李政道亲述:从诺贝尔奖看亚裔学者的学术地位
✪ 李政道
著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者
【导读】美国当地时间8月4日,著名华人物理学家、诺贝尔物理学奖获得者李政道先生去世,享年98岁。李先生1926年生于上海,1957年因发现“弱作用下宇称不守恒定律”与杨振宁一起获得诺贝尔物理学奖。作为最早获得诺贝尔奖的华人之一,他十分关心祖国的发展。1974年,李政道基于回国参访的经验,撰写了一份培养基础科学人才的建议书,得到毛泽东和周恩来的赞同,这成为中国科学技术大学创办“少年班”的重要理论依据。改革开放之初,李政道在邓小平、严济慈等中央和中科院领导的支持下,发起“中美联合培养物理类研究生计划”(CUSPEA),开辟了中国学生赴美留学深造的通道。
本刊选择了李先生在千禧年间写就的两篇文章,文中详细论证了亚裔学者获得诺贝尔奖以及培养青年学者的困难。他指出,在他和杨振宁获得诺贝尔奖之前,世界上流行的看法是,华人用方块字影响了思维方式,因而不太适合搞科学研究。然而此后的60多年,中国涌现了丁肇中、李远哲、朱棣文、屠呦呦等众多自然科学领域的获奖者,打破了“中国文化只是精神文明”的刻板印象。对于邻国日本在超导新材料方面取得了大部分进展,却在基础研究方面没有大贡献的情况,他认为日本过分强调经济,影响了日本青年努力的方向和创造性发展。
李先生始终心系中国物理学的发展。为了让国内科研人员尽快接轨国际前沿,1979年他亲自回国授课潜心教学,本应1-2年讲授的课程内容被他集中在2个月讲完。李先生的无私奉献和坚毅执着,值得我们永久怀念。
本文原载《科学》刊物,仅代表作者观点,供读者参考。
从诺贝尔奖看亚裔学者的学术地位
(本文原载《科学》2000年第1期)
我们很高兴请到瑞典斯德哥尔摩大学爱克斯朋(Goesta Ekspong)教授来作关于诺贝尔奖金历史的报告。爱克斯朋教授是著名高能物理学家,1971-1985年曾担任诺贝尔奖委员会委员。
诺贝尔奖把人类文明提到一个新的高度。在关于诺贝尔奖金历史报告会开始之前,我想讲几句关于亚洲人获诺贝尔奖的情况。
大家知道,诺贝尔奖的授予是不考虑得奖人国籍的,但是有关得奖人的正式记录上记录着他的国籍。
在诺贝尔奖记录上有两位中国人获得物理奖,那就是我和杨振宁1957年获奖。我记得在1991年诺贝尔奖90周年庆祝会上,由中国大使代表驻瑞典的外国使团致词祝贺。这是因为中国人得过诺贝尔奖,而且正好中国大使在各国大使中资历、年龄最长,按惯例由他代表祝贺。
华人得奖的还有丁肇中,1976年获物理奖,他是美籍,并出生在美国。李远哲,1986年获化学奖,他出生在台湾,当时是美籍。朱棣文,1997年获物理奖,美籍。崔琦,1998年获物理奖,美籍。
华人一共有六位科学家获得了诺贝尔奖,这充分显示了炎黄子孙的才华,是有能力登上国际科学高峰的。在我和杨振宁获得诺贝尔奖之前,流传着一种看法,我也在报纸上看到过。这种看法认为,因为华人用方块字,可能影响了思维方式,因而怀疑华人不太适合于搞科学研究。这种看法当时不光在国外有,在国内也存在。那时候,也有人认为中国文化是精神文明,而西洋文化有科学、技术。
从华人得诺贝尔奖情况看,上述看法是完全错误的。今天华人在科学方面可以跟别人做得一样好。方块字对于华人是非常重要的,它保证了中华文化的发展和延续。古埃及文化、两河文化当时曾非常辉煌,但后来都消失了。而中华文化却一直延续至今,今后还要更加辉煌,也许文字是其原因之一。方块字还对中国的统一非常重要。
以前研究物质结构的指导思想是,大的由小的组成,小的由更小的组成,只要研究透最小的物质,就可以知道最大物质的构造。由于有量子力学的不确定性原理,位置与动量测定的不确定性的乘积大于或等于
一个常数,即普朗克常数。所以,要研究的对象越小,需要的动量和能量就越大,这就是我们以前要建造高能加速器的原因。这种思想自汤姆孙(J.J.Thomson)1897年发现电子以来,一直指导着我们的研究。
RHIC的指导思想并非如此,它不仅仅是为了研究基本粒子的构造,它是要把最小最基本粒子的构造与宏观的真空统一起来,作为一个整体来研究。这是现代物理学研究的新方向。我相信这不仅会影响 21世纪的物理研究,也会影响 21世纪所有学科的研究,可能包括高科技的研究。
这里我要举一个具体的例子来解释一下方向、环境、时间与人才的关系。
在我的倡议和组织下,在美国布鲁克黑文国家实验室(BNL)成立了由日本理研所(RIKEN)资助的 RIKEN·BNL研究中心(RBRC),由我担任主任。这个中心成立的目的之一就是要为年轻人创造一个良好的科研环境,同时还建造了用于计算量子色动力学的超级并行计算机(QCDSP)。这个计算机的建造仅花了一年时间。
