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        “千人”張首晟:二十師從楊振寧

        2012-11-17 08:10:00
        中國科技信息 2012年20期
        關(guān)鍵詞:狄拉克正電子楊振寧

        “千人”張首晟:二十師從楊振寧

        不得不說張首晟在某種意義上是一個(gè)“天才”——初中還沒畢業(yè),就趕上恢復(fù)高考,父親拿給他一套數(shù)理化自學(xué)叢書,讀了一個(gè)暑假,“試了一下”,他就考上了。

        跟比自己大幾歲的高中朋友聊了幾句,他得出一個(gè)結(jié)論:“高中生懂的東西太簡單了?!痹?5歲那年,他“心安理得”地走進(jìn)了復(fù)旦大學(xué)的課堂。

        此后更是一發(fā)不可收拾。很快,這位笑稱不是“類似少年班溫室里成長出來的學(xué)生”有了第二次嶄露頭角的機(jī)會(huì):16歲時(shí),國家開始公派留學(xué)生出國,他被選中派去德國柏林大學(xué);接著,他來到美國投到楊振寧的門下攻讀物理學(xué)博士,32歲時(shí),他被聘為斯坦福大學(xué)正教授,成為該校最年輕的終身教授之一。

        2009 年,張首晟入選 “千人計(jì)劃”,并被清華大學(xué)特聘為教授,開始為祖國效力。

        此后,張首晟日益受到國內(nèi)媒體的關(guān)注。這時(shí),人們發(fā)現(xiàn),這位曾在2010年獲得歐洲物理獎(jiǎng)、2012年獲得狄拉克獎(jiǎng)、2012年美國物理學(xué)會(huì)的巴克利獎(jiǎng)等多個(gè)國際大獎(jiǎng)的科學(xué)家成長之路竟是如此之“順”!

        “天賦?但激情更重要!”張首晟有種天然的“坦誠”,他說,“從小到大,我基本都是由著自己的‘性子’來的”。

        從來沒有從頭到尾把一本書讀完

        張首晟由著“性子”干的第一件事就是讀書,“狂讀書”。他說話常常被身邊的人形容為“跳躍式”的,“剛說完甲,覺得甲這一段沒啥意思,很有可能就跳到乙去了?!辈贿^,了解他讀書方法的人對(duì)此就見怪不怪了。

        這種方法,簡單說來,就是把書讀“薄”。

        以他喜歡讀的《三國演義》為例,有3指厚的一本書在他那里不到一周就“翻”完了?!敖^大多數(shù)的內(nèi)容我是不看的,”他的方法聽上去有些“偷懶”,只有自己感到有意思的地方才會(huì)真正埋頭讀下去。

        巧合的是,這些“有意思的”,也大多是被人們稱之為精華的地方,比如他所精讀的“草船借箭”。

        即便是教科書,也是如此。張首晟說,他在小學(xué)時(shí)基本上把“對(duì)自己人生影響較大”的書都讀完了,但從來沒有從頭到尾讀完過一本書。

        在他看來,讀書是一個(gè)了解思維方式的過程,不是吸納所有信息,而是有針對(duì)性地進(jìn)行篩選。

        人們通常會(huì)說,觀看影視訊息是一個(gè)被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài),讀書則是一個(gè)主動(dòng)的過程。這一點(diǎn)在張首晟那里有一個(gè)新的解釋:讀書,讀的是前人智慧的結(jié)晶,本不是件創(chuàng)新的事情,讀書的順序是可以創(chuàng)新的。

        比如,一本書按照一、二、三、四的順序?qū)懴聛?,讀者對(duì)前三章的內(nèi)容已經(jīng)有個(gè)大概了解,就沒必要再反復(fù)讀,可以直接跳到第四章精讀。

        這樣的方法還有一個(gè)好處,在這位“天才”看來,如果第四章讀不懂,可以再返回去看前三章“找答案”,既有針對(duì)性,也節(jié)約時(shí)間。

        這種讀書方法得益于那段被“放養(yǎng)”的日子。張首晟讀小學(xué)的時(shí)間幾乎和“文化大革命”重合,那時(shí),“書”成了精神的奢侈品,他從家里閣樓的書柜“偷”出這些經(jīng)典著作。但他讀書并不會(huì)“一讀就是半天”或是“熬夜看書”,“我看書沒有任何壓力,完全就是憑興趣”。

        他最開始涉獵的圖書并非數(shù)學(xué)、物理,而是文學(xué)。至今他依然保留著小時(shí)候讀過的《紅樓夢》和《西方哲學(xué)史》。他說,從文學(xué)的書籍里,可以看到雕塑的美和建筑的美,而那些優(yōu)美的詩句更像是一種壓縮的“美”——“信息的極端壓縮”,在很少的篇幅里面描繪出偌大的風(fēng)景出來。這些都在默默地影響著他,直至對(duì)科研題目的把握。

        做科研要憑借最原始的動(dòng)力

        在近日召開的科協(xié)年會(huì)上,張首晟作為特邀嘉賓作了一個(gè)題為《創(chuàng)新在中國》的報(bào)告。在報(bào)告中,他專門談到讀書對(duì)他的影響。

        如果沒有讀過愛因斯坦和狄拉克,他可能不會(huì)提出拓?fù)浣^緣體理論的材料實(shí)現(xiàn)方案,更不會(huì)因此獲得“狄拉克獎(jiǎng)”——國際理論物理學(xué)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)。

