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物理学家的一生:两弹一星元勋周光召谈两度诺奖得主巴丁

日期: 2012-04-13

      2007年12月21日下午15:30,生命科学学院“展望事业,探讨人生” 系列讲座第七讲——“物理学家的一生:两弹一星元勋周光召谈两次诺奖得主巴丁”在新生物楼邓佑才报告厅开讲。三百多名来自北大和外校的师生踊跃参加。主持人北大学生吕原野简单介绍了周光召先生的科研工作经历,其后由饶毅院长致欢迎辞。饶毅表示,周光召先生做基础科学有成就、做国家需要的课题有贡献,做领导不是顶个头衔而是支持了许多人才、推动了中国科学发展。周光召成长和工作的时代,比现在要艰苦很多,饶毅希望同学们从周先生的经历,能够反观自己,仔细考虑未来的人生。

      周光召先生1951年毕业于清华大学,并入北京大学研究生院学习三年。他是中国科学院院士,理论物理、粒子物理学家,曾任中国科学院院长、中国科协主席。他在高能物理、核武器理论等方面的科学研究取得多个重要成果,在中国的第一颗原子弹、第一颗氢弹和战略核武器的研究设计方面进行了大量工作,为中国物理学研究、国防科技和科学事业的发展作出了突出的贡献,1999年9月18日被授予“两弹一星功勋奖章”。由于周光召先生在物理学界取得的多方面重要成果,他曾获得国家自然科学一等奖,中国科学院重大科技成果奖一等奖等国内外重要奖项,并当选为美国科学院、俄罗斯科学院、欧洲科学院等11个国家和地区的科学院院士。他不仅是在基础和应用领域做出了杰出贡献的科学家,而且是我国科技界的领袖之一。

      周光召先生首先提到,虽然自己在物理学领域做了很多工作,但真正在一线进行研究也就是从北大毕业到苏联工作的几年,而现在的环境比那时好很多,同学们生在了一个好年代,不要辜负了这个时代。

      周先生谈到为何选择介绍巴丁,首先今年是晶体管发明60周年和超导理论建立50周年,巴丁参与了这两项伟大发现的研究,做出了杰出的贡献,并因此成为唯一在同一领域获得过两次诺贝尔奖的科学家。他的社会经历也十分丰富,不仅在学校,企业,军队都工作过,而且表现均十分出色。但很多人却并不知道他,在日常生活中,他就和普通人一样,而且十分谦逊努力。有人提出了巴丁数这个概念,它等于成就比上自我吹嘘,物理学家巴哈特曾说,一般人的巴丁数等于一就很不错了,而巴丁为无穷大。周光召先生说,爱因斯坦当年与老师的关系十分不好,很多知识都是自学为主,属于天才型人物,这样的人在世界上很少,而巴丁则是标准的好学生,深得老师同伴的赞赏,非常努力谦虚,跟一般人的奋斗有很多相近的地方,与北大学生也更接近些,因此他的经历也许更能给同学们以启发。

      周光召先生结合幻灯片,向同学们详细介绍了物理大师巴丁的生平。

      巴丁1908年出生于威斯康星州的麦迪逊,并在威斯康星度过了青年成长阶段。那个时代正是美国在南北战争和第一次世界大战之间的快速崛起时期,经济文化迅速发展,转向垄断资本主义,社会出现腐败现象,城乡差距,贫富差距增大,社会中有很多黑暗的现象。而此时欧洲的社会主义思潮传入美国,出现社会进步运动潮流,要求对现行教育方式,经济法律进行改革,在教育方面要求培养学生的创新能力。约翰·巴斯孔在1874年成为威斯康星大学的校长,提出威州理念,建议将大学的人才资源来提高社会的福利。这一观点和传统美国东部大学的主流思想格格不入,因此受到抵制和排挤,但威斯康辛大学依然坚持这一理念,并宣布将按照追求真理这一唯一标准来选择人才。巴丁的祖父是一个进步教育家,父亲是一个医学教授,到威斯康星大学创建了大学医学院,母亲年轻时不顾保守思想家庭的反对,独自离家学习艺术,在当时著名教育家杜威处教书谋生,并受到杜威以培养学生创造性思维为主要目标的教育思想的影响。

      巴丁就是在这样的家庭社会环境下成长的。他从小就表现出令人惊讶的数学才能,年仅十五岁就进入了威斯康星大学。在大学期间,他对物理和数学十分感兴趣,但他不依赖家庭,为了将来容易找到好职业,他决定学习电工。他在20岁那年拿到了大学毕业证书,其间他还休学一年,到在芝加哥的西方电气公司实习。大学毕业后,他在威斯康星大学的电子工程系度过了两年,完成硕士论文,方向是石油地质勘探,1929年他申请到剑桥大学留学学习物理,可是没有被接收,1930年又试图到AT&T电报公司工作,因为经济大萧条也没有成功。最后他的硕士研究生导师推荐他到海湾石油公司工作了四年,工作期间表现十分出色。但他的兴趣还是在物理学上,工作时就常常到附近的大学参加近代物理的讨论班,并最终于1933年放弃了收入优厚的工作,自费到普林斯顿攻读物理学博士学位。当时的普林斯顿被称为研究生的天堂,具有优秀的学生和活跃的学术气氛。巴丁最初从师罗伯森,研究相对论量子场论,随后从师尤金·维格纳,用量子力学研究固体物理。

