如何发展中国的理论物理-第2部分

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期，清华大学就不是这样，清华大学当年可以发现华罗庚，不需要经过考试，就把他调到学校来，先做图书馆的管理员，再培养成才。我不能想象今天的清华还能不能做得出这种事情来？所以在目前这样一个体制下，如何来发现人才，特别是那些比自己更优秀的人才，是一个在学校或在研究所里工作的教授们、在座的各位都应当注意的一件事。　

由于没有带头的人才，所以我们现在很多研究方向的选择比较分散，不能集中，因为要选择一个正确的方向，需要有创造性的直觉，做出具有前瞻性的选择，这不是多数人能够做到的。这里顺便也讲讲我们拨款制度，现在如果有一个非常有名的人带头，提出好的研究方向，可以利用他的影响把钱拨过来，然后下面的人就可以不受干扰，围绕这个方向做下去。如果没有，大家就只好分散申请，一旦分散申请就要不断地为了交账而烦恼、奔忙，而且要考虑怎么快地来发表文章，而不是考虑如何去攻非常难的问题。文章固然发表了很多，但是真正有影响的工作并不多，更不用说能够达到世界最高水准了。一般讲，要酝酿出高水准文章需要比较长一点的时间。就拿爱因斯坦来说，酝酿相对论也有很长的时间，在高中的时候他就念了很多这方面的相关文章，大学里他一直在思考这个问题。我记得他在自述中还说过，他想相对论有关问题的时候，自己都觉得非常不易，甚至脑筋也发生了混乱。他从大学念书，到大学毕业以后几年，一直思考这个问题，所以他也酝酿了相当多年才发现相对论，并不是突发灵感得来的。现在假定每年都要发表几篇文章，第二年才能够生活下去的话，显然就不可能全力以赴攻难题。　

此外还有我们现在的年轻人本身要注意解决的问题。爱因斯坦对生活的要求非常低，这也是他的一个特点。即使他成名以后，对生活的要求还是非常低，以至于他被普林斯顿请去做教授的时候，关于工资的问题，他说最多需要三千美金就够了。普林斯顿校长说，这怎么行呢，这么大一个科学家，三千美金太不相称了，反复交谈以后，确定了他的工资大约是一万六千多美金。他的钱拿来有时写上公式，就不知去向了，他要求很低，穿的衣服都非常差。如果没有很高的精神境界，而且能够始终献身科学，乐于艰苦的生活，就不可能为了既定的目标去奋斗，集中精力去取得成功。　

有人要问，中国什么时候能够得到诺贝尔奖，我觉得这是没有太大意义的问题，很多取决于机遇。从某种意义上讲，如果中国经济越发展，经费越多，创造的科研条件越好，培养的优秀人才越多，总归会有人得奖。但是得奖人出在哪儿，完全是偶然的，是不是一定是在北京，或者是上海的学校，或者是研究所，不敢说，也可能中国第一个诺贝尔奖由偏远的一个小城市里的科学家得，我始终认为那里的科学家会更加努力、更加献身，少受环境的诱惑，而集中精力，坚持奋斗，取得成就的可能性也会更大。

第四个问题是，如果我们还没有能够指出正确方向，没有大家都信服的带头科学家与大家一起在学术争论、学术批评的基础之上围绕某个方向，集体来发展的话，还能不能做出一些更好的工作，我想这也是可能的。首先在年轻人中间要提倡自信，就是说对世界上一些还没有解决的问题，要敢于去提出不同的看法，而不是简单地跟在已有的成果后，一步一步去发展。当然学习跟踪也很重要，我也不反对，有一部分人在别人工作的基础上，去慢慢发展，积累世界已经发展的知识。但是不要每个人都经过重复学习过程，才了解世界上最先发展的成果。要有一部分人，敢为天下之先，其实有些也不一定非常困难。我最近就注意到了一个例子，当然跟物理没关系。在心理学认识论上曾经有一个很重要的课题，人到底是怎么样来识别图像的？世界的主流理论一直认为，人的识别和计算机识别是一样的，靠一点一点扫描，把细节都扫描清楚了，然后就识别出来了，这是相当长时间的主流学说，一直到现在还有人主张这样的学说。1982年，中国科学家，也就是现在生物物理所的陈霖教授，他第一次提出，人的识别的次序应该是先从整体的拓扑获得感觉，然后补充细节。他在1982年提出这一学说时，所有科学家、主流科学家都反对，经过20多年，差不多到2004年，他才逐渐赢得了大多数科学家的承认。现在有关的国际杂志，专门为此出了一个专刊，介绍他的这个理论和所有主流的科学家对他的赞同或者是批评意见。

