弘扬科学精神

弘扬科学精神 弘扬科学精神 建设一流学科 叶沿林 (2003年10月为北大校刊的“北大物理90年”专刊供稿) 北京大学的物理学科已经走过了90年。相对于物理学几百年的历史，90年是短暂的，但它却记载了后来者奋斗成长的足迹。在这90年中，尽管有许多曲折，中国和北大的物理学仍取得了巨大的进步，正如李政道先生的贺词所说:“物理大树已成林”。在庆祝物理学科90周年之际，物理学院组织了一系列回顾历史、弘扬传统的活动:比如有李政道、朱光亚、黄昆、彭桓武等前辈参加的北大物理五位大师头像的揭幕仪式;沈克琦、赵凯华先生牵头，许多老师鼎力奉献写出的《北大物理90年》一的出版，等等。这些活动的目的，一方面是真实地记录和总结历史，另一方面更是为了从历史中汲取营养，脚踏实地地面向现代化，面向世界，面向未来。 物理学是一门特点鲜明的基础学科，在现代科技发展与人才培养中有特殊的地位。北京大学在100多年前维新变法的潮流中诞生。当时我们的民族已经深感科技落后之痛。然而科学的发展却无法一蹴而就。科学的起步，需要办科学教育，而首先又必须是基础学科(数、理、化)的教育。办科学教育需要懂科学的人。于是1902年起，京师大学堂开始在预备科和速成科中招收数学物理方面的学生，并很快把他们送到国外去。北大物理的第一人何育杰先生，就是那时候入学和出国(英国)留学的。差不多10年以后，从国外回来了几个人(学士)，北大才开始办物理本科，1916年起有了本科毕业生。随后又有一些博士从国外回来，物理教育得到较大发展，直到1925年，终于建立起了比较完整的本科教育(包括教学实验)体系，有了比较多的毕业生，影响和带动了全国的物理学教育。历史地看，中国物理本科教育体系的建立，经历了二、三十年的时间。后来在1950年代，我国的物理教育经历了新的大发展。这时，由于全国各地已经有了比较好的物理教育基础，在某些方面扩大规模就相对快得多。典型的如原子能科学人才的培养，从1955年国务院下达文件在北京大学设立物理研究室开始，到1958年建立原子能系(1961年改名技术物理系)并每年招收数百学生，只花了几年时间。半导体专业的建立亦相类似。实践明，基础学科是理工科本科教育的核心，是培养高素质人才的摇篮。社会的需求是千变万化的，出现热点越来越快。但大学教育不是办培训班，不大可能紧跟社会需求和热点。实际上，当你花几年时间千辛万苦地培养出一些很专业的人，再花几十年时间完善和提高教育水准之后，热点可能早已过去。大学的本科人才培养只能把重点放在长线的基础学科上，从而比较长久地适应社会需求(也可为职业培训提供经常的高水平的支持)。当然，基础学科也应当更重视培养人的素质，使学生适应能力更强，进入各个专门领域更容易，而不是简单地“学什么、干什么”。不能只是着眼于本学科研究的需求来办教育，而必须着眼于更广泛得多的需求。教育部十年前就提倡大学本科要“拓宽基础、淡化专业”，实为明智之举，但实践起来也很不容易。物理学院在过去的两年里，举全院教师之力改造自己的本科教学，采用多样化、多选择的课程体系，着眼于培养具有良好物理基础、适合在多种领域工作的杰出人才，即是在这方面做出的新的努力，当然还需要我们花较长时间来进一步完善提高。 教育的功能不仅是传授知识，更需要塑造人。作为基础学科，物理学承担着很大的培养人的科学素质的责任。吴大猷先生从事物理教育和研究六十多年，足迹遍布中国大陆、北美和台湾。在他去世前的1997年前后，他在台湾作了关于 “物理学在中国的发展”的系列讲座。其中谈到一个很重要的见解，就是认为“我们民族的人本思想偏向应用性”。“我们有很多、很多的发明早于西方好几百年，这也是表示我们民族的智慧很高，不在任何其他的民族之下。但是，我们务必要承认我们这些发明都是技术性的”。“换句话说，我们的研究都是着重在所谓一种有用的东西上，欠缺科学的思维，欠缺一种完完全全求知的精神，即没有最初的动机。几千年来，我们整个民族没有在纯粹求知的领域里有兴趣，科学探讨的精神是我们所欠缺的。”“科学，代表着一种探索，它的动机是求知、求真，应该说是追求真理。”“人类有很多很重要的发现，在文明上产生了重大的影响。但是，所有在文明上有重大影响的发现，往往当初的这些研究可能没有什么意思、目的，可能是毫无意义的。”吴大猷先生的观点是否完全正确可以商讨，但近代科学确有其根本的精神内涵。