      博士毕业后,巴丁在哈佛大学度过了三年的博士后生涯,在此期间,他结识了很多优秀的人才,特别是一些同学,并在此进行了第一次成功的学术合作。1938年,巴丁到明尼苏达大学物理系担任助理教授,年薪 2600美元,比七年前他在海外石油公司的薪水还要少,他有了职业后才和他的女友简·马克斯韦尔小姐结婚。为了增加收入,他利用寒暑假兼职教课,疲惫不堪。二战爆发后,巴丁在美国的海军军械实验室工作了一段时间,战争结束后巴丁本想回到明尼苏达大学,但因为学校资金不足只能作罢。1945年,因为在哈佛认识的肖克利,巴丁加入了贝尔实验室。就是在那儿,他和沃尔特·布莱顿亲密合作。巴丁欣赏布莱顿的诚实,正直和活泼的性格,而布莱顿则欣赏巴丁虚心,深思和卓越的才华,两人很快成为生活和工作中亲密的合作伙伴。而作为组长的肖克利则聪明但是傲慢,不能容忍别人超过他,总是把困难过失推给别人,一开始就和巴丁有矛盾。但整个小组充满了协作精神,大家有了什么想法总是在一起进行讨论,互相启发。在实验中,偶然发现电解液的浸泡可以增强仪器的光电效应,以此为契机,小组进行了一系列实验,结合巴丁从普度大学工作中提出的重要建议,最终发明了双极晶体管。

      周光召先生说,从中可以看出,不要放过任何看起来偶然的发现,深入研究就可能有重要的发现;更重要的是巴丁那样,虽然人生经历了很多曲折,但机遇与挑战并存,有时很想做一些事情,然而客观条件并不允许,转做其它的事情后,只要努力好好做,还是能做出很好的成绩。

      6月份,小组公布了这个重大的发现,然而肖克利为了突出自己和保住自己的权威地位,在发布会上贬低了巴丁和布莱顿的工作,并利用手中的权力不让他们参与晶体管的后续发展工作。巴丁只好转向去研究超导理论,但贝尔实验室并没有条件,于是1957年,巴丁离开贝尔到伊利诺伊大学UICUC任教。

      在UICUC,巴丁再次开始超导方面的研究。巴丁慧眼独具,意识到解决超导问题很可能需要用到量子场论工具,而他在这方面又不是很在行,于是他就寻找了一位精通量子场论,从事过原子核多提问题研究的博士后,也就是后来BCS理论中的莱昂·库珀。巴丁不仅安排他学习超导方面的知识,还鼓励他看到自己所掌握的知识如何可以用来解决超导中的问题。经过七年坚持不懈的努力工作,巴丁和莱昂·库珀以及研究生鲍勃·施里弗一起,创立了有关低温状态下金属超导性的微观理论(BCS理论),解决了当时最重要的科学难题。为了培养年轻人,巴丁甚至没有参加论文的发布会,而是让两个年轻人独立发表。

      在解决复杂问题时,巴丁不喜欢从庞大的理论体系出发进行推导,而总是精心地将其分解成若干小问题,他鼓励、支持年轻的同事从事自由选择工作,而后者在发展BCS理论时的确起了关键的作用。 BCS理论对二十世纪物理学的发展做出了重要的贡献,它不仅解决了超导之谜,对天体物理、核物理和粒子物理学等领域也产生了深远的影响。

      在BCS之前,著名物理学家泡利曾提出“不相信上帝是左撇子”的论点,事实证明他错了。周光召先生说,可见年轻人不要迷信权威,要勇于提出和坚持自己的想法。而巴丁的在BCS理论上的成功正是他重视与他人,与其他学科进行交流的结果,他不仅是一个杰出的科学家,还具有良好的团队精神和学科交叉的眼光。相比之下,中国现在学科间的交叉,交流和争论却很少,周先生讲到这里,还鼓励在座的不同院系的同学们相互多交朋友,在各方面多多交流。

      周光召先生谈到,人人都有创造性,只不过随着年龄的增长,创造性也在下降,但只要长期执著地坚持自己的想法,以及具有良好的心理,团队精神和合作精神,就有可能获得成功。希望巴丁的生平能对同学们有所启示,将来为中国做出一样重大的贡献。
在讲座之后,进入了由同学们提问,周光召先生回答的互动环节,于是讲座就在热烈的探讨氛围中继续进行。在座学生踊跃发言,并就科研以及人生感悟提出了一系列问题。

