論楊振寧治學(xué)方法

高逸寧

【摘要】楊振寧既是一位物理學(xué)家，也是一位中西文化合璧的教育家，多年來提出了許多引人深思的教育思想，其中他曾多次提到了“眼界”在科學(xué)研究中的重要影響。文章就楊振寧先生在科學(xué)研究中所提出的“眼界”進(jìn)行了梳理分析，試圖為中國(guó)科技人才培養(yǎng)提供建議與參考。

【關(guān)鍵詞】楊振寧;眼界;研究方向;研究方法

一、知識(shí)的博與專

國(guó)家的發(fā)展離不開高素質(zhì)人才，而高素質(zhì)人才僅有精深的專業(yè)知識(shí)是不夠的，廣博的多方面知識(shí)也是必要的。早在20世紀(jì)末，楊振寧審視國(guó)內(nèi)教育情況就指出：“我想國(guó)內(nèi)過去的這幾十年有這樣一個(gè)傾向，就是把學(xué)生引向?qū)?、精的方向，而使得他們的眼界被限制住了?！盵1]115他認(rèn)為這樣對(duì)學(xué)生的個(gè)人發(fā)展以及社會(huì)發(fā)展都是不利的。在楊振寧看來，當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中本就存在許多的新知識(shí)，而各個(gè)領(lǐng)域的交叉發(fā)展又衍生出許多新的領(lǐng)域，其中不乏非常重要的領(lǐng)域，所以在這樣的背景下，學(xué)生的知識(shí)面太窄是不行的。

楊振寧作為一位兼具中西文化背景的科學(xué)家，他多次提到過中國(guó)與美國(guó)的學(xué)習(xí)方法的差異。他指出，美國(guó)的許多高校都會(huì)定期舉辦一些不同領(lǐng)域各種內(nèi)容的講座，楊振寧認(rèn)為，學(xué)生還是應(yīng)該多去參加聽講，即使聽不懂也沒有關(guān)系。他也指出，中國(guó)留學(xué)生往往不大喜歡去參加各種講座，覺得與自己研究的學(xué)科風(fēng)馬牛不相及便沒有必要聽。這種封閉保守的學(xué)習(xí)態(tài)度是非常不可取的，培養(yǎng)廣泛的興趣對(duì)做學(xué)術(shù)與科研工作好處良多。楊振寧也曾講過自己的親身經(jīng)歷。他在芝加哥大學(xué)的那幾年，每周都有一個(gè)討論會(huì)，參加的有物理系的老師，也有化學(xué)系的老師，討論的形式很隨意，內(nèi)容很廣泛。在1949年的一次討論會(huì)上，談到了有人觀測(cè)到π?介子可以蛻變?yōu)閮蓚€(gè)光子。這個(gè)問題引起了楊振寧的興趣，第二天他就得到正確的選擇定則，由此寫出了“一個(gè)粒子湮滅為兩個(gè)光子的選擇定則”。正所謂“開卷有益”，楊振寧建議學(xué)生們應(yīng)該經(jīng)常去圖書館瀏覽翻閱，提高自己知識(shí)的廣博程度。楊振寧曾提到他在西南聯(lián)大讀書的時(shí)候，聽過王竹溪先生講相變的講座。他當(dāng)時(shí)尚在大學(xué)時(shí)期，不能完全聽懂，但這引發(fā)了他的興趣。經(jīng)過十年的了解與研究，楊振寧寫出了關(guān)于相變的第一篇文章，而相變工作也在這之后的幾十年間成為他的主要興趣之一。在工作效率的問題上，楊振寧也提出了自己的見解。他認(rèn)為，在學(xué)校念書期間，學(xué)習(xí)的范圍寬廣一些，之后再通過自己比較廣泛的接觸，向不同的方面發(fā)展，這樣對(duì)于提高研究工作的效率是比較有益的。

楊振寧指出：“培養(yǎng)博覽群書的習(xí)慣是很有益的?！碑?dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，日新月異，新的領(lǐng)域正在不斷被開拓，一個(gè)人想什么都懂確實(shí)很難，在這樣的情況下，可以選擇傾注全力在某一個(gè)領(lǐng)域里，也可以對(duì)很多方面保持興趣，拓寬自己的知識(shí)面。而在楊振寧看來，選擇后者在一般情況下更易成功。楊振寧強(qiáng)調(diào)：“如果一個(gè)人年輕的時(shí)候就已經(jīng)對(duì)幾個(gè)科學(xué)領(lǐng)域感興趣，那么他以后就會(huì)更有發(fā)展前途。”楊振寧舉了CAT掃描儀的例子。在楊振寧看來，那位物理學(xué)教授能提出這種設(shè)想就是因?yàn)樗闹R(shí)面更廣博，因?yàn)樗瑫r(shí)對(duì)物理、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面都感興趣?！八〞詭追N學(xué)科，因此當(dāng)所學(xué)的東西成熟時(shí)，就會(huì)正確地利用它們。”[2]

