点科普的知识;第二,关键就是我和他有联系。我至今保存着他和他夫人的照片;第三就是Sakurai。刚才谈到东京大学的理科状元,后来我就成了这个人的学生。那时我就问他,他的要求是“Seven-Eleven”,他肯定他自己就work very hard。我说你当年很牛,脑袋很聪明,为什么还work?他说他也是一样,他也是“任天堂”游戏刚开始出现的时候,天天在家里、在大学里叼着烟,那个时候他家庭条件很好又脑袋很聪明,结果大学混下来,混个两年硕士毕业,一事无成,和我一模一样!但是他的导师把他送到Muller那里,Muller很凶,那家伙更凶,所以Muller就硬逼着他养成了这种work very very hard的习惯。所以最后如果要说我这个导师要成功,当然他在表面科学这方面是国际比较有名的一个专家,他硬是受到Muller的影响。当时是Muller发明这个仪器,他一定是美国科学院院士和工程院院士,他如果活着,这个诺贝尔奖肯定有他的一份。所以说我的这个导师是他最后的一个学生,我们所谓的“关门弟子”,因此从这点来讲咱也算是名师门第出身吧。他们在当时很自负,觉得自己很牛,结果在大学混了几年以后成了世界顶尖级科学家,那肯定是work very hard啦。所以到现在我们的导师,就是樱井利夫,他养成了不仅仅是“Seven-Eleven”的习惯,而是每天只睡四个小时。我实在讲给他精确到秒,就是在2006年的9月19号4:45他已经到实验室了。我因为到了那里,后来工作很努力,也不断取得好成果。扫描隧道显微镜又是在夜里最好做实验,因为夜深人静,你想那么尖的针尖,就1个纳米,你要做实验的时候如果咳一下,这个针尖就有可能碰到它表面就完蛋了。所以白天的时候,外边马路有车,楼上有人在跳舞,都会造成这个仪器的不稳定。所以夜深人静是做实验的好时候。我有时候常常有好结果的时候就通宵,通宵到了4点的时候或者到了5点的时候到楼上去喝咖啡。这时候,他已经到实验室了。我当时去访问上海复旦大学教授,导师4:45的时候就已经发E-mail了。最近就是在奥运开幕的时候,他是在早晨0:50的时候看到开幕式很成功。他说,他给我发了一个E-mail,就是“Congratulations on the very successful opening ceremony”,就是开幕式,给我们祝贺。那么他凌晨1点还不睡觉,早晨6点多,已经又起床了。大家知道,日本人工作是非常勤奋的。美国人不是这样,美国人很聪明,他们就是靠idea。我认识的一个比较熟的,就是Alec M.Wodtke,就是美国加州大学University of California,Santa Barbara,加州大学圣芭芭拉分校的化学和生物化学系的系主任。看看人家,两点钟啊。因为他谈一个样品的事儿,那么两点钟给我发E-mail。还有一个很有名的,刚才我介绍那个背景的时候,原子操纵摆的那个围栏纳米足球场的时候,有一个Eigler,他现在退休以后的继承者,就是这个Andreas Heinrich。他给我发的E-mail,早晨7点和凌晨1点的都有,说明什么?优秀的科学家都是这样。

最后讲一下Rohrer。这个我为什么讲,因为他后来和我非常熟,我们在中国旅游就有五六次。在平常旅游完,晚上在旅馆一块儿喝喝咖啡、喝酒的时候会交流。我就问他,怎么有创造性,怎么能做出好东西来,他也是work very hard,别的好像都没有。因为大家都知道,你这个人的天分,这个脑袋父母生下来就给你,你就这个样子,你是吃鸡蛋也好,或是喝凉水,或是吃咸菜,不会有很大的改变了,至少我看是没有任何改变了。你聪明,今天能考到清华大学来,当然你努力了。如果父母不给你这个脑袋,没有戏。但是这个是先天的,不能改变了。其他的能改变的是什么?你多方面的发展,要想成才的话,还是work very hard。所以我们再讲讲,这个Rohrer。到了2006年的时候,我们去河南一个大学,第一次受到了这么高的待遇是因为他,横幅上有“热烈欢迎诺贝尔奖得主Rohrer及薛其坤院士”。我们去参观了河南的少林寺。还有2008年,我们在瑞士开会,纪念他的发明25周年。我还在2007年,邀请他到清华,在“清华论坛”做了一个报告。当然报告完了,顾校长接见,我们参观了顾校长的办公室,还参观了我的实验室。大家有兴趣的话,可以到我的实验室去看看。我为什么讲这些铺垫呢,就是我刚才讲的STM的针尖,可以考考大家,你一般做那个针尖都是0.25毫米,比我们的头发还要稍微粗一点的钨丝或金属线去做成针尖。那么后面总是看得见、摸得着的,前面这个最顶部的针尖,你想达到它的分辨率的话,看到原子的话,前边这个分辨率,前面的这个针尖如果看成一个圆的话,它的躯干就是要只有几十个纳米。这边是毫米,前边是细到几纳米。大家看这个距离的话,前面的针尖要非常长的话,前面能透明,很柔很软是不是?不稳定,所以这个电流本身是到了纳安或者皮安,10的负9次方安培,10的负12次方安培,这个电流要非常小,只有等夜间来做。但是当时Rohrer不知道一定非得在晚上,我这个东西都把它挑起来了,放在一个弹簧上挂起来了。当时也没有经验,是不是白天就一定不好,晚上就是好。但是从最终得出的那个结果是凌晨1:12的时候,这是他告诉我的,那就是不知不觉地通过努力,在凌晨的时候得到了这个最重要的数据。所以说你要有重大的发现,他说你也不知不觉地就work hard了。当然你自己本身也就融入这个研究中了,这个很重要。事后你再想想也确实是。你现在要白天做实验,我们有经验的同学都知道你白天做的话,早晨有人开门,你这个仪器,声波可以传播过去,在这个仪器上,声波产生任何的波动,它造成的变化比这个原子起伏造成的变化要大得多。所以咱们最后要work hard,也是必然的一个结果。我再举一些例子,Rohrer给我写在他发明25周年的时候,还请了几个朋友到他家去。他拿到诺贝尔奖之后,以他的名字命名的街,还有一个很好的房子在那里,旁边就是山。当时就请了美国斯坦福大学的几个教授,我的老板,当然还包括我本人,邀请我们去他家做客。他就给我发了E-mail,是23点3分38秒。后来他到70多岁了,这是2006年的时候,他是3点31分发的E-mail。我想今天,再一次强调一下,通过我个人成长经历,和包括有名的、包括拿诺贝尔物理奖的大部分人,都是工作非常勤奋的。

