朱邦芬：我所熟悉的幾位中國(guó)物理學(xué)大師的成才之道
導(dǎo)讀
我很幸運(yùn)曾經(jīng)跟國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者黃昆先生在同一個(gè)辦公室一起工作了15年，又有機(jī)會(huì)跟很多中國(guó)物理學(xué)大師，像楊振寧先生、彭桓武先生、周光召先生、王明貞先生、黃祖洽先生等（圖1），有比較多的個(gè)人接觸，有的還可以隨意交談。
王明貞先生是清華大學(xué)第一位女教授，是我國(guó)最有成就的一位統(tǒng)計(jì)物理學(xué)家，2010年104歲時(shí)去世；彭桓武先生是“兩彈一星”元?jiǎng)祝?935年清華本科畢業(yè)；楊振寧先生是諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者，許多物理學(xué)家認(rèn)為，楊—米爾斯非阿貝爾規(guī)范場(chǎng)理論足以讓楊先生再次獲得諾貝爾獎(jiǎng)；黃昆先生與楊振寧先生1942—1945年在西南聯(lián)大讀研究生時(shí)是同學(xué)，是享譽(yù)國(guó)際的凝聚態(tài)物理學(xué)家，國(guó)家最高科技獎(jiǎng)獲得者；黃祖洽先生1944年考入西南聯(lián)大物理系，1950年從清華大學(xué)碩士畢業(yè)，許多人認(rèn)為他是沒(méi)有兩彈元?jiǎng)追Q號(hào)的兩彈元?jiǎng)祝恢芄庹傧壬?951年畢業(yè)于清華物理系，也是“兩彈一星”元?jiǎng)住?/span>
這幾位先生都是清華校友，他們都取得了非常大的學(xué)術(shù)成就。不過(guò)我覺(jué)得他們最值得稱道的，首先還是為人，他們都是一個(gè)有道德的人、一個(gè)真正的人；其次才是做事；第三是做學(xué)問(wèn)。這符合中國(guó)文化傳統(tǒng)中“立德、立功、立言”的順序，首先是人格的崇高，然后是認(rèn)真做事并帶來(lái)學(xué)術(shù)上的成功。
我與這些大師們有著較多的交往經(jīng)歷，希望從一個(gè)晚輩和大學(xué)教師的視角，與大家共享我對(duì)這幾位物理學(xué)大師為人為學(xué)的一些觀察和感悟，探尋他們是怎樣做人、做學(xué)問(wèn)，怎樣成為大師的。希望對(duì)同學(xué)們有所啟示。
——朱邦芬
良好的環(huán)境對(duì)這些大師的成長(zhǎng)有著極其重要的作用。這些年來(lái)我們一直持有這樣一個(gè)觀點(diǎn)：一流創(chuàng)新人才主要不是課堂教出來(lái)的，而是在良好的環(huán)境中自己“冒”出來(lái)的，社會(huì)和學(xué)校要?jiǎng)?chuàng)造利于杰出人才容易脫穎而出的好環(huán)境。這也是我們“清華學(xué)堂”物理班的一個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)。那么，好的環(huán)境到底包括哪些因素呢？
首先，家庭環(huán)境很重要?！皥D靈獎(jiǎng)”獲得者約翰·霍普克羅夫特曾說(shuō)過(guò)，應(yīng)該從5歲左右就開(kāi)始發(fā)展孩子們的創(chuàng)造力。怎么發(fā)展呢？并不是像中國(guó)通行的做法那樣，背英文，背唐詩(shī)，學(xué)各種各樣的東西。對(duì)兒童來(lái)說(shuō)，最重要的早期教育，就是要有一個(gè)能夠讓他們感到安全，感到被愛(ài)，引導(dǎo)他們探索世界的穩(wěn)定的成長(zhǎng)環(huán)境。
將來(lái)我們?cè)谧耐瑢W(xué)如果為人父母，要允許孩子們動(dòng)手動(dòng)腦去探究一些事物，即使把家里一些東西拆了裝不起來(lái)也別責(zé)怪，而且要讓他們感受到父母對(duì)他們探索未知世界的鼓勵(lì)。
我在文中提及的幾位大師，恰好都有較好的家庭環(huán)境，不僅家庭和睦，而且大多出自書(shū)香門(mén)第，兄弟姐妹也多有自己的專長(zhǎng)。例如王明貞，她的家族就是當(dāng)時(shí)中國(guó)非常難得的科技世家。
她的祖母創(chuàng)辦了著名的蘇州振華女校，楊絳、費(fèi)孝通等一大批人都是振華女校的校友。父親王季同是清末民初著名數(shù)學(xué)家、電機(jī)學(xué)家，是我國(guó)第一個(gè)在國(guó)際數(shù)學(xué)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文的學(xué)者。伯父王季烈翻譯出版了中國(guó)第一本以物理學(xué)命名、具有大學(xué)水平的教科書(shū)，編著了中國(guó)第一本中學(xué)物理課本，還主持編印了我國(guó)第一本物理學(xué)名詞匯編——《物理學(xué)語(yǔ)匯》，為近代物理在中國(guó)的傳播做出了重要貢獻(xiàn)。