        有同行這樣評(píng)價(jià)他的研究成果:張首晟的想法不僅得益于美學(xué)的熏陶,更受到前人的啟發(fā)。

        張首晟至今還能清晰地描述出英國理論物理學(xué)家、量子力學(xué)的奠基者之一狄拉克預(yù)言正電子,給他帶來對(duì)物理世界的“興奮和神往”。

        多年前,狄拉克建立一個(gè)量子力學(xué)的方程,其特別之處在于,既包括正能態(tài),也包括負(fù)能態(tài)。狄拉克由此作出了存在正電子的預(yù)言,認(rèn)為正電子是電子的一個(gè)鏡像,它們具有嚴(yán)格相同的質(zhì)量,但是電荷符號(hào)相反。

        這一探索的過程包括很多繁冗的步驟,不過,就思路而言,可以這樣簡單地解釋:對(duì)4開根,絕大多數(shù)人想到的結(jié)果就是“2”,而狄拉克卻想到了“-2”,因?yàn)閮蓚€(gè)“2”相乘得“4”,兩個(gè)“-2”相乘同樣得4。

        狄拉克的想法提出后的第4年,美國物理學(xué)家安德森在研究宇宙射線簇射中高能電子徑跡的時(shí)候,奇怪地發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場中有一半電子向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn),另一半向相反方向偏轉(zhuǎn),經(jīng)過仔細(xì)辨認(rèn),這就是狄拉克預(yù)言的正電子。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)則全都印證了狄拉克預(yù)言的正確性。

        這就是被科學(xué)界稱為最美的“對(duì)稱”研究思路。事實(shí)上,愛因斯坦的相對(duì)論也是這個(gè)思路。

        “這些就像通過數(shù)學(xué)的智慧預(yù)示了這個(gè)世界一樣,太美了!”張首晟也因此拜在楊振寧的門下,并希望得到愛因斯坦之美的啟示。

        然而,進(jìn)入到具體的科研過程,這種“美”似乎就有些“空中樓閣”了。事實(shí)上,剛開始去柏林讀書時(shí),張首晟有過一段時(shí)間的“消沉”。那時(shí),整個(gè)學(xué)界并不看好理論物理界的就業(yè)乃至對(duì)科學(xué)貢獻(xiàn)的前景,一些相關(guān)的研究人員也紛紛“逃離”到諸如電子信息等新興產(chǎn)業(yè)。

        在面對(duì)物質(zhì)與精神極大的矛盾時(shí),他也困惑了。一次在德國大學(xué)城哥廷根旅游,他來到德國科學(xué)家的墓地,張首晟開始問自己:“這一輩子要留下什么?”

        接著,他從這些科學(xué)家的墓碑上找到了答案。他發(fā)現(xiàn),這些偉大科學(xué)家的墓碑十分簡單,除了名字、出生及死亡的日期,就只有一個(gè)他們創(chuàng)造的“公式”。

        從那以后,張首晟再也不去考慮“掙多少錢”的問題了。對(duì)自己的學(xué)生,他常說這樣一句話:“要做科研,就要憑借最原始的動(dòng)力?!?/p>

        人最可貴的是有好奇心伴隨一生

        張首晟常常向自己的學(xué)生講起他的原始動(dòng)力?!按蠹页栁遥瑒?chuàng)新的靈感何在?隨著年齡的增長,知識(shí)也在增長,但是創(chuàng)意往往是在下降。因?yàn)橹R(shí)越多,看到新生事物時(shí),就總是想能不能用老套的辦法來解決。年輕人則不同,他們雖然知識(shí)不足,但創(chuàng)意很多?!?/p>

        作為科學(xué)工作者,作為教授,張首晟認(rèn)為知識(shí)傳授給本科生,而他們則可以給自己提供很多新鮮創(chuàng)意,“這是一個(gè)雙贏的方法”。

        從這個(gè)角度來說,張首晟十分感謝生命中“沒有高中的日子”:或許,正是刨去了“高中3年”這樣的一個(gè)知識(shí)積累的“真空期”,才給他留下更大的“想象”空間。

        盡管不否認(rèn)自己的成長經(jīng)歷很特殊,不管是美國還是中國的教育體制都難以再造另外一個(gè)自己,但張首晟還是對(duì)中國的教育環(huán)境發(fā)展抱有很大的期待。

        張首晟說,在哈佛大學(xué),最近有一門針對(duì)本科一年級(jí)學(xué)生的課程非常受歡迎,這門課叫做“把烹調(diào)解剖到分子”。有些學(xué)生可能覺得化學(xué)很枯燥,要背很多分子式,但可能因?yàn)橄矚g美食和烹調(diào),就會(huì)有很強(qiáng)的動(dòng)機(jī)來上這門化學(xué)課,也許將來這名學(xué)生就會(huì)成為一名化學(xué)家。

        張首晟這樣告訴自己的學(xué)生,“對(duì)一個(gè)人來說,最可貴的是要有好奇心伴隨一生”。

        為了保持這種好奇心,張首晟還專門養(yǎng)成一個(gè)獨(dú)特的生活習(xí)慣——游泳。在他看來,游泳是最好的放松方式,就像科研工作中最需要的發(fā)散型思維一樣。同樣,在游泳之后,他一定會(huì)去趟桑拿房,如同科研工作中所需要的專注,他選擇在思維打開之后去集中想一件事,這時(shí),很多靈感就會(huì)不自覺地“蹦出來”。

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