1997年8月,在我主持下,哥伦比亚大学理论物理组开始建造0.46万亿次浮点计算/秒的并行计算机。1997年9月,RBRC成立;1998年2月,RBRC开始建造0.64万亿次浮点计算/秒的并行计算机;1998年8月,这两台计算机都建成并组合为一台1.1万亿次浮点计算/秒的QCDSP,1998年11月这台计算机获得了戈登·贝尔(Gordon Bell)奖,这是一项由微软公司和美国电气与电子工程师协会(IEEE)主持的计算机重要奖项。
我们的目的不是造计算机,而是研究物理,要把微观的粒子与宏观的真空统一起来研究,要求解真空相变之谜。为此,要把量子色动力学理论计算的精度提高到1%。这样的精度在以前是绝对达不到的。这必须要有很强的计算功能。从今年5月起,我们又开始计划建造速度更快的,20万亿次浮点计算/秒并行计算机,用于物理计算,使它成为理论研究的一个工具。从1998年9月万维网(Web)上获得的信息可知,我们建造的计算机在全世界名列第八。
这个 QCDSP 机器貌不惊人,所占实验室面积只有12.5米²。比较令人惊讶的是,这台并行超级计算机完全是由理论物理学家制造的,仅用了一年时间就完成了。参加建造的人员仅九位,他们的平均年龄是28.5岁(这里面不包括我,我没有参加实地制造)。这在全世界是破纪录的,我们理论物理组的人在短短的一年时间内一下子冲到前面去了,我们的计算机在价格性能比和结构方面都名列第一,这可以从结构的比较看出。我们的计算机占地面积为12.5米²,而名列我们之前的三台计算机,美国桑迪亚的,洛斯阿拉莫斯的和劳伦斯·利弗首尔的计算机占地面积分别从343米²到1000多米²。我们的造价也比他们低得多,而他们计算机能干的事情,我们都能干。他们的机器有点像恐龙,我相信过几年,等我们更快的机器建成后,这些恐龙可能都会被淘汰。我们不是计算机专业人员,但是为了研究物理的需要,我们不能等待,我们自己动手制造我们需要的工具,要做得更好、更快、更便宜,从根本上超过其他各家,因为我们面向的是21世纪。
▍关于科学研究的方法
综观20世纪物理学的发展,我认为,它的研究方法可以被称为简化归纳法(reductionism)。这种方法认为,大的物体是由小的构成,小的由更小的构成,找到最基本的构造,最大的物理构造问题也就迎刃而解了。在这种方法的指导下,产生了量子力学。由于物理研究的定量性,它的成功影响了20世纪的科技发展,也包括了生物学的发展。前面提到的克里克和沃森,克里克原来是学物理的,他们合作时,沃森是博士后。他们借助于物理学的定量的高科技方法和思路发现了极重要的DNA双螺旋结构模型。但是,现在我们认识到这种简化归纳法不能解决所有问题。
微观的基本粒子一定要与宏观的真空相变统一研究,并且产生定量的结果,才能正确、深人地认识宇宙,这就需要更新的高科技手段。所以我认为,21世纪研究的方法应该是整体统一法(holism)。物理学的研究从一开始就与其他学科的研究稍有不同,它一开始就要求定量性,要求精密的计算,这自然地带动了--系列高科技手段的发展。当然这些高科技手段可以转让给其他学科。
我认为,到了21世纪,我们生物学界的同行会认识到,只研究微观的基因不可能解决所有问题,因为生命是宏观的,所以21世纪生物学发展也需要把微观的基因和宏观的生命统一起来研究,这研究的任务是很重大的,不是物理学家能解决的,但是面向这一重大的统一研究挑战的生物学家,会需要用物理研究中产生的适用于定量计算的高科技手段。
我想在这儿再次强调,物理研究中高精密度定量计算的需要和高难度实验的实现,不仅会使我们更深入地了解宇宙,向我前面所说的四个未知问题发起挑战,同时也会带动高科技的发展。例如,万维网就是西欧核子中心高能物理所发明的,性能价格比最好的超级并行计算机就是在我们理论物理组建造的。
20 世纪的科学是由物理学带头的,我相信,21世纪的科学也会由物理学带头,至少在上半叶,将仍然是物理带头的世界。21世纪的下半叶,生物学将会有大发展。当然,生物的问题,需要生物学家去解决,可是我们可以把高科技成果转让给他们。对生命的研究比物理学的研究更复杂,这需要培养更多的年轻科学家从事这方面的事业。
为了21世纪的发展,我们应该更进一步地重视和支持富有创造性的高水平的青年科学家。国家自然科学基金委员会国家杰出青年基金,是培养杰出青年科学家的有效方法,今天是纪念青年基金建立五周年的日子,我祝贺青年基金五年多来所取得的巨大成果,并建议国家能加大对青年基金支持的力度,为培养更多的杰出青年科学家而努力。