哥哥王守競(jìng)畢業(yè)于清華學(xué)校，在哥倫比亞大學(xué)念博士時(shí)在量子力學(xué)方面做出了非常出色的研究工作，是中國(guó)第一位在世界上享有聲譽(yù)的理論物理學(xué)家。王守競(jìng)回國(guó)后先后擔(dān)任浙大和北大的物理系主任，“抗戰(zhàn)”前夕，為強(qiáng)國(guó)，受命籌建昆明的中央機(jī)器廠，該廠后來(lái)成為中國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的一支骨干力量。
姐姐王淑貞是上海婦產(chǎn)醫(yī)院創(chuàng)始人，在婦產(chǎn)醫(yī)學(xué)界與林巧稚齊名，有“南王北林”之稱。王明貞的兩個(gè)弟弟王守武、王守覺(jué)都曾在中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所工作過(guò)，都是中科院院士，我也很熟悉。
她的家族中和她一起成長(zhǎng)的還有表妹何怡貞和何澤慧，“中國(guó)居里夫人”何澤慧的丈夫是錢(qián)三強(qiáng)，何怡貞也是物理學(xué)博士，她的丈夫葛庭燧院士也是清華物理系畢業(yè)的，內(nèi)耗測(cè)量裝置“葛氏擺”就是以他名字來(lái)命名的。王明貞的妹夫陸學(xué)善是中國(guó)科學(xué)院物理研究所初建時(shí)的代所長(zhǎng)。
這一大家子都是非常成功的科學(xué)家。我想，從小生活在這樣一個(gè)大家庭里面，兄弟姐妹都喜愛(ài)、鉆研科學(xué)，對(duì)王明貞的成長(zhǎng)確實(shí)起了很重要的促進(jìn)作用。
誠(chéng)然，我們絕大多數(shù)人沒(méi)有這樣的家庭條件，這也不是必須具備的，好的學(xué)校環(huán)境可以起到更為重要的作用。
好的學(xué)校環(huán)境應(yīng)該包括哪些要素呢？我以為，一是匯聚一批出類(lèi)拔萃的優(yōu)秀學(xué)生；二是學(xué)校里有著追求真理、獻(xiàn)身科學(xué)的良好學(xué)術(shù)氛圍；三是有一批好的老師，而且這些老師愿意把自己的精力花在培養(yǎng)人才上，開(kāi)展個(gè)性化教育，最好是一對(duì)一的培養(yǎng)；第四是給予學(xué)生比較寬松的自主學(xué)習(xí)的空間，這方面是我們?cè)瓉?lái)的教育中比較欠缺的——“規(guī)定動(dòng)作”太多，“自選動(dòng)作”太少。
還有兩點(diǎn)是，學(xué)校要有國(guó)際化的視野，以及相對(duì)較好的學(xué)生學(xué)習(xí)研究與教師教學(xué)研究的軟件和硬件條件。在安定的大環(huán)境下，如果這幾個(gè)條件都能實(shí)現(xiàn)，我們有這么多聰明的優(yōu)秀學(xué)生，我想在他們中間會(huì)有比較高的幾率走出大師。結(jié)合我所熟悉的這些中國(guó)物理學(xué)大師的成才之道，我來(lái)具體談?wù)劷M成良好學(xué)校環(huán)境中最重要的前4個(gè)要素。
首先，一批出類(lèi)拔萃的學(xué)生薈萃一堂，是優(yōu)良學(xué)校環(huán)境的重要基礎(chǔ)。一流學(xué)校往往集中了同齡人中一些最優(yōu)秀的人，優(yōu)秀學(xué)生之間的互相激勵(lì)，使他們產(chǎn)生了終身受益的智慧、理想、學(xué)風(fēng)、品味和人格。
楊振寧先生曾說(shuō)，根據(jù)他讀書(shū)和教書(shū)得到的經(jīng)驗(yàn)，與同學(xué)討論是深入學(xué)習(xí)的極好機(jī)會(huì)。多半同學(xué)認(rèn)為，從討論中得到的收獲比從老師那里學(xué)到的知識(shí)還要多，因?yàn)榕c同學(xué)辯論可以不斷追問(wèn)，促使你進(jìn)行深入的思考。此外，同學(xué)之間的交流一般遠(yuǎn)比師生間的交流要多。我想這大概是優(yōu)秀人才為什么會(huì)在某個(gè)學(xué)校、某個(gè)年級(jí)、甚至某個(gè)寢室“扎堆”產(chǎn)生的一個(gè)原因。