可以看出，在楊振寧眼中，高素質(zhì)人才具備廣博的知識(shí)面更易成功。而楊振寧本身就是一位博學(xué)的人，通過梳理?xiàng)钫駥幵谑澜缥锢韺W(xué)上的貢獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，他在物理學(xué)領(lǐng)域做了大致四個(gè)不同方面的研究，分別是統(tǒng)計(jì)力學(xué)、凝聚態(tài)物理、粒子物理和場(chǎng)論，其中著名的科學(xué)成就便有十多項(xiàng)。而除了物理，楊先生對(duì)多個(gè)方面也頗有研究，比如數(shù)學(xué)、歷史、文學(xué)等，同時(shí)他也很喜愛音樂、攝影、考古等。楊振寧著名的理論“楊-米爾斯理論”的誕生就是個(gè)很好的例子。宇宙間四種基本力強(qiáng)力、電磁力、弱力、引力中，除了引力都是用楊-米爾斯理論描述的。在了解到韋爾把U（1）群的整體規(guī)范對(duì)稱性推廣到了局域后，楊振寧試圖把SU（2）群的整體規(guī)范對(duì)稱也推廣到局域，但U（1）群是阿貝爾群，SU（2）群是非阿貝爾群，所以要實(shí)現(xiàn)是非常艱難的。而這也涉及高深的數(shù)學(xué)知識(shí)，因?yàn)閷?duì)稱性在數(shù)學(xué)上就是用群論來描述的。楊振寧正巧對(duì)群論并不陌生，因?yàn)樗母赣H楊武之先生是一位著名的數(shù)學(xué)教授，并且擅長(zhǎng)群論，楊振寧受到父親的影響，對(duì)群論也感興趣，于是他早早地就對(duì)群論有了很好的了解，從而成功提出了“楊-米爾斯理論”。可以說，楊振寧的成功與他廣博的知識(shí)面是分不開的。

二、方向的寬與窄

楊振寧說過，選擇研究方向，對(duì)年輕人來說至關(guān)重要。楊振寧自1945年赴美留學(xué)起，在美國(guó)待了幾十年，他說他見過許多的學(xué)生在讀博時(shí)期都挺優(yōu)秀，但20年后再看，他們的成就卻大相徑庭，一部分人功成名就，而另一部分寂寂無聞。這樣的結(jié)果大都不是由他們的天分、學(xué)歷所造成的，而在于有的研究方向會(huì)越走越窄，有的方向則會(huì)越走越寬。楊振寧認(rèn)為：“如果他選擇的方向，五至十年后大有發(fā)展，他就能有所成就;如他所選擇的方向是強(qiáng)弩之末，就不能發(fā)展了。那么，怎么才能看清方向呢？具體的很難說，關(guān)鍵是要把握住整個(gè)趨勢(shì)，不要只是一頭鉆進(jìn)去，眼光太短淺?！盵1]123

楊振寧認(rèn)為：“每個(gè)領(lǐng)域的專家的確具有特殊的洞察力，可以看到一些沒有這種訓(xùn)練的非專家看不到的事情。”[3]106比如愛因斯坦（Albert? Einstein），楊振寧說：“他是自己在做學(xué)生的時(shí)候就認(rèn)識(shí)到這個(gè)領(lǐng)域是他要去追求答案的一個(gè)領(lǐng)域，這是他厲害的地方?！盵4]96再比如吉布斯（Josiah Willard Gibbs），楊振寧表示自己對(duì)他很是欽佩：“在面對(duì)與實(shí)驗(yàn)不符的情形下，他對(duì)他的‘理性的綜合堅(jiān)信不疑，證實(shí)他具有深刻的洞察力?！盵3]153提到世界公認(rèn)的贗矢量流部分守恒定理的奠基人之一、中國(guó)科學(xué)家周光召時(shí)，楊振寧說過：“周光召是一位頂尖的物理學(xué)家。他視野開闊，影響力深遠(yuǎn)，并且能夠快速地洞悉新思想?！睆埵钻墒侵奈锢韺W(xué)家，開創(chuàng)了全新的研究領(lǐng)域——拓?fù)浣^緣體。他于2006年提出了“量子自旋霍爾效應(yīng)”，2007年，這一理論預(yù)言被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，也被《科學(xué)》雜志評(píng)為“全球十大重要科學(xué)突破”之一。張首晟在美國(guó)讀博期間，師從楊振寧，當(dāng)時(shí)張首晟從事的是基本粒子物理研究，但楊振寧對(duì)此表示不贊成。當(dāng)時(shí)楊振寧堅(jiān)信凝聚態(tài)物理非常有發(fā)展前景，并鼓勵(lì)張首晟把研究方向由粒子物理改為凝聚態(tài)物理，而張首晟后來在此領(lǐng)域也做出了非凡的成就。后來在一次演講中張首晟說道：“楊先生是我的偶像，他改寫了我一生的研究方向?！?/p>

