How scientists learn and do their work大学版资料

1、1,曹 则 贤 中国科学院物理研究所 2012.11月初稿,科学家是怎样学习和工作的？ How Scientists Learn and Do Their Work,2,我为什么要谈大师？ 我们为什么要成为科学家？ 科学家是如何学习、工作的 以及科学家的特质 Descartes，Maxwell, Galilei Young， Hamilton, Poincar Einstein，Feynman，Dirac 结束语,内容提要,3,颁奖的十月 年年岁岁花相似，岁岁年年人不同，但与中国无关！,4,获奖人国籍： Cine 但是工作是在美国做的，且两人都归化为美国人。,5,中国科学家,为什么连边都挨不上

2、呢？ 俺们的后辈当科学家的盼头在哪里呢？,6,中国人为什么出不了学术大师？,第一、中国人没有是非观！ 和稀泥；是非不分；颠倒黑白。 设想情景：如果诺贝尔奖由中国人评选，会是什么样的人得奖？,第二、中国人心胸狭窄，不容异己！ 百家争鸣成就了春秋战国时期中国文化繁荣； 百花齐放在二十世纪是一个“钓饵”。 中国的学术界如今依然是“没有学术批评”的净土。,7,第三、心灵不纯，动机不纯 升官发财（科举）才是中国人读书的真正动力 “学得文武艺，货与帝王家” “天子重英豪，文章教尔曹” Nash， Turing，Cantor这些近似疯子一样的人物，中国有吗？ 我们肯让他们活下去吗？ 明朝王守仁的怎样当圣贤的

3、纯粹还见得到吗？,层次呀层次 心智愉悦 理解自然、造福人类 获得诺贝尔奖 获得诺贝尔奖金,8,第四、缺乏学术传统，未见过真学问,9,2013.10.10日，论及柳如是别传同Die Welt als Wille und Vorstellung相比，简直不值得一提； 13日晚辗转反侧，不知是否将它纳入讲座； 14日晨见到李继宏先生陈寅恪走上神坛之路， 内有 “一个人生幸福、学问寻常的 历史学者”的评价。诚哉斯言！ -仔细想来，民国的学问家，除了钱钟书有管锥编谈艺录可资学问的凭证以外，其他大抵平平。 不过，考虑到在民国时人们普遍是文盲，会背诵百家姓加上会说豪赌油肚，就应该算是学贯中西了。大学里的普通

4、教员被恭维为大师，也就不足为怪了。,第四、缺乏学术传统，未见过真学问,10,Aussi lhomme ne peut tre heureux par la science, mais aujourdhui il peut bien moins encore tre heureux sans elle. Poincar La valeur de la Science 虽然人们并不是因为科学就幸福了，但是如今没有了科学人们可不怎么能幸福起来。,为什么我们要成为科学家， 哪怕是半吊子的科学家？,因为我们生活在一个由科学技术支撑的高度发达的社会,11,A scientist always tries

5、to know something unknown,Scire to know,对科学家无需强调创新。任何非新的东西都不可以是科学家的成就。 美国人造出了一千架先进的F22，我们也要造我们有点落后的J20. 如果别的数学家证明了那个定理， 你就不必再忙乎了，除非是用更聪明、更简洁、更富启发性的别的方法。 这是科学和技术工程的根本区别。,求知欲 学 者： 告诉我怎么回事！ 科学家：我来弄清楚是怎么回事！,12,Ren Descartes (笛卡尔）,我思故我在,13,Ren Descartes (笛卡尔）,我怎么给那个讨厌的苍蝇定位呢？,14,Bernhard Riemann,把思想往前挪一点点

6、,15,James Clerk Maxwell （麦克斯韦）,麦克斯韦方程组,电磁有波！,老天，电磁波是光！,OMG，光怎么看都跑那么快！,16,An equation of egg？,James Clerk Maxwell （麦克斯韦）,画蛋？ 我又不是Da Vinci,17,The equation of egg!,James Clerk Maxwell （麦克斯韦）,18,时刻在观察世界 在观察中思考,19,阿基米德高兴得忘乎所以，冲到街上大喊 !, 即我找出来啦.,什么时候都是思考、学习和研究的时候,金王冠里掺银了吗？,Crown of King Hieron of Syracuse,

7、20,HOW LONG IS the COAST of Britain? Benoit MANDELBROT，Science 156，636 - 638(1967).,Q: 大不列颠的海岸线有多长？ A：尺子越短，海岸线越长,21,什么时候都是思考、学习和研究的时候,22,Kepler： 地砖不可以是五边形的吗？,23,Kites and darts， N kites/N darts=1.618,Roger Penrose：用两种地砖，铺出五次对称效果，可以吗？,准晶 晶体概念扩展了！,24,A scientists always poses problem to himself,会问问题甚至

8、比回答问题还重要。 一个问题问对了，答案也许就出现了！,Ask a questionable Question Give an answerable Answer,25,学会说话和认字,Thomas Young: 撰写大英百科全书语言词条，涉及语言400种,他(牛顿)是实验家、理论家和技工,同样也是毫不逊色的语言艺术家. 爱因斯坦1931年为牛顿Opticks序,26,大三的时候，他们就去挖 Zeitschrift fuer Physik, 因此，当1929年 Heisenberg 和 Dirac 这两个量子力学创始人到达东京讲课的时候，他们竟然能听懂。 他们走上了量子力学的道路，然后都获得了