成立于1938年的紐約布朗克斯科學(xué)高中，曾經(jīng)培養(yǎng)出7位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者和1位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者。這所高中的創(chuàng)辦校長(zhǎng)相信，如果一所學(xué)校能夠匯集一批非常優(yōu)秀的學(xué)生，他們之間會(huì)逐漸形成一種很難清晰界定卻非常有價(jià)值的互相學(xué)習(xí)的過(guò)程。布朗克斯科學(xué)高中的辦學(xué)成就，似乎驗(yàn)證了這位創(chuàng)校校長(zhǎng)的理念。
根據(jù)這些諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者的回憶，這所高中的物理課上得并不算好，他們對(duì)物理的興趣主要受到同學(xué)激發(fā)，而他們的物理知識(shí)主要是在課堂外學(xué)的。2005年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主格勞伯是布朗克斯科學(xué)高中第一屆學(xué)生。他回憶自己入學(xué)時(shí)，科學(xué)家早已發(fā)現(xiàn)了原子，也建立了量子力學(xué)，可是當(dāng)年他高中上的物理課根本沒(méi)有提及原子。在1972年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者庫(kù)珀的記憶中，自己的高中物理課很乏味。
1979年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者溫伯格和格拉肖是這所中學(xué)的同班同學(xué)，他們說(shuō)自己上中學(xué)時(shí)最有意思的事就是一批同學(xué)組成的科幻小說(shuō)俱樂(lè)部，大家到處找科幻小說(shuō)來(lái)讀，讀完之后再一起討論。1988年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者施瓦茨回憶說(shuō)，他對(duì)物理的興趣完全是被同學(xué)之間令人興奮的討論激發(fā)起來(lái)的。這些回憶說(shuō)明了優(yōu)秀學(xué)生之間的相互作用對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)的重要性。
再來(lái)看看老清華物理系的例子。彭桓武先生1935年從清華物理系畢業(yè)，同班同學(xué)有錢(qián)偉長(zhǎng)、王遵明、熊大縝等，高一班或兩班的學(xué)長(zhǎng)有趙九章、王竹溪、張宗燧、翁文波等，低一至二屆的學(xué)弟學(xué)妹有錢(qián)三強(qiáng)、何澤慧、于光遠(yuǎn)、王大珩、葛庭燧、秦馨菱、林家翹、戴振鐸等。一句話，彭先生前后幾屆同學(xué)的名單列出來(lái)就是一個(gè)“群英會(huì)”。在一流大學(xué)求學(xué)，一個(gè)得天獨(dú)厚的條件就是同學(xué)總體來(lái)說(shuō)非常優(yōu)秀，同學(xué)之間的相互作用，為將來(lái)的成才打下基礎(chǔ)。
楊振寧先生和張守廉、黃昆是西南聯(lián)大研究生同學(xué)，由于三人都是學(xué)習(xí)尖子，又幾乎形影不離，是聯(lián)大十分著名的“三劍客”。曾經(jīng)有一段時(shí)間，他們?nèi)朔窒砝トA中學(xué)的一個(gè)代課老師的職位，合住一間宿舍，每天一起上課，課后一起泡茶館，切磋學(xué)問(wèn)，還談天說(shuō)地，議論天下一切事情，晚上躺在宿舍里他們還在繼續(xù)討論和辯論。正如黃昆后來(lái)回顧，認(rèn)識(shí)楊振寧和張守廉是對(duì)他一生最有影響的事；而楊振寧則認(rèn)為，西南聯(lián)大期間培養(yǎng)了他在物理學(xué)里的愛(ài)憎。
良好學(xué)校環(huán)境的第二個(gè)要素是優(yōu)良學(xué)風(fēng)。1991年，美國(guó)密歇根大學(xué)授予吳大猷先生榮譽(yù)科學(xué)博士學(xué)位，密歇根大學(xué)物理系和楊振寧、李政道等人在授學(xué)位儀式的前一天，安排了一個(gè)“吳大猷研討會(huì)”（The Ta-You Wu Symposium）。黃昆接受邀請(qǐng)做了一個(gè)學(xué)術(shù)報(bào)告。在報(bào)告最后，他展示了一張畫(huà)（圖2），重現(xiàn)了他跟隨吳大猷先生念研究生時(shí)的情景。