      同学们提出的第一个问题就是:您认为中国距离诺贝尔奖还有多远?对于这点,周光召先生谈到,中国将来一定会有人要得诺贝尔奖的,这是必然的,但什么人在什么时间得是偶然的,不好预测。创造社会环境和好的条件,现在中国正在创造这样的社会环境和重要条件。这些条件是什么,当然经费要更多。但是,得诺贝尔奖的人也并不都是有好的经济条件和很好的环境。巴丁和爱因斯坦的情况就不同,巴丁是个好学生,一贯很规矩,他的环境和条件就好些;爱因斯坦就不同,他大学一毕业就找不到工作,因为没有老师给他写推荐信,他只好到专利局谋了个小差事。但他后来能够一直坚持自己研究,最后做出成果,是很不容易的中国现在的关键在于创造一个好的社会条件,使有创造力的年轻人在其中成长。现行的教育制度抑制了一部分学生的创造性,学生把大部分时间用在了读书考试上,没时间给自己真正感兴趣的研究。杜威的方式对美国学生的成长很有帮助,中国正在开始这方面的实验。如何改进制度,培养学生的创造力,是学校的一个长远的问题。现在的背书考试,会加重学生的负担。中国有一些很好的传统,但有一些也需要改变,比如对于权威的过度尊重。就拿院士来说,院士代表的是以往的成就,不一定代表现代最新最有价值的想法,真正的尊重科学和知识不代表尊重权威,过分强调权威很可能使得一些有天分的人受到压抑。另外的问题就是学科间的交叉和争论还很不够,不同学校不同专业间的研究人员交流很少。

      接下来根据同学们的提问,周光召先生又谈了心理对于科研和生活影响的感悟。闹情绪最浪费时间,一闹情绪就不可能很好地想问题。这重要的是要保持心理上的稳定,首先要有一个明确的理想,这一辈子要做什么,确定了就能战胜今后的各种挑战对于自我吹嘘的问题,周先生谈到,首先要分析什么是自我吹嘘,年轻人对于自己的工作的进展高兴、对于成绩高兴一些并不是自我吹嘘,把别人的成绩作为自己的,贬低别人才是。自己中学的时候由于常常转学,在学校里并不是优秀的学生,没有自我吹嘘的本钱,只有自我努力的成本,那时基础比较差,大学到了第二志愿,进了清华先修班。入校后自愿做图书馆管理员,可以每天看书看到很晚,成绩才一年年赶上去。在苏联时,有个教授因为瞧不起中国人对他提出的问题十分不屑,他用了三个月的时间证明了自己的观点,最终让教授信服,还和教授成为了好朋友。周先生说,遇到这样的问题时,要多站在别人的立场想一想,就可以避免很多的生气和冲突,自己如果是对的,最后总能证明自己是对的,而如果自己不对,别人指出也是一个很好的改进机会,重要的是自己不要盛气凌人。而对于社会的压力,首先要有一个理想,矢志不渝地为之奋斗,把挫折当作是挑战。很多事情是不以自己的意志为转移的,要改变就要有牺牲,改变了也不要后悔,要把新的事情做好,一直保持良好的心理。

      周光召先生又谈到了他在读书时期的生活,今天的清华与过去不同,都不认识了。那时我们生活非常简单,当时是靠奖学金,是两代面粉,是美军留下的。学生自办食堂,推选一些代表管理,用面粉其中的一部分变卖,去买杂粮和菜,做得好可以省下一些供我们零用。这是解放前。解放后,奖学金是两百斤小米。那时没有那么多诱惑,音乐还是有的,有位老师讲音乐课,我记得去过几次,他把唱片放给几个学生听,他一边讲解。我最初的音乐启蒙就是这样获得的。音乐可以调剂一个人的生活,可给人一种很好的感觉。学科学的人要有人文素养。我们也上社会学课程。当时清华文学院也很有名,有一批有名的文人,比如朱自清,另外还有一些有名的社会学大师,比如潘光旦。有些老师也会在自己的房间里放音乐请学生来听并加以讲解。周先生认为,人文学科对于科学工作者来说也是很重要的。

      周先生讲到了关于中国科学界的一些想法。首先他认为作为一个科研工作的组织人,不能首先考虑自己的利益,而是充分要发挥被组织人的能力。而自己最终走上组织岗位而不是一直从事科研有些迫不得已,身不由己,但也因此了解了更多的情况,结识了更多的朋友。其实领导工作更多的是压力,因为一个人的决定就有可能影响千百万人。对于中国的基础研究,周光召先生说,基础研究分为两种,一种是由自我兴趣推动的,例如爱因斯坦的研究;另一种是由社会需要所提出的,例如巴丁的研究。在中国,两种研究都有长足的发展。对于兴趣推动的基础研究,发现重大成果并不容易,目前的SCI论文数虽然多,但是质量不高;而大工程,例如嫦娥计划,中国一直以来都有很好的传统,有大量的基干力量,所以更加容易表现出来。

      将近两个半小时后,周先生回答完最后一个问题,讲座落下了帷幕,由饶毅院长为本次讲座做了结语。报告厅内爆发出长久的掌声,大家无不对这位谦和的科学大家产生由衷的敬佩之情,被他的精彩报告所深深打动。

院学生工作办公室
    2007-12-25