楊振寧作為一位世界一流的科學(xué)家，自身顯然也具備這種能力。他早早地認(rèn)識(shí)到了高能物理的發(fā)展逐漸呈“粥少僧多”的形勢(shì)，而加速器物理是一個(gè)有新發(fā)展、“粥多僧少”的領(lǐng)域，遂經(jīng)常鼓勵(lì)學(xué)生們選擇到加速器物理的領(lǐng)域做研究，趙午就是其中一員。趙午提起這件事時(shí)說道：“今天的加速器物理界實(shí)多有收益于楊先生的真知灼見，而楊先生對(duì)加速器物理默默的付出與貢獻(xiàn)卻不為大眾知曉?！盵4]268楊振寧的學(xué)生余理華也提到，楊振寧曾講過：“我們要選有希望的方向走，才會(huì)有更大的機(jī)會(huì)成功。”[4]258楊振寧先生曾與筆者就讀的研究所內(nèi)教授聊到未來研究方向時(shí)說道：“現(xiàn)在上海要搞自由電子激光，我建議山西大學(xué)對(duì)這方面預(yù)先做些準(zhǔn)備，尤其是生物系、化學(xué)系、物理系。因?yàn)樽杂呻娮蛹す猬F(xiàn)在全世界都在搞，搞成以后，這幾個(gè)領(lǐng)域就要改觀，因?yàn)閷?duì)于分子、原子可以看見了。這是現(xiàn)在一個(gè)重要的研究題目?！苯又鴹钕壬f：“二十年前我就看出來這個(gè)（自由電子激光）要發(fā)展，所以我給周光召、宋健寫了信……但是耽誤來耽誤去。如果二十年前中國(guó)就做了這個(gè)事情，那二十年前中國(guó)就很領(lǐng)先了。”看得出來，楊振寧對(duì)于研究方向的把握有著深遠(yuǎn)開闊的眼界，正如他所說：“科學(xué)研究最重要的就是得要在最早的時(shí)候搞進(jìn)去，最好的是在這個(gè)事情還沒發(fā)生的時(shí)候就先下手?！?/p>

三、研究方法的近與遠(yuǎn)

恩利克·費(fèi)米（Enrico Fermi）是世界著名物理學(xué)家，被譽(yù)為“原子能之父”，他是1938年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主。1945年楊振寧赴美留學(xué)，因想在實(shí)驗(yàn)物理上做些事情，便一心投奔費(fèi)米，雖因一些原因未能跟著費(fèi)米做實(shí)驗(yàn)，但之后兩人也有了深入交往。楊振寧認(rèn)為自己對(duì)物理的價(jià)值觀念深受費(fèi)米的影響。楊振寧講過，費(fèi)米認(rèn)為：“物理學(xué)發(fā)展的方向必須要從近距離的了解開始，才能得到大的規(guī)律?！盵1]222而對(duì)于研究方法的遠(yuǎn)近問題，楊振寧曾做過一個(gè)比喻：把物理學(xué)的發(fā)展比喻成研究一張畫。在楊振寧看來，這必然是一幅很精細(xì)的畫，那么就需要先從近距離去了解它，而在這個(gè)過程中，你就可以發(fā)現(xiàn)它的各個(gè)地方的奧妙。這種近距離的了解可以使你理解物理學(xué)本質(zhì)的精神。而在這之后，你還需要對(duì)它有宏觀的了解，也就是說要遠(yuǎn)距離地看，這樣才會(huì)發(fā)現(xiàn)大的規(guī)律。楊振寧認(rèn)為，費(fèi)米就是一位對(duì)具體的事物了解甚多，同時(shí)也了解大的結(jié)構(gòu)規(guī)律的人，他的物理從現(xiàn)象出發(fā)，提出精神，最后用簡(jiǎn)單的方法表示出來。

那么，是否所有的物理理論都是從近距離出發(fā)？楊振寧提到了愛因斯坦發(fā)現(xiàn)廣義相對(duì)論的例子。在他看來，愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對(duì)論，表面上看起來是用大原則而不是從具體開始的，但仔細(xì)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦用的大的原則也是由近距離出發(fā)的研究所得。也就是說：愛因斯坦的研究過程，也是由近及遠(yuǎn)，再由遠(yuǎn)及近的。總的來講，在楊振寧看來：“一個(gè)完全只想從遠(yuǎn)距離的規(guī)律來向物理學(xué)進(jìn)軍的人是極難成功的?！盵5]

【參考文獻(xiàn)】

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[5]楊振寧.幾位物理學(xué)家的故事[J].物理，1986（11）：690-703.