當(dāng)時(shí)為了躲避日軍對(duì)昆明的狂轟濫炸，聯(lián)大大部分教師分散住在昆明市郊，吳大猷和夫人在離昆明市5公里的崗頭村租了一處農(nóng)舍，共有五間小平房，茅草頂泥巴地。圖的上方是這五間茅屋的局部放大圖，圖左上角還有一頭豬。黃昆在西南聯(lián)大幫吳大猷養(yǎng)豬，是當(dāng)時(shí)流傳很廣的一個(gè)故事。
圖2 描述西南聯(lián)大時(shí)期黃昆在他的老師吳大猷先生“家”中研究和學(xué)習(xí)情景的圖片
為什么黃昆會(huì)去養(yǎng)豬呢？當(dāng)時(shí)吳大猷的夫人患有肺結(jié)核，為了養(yǎng)病，幾乎變賣(mài)了所有值點(diǎn)錢(qián)的東西。為了稍稍改善一下生活，1943年春，吳大猷喂養(yǎng)了兩頭小豬?？墒怯幸淮嗡R車(chē)去上課，被受驚的馬顛成腦震蕩，自己也不得不住醫(yī)院了，只好請(qǐng)黃昆幫忙看家養(yǎng)豬。
昆明這個(gè)地方養(yǎng)豬是放養(yǎng)，白天放出去，晚上趕回豬圈。豬長(zhǎng)時(shí)間在野外找東西吃，隨著長(zhǎng)大，越來(lái)越像野豬了。每天晚上黃昆將它趕進(jìn)豬舍，都是一場(chǎng)“戰(zhàn)斗”。無(wú)奈之下，黃昆寫(xiě)信給吳大猷暗示自己不想養(yǎng)了，吳大猷也只得回信叫黃昆找老鄉(xiāng)把豬賣(mài)了。幾十年后吳大猷在回憶錄中說(shuō)，他始終沒(méi)有想清楚自己養(yǎng)豬“到底是賺，還是蝕？”但是，就是在這樣艱苦的環(huán)境中，聯(lián)大師生還保持著很好的學(xué)風(fēng)。
這張圖中，吳大猷住的茅屋門(mén)上寫(xiě)著“拉曼實(shí)驗(yàn)室”，這里有他設(shè)法搭建的一套土制的拉曼光譜儀。第一間小屋里畫(huà)了一個(gè)學(xué)生坐著在讀書(shū)，那是黃昆，正在讀吳先生要他精讀的康登和肖特萊合著的經(jīng)典著作——《原子光譜理論》。
吳先生在這間草屋中撰寫(xiě)了《多原子分子之結(jié)構(gòu)及其振動(dòng)光譜》一書(shū)，成為該領(lǐng)域以后多年在國(guó)際上采用的標(biāo)準(zhǔn)專著。他指導(dǎo)黃昆碩士畢業(yè)，黃昆實(shí)際上已經(jīng)達(dá)到博士后研究人員的水平。西南聯(lián)大在戰(zhàn)火紛飛的環(huán)境中之所以能培養(yǎng)出那么多優(yōu)秀人才，良好的學(xué)風(fēng)是一個(gè)關(guān)鍵因素。
良好學(xué)校環(huán)境的第三個(gè)要素就是有一批好的老師，而且這些良師愿意花時(shí)間和心血于培養(yǎng)人才，并進(jìn)行個(gè)性化教育。
1944年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者拉比培養(yǎng)了一大批杰出的物理學(xué)家。他有一句名言：“我們那代人出國(guó)，主要是去德國(guó)（因?yàn)?0世紀(jì)20年代德國(guó)的物理研究世界領(lǐng)先），在那里學(xué)到的不僅是學(xué)科，還有品味、風(fēng)格、品質(zhì)和傳統(tǒng)。就像我們聽(tīng)歌劇，不但聽(tīng)歌詞，更要欣賞音樂(lè)?！?/span>
我們來(lái)看看這幾位中國(guó)物理學(xué)大師的師承關(guān)系。彭桓武本科和研究生的導(dǎo)師是周培源，博士導(dǎo)師是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者玻恩；王明貞讀博士時(shí)的導(dǎo)師是烏倫貝克，他是最早提出電子自旋的一位科學(xué)家；黃昆碩士導(dǎo)師是吳大猷，博士導(dǎo)師是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者莫特，博士及博士后期間又和玻恩合作撰寫(xiě)《晶格動(dòng)力學(xué)理論》；楊振寧跟吳大猷做學(xué)士論文，跟王竹溪攻讀碩士，博士導(dǎo)師則是泰勒和費(fèi)米；黃祖洽跟彭桓武和錢(qián)三強(qiáng)念研究生，周光召也是彭桓武的學(xué)生。
學(xué)生從導(dǎo)師“那里獲得的東西中，不僅僅是知識(shí)或技能，最重要的是‘思維風(fēng)格’”。