我现在指导学生做论文的时候,我说你要一个句子一个句子地、一个字一个字地去看,去推敲,一段一段地去检查。这一个句子和另一个句子的连接,这一段和另一大段是怎么连接的。尤其是做科学方面的文章,不是要讲究你的文学才华,你是把一个科学上的东西告诉别人。它的逻辑关系,当然一节一节地讲实验部分,再讲理论部分,要反复地推敲。所以如果你没有勤奋,偷懒啊,就会经常出问题。我的学生有很多不服气,有一个比较不服气,还是一个女学生,也比较聪明。当时,我看了她写的一般都是英文的文稿。正式投杂志之前,我给她改了几次,除了英语本身以外,还有逻辑上叙述不好。我说这样吧,我已经改过两次啦,我也比较忙,不能再一个字一个字和你去讲,再去教你。你呢,把你这篇文章读20遍。读20遍,很机械很愚蠢的东西。你别管那个方法work不work的,究竟有没有用,你就给我改20遍,每改一个版本给我,咱们俩再谈下一步修改。结果,就是这个同学还是不服气这种做法。她两天以后弄了20个不同的版本,从V1 一直到V20,一个一个全给我发过来了。发过来以后,你看,我是做了这么多功夫的人。我就去看她的时间,其中有一半的文章,就是一半的版本,上一个版本和下一个版本只隔10秒。我一看就看到了,我就把她叫过来。我说你骗我,你糊弄我。她说没有啊,老师。我就把时间拿出来,我说你看这V3 和V4 之间只隔了10秒。你在10秒时间,这10页一篇的文章你怎么能看完,是光速吗?她的脸红了。V7 和V8 隔了3秒。她糊弄我。所以,我说你不服气咱现在看最后一个版本,把你这篇文章作为考试改错题,你去改,发现结果。她自己就看出来问题。这样去改一篇文章,拿一篇文章当改错题的时候,你才会发现,我说你每改一遍,除了文章本身以外,逻辑关系每一次都不相同。科学的东西要很严谨。现在她在美国做post doctor,写出的文章,用英语写的文章比我还好。就是说,做自然科学你如果没有这种严谨不行,你每改一遍,都有收获,都使你这篇文章的质量提高。也就是你觉得没有任何事情可以做,包括这个图怎么放,也就是认为所有的东西都是完美的时候,你再去交给你的导师,这个时候我觉得你的功夫才下到家了。所以,这个时候需要你勤奋,即使你聪明,你将来想做科学研究,或者想成为一个企业家。当然越成功的企业家越忙,忙得天天都没时间。没有成就的、水平很差的人,天天没事干,很闲,什么约会、喝酒都有时间。成功的人是很忙的。所以从这一点来讲,勤奋是很重要的。勤奋可以贯彻到你去做研究中。那么我就告诉我的学生,说这里有一些诀窍,有些some tips。你读20遍了吗?你精读了吗?包括句子每一个字都精读了吗?你检查完细节,你再去看看结构上的、宏观上的组织。只有你觉得我没法再改了,你再交给我,我在上面再加工加工。我们把稿投出去,人家接受了。结果这篇文章水平很高。但是具体我从改文章这个角度,我就知道,如果这个时候你没有勤奋,你偷懒,今天晚上我有约会,和男朋友去看电影去,不行,那不行。

再回应一下,刚才谈到my English in 1992。1996年的时候,我刚才讲了我用一个“yes”对付了几天,然后在日本工作了四年以后,我那个英语,虽然不像曹老师那样讲很标准的British English,但是山东英语很熟练了。老师要求很严格,就是我要讲的每一张图片,你要讲什么,完全用文字写出来。他一看你这个英语够戗,到美国去开会,花了那么多钱,你再去给我搞砸了锅。所以,是非常严格。你把投影片准备好了,他检查以后,好了,这一步过去了,下一步你讲什么用英语写出来。PPT是什么,你怎么讲的,都要写下来。他那口语是日式的英语,但是他写的是非常好的。他改完以后,我再把它熟练背会。背会了以后,到了美国。在第二天开会以前,我还背了20遍。最后到了什么程度,我每讲一个,我那个动作是什么我都清清楚楚。那次去是竞争一个学生的什么奖,虽然我没拿到,但是我得了runner up。什么是runner up,就是亚军。所以我就是这么训练出来的。虽然英语不是咱的母语,我想你要把那个报告让别人听明白,你不能在那念,你把它写好了以后找一个专家改一改,使你的英语不能有任何打哏的地方。你才能用这种语言交流。当时他就是这么训练我们做这种外语报告。所以大家看看我为什么有20遍的要求,就是这个原因。现在到国外开会去讲英语的时候,我们有很多中国的professor包括有很多院士,除了那些早期在美国留过学的,讲的是惨不忍睹。就是人家问他问题都不明白。问的是3,他答4。所以,你写好了论文,因为你自己可能不知道你英语犯了什么错误,你叫他帮你改改,就会发现,同学给你改了,有很多错误。然后人家给你干了,你也得帮人家干。另外还有一点,你把你的英语对着字典,把每一个单词翻译成汉语,如果这个汉语读起来非常流利,那么你这个英语是一个标准的英语,但是常常很糟糕。就好像“好好学习,天天向上”,翻译成“good good study, day day up”;另外还有一些,就是还有一些诀窍啊。比如说,你听一个学术报告,对这个报告我不感兴趣。不感兴趣你去了也不能浪费时间。这时候,我的一个经验就是,你每周参加一个学术报告的时候,争取那个报告完了以后问人家一个问题,然后问你自己一个问题。当你想问一个问题的时候,你总想问的问题非常妙,这个时候你其实很困,脑袋非常懒惰,但由于你想提出一个问题,你不知不觉中就融入到了这个报告中。另外,你要问自己一个问题,就是说人家这个报告,虽然听不大懂,但是精彩之处究竟是什么。如果哪一点你听不到,你看看人家那个PPT的style。看看人家怎么做PPT,这个人的报告好像不怎么样,但PPT很有美感,你这样也可以学到东西。