9、诺贝尔奖！,学会说话和认字,朝永 振一郎,汤川秀树,27,Ellipse in different disguises,A true physics will find its proper mathematics! -caozexian 2010 其实，任何一个不懂数学的人，都算不上科学家曹则贤 20130924,一个好的科学家应该是个说得过去的数学家！,愿意学习数学,用数学唱歌的人！,28,Physical laws should have mathematical beauty. -1955 on a blackboard, Moscow,November 13, 1995 - day

10、of the inauguration of a commemorative plaque for Paul Dirac, close to the one for Isaac Newton, in Westminster Abbey in London.,God used beautiful mathematics in creating the world.,It is more important to have beauty in ones equations than to have them fit experiment. - Dirac 1963.,数学，还事关品位！,29,Mi

11、nd is open 头脑是开放的 Hand is dexterous 手 是灵巧的,30,本特利在风箱照相机前加装了一个显微镜，因此才能第一次成功拍到精美的雪花照片。他在1931年出版了具有开创性的书雪晶(Snow Crystals)，记录了2500张美丽的带有花边设计的雪花图案。他说：“在显微镜下，我发现雪花美得惊人，如果这种美丽无法看到，不能与人分享，就太可惜了。每片晶体都是一个杰出的设计作品，而且没有一片是重复的。一旦雪花融化，这个设计也就永远消失了。”,Recording the world,31,Fraunhofer Lines,Joseph von Fraunhofer demo

12、nstrated spectroscopy,Recording the world,32,Si he llegado a ver ms lejos que otros, es porque me sub a hombros de gigantes 如果说我看得比别人远一些的话, 那是因为我站在巨人的肩上. Newton,会学习 懂得继承,你要学会看一眼就能判断一本书的品位！ 曹则贤,33,养成随时记录的习惯,唐代诗人李贺出门时身背饭兜、锦囊，每逢想出佳句就写在纸条上，放入锦囊之中。,我有迷魂招不得， 雄鸡一声天下白。 少年心事当拏云， 谁念幽寒坐呜呃。 李贺致酒行,唐儿歌 头玉硗硗眉刷翠，杜郎

13、生得真男子。 骨重神寒天庙器，一双瞳人剪秋水。 竹马梢梢摇绿尾，银鸾睒光踏半臂。 东家娇娘求对值，浓笑书空作唐字。 眼大心雄知所以，莫忘作歌人姓李。,34,养成随时记录的习惯,Rowan Hamilton,哈密顿力学,35,1940年2月23日，罗素（Russell Ohl）（Bell Lab)用猫胡子探测器的一个旧晶体做实验。那块旧硅片黑乎乎的，总也调不出电流来。罗素用手电筒照到硅片上，想看看是怎么一回事。他注意到在硅片中间有条细小的裂缝，便用电筒的强光照过去。奇怪的事情发生了：线路中接着的电流表使劲地跳动了一下。连续地用光照射裂缝，电流表便连续指示出一个比期望值大得多的数字！将电源极性反过

14、来，电路就不通。这说明1）硅晶体在光照下表现了整流性，2）诱发电流要大得多。,留心任何奇异的事情,On 21 April 1820, rsted 偶然发现电流引起了小磁针的转动,36,留心任何奇异的事情,Plya and Random Walk,有立交桥的地方，乱开车是回不了家的！,37,牛顿自然哲学之数学原理 Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum il

15、lum mutare. 第一定律：任何物体都将保持静止或者匀速直线运动状态，除非被外力逼迫去改变其状态。,敢于质疑、勇于坚持真理,Mach：说什么？匀速直线运动？ Einstein：空间也是弯的。,Oppenheimer: each one must know the whole thing if he was to be creative.,38,Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressi

16、s cogitur statum illum mutare. Law I: Every body persists in its state of being at rest or of moving uniformly straight forward, except insofar as it is compelled to change its state by force impressed.,抽象的能力： Newton,质疑的勇气： Mach， Einstein,自然哲学之数学原理,39,More is different I shall indulge my sacred fury

17、. I shall triumph over mankind by the honest confession that I have stolen the golden vases of the Egyptians to build up a tabernacle for my God far from the confines of Egypt. If you forgive me, I rejoice; if you are angry, I can bear it; the die is cast, the book is written, to be read either now

18、or by posterity, I care not which; it may well wait a century for a reader, as God himself has waited six thousand year for someone to behold his work. -Johannes Kepler, Gesammelte Werk, Band 18,牛人自己的感觉,53,请玩好！,玩成牛人，而不是玩成废人！,54,好玩的Feynman, 诺贝尔物理奖得主，教育家。量子力学第三种表述，量子电动力学。,55,传说中的爱迪生天才公式：天才灵感（1）汗水（99） Genius is 1% inspiration, and 99% perspiration.“ Thomas Edison,真正的成就都是灵感的闪光。,天才也是努力的，但99的人只能指望努力。,56,问：什么样的大学是一所好大学？ 答：保持学生们的学习兴趣， 勾起学生们做大师的愿望。 曹则贤 2012.9.27 在中国科技大学少年班的讲座,祝愿我们的大学能成为少年到大师的桥梁！,57,“你在雅典会遇到各式各样的大学生，就是看不见不用功的学生” Hippolyte Taine Philosophie de lart en Grce,这儿也这样吗？,58,谢谢大家！,59,科学家是怎样学习和