黃昆曾對(duì)我說(shuō)，他沒(méi)有和他的博士導(dǎo)師莫特合作寫(xiě)過(guò)論文，但莫特對(duì)他研究方向的選定，尤其對(duì)他的學(xué)術(shù)風(fēng)格的形成起了決定性的作用。莫特對(duì)許多物理問(wèn)題，有很深的洞察力，極善于透過(guò)錯(cuò)綜復(fù)雜的表面現(xiàn)象而把握本質(zhì)。盡管他有深厚的數(shù)學(xué)理論修養(yǎng)，但他善于抓住問(wèn)題的物理實(shí)質(zhì)，傾向于提出形象的簡(jiǎn)單的物理模型，以最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方法解決問(wèn)題，而不主張借助繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。莫特的這種風(fēng)格，使黃昆避免在數(shù)學(xué)公式里繞圈子的彎路，并且懂得重視實(shí)驗(yàn)和理論的聯(lián)系。
莫特曾寫(xiě)過(guò)幾本不同領(lǐng)域的專著，黃昆正是出于對(duì)莫特淵博知識(shí)的仰慕，選擇跟他做研究。然而到了英國(guó)不久，黃昆就發(fā)現(xiàn)，莫特并不崇尚泛泛地博學(xué)多聞，而是致力于解決他所感興趣的具體科學(xué)問(wèn)題。一段時(shí)間內(nèi)他集中精力思考自己當(dāng)前所研究的具體問(wèn)題，只喜歡與人討論他自己正在研究的問(wèn)題；當(dāng)人們和他討論其他問(wèn)題時(shí)，莫特往往幾句話就把你打發(fā)，或用打岔的辦法給敷衍過(guò)去。
他之所以擁有淵博的知識(shí)，是通過(guò)在不同時(shí)期關(guān)注并解決不同的問(wèn)題，慢慢積累起來(lái)的。莫特一個(gè)時(shí)期專注于一個(gè)問(wèn)題的治學(xué)風(fēng)格對(duì)黃昆影響也很深：黃昆也只喜歡與人討論他自己正在研究的問(wèn)題。我跟黃昆在一個(gè)辦公室時(shí)，經(jīng)常有人來(lái)找他討論各種物理問(wèn)題，只要聽(tīng)到他說(shuō)自己“不懂”時(shí)，我就知道他不愿意再討論這個(gè)問(wèn)題，寥寥數(shù)語(yǔ)就結(jié)束了。但是如果真正討論到一個(gè)他有興趣、并且正在研究的問(wèn)題，他可以跟你“沒(méi)完沒(méi)了”。
和黃先生在同一個(gè)辦公室15年，我們每天都要討論很多問(wèn)題，經(jīng)?；ハ噢q論和抓住對(duì)方漏洞來(lái)反駁。我們?cè)?jīng)自嘲說(shuō)，我們有點(diǎn)像金庸小說(shuō)《笑傲江湖》里的“桃谷六仙”。
莫特對(duì)黃昆的影響還可以從1947年黃昆給楊振寧的一封信中顯示。當(dāng)時(shí)楊振寧在芝加哥大學(xué)讀博士，他選擇了幾個(gè)重要的理論難題開(kāi)展研究，一開(kāi)始都還沒(méi)有結(jié)果；做實(shí)驗(yàn)也不順，實(shí)驗(yàn)室流傳著“哪里有爆炸，那里就有楊振寧”。楊振寧于是給黃昆寫(xiě)了一封信，訴說(shuō)自己的“幻滅”（disillusion）感，因?yàn)樵葘?duì)自己的學(xué)問(wèn)很有信心，心氣也很高。黃昆在回信中用莫特作為例子鼓勵(lì)楊振寧。
他寫(xiě)道，“我每看見(jiàn)莫特一個(gè)人所有的影響，就有感想。真是所謂‘萬(wàn)人敵’的人，他由早到晚沒(méi)有一刻不是充分利用。作自己研究，幫助許多人作研究，組織各種不同和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室外的專門(mén)討論，參加國(guó)家各種專門(mén)委員會(huì)，款待各種各式工業(yè)視察以捐錢(qián)，處理系內(nèi)各事，還時(shí)時(shí)出國(guó)去演講……也就是像他這樣的少數(shù)幾個(gè)人就支住了整個(gè)英國(guó)的科學(xué)研究。”
黃昆還寫(xiě)道，“如果把雄心放在超出個(gè)人之外的事業(yè)上，人格的力量立刻就增加，沒(méi)有幻滅只有新鮮的挑戰(zhàn)……比方說(shuō)，成功地組織一個(gè)真正獨(dú)立的中國(guó)物理研究中心在你的重要性，應(yīng)該比得一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)還高。同時(shí)在這步驟中，致力于事業(yè)的心也一定要凌駕于實(shí)現(xiàn)自己地位之上。”
從這封信中，我們可以看到莫特實(shí)際上已成為黃昆的人生的楷模，同時(shí)也可看到黃昆和楊振寧同學(xué)之間的互相激勵(lì)和幫助，以及他們的人生理想。他們對(duì)于做人、做事和做學(xué)問(wèn)的順序，是非常明確的。
一個(gè)有利于杰出人才成長(zhǎng)的良好環(huán)境所需要的幾個(gè)要素中，我覺(jué)得，學(xué)生擁有自主學(xué)習(xí)知識(shí)和創(chuàng)造知識(shí)的空間，這一點(diǎn)相對(duì)而言是目前清華最欠缺的。