那么第二个关键词,就是要乐观。刚才我讲了,人生路很长,总会有一些坑坑洼洼不顺的地方。你的人生也会有不顺的地方,有时候你会碰到很烦的事,有时候会碰见挫折。刚才我讲了,在这个时候你总是要有一些精神胜利法,转移你的注意力和你的视线,总是可以找到一些办法。第一,你本身的人生是很美好的,要充满信心。你想想,你的初中、小学还有高中的同学和你相比,有很多,比如说你的小学同学,现在可能已经当妈妈,在饭馆里打工。你在这里有苦恼还想不开,甚至有人还跳楼,我想真不应该,是不是?你的父母给你这么好的一个脑袋,你利用这么好的天分考到清华来,你在清华大学,你还有什么想不开的?我给大家一个经验,就是一旦有烦恼,我在网上用百度或者google去搜最感动人的照片,每年都有一个年度的感动照片。譬如有张照片,他不用说去学习了,连饭都吃不饱,这样的事情还很多。而我们已经有了一个很好的起点啦,所以碰到一些困难算不了什么。什么叫挫折呢?那么还有一些,大家也许会有这种经历。有张照片,我当时看了还是有点掉泪。那个同学背着打牛草,当时有记者问她一些问题,她不说话,只是摇头。当问她为什么不上学的时候,她掉泪了,说没有办法上学。所以这个时候,和这些人相比,想想在生活中没有我们不可以忍受的挫折和苦恼,是不是?所以今天,为什么要乐观?在座的各位没有理由不对生活充满信心,前途对你们来说一定是非常美好的。所以一定要想到:我一定会好,很好,已经够好的了。这是第二点,要乐观。

最后是联动的家庭作业。我这个报告,是讲勤奋和科学发现。我在这里问一个问题:大家今天看了我的PPT以后,就是我故意制造了一些不规范的地方,谁发现了那个PPT在某个地方不规范?我把my English in 1992故意没留空格,这是一个不规范,不错。还有这个大家再看一下,我这前边是1,我把它copy过来是2。这个你看到了吗?这个地方你看奇不奇怪?清华大学物理系,这个“清华”,这个地方用的都是宋体,这个地方是黑体,对吧?其中的“大学物理”是新发现,是不规范的。所以,我只是讲,举个例子,就是你真要认真到这种程度,我如果要了解一下薛老师的情况,我把这个投影片看它个20遍、30遍、40遍、50遍,我把每个字行与行之间的间距,段与段之间的间距,全部都记在脑海中的时候,我发现,我很敏锐地感觉到,别的地方都正常,这个地方不正常。当你发现了不规范,当然这是我故意制造了一个不规范作为引入点,这个地方something new,有新东西。有很多人可能就是简单地看一遍就过去了。这个现象,等到机会要进行科学发现到了的话,你没有很认真很勤奋的精神,是不会给你的,你也不知道,因为你没有那么认真。我天天做实验用显微镜,你拿过来左看看右看看,好,这个地方有something new,有些变化,和以前不一样的地方,这样就需要你去多看。所以,你如果困了回家了,这张照片扔掉了,明天你就不去看了,这个发现如果是能获得诺贝尔奖的话,就没了。所以有些科学发现并不是只有你提问题的时候导师可以告诉你,等着你自己去创造呢。没人能告诉你哪天就来了一个科学发现。所以,就像刚才讲的有一个不可预测性。但是如果要想天上掉馅饼,如果你在那个大操场等啊,等了10年,那个馅饼掉给你也不会掉给天天在屋里睡觉的,是不是?好,这就是勤奋和发现。我最后强调,这就到了我的人生格言:脑袋,是父母给的,我们有一个聪明的脑袋要感谢自己的父母。这个是先天的,不能改变的,只要营养够了,吃鸡蛋和吃咸菜是没什么大的变化的。但是你的努力是有变化的,所以一个人的能力是有限的,但是努力是无限的。这是我的座右铭。今天就到这儿。最后的时间,我就留给大家。今天我讲的主题,关键字,就是四个字:勤奋、乐观。你想要成功,想要变成一个大企业家、大科学家,或者是在任何一个地方做一个合格的工人,或者是合格的工作者,“勤奋乐观”非常非常重要。好,谢谢大家!

问答录

问:请问一下薛其坤院士,您认为如果不是日本的教授,没有那种“7·11”,如果日本教授不是那样要求work hard,您认为一个人如果在自主的情况下有没有可能达到特别勤奋的境界?

答:好,谢谢你。没有,因为以前从没有感觉到这种严格的训练。应该说我当时的导师也训,但是没有那么大的压力。如果没有高压力的话,我这个人性格是好玩的,我觉得可能我会做别的事情去了。

问:薛院士您好,我想请教一个问题就是,在这次讲座中您讲了两次您儿子的事情。我想,如果您没有那么早结婚,没有那么早生儿子的话,您会这么用功吗?还有就是一般您觉得多少岁结婚生小孩子比较合适?