一百多年前，我国早在发展数理化学科之前，就已经向西方学会了制造现代船舰枪炮和修建铁路等许多技术，清政府的北洋舰队也曾经在亚洲数一数二，但我们当时在科技上的落后却丝毫没有改变，对科学的不了解也是显而易见的。物理学是以物质世界为探索对象的科学。物理学求真，是注重对事物内在联系和内部规律的探索，且往往是无功利的纯粹求知的探索;物理学求实，是讲求以实验为依据，认可真实的和可重复可推广的现象;物理学求准，讲求定量上的准确描述。这些的确都是我们的文化传统中比较薄弱而近代西方科学中十分突出的。物理学教育，不仅要传授知识，更应当传授物理科学的真谛。这要求教师要活跃在科研第一线、要理解和追求科学的内涵。我们的课堂，不仅要有熟练的知识讲解和习解答，也需要有人物，有故事，有实验的演进，有科学思维的火花，有师生共进的探讨。这里也涉及师生比的问题。几百人的大班上课(以至现在时髦的远程教学)，有利于提高办学效益和知识传授。但优秀创新人才的培养，更需要师生和学生之间的直接和密切交往。我们都知道牛津大学(和其他许多学校)的导师制，他们的师生之间交往特别多。西南联大别的条件都很差，但它的师生比很高。它那时有大约教授18人，其他教师几十人，但平均每年毕业的本科生就十几个，研究生几年加起来总共就7个。而这些毕业生中出类拔萃的却特别多。 对于科学研究，我们与国际一流机构的最大差距在那里,李政道先生最近与北大物理学院的学生座谈，在回答中西科研条件的差异时，说关键是在学风方面(实际上是指学术的氛围和传统)，并用把一个日本的科研中心搬到美国去办的例子来加以说明。吴大猷先生在总结历史时也认为:“我们该用怎样的来评估一个机构或是一些人对中国物理发展的贡献呢,主要是根据他们在若干年之内，是否有建立传统，包括人、设备与稳定的气氛三方面”。我理解，所谓学术氛围，有大环境和小环境的问题。就大环境来说，如果知识和知识分子得不到社会应有的尊重，或者做学术的人实际上相当多的时间都无法做学术，当然不是好的科研环境氛围。另外，对基础科学，一直以来(包括最近关于长远科技发展规划的讨论)就有基础科学是否有用的争论。有一个在许多场合出现的道理，就是说我们是穷国，需要抓紧做的是国计民生急需的事情。即便是基础研究这一小块，也应当只做应用领域提出来的问题，纯基础纯科学的东西应当留给有钱的发达国家去做。另一种观点，则认为非功利、非直接应用的科学探索本身，就是一个国家和民族必须追求的国家目标之一，就像一百多年前，中国已经有了坚船利炮，却还必须花大力气和长时间去发展数理化基础科学一样。这里涉及的，远不是当前好用不好用、需要不需要的问题，而是科学精神、人才素质、创新源泉的问题;况且当今最重大的技术革命，最初都是来自无功利的科学研究和追求。物理学既 是非常基础的，又是特别应用的，如何在社会经济文化发展中认清自己的使命和扮演好自己的角色，是一个长远的课题。就小环境而言，科学创新需要的是学术的殿堂，在那里，人们对学术趋之若骛，无暇旁顾。有人研究过诺贝尔奖“扎堆”的现象，说明小环境的重要。杨振宁和李政道都讲过费米教授对他们的巨大影响。J.伯恩斯坦在《宇称问题侧记》中回忆:“在芝加哥的几年里，杨和李听了费米为某些研究生开的非正式的夜间讲座。费米总是带着一大堆笔记，里面写的是他对于有关物理学很广泛的问题的见解。晚间讲课，要么费米或者一位学生提出一个讨论的题目，然后从笔记里去寻找，费米总是能找到他要提出的有关见解。他的讨论总是带有基本和直觉的色彩，十分着重简明的原理，作为数学推导的基础”。高能中微子研究领域的创建人M.Schwartz(1988年获诺贝尔奖)谈到:“哥伦比亚的中微子实验的开头，起源于在普平实验室八楼的一个日常喝咖啡的休息时间。每天，在那儿，老师和研究生们快乐地相聚半小时，放松他们日常的工作。这正是新(和旧)观念讨论的地方，经常是由李政道活跃地带头在黑板前讨论。”这样的场景，在国外一流研究机构里是司空见惯的。当然，杰出的人物在这里起着核心的作用，而一个个小集体的传统氛围也是十分关键的，这种环境里的人文和科学实际上是融为一体的。 物理学在新世纪会有巨大的发展，北大物理也会续写光辉的篇章。在北大创建世界一流大学的进程中，物理学科担负着重要任务。我们要竭诚努力，奋发图强，在90年深厚积淀的基础上，营造科学殿堂，创造新的业绩。