美國(guó)教育家杜威曾說(shuō)過(guò)，“學(xué)習(xí)是基于有指導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)而不是信息的傳遞”。杜威這句話的意思是，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程不僅僅是掌握知識(shí)，還要在老師的指導(dǎo)下，能夠重現(xiàn)一些知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，從而體會(huì)創(chuàng)造知識(shí)的過(guò)程、激情和樂(lè)趣。學(xué)生通過(guò)自主探究某些知識(shí)點(diǎn)，弄清楚當(dāng)時(shí)那層“窗戶紙”到底是怎么捅破的，這種發(fā)現(xiàn)的過(guò)程對(duì)創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)是非常重要的。
如果缺乏這樣的過(guò)程，學(xué)生往往會(huì)單純地認(rèn)為學(xué)習(xí)就是把教科書(shū)上的內(nèi)容、老師講的知識(shí)變成自己的知識(shí)，而且認(rèn)為這些上了書(shū)本的都是真理，都應(yīng)該記住并且能照樣應(yīng)用。學(xué)生可能學(xué)得很難、學(xué)得很深、很扎實(shí)；然而創(chuàng)造性可能有所欠缺。為了兼顧學(xué)習(xí)知識(shí)和創(chuàng)造知識(shí)兩個(gè)方面，像清華這樣的大學(xué)，勢(shì)必在必修知識(shí)的傳授上，要在重視質(zhì)量的前提下減少一些內(nèi)容，只授學(xué)生最基本和最核心的知識(shí)和能力，留下足夠的空間讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索。
在這方面，清華物理系首任系主任葉企孫先生的教育思想值得我們借鑒、繼承和發(fā)展。葉先生是現(xiàn)代中國(guó)科教興國(guó)的一位先驅(qū)者、中國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一位奠基人，是一位偉大的教育家。
李政道先生在一篇文章中這樣評(píng)價(jià)葉企孫：“他在1925年創(chuàng)建清華大學(xué)物理系，從一位副教授（即葉本人）、兩位助教開(kāi)始，不到十年，清華大學(xué)物理系就名列全國(guó)前列?！诎l(fā)展速度上，在辦系的成功上，我想，葉老師的創(chuàng)業(yè)成就是可以跟20世紀(jì)初的加州理工學(xué)院相媲美的?！?/span>
葉先生親自培養(yǎng)了中國(guó)一大批學(xué)術(shù)大師。1999年國(guó)家授予的23位“兩彈一星”元?jiǎng)字?，?4位畢業(yè)于清華，其中葉企孫親自教過(guò)10位（包括王淦昌、彭桓武、錢(qián)三強(qiáng)、王大珩、鄧稼先、朱光亞、周光召、趙九章、陳芳允等9 名清華物理系的畢業(yè)生，還有機(jī)械系畢業(yè)生王希季）。特別是王淦昌先生，他是清華物理系的第一屆學(xué)生，他幾乎所有的物理課都是葉企孫先生親自教授的。
葉企孫長(zhǎng)期主管清華庚款留學(xué)基金，精心安排錢(qián)學(xué)森、龔祖同、趙九章、王大珩、馬大猷、馮德培等人選擇中國(guó)最需要的專業(yè)去留學(xué)。他的許多學(xué)生、學(xué)生的學(xué)生，都是中國(guó)現(xiàn)代科技各領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)者。葉先生是一位培養(yǎng)大師的大師，確實(shí)對(duì)中國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。
我們用葉企孫的三句話概括了葉企孫的教育思想——“只授學(xué)生以基本知識(shí)，理論與實(shí)驗(yàn)并重，重質(zhì)不重量”。當(dāng)年的清華物理系之所以培養(yǎng)出一大批后來(lái)的大師級(jí)人物，我認(rèn)為跟葉企孫所持的教學(xué)理念很有關(guān)系，當(dāng)然也與時(shí)代有關(guān)。