答:先讲第二个问题吧。什么时候结婚更好?在我们那个时候,因为传统观念,我当时在山东,在曲阜那个地方,比较传统一些吧,大家都想早结婚,早生孩子。现在可能你还需要有一个住处,一个工作,这个可能是理性的考虑。当然本性地来考虑还是希望早些好。但是我本人的性格决定了我做什么事情还是有满腔的热情,和别人的关系相处得比较好,也就是注意团结。另外就是有一点百折不挠的意志。再一个就是不管做什么,我们学校开这个讲座我是最赞成的,我也愿意来讲。我在大学在基本功训练方面也下了很大的功夫,但是,一个人是要全面的,对不对?哪个地方有缺陷的话,就会造成你有的时候不是很乐观,有点小事你就想不开,想不开的话压力就会很大。所以,一个人要成功的话需要多方面的素质。所以一个系列性的报告,有时候和你的专业学习可能差不多重要。有很多人,比如张朝阳,是清华大学物理系毕业的,他现在是搜狐的总裁。他就变成了一个企业家,他如果光靠知识的话,可能难以成功。也许当时他学习很好,但是其他方面的素质使他成功,对社会作出贡献。所以,身心健康、乐观,除了打好基本功,全面发展很重要。不管你的起点是什么,你的未来是什么,你都要全面发展。比如踢球,我经常踢球,所以现在身体不错,也觉得精力非常充沛。这些各个方面小的因素都有可能是造成你成功的背后的一些条件吧。

问:薛院士您好。首先非常感谢您今天给我们做这么一次非常精彩的演讲。您在讲您考研的时候,说过责任是促使您勤奋的一个重要动力,但是现在也有别的说法,比如说是兴趣才是促勤奋的最大动力,我想问一下,您对兴趣和责任这两种说法的关联和区别是怎么看的?

答:好,这是一个挺难回答的问题,也是一个非常重要的问题。那么兴趣,很多人在谈兴趣,人的天性是爱玩。比如你喜欢打游戏玩,或者女同学喜欢做点别的游戏。我觉得兴趣有时候是需要培养的,这是我的看法。因为你这个兴趣在这个地方,你现在有许多选课的时候或者是分专业的时候,或者选系的时候,说兴趣,你没有感觉。所以在这种情况下有时候兴趣就是逼到你这个方向,你也就慢慢产生兴趣了。像我以前,我的兴趣在看足球赛,我把几十年世界冠军队的队员或者主要队员的风格都看得很熟悉,我的兴趣在那里。但是,这个并不是将来你的事业成功所要的兴趣。大部分时间你不知道自己的兴趣在哪里,往往还是需要你去培养吧。关于责任,我觉得这个问题很重要:第一,在碰到挫折的时候,责任感可以使你敢于迎战这个挫折,那么一个就是你的亲情,人毕竟是靠社会的。你也有家,有朋友,这个时候有可能是你的动力。另外说得大一点,我们总希望自己的祖国强大。你有时候看到,或者互联网上,大家知道奥运会,有时候看到抵制奥运会,这个时候你受到的这种教育,尤其是你处在异国他乡的时候,你可能就想我确实要掌握这种本领。这个就需要你听听人文报告,多看一些东西。有的时候从大的方面,从爱国,你为什么总喜欢你的父母?那么你生长在这个国家,你肯定会对这个国家有感情。这时候,从大的方面讲,如果你受到歧视,你感觉到一种责任感,也会通过学习使你在将来或者你在异国他乡的时候改变这种状况,这也可能是你战胜挫折的一种动力吧。所以,我讲了两个方面。第一,有可能是个人,这个家庭、亲情关系使你有责任感。另外,在一些大的方面,只要你了解得多,你也会增加责任感。所以这些都会成为使你增强信心、战胜挫折的一些动力。

问:我想请问,刚才我在樱井利夫给您的一封邮件中看到,他曾经提出一个疑问,他对北京奥运会开幕式的盛大感到非常震惊。他说对比美国奥运会,美国的奥运会只有几个表演者,但是中国的奥运会有如此众多的表演者,而且达到如此惊人的和谐与统一。他想问您他们有没有受到不公正的对待和控制,我想请问您,您是怎样回答他的呢?

答:这个同学观察得非常仔细。当时是这样,美国没有直播,大部分的台是播了十几个小时重放的录像,他是讲的这个意思。他不是讲公正不公正。他是讲,因为奥运会不是授权了电视台,这个电视台为了造就最佳收视率,它没有现场直播,所以他是对这个表示奇怪。如果我还记得我的E-mail的话。谢谢你观察得这么细致。

问:薛老师我有个问题,就是您经历那么多挫折以后一直挺过来了,可能支持您的是一种乐观吧。您告诉我们遇到挫折不能放弃,然后同时告诉我们,遇到挫折时还要想到比我们差很多的同学、朋友,我想如果这样想,遇到挫折会不会放弃一些努力。比如我们看到卖菜的同学,我们会想到我们的境遇比他们好,有可能面对挫折就放弃了自己的努力,您怎样既保持乐观又继续努力?谢谢!

答:谢谢,曹老师帮我回答一下吧。

主持人:怎么样既乐观又保持继续努力,我觉得两者不矛盾,如果我理解是正确的话。如果你很乐观,你就会继续努力,因为你总有一个目标,有一个方向在指引着你,所以你就会继续去努力,因为你要达到那个目标。

问:薛老师您好,我想今天问您两个问题。第一个,我们现在要追求建立一个充满活力、和谐的社会,既然充满活力,我想年轻是一个很重要的因素,因此很多媒体在介绍的时候都不可避免地提到您是最年轻的院士,那么我想问:是年轻使您的成就更加显著,还是显著的成就使别人更加关注您的年轻?第二个问题是您在提到自己的经历的时候,总是在以一种非常轻松的口气描述自己这么多年的经历,但是您的讲座的目的确实要告诉我们要勤奋要乐观,我想是否以这种非常轻松的口气来讲述自己的经历会减少说教的目的,让我们觉得我们生活中的许多困难都会轻松地渡过去,不做太多的努力?谢谢。

答:第一个问题不太好回答。哪个同学能帮我回答一下?

问:我认为您当选科学院院士并不是因为您年轻,主要是因为您成就显著,但是媒体和一些报道,为了让您的成就更加显著,所以才突出了您的年轻。另外刚才的同学问的第二个问题,我觉得目的并不是说教,只是让我们能够近距离接触一些成功人士,然后让我们从中学到一些经验,用轻松的语气讲话并不妨碍您对我们学习的鼓励。因为通过这次讲座,确实让我感受到一个人要想成功,想要取得成绩就一定要付出非常辛勤的努力。但是您轻松的语气让我们觉得并不是很压抑,并不是一定要学到什么。我觉得这样的效果应该是更好的。另外,我有一个问题想问一下,您说您在1992年到1996年外语不是很好,但是您进入日本以后应该是用英语和导师交流,我想知道您是否遇到了很大的语言障碍,您是怎样克服的?

