【编者按】此文为诺贝尔物理学奖得主史蒂文·温伯格2003 年6 月在麦吉尔大学(McGill University )的科学大会上为毕业班学生所作的讲演,把在研究中做什么和不做什么的一些想法分享给未来的科学家。
史蒂文·温伯格(Steven Weinberg),美国得克萨斯大学奥斯汀分校物理和天文学系教员、Josey Regental科学教授。温伯格教授1979年获诺贝尔物理学奖,1991年获美国国家科学奖章。
我可以假定他们中的大多数人至少会考虑科学研究这一职业。就像大多数科学家一样,我必须对在研究中做什么和不做什么给出一些想法,并且我不能抗拒把我的意见塞给作为未来科学家的听众的机会。
——史蒂文·温伯格
当我拿到我的大学学位时——那好像已经是100 多年前的事了——物理文献对我来说似乎是一个巨大的、未经探索的海洋,在开始无论是哪项研究之前,它们的每个部分我都不得不追踪。不知道所有已被研究过的事,我怎么能做其他事呢? 幸运的是,在研究生院的第一年,我被招到资深物理学家的麾下(他们是哥本哈根玻尔研究所的戴维·弗里斯(David Frisch)和贡纳尔•卡伦(Gunnar Källén)),他们不顾我焦急的反对,强调我必须开始做研究,并随着工作的进展需要什么学什么。不能成功便是沉沦。出乎我的预料,我发现这是可行的。我设法得到了一个快速博士学位——虽然当我得到它时我对物理几乎什么也不知道。但是我确实学到了一件大事: 没有人知道所有的事情,而且你也不需要每件事都知道。
金训二:当你游泳且不会沉没时,你的目标应该是波涛汹涌的水域
继续使用我的海洋学的隐喻,我学到的另外一课是,当你游泳且不会沉没时,你的目标应该是波涛汹涌的水域。20 世纪60 年代末,当我在麻省理工学院教书时,一个学生告诉我,他想进入广义相对论领域而不是我的工作领域——基本粒子物理,因为前者的基本原理是众所周知的,而后者在他看来还是一团乱麻。我忽然感到他给出了一个做相反事情的绝好理由。粒子物理是一个仍然可以做创造性工作的领域。在20世纪60 年代它确实是一团乱麻,但是从那时起,很多理论和实验物理学家的工作已经能够把它梳理出来,并把一切(好吧,几乎是所有的)都放在一个漂亮的可称之为标准模型的理论中。我的建议是: 到混乱的地方去,那才是有所作为的地方。
金训三:原谅自己浪费了时间
我的第三条建议可能是最令人难以接受的,那便是要原谅自己浪费了时间。在物理课上,只要求学生们解决他们的教授(除非异常严酷)知道怎样解决的问题。另外,该问题在科学上是否是重要的也无所谓——它们必须被解出来以通过课程的学习。但在真实世界中,我们很难知道哪个问题才是重要的,也永远不知道在一个给定的历史时刻某问题是可解的。
在20 世纪初期,一些顶尖的物理学家,包括洛伦兹和亚伯拉罕,试图找到电子理论。这部分是为了理解为什么通过以太探测地球运动的效应的所有努力都失败了。我们现在知道,他们在研究错误的问题。在那个时候,没有人能建立一个成功的电子理论,因为量子力学还没有被发现。天才的爱因斯坦在1905 年认识到要研究的正确问题是运动对时空测量的影响。他由此创建了狭义相对论。
正如你将永远不会知道哪个是要研究的正确问题一样,你在实验室或桌子前度过的大部分的时间将被浪费掉。如果你想有所创新,就不得不习惯于将你的大部分时间花在非创新性的事情上,在科学知识的海洋里停滞不前。
金训四:科学史能使你觉得自己的工作更有价值
最后,要学习一些科学史,或至少你所研究的学科的历史。其最基本的原因是,实际上在科学研究中,历史可能是对你的研究有用的一些东西。例如,科学家时常会被从弗朗西斯·培根(Francis Bacon)到托马斯·库恩(Thomas Kuhn)、卡尔·波普尔(Karl Popper)等哲学家们提出的某个过于简单化的科学模型所束缚。科学哲学的最好解药是科学史知识。
更重要的是,科学史能使你觉得自己的工作更有价值。作为一个科学家,你可能不想变得那么富有,你的朋友和亲戚也可能不理解你正在做的事。并且如果你工作在一个像粒子物理一样的领域,你甚至从未有过做一些马上有用的东西的满足感。但是你可以通过认识到你的科学工作是历史的一部分而得到极大的满足。
回首百年前,到1903 年,谁是1903 年大英帝国或加拿大的总理有那么重要吗? 真正重要的是,在麦吉尔大学欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)和弗雷德里克·索迪(Frederick Soddy)揭示了放射性的本质。这项工作当然有实际的应用,但更重要的是它的文化内涵。对放射性的认识使物理学家能解释太阳和地球的内核在数百万年后为什么仍然会很热。这样,对许多地质学家和古生物学家认为地球和太阳存在了很长年代的最后一个科学异议也消除了。此后,基督教徒和犹太教徒不得不要么放弃“圣经” 字面上的真理的信念,要么甘心放弃理智。这只是从伽利略经过牛顿和达尔文到现在的一系列步伐中的一步,它一次又一次地削弱了宗教教条主义的桎梏。如今随便读哪一张报纸都足以显示迄今这项工作还未完成。但是,它是文明化的工作,科学家们可以为此感到骄傲。
本文由刘四旦摘编自[美]史蒂文· 温伯格著、丁亦兵等译《湖畔遐思:宇宙和现实世界》一书。
正如亨利·戴维·梭罗 “常在康科德(Concord)旅行”一样,诺贝尔物理学奖得主史蒂文· 温伯格透过他书房可以俯瞰奥斯汀湖的窗口观察世界。温伯格被许多人认为是当今在世的理论物理学家中的佼佼者,本书延续了他宽宏的思维风格。这种风格给他带来了很高的声誉,用纽约时报记者詹姆斯·格兰茨(James Glanz)的话说,他是一位“能写出既富有启迪性,又能触动人心的作品的大散文家。”
《湖畔遐思:宇宙和现实世界》展现了温伯格对从宇宙学到军事、政治、宗教等各方面问题的看法。即便超出了科学范畴,每篇文章仍能折射出他作为理论物理学家的阅历。正如著名的《仰望苍穹:科学和它的文化对手》(Facing Up:Science and Its Cultural Adveraries)一样,这些文章传递出的是一个理性主义者、现实主义者、世俗非宗教人士的观点。每篇文章从一个新增加的介绍开始,解释为什么要写这篇文章,并在必要时对文章内容进行更新。
作为一个散文家,温伯格坚持观察事物的本质,锲而不舍并充满幽默感。虽然肯定会触怒读者中的那些后现代文化评论家、载人航天飞行或导弹防御计划的拥趸、经济保守主义者、科学社会学家、反犹太复国主义者和宗教狂热分子,但本书提供了与我们这个时代最令人感兴趣的科学大脑之一直面交汇的乐趣。
毫不夸张地说,温伯格无愧于诺贝尔奖的评语:一位真正的智者、卓越的理论物理学家。
——理查德·道金斯(Richard Dawkins)
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