首先，我觉得他提出这样的识别次序，如果有中国传统文化背景的话，应该说不是一件非常困难的事情。只要看中国画家画画就知道，他画两笔，是什么像什么，就已经出来了。我看过画国画，非常精彩，这么一两笔，几秒钟过去，那个形象就已经有了，然后再去一点点补充。只要有过这种经历，你一定会感觉到人的认识，是认识整体的轮廓再认识细节的。敢不敢在主流科学家不赞成这个说法的情况下提出自己的看法，坚持自己的看法，并不断用科学方法加以验证，是能不能做出重大发现的前提。第二，敢不敢在人家批评反对的情况下，坚持把这个工作做下去。陈霖幸亏当时也得到了一些支持，1980年代，中国科学院给了一些支持，能够做下去。但是很长时间没有得到同行的公认。所以如果一个人想急于成名，很可能要跟着主流的科学家走，容易得到国际上的承认。你要不想跟着国际科学家走，你就要冒相当大的风险，而且要准备有一段时间坐冷板凳，或者是受到各种批评。但是恐怕也只有这样，才能够做出比较独特的真正有价值的结果。所以我推荐他到“求是”基金会，建议授予他今年“求是”奖时，评委一致赞同给他这个奖。也是在今年，他被选为中国科学院院士。我想说这句话的意思是，我们的理论物理学家，恐怕也要有这种心理的和实际的准备。要在物质上，或者在精神上处于比较困难的境况下，能够为了科学的真理去献身，这是最后能够获得重要成果的一个很重要的条件。

所以要取得重大的科学成果，需要创造若干条件，有些条件是和政策环境有关的，有些条件必须要理论物理界克服自身的弱点，进行创造。比如说学术批评和学术争论风气的兴起，就要靠我们自己来解决。中国人有中国人的一些不良传统，比如说好面子、怕得罪人，为了自己要当教授，就不对教授进行学术批评，要想评上院士，就不能对院士说不，诸如此类，这些都是需要由我们自身努力来克服的问题。如果我们自己不克服这些弱点，学术争论、学术批评不能够在中国的科学界真正开展，要做出很好的科学研究成果，大概是办不到的。　

理论物理面临的问题
最后我还讲一点，理论物理学经过了20世纪蓬勃发展以后，现在还面临许多需要解决的问题，当然解决的难度确实是越来越大，也牵扯到其他很多的学科。20世纪最辉煌的是最基本的理论，像相对论和量子力学，或者是量子场论，这些最基本的理论，到现在为止，仍然有迹象表明，都不是最终的理论。无论是关于基本粒子还是天体物理，不断提出了很多新的现象，使现有理论无法完全加以解释。我想问题是现在的实验已经不再像以前那样容易，比如说基本粒子，以前几乎每年、每几年就有新的实验数据来刺激理论的发展，现在需要那么高能量的加速器，在短期之内，已经不太可能得到像以前那么多的实验数据来供我们分析。但是现在天体的观察比过去大大加强了，提出的实验数据也越来越多。毫无疑问，基本的物理理论，还需要继续发展，而且有可能继续发展。当然也许其难度更大，需要花费的力气更大，需要其他方面的准备更多，比如数学方面的准备，还要有哲学方面的准备，我想当年发明量子力学和相对论的时候，数学和哲学在其中都起了很重要的作用。像量子力学如果没有希尔伯特空间、群论等等，不可能很快发展。现在究竟需要什么样的数学，大家需要探讨，确实需要数学家来加入。年轻的理论物理学家，需要具备更好的、更广更深的数学基础。　