答:这位同学对那位同学问题的回答,我觉得比我的回答要好得多,我也想这样回答。第二个问题,英语刚开始是这样的,我们每一周有一次所谓的组会,咱们都叫group meeting。这个group meeting,我刚开始的时候也几乎听不懂。那么怎么克服的呢?刚开始时听力就是硬听,因为还是需要一个环境。大家都讲英语,它是一个international group,就需要大家讲英文。后来在实验室的情况下都要求大家讲英文。所以,就是讲一个环境,我觉得环境非常重要。另外,说的时候有的同学怕羞,你说就是了,你讲得很好的时候,你就不会害羞了。所以,语言,我觉得除了你自己努力的话,最大的是一个环境。

问:我是一个来自电子系的大一新生。电子系是清华最大的一个系,260多人,所以您所说的勤奋也是用于我们所有的260个人。但是刚才您说了,如果天上掉馅饼,一个人天天在操场上等,还有一个人在家里睡大觉,这个结果肯定是不一样的。但是如果260个人同时在操场上等这一个馅饼掉下来,那一个馅饼砸到谁脑袋上就不一样了。所以我想在勤奋的同时,学习方法是很重要的。您做所有的事情效率都是很高的,包括一些个人问题还有一些其他问题。所以请您对大一所有新生介绍一下您除了勤奋以外的学习方法,您处理事情的方法是怎样的?

答:关于学习方法,应该是你比我有资格,因为你考大学的时候我都没有你考的好。被动的学习方法,你可以掌握一门课很快,可以做题做得很好,但和你的创造还是两码事。我的意思是在学习方法上你们在座的各位好像在做题方面都是很好的,但是这些并不意味着你做科研的时候没有问题。有时候你可能一个idea是在两个星期以前的一个小的idea,都可能造成重大的技术发明,可能使整个技术提高一大块。所以,学习方面和创造差别还是很大的。但是,要打好基本功。比如说高等数学,将来有了这样一个现象,我说要做定量分析了,你的数学不够。像我学物理的,你将来可能要学许多物理系的知识了。为什么呢?我们做物理的,我对电子在一个物体中在一个晶体管里的传播,是怎样运动的,我比你做电子的、做集成电路的清楚得多,就是这些基本的东西在现有的课程框架下把它学好。所以我不知道怎么回答你这个问题更好,但是,现在大一的学生就按照学校的课程走,作业完成了,这些基础课程学好了以后,如果有精力,多参加一些课外活动、社团。所以基本功还是很重要的。

问:薛老师您好,第一个问题是我想问一下在勤奋与其他问题之间您是如何两全的?第二个问题是在家庭与工作之间您是如何兼顾的?

答:先讲第二个问题,勤奋与家庭,说实在的,我对于我儿子的教育很少,包括后来教育晚了,我儿子就玩游戏,后来到初中的时候就管不了,应该是脑袋非常聪明,就是爱玩游戏。另外我在家里不是很管,在这方面我不是一个称职的爸爸,或一个称职的丈夫。在这些方面应该说总是有一个地方强,另一个方面弱。我爱人很配合我,基本上家里的事情都承担下来了,所以有一个非常理解你、支持你的工作伙伴非常重要。第一个问题是勤奋与其他,应该是全面发展。我刚才讲了一个是你脑袋很聪明,想做得更好一点就要多勤奋,是这样的。

问:薛老师您好,我首先想问的就是,刚才您讲的在日本留学八年的苦乐,我想问一下您对日本的态度是什么?不知您是否想成为中国获得诺贝尔奖的第一人?

答:当然想了。但是我现在做的问题,到了一定的阶段你做的问题,比如说高温超导,温度很高的情况下就没有电阻了,高温超导的机理是什么,当然如果解决这个问题就肯定是一个诺贝尔奖。你把它提高到室温而不是零下几百度,肯定是一个诺贝尔奖。但就我现在来讲,即使解决了,它和获得诺贝尔奖也差得很远。所以,我很想,但是我做的具体的某一个研究方向是不可能拿到诺贝尔奖的。即使拿诺贝尔奖,也是意想不到的,比如说某个学生在做,这是意想不到的。所以,总的对你问题的回答就是,我很想,但是科学发现不是你预先就设计好的。实际上没有一个和诺贝尔奖直接相关的问题。你像在1988年发现的巨磁电阻效应现象,是在2007年得的诺贝尔奖。当他发明这个的时候,这是一个现象,他把它用在硬盘上,当时我们就是用很小的软盘,后来变成一个硬盘。当时他发现这个现象的时候,他本人也没有想到会拿诺贝尔奖,没想到后来还能商业化,提高到信息存储的技术上,出现了一个革命。所以没有一个问题,除了你给一个室温核聚变、室温超导问题,这些可能是。像解决能源问题,像光合化解问题,我只要有水、太阳,就能解决能源问题,绝大多数的问题没有一个速成诺贝尔奖的。还有刚才的那个同学提的问题是关于对日本的看法。我在日本待过很多年,我有很多朋友。总体上来讲,日本文化上,你比如说吃喝、送礼回礼等,应该是从个人关系上,从东方文化上来讲和我们是非常近的。另外,刚才讲了,日本人非常努力,关系也非常融洽,也非常有礼貌,这一点是值得我们学的。但是一到了牵涉两个国家关系的时候,我和你的感觉是一样的,有时候很恨,也很反对。你像中美关系,我想我和你们的感觉是一样的,也是不喜欢的。很难用一句话来讲,但是它有许多特点是非常优秀的。