在西南聯(lián)大時(shí)，李政道的“電磁學(xué)”課程是葉企孫教的。上課時(shí)葉先生發(fā)現(xiàn)李政道邊聽(tīng)課邊在看另一本內(nèi)容更深一點(diǎn)的《電磁學(xué)》教材，就對(duì)李政道說(shuō)，你可以不必來(lái)聽(tīng)我的課，學(xué)你自己的東西，但是作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和考試必須要完成。
1993年，葉先生含冤去世16年之后，他的侄子、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所葉銘漢院士在整理葉先生的遺物時(shí)，發(fā)現(xiàn)有三張泛黃的紙片，上面有葉先生批改的分?jǐn)?shù)：“李政道：58+25＝83”。這是葉企孫一直珍藏著的李政道1945年的電磁學(xué)考卷，盡管考卷用紙很差，是昆明的土紙（圖3）。
葉先生電磁學(xué)這門(mén)課的期末成績(jī)由兩部分合成，一是理論筆試，就是這份考卷，一共三道題，每題20分，李政道得了58分，基本滿分。第二部分是電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)，滿分是40分，他得了25分，相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)剛及格。兩部分相加得83 分。當(dāng)葉銘漢把這份半個(gè)世紀(jì)前的考卷給李政道看時(shí)，李先生“百感交集，葉企孫老師的慈愛(ài)師容，如在目前”。
后來(lái)李政道先生曾說(shuō)過(guò)，葉先生的這門(mén)課對(duì)他一輩子影響很深，特別是讓他懂得了實(shí)驗(yàn)的重要性。葉銘漢把李政道的這份考卷捐給了清華，現(xiàn)在清華校史館保存。從這件事我們可以看到，葉先生一方面給優(yōu)秀學(xué)生以較大的自主學(xué)習(xí)空間，另一方面又嚴(yán)格要求，并且十分重視實(shí)驗(yàn)，當(dāng)年培養(yǎng)出很多人才，并不是偶然的。
再舉一個(gè)周光召的例子。2009年，中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所讓我寫(xiě)一篇文章慶祝周光召80大壽，為此我請(qǐng)人專門(mén)到清華檔案館查了周光召1947—1951年度在清華物理系本科學(xué)習(xí)的成績(jī)單。從成績(jī)單上可以看到當(dāng)年周光召上過(guò)的那些物理專業(yè)課。這些課程確實(shí)體現(xiàn)了葉企孫的教育思想——“只授學(xué)生以基本知識(shí)”。
周光召大學(xué)本科主要上的是普通物理和中級(jí)物理。本科階段沒(méi)有學(xué)我們現(xiàn)在物理系學(xué)生要上的四大力學(xué)：理論力學(xué)、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)；或者說(shuō)他們只上了中級(jí)物理課程，學(xué)過(guò)力學(xué)、原子物理學(xué)、熱學(xué)和電磁學(xué)?！袄碚撆c實(shí)驗(yàn)并重”這個(gè)特點(diǎn)十分鮮明。他們每學(xué)期都要做實(shí)驗(yàn)，最多一年（四年級(jí)）上了四門(mén)實(shí)驗(yàn)課。
“重質(zhì)不重量”怎么體現(xiàn)呢？周光召是出名的優(yōu)秀學(xué)生，我原以為他的成績(jī)單一定會(huì)很漂亮，后來(lái)一看，平均學(xué)分績(jī)大致是80來(lái)分，有幾門(mén)課90多分，也有好幾門(mén)課只有70多分，完全出乎我的意料，這表明老師對(duì)學(xué)生的要求很?chē)?yán)格。然而正是由于這種嚴(yán)格的教育，培養(yǎng)出了一批像周光召這樣出類(lèi)拔萃的人才。
50年代中國(guó)決定造原子彈，剛開(kāi)始蘇聯(lián)同意提供援助，當(dāng)時(shí)有蘇聯(lián)專家來(lái)上課。但是蘇聯(lián)專家講原子彈教學(xué)模型的課，只有副部長(zhǎng)或?qū)④娨陨霞?jí)別的才有資格去聽(tīng)，聽(tīng)課現(xiàn)場(chǎng)懂專業(yè)的只有錢(qián)三強(qiáng)一個(gè)人。然而錢(qián)三強(qiáng)是在法國(guó)留學(xué)，俄語(yǔ)并不是很好，加上蘇聯(lián)專家講得很快，所以錢(qián)三強(qiáng)也只能大致先記下來(lái)，下課后再由其他人根據(jù)筆記整理成文。