哲学方面的准备现在也需要加强。当年有些矛盾的现象，像粒子和波动的矛盾，是非常突出的，时空是绝对还是相对的，诸如此类。我想现在一个很重要的矛盾，对基本的理论来讲，可能是复杂性和简单性之间的矛盾，因为我们搞基本理论的人，总是希望用最简单的理论来解释世界最复杂的现象。但是到了目前这个阶段，从夸克以后，已经不像是一个简单的理论可以做到的了。像“弦”的场论就比粒子场论更为复杂，到了那么小范围之内，它能量那么大，激发的自由度那么多，一开始就是一个复杂系统。而复杂性的问题基本上没有解决的方案，现代社会现象、生物现象都是复杂性问题，基本粒子也是复杂性问题，照我看，这里可能需要新的哲学思维和数学的方法。可以说现在几乎所有的科学都在朝复杂性这个方向上转，物理学也不例外。最基本的理论也不例外，我们本来好好的四维空间，要考虑十几维空间，本来是粒子，要考虑到“弦”、高维的东西、膜什么的，这种方向，这种选择，是不是唯一的，是不是对的，还需要更深入的思考。当然现在要考虑一些不仅是基本的问题，包括生物、社会中的，更是复杂性的问题。复杂性问题与统计是天然连在一起的，这是我个人的看法。从这里能不能找到像量子力学本质上是统计的看法，能不能从复杂性角度理解它，我觉得这也是一个值得（这个是随便说的）去思考的问题。　

除了基本粒子，利用相对论、牛顿力学能够解释的现象，物理学还有很多。在这一方面，我觉得比较基本的理论物理的问题，还是集中在宏观的量子态方面有没有新的发现。因为量子力学是一个微观的理论，能够出现宏观的量子态，本身且不说是一个重要的现象，在哲学和方法论方面，也值得加以一定的思考。量子力学本身，现在有爱因斯坦他们提出的本来是想否定量子力学实验而发展出来的量子信息学，我看也是很重要的发展方向。中国科学家在这方面，特别是中国科技大学在这方面做了很多很好的工作。这里有一个比较基本的问题，就是相干性是怎么被破坏的。你可以使量子态相干的时间很长、距离很长、范围很大，继续保持它的相干性，但是总有一个被破坏，就是坍塌的过程。照我来看，既然可以改变这个条件，使得相干性长度变长，一定有条件使得它变短，甚至消灭。我想量子力学本身解决不了这个问题，这个问题肯定是非线性的，就好像用理想流体力学解决不了冲击波结构问题，为什么冲击波波面是间断的，必须加入耗散才能解释。相干性一定跟耗散有关系，如果这个问题了解了，我想量子力学很多基本的问题就能够了解。这个坍塌是不是不可理解的，这里面也有不同的哲学思想。按照玻尔和海森伯思想，这是不可理解的，按照爱因斯坦的观点，应该是有过程的，有可能可以理解的。我比较倾向于后者，我因为没有时间，也没有能力把这个问题弄清楚，不过如果在座各位，特别是对量子信息特别有兴趣的也许能解决这个问题。量子信息是朝一个方向走，让相干性变得更加的长，范围更大，而坍塌恰好是它的反方向，怎么使相干性长度变长，一定是使环境更加没有干扰、没有耗散等等，这两个问题互相之间应该有某种关系，可以找到某种方法加以说明。如果能说明这个问题，我觉得一定有很大的意义。　

当然，理论物理学除了发展其本身之外，还有责任去帮助其他学科的发展，所以现在理论物理学应该进入到其他各个科学领域中去，特别是现在发展很快的生物学、天文学、化学，也包括数学，物理学家对数学还是有相当的贡献的，古典物理还继续对一些比较实用的，工程方面的、医学方面的研究做出贡献。应该说，21世纪理论物理的发展方向还是很广的，作为理论物理研究所，应该集中在一些更基本的问题上。理论物理所应该培养出干部到各个领域去发展，同时其本身必须有一支核心的力量，从事理论物理基本的核心问题的研究，要真正取得几个有重大意义的突破，才完成了成立理论物理研究所的目标。　

　　（本文原为作者于2004年6月1日在中国科学院理论物理所“理论物理专款”十周年纪念会上的主题报告，编辑作了少量文字处理，增加了小标题，并经作者同意发表。）