问:我对您提的问题可能会稍微尖锐一点,因为他们提的问题都是对您的褒奖之类的。我先给自己一个问题吧,因为您说了,听完报告我想给自己一个问题,也给别人一个问题。我对自己的问题就是:你准备好了吗?我给您的问题就是:您真的成功了吗?您有没有真的准备好去获取一个诺贝尔奖?我想说的就是,您刚才说过自己获得诺贝尔奖的机会比较小了,我觉得这是相当不对的,因为有梦就有希望。如果你刚开始就否定的话,你成功的机会就已经很小了,你必须觉得:我自己为什么不能呢?别人能,我就能,所以我一定能够胜出的!我能够得到诺贝尔奖!就是说你要对自己有信心。我想说的就是这件事,谢谢。

答:大部分问题,不是你解决了就能拿到诺贝尔奖。我刚才讲了,比如说,室温超导,你解决了这些问题,比如说你解决了癌症,你找到一个有效的办法,这些肯定能拿奖。但是对我现在做的问题来讲,我不知道能不能拿奖。我也非常想拿,我也非常努力地去工作,我也不断提高仪器的分辨率,改变仪器的技术水平,我也想拿。但是,它没有一个明确的目标,解决这个问题就能拿奖。

问:您好,我是一名文科新生,您是研究自然科学的,我想知道,您对社会科学有什么看法?我想知道,社会科学在自然科学方面需要哪些补充?

答:当然了,文科很重要,包括在平常的精神上,有很多,包括享受也好,都是与社会科学、文学有关。我们应该是全面发展的。这个社会科学应该像自然科学一样重要,只是三百六十行,大家分工可能不太一样。文科的学习,许多东西,比如说勤奋啦、认真啦,也应该是相通的。

主持人:好,同学们,刚才薛其坤教授给我们做了一场非常朴实,非常平和、生动、风趣,而且引起我们思考的讲座。这个讲座不光是关于怎样治学的,也是关于怎样为人的。大家听了都很受感动和鼓舞。同学也都提出了很好的问题,这些问题反映了同学对薛老师在他的演讲中所提出的问题的认识和理解。以后同学们还会来听讲座,每次讲座实际上也是在学会听讲座和学会提问题,包括学会怎样理解别人的演讲,理解其他同学的问题,这是一个很好的交流和学习的机会。那么,这个机会,今天是薛其坤院士特别赠送给我们的,所以我们要以热烈的掌声对他表示衷心的感谢!也感谢大家!

第三讲 促进人文、艺术、科学教育的融合,追求真、善、美的统一

顾秉林

时间:2008年10月23日,下午3:20~5:20

地点:清华大学,六教6C300

主持人:胡显章教授

如果认真审视一下,科学教育如果缺乏人文艺术的内涵的话,往往就使得受教育者在知识结构方面呈现片面和狭窄,对本专业以外的一些重要的社会、伦理、环境、生态、文化、艺术等问题就缺乏应有的重视和认识。这种教育就使得社会理想的缺失和人文关怀的淡漠。

现在对于学文科学生科学教育还是弱了一些,因为有些人缺少科学的精神。个别的人把发扬科学精神当成了“科学主义”来批判。从一定意义上来说,有科学精神的人文教育才是有价值的人文教育。

从本质上说,科学、人文、艺术之间既存在着相互区别又相互联系的一个对立统一的关系。所以我们确实要通过这样的科学、人文、艺术教育的融合培养出集求真、至善、唯美于一体的新人,从而营造一个和谐向上的新文明。

顾秉林1945年出生于吉林德惠,成长于内蒙古包头市,1965年进入清华大学学习,1970年大学毕业并留校工作。1973年3月—1975年7月及1978年1月—1979年11月,先后在清华大学固体物理研究班学习。1979年赴丹麦Aarhus大学学习,1982年获得博士学位。长期致力于物理学和材料科学的研究与高层次人才培养,在凝聚态物理方向取得了许多重要成果。1999年当选为中国科学院院士。2005年当选为第三世界科学院院士。后来又获得日本早稻田大学名誉博士学位、法国里昂中央理工大学荣誉博士学位勋章。曾任清华大学物理系教授、副系主任、系主任,美国Notre Dame大学、日本东京大学高访学者,日本东北大学客座教授。2000年3月任清华大学研究生院院长,2001年3月任清华大学副校长,兼任校学位评定委员会主席,校学科建设领导小组组长。2003年4月任清华大学校长。目前担任国务院学位委员会委员、物理学与天文学学科评议组召集人,教育部物理与天文学教学指导委员会主任委员,中国物理学会副理事长,亚太物理学会理事,中国体视学学会理事长,北京市科协主席等。

主持人的话

今天新人文系列讲座的主讲人是我们的校长顾秉林院士。他1965年以优异的成绩考入清华大学工程物理系,入学后曾经受到蒋南翔校长接见的为数不多的高考成绩优异生之一。1970年毕业留校以来,在教学、科研和管理等方面都作出了重要的贡献。1999年当选为中国科学院院士,2005年当选为第三世界科学院院士。被国家人事部评为中青年有突出贡献的专家。顾校长特别重视人才培养工作,他已经培养了二十几位博士生,其中有2人获全国优秀博士学位论文奖。2001年3月担任清华大学主管教学的副校长,2003年4月出任清华大学校长。顾校长说我是他的老搭档了。我曾经主管过学校文科工作和文化素质教育工作,是清华大学国家大学生文化素质教育基地主任。顾校长特别重视大学文化建设和文化素质教育。在他担任教学副校长的时候,我们文化素质教育基地也组织过系列讲座,其中也是关于人文与科学的,顾校长就非常好地做了第一次讲座,受到大家的热烈欢迎。那次讲座就是我主持,今天我又主持,所以也算是一个老搭档。今天他讲座的题目是“促进人文、艺术、科学教育的融合,追求真、善、美的统一”。对这一系列的讲座大家表现了很高的热情,在听完讲座以后顾校长要和大家交流。现在让我们以热烈的掌声欢迎顾校长做讲座。