1960年蘇聯(lián)專家撤走以后，中國(guó)決心自力更生造原子彈。為此首先要透徹理解并重復(fù)蘇聯(lián)專家講的原子彈教學(xué)模型，也就是設(shè)法從理論上重復(fù)出這個(gè)教學(xué)模型所給出的全部結(jié)果。教學(xué)模型有個(gè)很重要的圖，圖上有一些標(biāo)記，標(biāo)出沖擊波在某個(gè)位置的壓力。許多人通過(guò)許多不同辦法計(jì)算，始終無(wú)法重復(fù)蘇聯(lián)專家講的一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。到底是專家標(biāo)記錯(cuò)了，還是我們沒(méi)有掌握方法呢？這成了當(dāng)時(shí)研制原子彈的“攔路虎”。
為解決這個(gè)疑難，周光召利用葉企孫講過(guò)的熱力學(xué)課中一個(gè)叫“最大功原理”的基本原理，構(gòu)造了一個(gè)簡(jiǎn)化的理想模型，假定一個(gè)理想的“原子彈”在沖擊波壓縮的過(guò)程中沒(méi)有任何耗散，按照熱力學(xué)第二定律，估算可能做的最大功。在彭桓武的支持下，周光召進(jìn)行了最大功估算，證明了蘇聯(lián)專家那個(gè)教學(xué)模型的文件中數(shù)據(jù)標(biāo)記有誤，為自主研發(fā)原子彈掃除了一個(gè)障礙。從這個(gè)例子我們可以看到，葉企孫的教育思想確實(shí)對(duì)學(xué)生日后的成長(zhǎng)非常有益。
我所認(rèn)識(shí)的這些物理學(xué)大師，他們當(dāng)年上課并不算多，也不算深，并非一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都不能少。他們成才的一個(gè)關(guān)鍵在于，他們有很多時(shí)間自己學(xué)習(xí)、自己鉆研和互相討論，都有非常強(qiáng)的自學(xué)能力和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
他們中有的人受過(guò)比較系統(tǒng)的物理教育，但是周光召中學(xué)沒(méi)有學(xué)過(guò)物理。楊振寧中學(xué)時(shí)也沒(méi)學(xué)過(guò)物理，他起初考取的是西南聯(lián)大化學(xué)系，暑假自學(xué)物理覺(jué)得物理比化學(xué)更有意思，就轉(zhuǎn)到物理系去了。黃祖洽上中學(xué)時(shí)正值“抗戰(zhàn)”，流浪遷徙，教他的老師有些也不算出類(lèi)拔萃。于是，他們一些中學(xué)同學(xué)就組織起來(lái)自己研讀物理、數(shù)學(xué)教材，掌握了以后再教別的同學(xué)。他們就是在這種同學(xué)自學(xué)、互教的過(guò)程中成長(zhǎng)起來(lái)的。學(xué)習(xí)和鉆研的自主性在其中發(fā)揮了特別重要的作用。
黃祖洽回憶，當(dāng)時(shí)清華和西南聯(lián)大的老師課堂上講的內(nèi)容不算深也不算多，特別鼓勵(lì)一些好學(xué)生課余自學(xué)。在上葉企孫的電磁學(xué)課時(shí)，課余他研讀了葉先生推薦的兩本參考書(shū)，一本長(zhǎng)于物理概念，一本長(zhǎng)于數(shù)學(xué)推導(dǎo)；在葉先生的物性論課上，黃祖洽課余扎扎實(shí)實(shí)地讀了玻爾茲曼的經(jīng)典著作，對(duì)其輸運(yùn)研究受益終生。
我們自己這些年在基礎(chǔ)科學(xué)班和清華學(xué)堂物理班實(shí)踐的一點(diǎn)體會(huì)是，一定要給學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的自主空間。為此，不要過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳授的全面和系統(tǒng)，與其把學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間、精力全占滿了，不如留點(diǎn)空間讓學(xué)生自己去思考、去學(xué)習(xí)、去探索。
過(guò)去我們對(duì)優(yōu)秀學(xué)生實(shí)行因材施教，通常是讓他們“學(xué)多一點(diǎn)，學(xué)深一點(diǎn)，學(xué)早一點(diǎn)”，如今我們的因材施教做法是，越是優(yōu)秀學(xué)生，越要給他們留下較多的自主學(xué)習(xí)和自主研究的空間。例如，這些年，物理系基礎(chǔ)科學(xué)班1999級(jí)出了不少優(yōu)秀人才，他們普通物理課只上了一年，光學(xué)等知識(shí)課上并沒(méi)有教，但是這些優(yōu)秀學(xué)生，通過(guò)自學(xué)，很快就把這些知識(shí)都補(bǔ)上了。