演讲全文

各位同学,今天非常高兴,是第二次走入这样一个科技和人文的讲坛。正如胡显章教授所说的,当时我们在开始启动文化素质教育系列讲座的时候,我曾经讲过一次,时隔几年,今天又站在这个讲堂上和大家共同探讨科学与人文的问题。我今天报告的题目是“促进人文、艺术、科学教育的融合,追求真、善、美的统一”。我在“清华新闻网”上看到前几讲已经有我的几个同事在做了。很巧,我们几个都是在同一个教研组,朱邦芬教授,薛其坤教授。他们都先后针对自己的工作和经历给大家谈了“科技与人文:双赢与融合”的问题。我今天当然也结合自己的一些科研工作,但主要从更宏观的视野来谈一谈科技与人文的融合,以求学校在培养人的方面能真正地做到真、善、美的统一。

我今天主要谈四个问题。

第一个问题,我想向大家介绍一下,实际上科学与人文、艺术的融合,是顺应了时代潮流的必然选择。我记得在2002年,我们在举办“促进人文教育与科学教育融合”的高级研讨会上,华人物理学家、诺贝尔奖获得者李政道先生专门给我们写了一封信。在信中,他提出一个观点,就是大学教育中如何实现科学与人文、科技与艺术的融合已经成为各国教育学研究中不可缺少的一部分。那么毫无疑问,科学技术的发展极大地推动了社会的进步。在工业化的时代,它有些专业化、标准化、同步化、集中化、规模化、系统化、控制化等特征,大大地影响了我们的教育体制。在大学早期教育当中是不分科目的。但是后来随着研究的深入,随着工业化这种特点,使教育体系在科学与人文当中设置了许多类别分类。那么一方面分类清楚了;但从另一方面来看,却设置了它们的障碍。这些障碍就阻止了科技与人文的融合。特别是教育,现在连中学都开始分科了,分文科和理科,不仅大学分,在中学也分,这是和教育的初衷完全不符的,对于一个人的成长是不利的。那么教育日益专门化、功利化,出现了社会上重理轻文、技术至上这样一些思潮。不但在学校培养当中有所体现,甚至也成为相当普遍的一种社会价值的体现。这是尤其需要我们认真对待的。如果认真审视一下,科学教育如果缺乏人文艺术的内涵的话,往往就使得受教育者在知识结构方面呈现片面和狭窄,对本专业以外的一些重要的社会、伦理、环境、生态、文化、艺术等问题就缺乏应有的重视和认识。就是很多学生忙于学自己比较窄的专业的课程,而很少获取专业之外的各种各样的社会的知识,整个大学之外的各种各样的知识。这种教育就使得社会理想的缺失和人文关怀的淡漠。这样的事情我们学校也有过惨痛的教训。我在报纸上常常批评我们那个泼熊的学生,社会上骂得太凶,我常常替他说几句话。但是确实,我们的人文教育的缺失影响了他的全面成长,使得他的教育中缺少了很多关爱,所以他会用硫酸去泼动物,虽然他是出于试验动物嗅觉的目的,但是造成了对动物的伤害和不良的社会影响,这是我们人文教育的缺失所导致的一个例子。那么这种缺失也使得我们改造自然控制社会的过程,给人类自身的持续发展也造成了威胁。比如说我们牺牲环境来发展工业,牺牲环境来促进工业的发展,这件事情本身就是缺乏人文关怀和关爱的一种表现。不但我们存在这样的问题,实际上外国也同样存在这样的问题。发达国家不少学者在关于现代化、现代性和后现代化的理论探讨当中也从不同的角度强调了这一问题的严重性,并且呼吁社会各界努力建设一个新的秩序、新的文明。所以我们确实要通过这样的科学、人文、艺术教育的融合培养出集求真、至善、唯美于一体的新人,从而营造一个和谐向上的新的文明。

从本质上说,科学、人文、艺术之间存在着既相互区别又相互联系的这样一个对立统一的关系。有区别也有联系。因为从研究对象上来讲,自然科学是以研究客观世界为主,更强调客观理性,重实验、重推理,主要靠理智,以抽象思维为主;那么人文科学的对象以人为中心,更强调立场、价值观,侧重于对人这一主体的研究;那么艺术,通过塑造形象反映社会生活,表现作者的思想感情,更强调主观感受,重想象、重美感,主要靠激情,以形象思维为主。那么它们的对象是有区别的,但是它们又是密切地联系在一起的。科学与人文、艺术从本质上讲是相通的,它们都既是人脑思维活动的对象,又是形成人的思想观念、道德情操、聪明才智的基础。人文、艺术与科学虽然都有自己的哲学属性和方法论,但它们都源于人类活动最高尚的部分,都担负着一个共同的使命,那就是人文、艺术与科学的共同目标——真、善、美。从生物科学的角度,从研究人类大脑的角度,那么科学家们认真研究的结果,他们认为这是大脑的不同部分所担负的一个功能。比如说逻辑思维,就是人的语言、数字、逻辑,主要使用人类的左脑上部;那么操作思维,就是实物、仪器、机器,主要使用人类左脑的下部;那么艺术思维,像图形、音乐、模型,主要使用右脑的上部;那么交往的思维主要使用右脑的下部。大脑是一个整体,每个部分都负担着不同的功能。所以,“科学和艺术的共同基础是人类的创造,它们追求的目标都是真理的普遍性。它们像一枚硬币的两面,是不可分割的”。这是李政道先生所谈到的。那么作为文学家的高尔基,他也曾经说过:“在科学和文学之间有着很多共同点,无论是科学还是文学,其中起主要作用的是观察、比较、研究,艺术家也同科学家一样,必须具有想象和推测。”那么物理学家玻恩,大家知道,物理学家最喜欢哲学,确实是这样,因为物理学家认为哲学在物理学之上。他也认为广义相对论“是一件伟大的艺术作品”,因为它是“哲学领悟、物理直觉和数学技巧最惊人的结合”。一些著名大师往往在科学、人文、艺术方面都有着深厚的修养。

我们都知道达·芬奇,当然那个时候学科分得还不是那么细,我们可以看到,达·芬奇既是一个画家,又是一个解剖学家,下图是达·芬奇画的自画像的解剖图。他又是一位建筑学家、机械学家,同时还是一个化学家。像歌德,他是一个诗人,也是一个地理学家、植物学家。像爱因斯坦,大家都知道他是狭义相对论、广义相对论和量子力学的创始人,他又是一个小提琴手。人们曾经比喻说,他在构思相对论的时候,从自己优美的小提琴旋律中获得灵感。那么针对这样一些客观情况,就是工业的发展使得分类分得越来越细,对教育既有好的影响,也有不足的影响,而大师的成才成长都需要科学、人文、艺术教育的融合。那么作为一所大学来讲,如何按照这样的思想培育出未来的大师,这是任何一所学校都面临的严肃问题。所以哈佛大学的前校长,他曾经对他的本科生有过定位,就是要求本科生做些什么。他的定位是:提高交流能力,提高分析能力,加强解决问题的能力,培养价值判断的能力,提高社会交往和互动的能力,培养个人对环境的理解能力,改善个人对当今世界的了解能力,增强艺术和人文学科的知识。他是对所有的哈佛大学的本科生提出的这样的八点要求。那么为了配合这八点要求,他们做了什么事情呢?他们选择了七个方面的核心课程,这七个核心课程是:外国文化,历史研究,文学与艺术,理性推理,定量分析,科学研究和社会分析。这是他们七个方面的核心课程。不要觉得哈佛大学很神秘,它的核心课程就是这七个,那么它这里真正的含义是什么?七个核心课程都包括什么内容呢?它并不像有的学者想的那样,开一门课叫外国文化,开一门课叫历史研究,不是这样的,它是七个方面。这里举另一个学校,南加州大学通识教育基础部分,它的通识教育分组,比如第一组叫西方文化文明,这一组课有四类32门课。那么是哪四类呢?包含有:①古典文明及其传说。“西方艺术基础”、“古典神话”、“文学与西方文明”、“古希腊文化与社会”等10门。②宗教及其传说。“犹太史”、“西方宗教”等8门。③现代世界的形成。“科学、宗教与现代思想”、“现代西方文化的哲学”等10门。④美国文明的基础。“美国社会的过去、现在和将来”、“文化形式与价值”等4门。它是要求学生在核心课程里必须有西方文化和文明的学分。比如说是10学分,至于你这10学分选4类中的哪一类,选32门中的哪一门,这是学生完全自主的。但是你必须在这里面选规定的学分。

这就是必修和选修之间,实际上并不像我们考虑的那样,这就是一门必修课,它是必修的学分和不同的可以选择的课程。像第二组是其他文化和文明,第三组是科学原理。那么在这些大学里,这些课程使所有的学生,包括以后要学文的、要学工的、学医的以及学理的,都要学习这样一些核心课程。在美国大学,通识课程究竟占多大比例呢?像哈佛大学,一个学生在哈佛大学读书4年,那么他们要学32门课,一般来说,每门课是4个学分。大家会说,哎呀,这美国课程怎么这么少啊?才32门。它是这样的,一个学期4门课,一门课4学分,所以说4×8=32,然后4年总共128学分。但是美国的好学生,他不满足这些,他还可以选听其他课程、参加好多好多课外活动,所以一定要给一般的人定规则、积学分。一定要给天才留有足够的空间,使他有那个空间去发展自我。这是给大家一个基本的概念。那么这样的一个概念就说明了科学、人文和艺术的融合,这是世界当今的一个历史发展的潮流。不仅中国要这样做,国外也要这样做。当然有的学校发展得慢一点,有的学校发展得快一点,但是这是历史发展的潮流。绝对不能像我们以前那样,就是高中开始的时候就开始分文科班和理科班。这对于一个人才的培养是极其有害的。遗憾的是,因为我们现在优秀教育资源太少,大家都想上自己心目中最好的学校,往往是把清华选择排第一,所以他必须把需要考试的科目学得好好的。很遗憾,我们一直在这个问题上改革不力。如果国家的优质教育资源非常非常多的话,这件事就好办多了。这是我想要讲的第一个问题。

第二个问题,我想回忆一下,从清华的历史上看科学、人文还有艺术教育的融合。刚才主要是谈国外的事情,那么下面我想谈谈清华的历程。从整个历史看,国外的科学技术已经发展得很快了,而那个时候我们就觉得旧中国在科学教育上是严重缺失的。后来有人就提出要办西学,提出“中学为体,西学为用”,主要把西方的技术引进来。虽然在科学技术教育上严重缺失,一些精英学校开始培养精英人才。一些精英人才在科学、人文、艺术教育的融合上还是取得过辉煌的。由于备受列强欺凌,痛感科学技术孱弱,清末开始的新学,有着强烈的国家功利主义和技术实用主义倾向。“科学救国”、“技术救国”等成为主流思想。清华之设立在一定程度上也是这一思想的体现。清华大学是1911年成立的,当时正好清政府接近倒台,国民政府即将成立,实际上清华是清政府批准设立的。当时一方面有美国政府想在精神上控制中国的意图,就清政府来说,是想尽快地派年轻学者到美国去留学,于是就设立了清华学堂。但新文化运动将改变国家衰弱的方向从技术转向体制,转向文化精神。“德先生、赛先生”都要!因为一开始的时候主要是引进国外的技术,后来意识到除了“赛先生”,民主也是需要的。同时,这时走上科学救国道路的学子大都有很好的旧学底子,因此在科学与人文的融合上适逢其时。所以在人文、艺术、科学的融合上曾经有过辉煌。清华大学过去是一所综合性大学,这一点很多校友和校史都已经给大家展示了。我还记得当时顾毓在清华80年校庆的时候曾经赋诗描绘当年清华园“文、哲、理、工”教育相融合的盛景。他写过一首词《临江仙》,其中有一句叫做:“文哲理工通天下,高深莫测千家。”描述他所在的清华时的情形。确实,清华大学成立的时候,是一个留美预备学校,但是校长们都很清楚科学、人文、艺术融合对学生的意义,因此对学生要求全面发展。

在早期“清华学堂章程”中就提出以“培植全才,增进国力”为宗旨。清华学校第二任校长周诒春就倡导德、智、体三育并进,造就

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