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兩位院士博導，寫給同學們的自學建議

2020-02-19 13:52:54 作者：本網整理來源：中國腐蝕與防護網分享至：

編者按

新冠肺炎疫情打亂了同學們的學習節奏。對于本科生、研究生以及準畢業生們，該如何利用這“加長版假期”進行居家自學呢？讓我們一起來讀讀中國科學院大學博士生導師張肇西院士（中國科學院理論物理研究所）和李永舫院士（中國科學院化學研究所）寫給大家的自學建議。

來自張肇西院士的兩條建議

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當前新型冠狀病毒肺炎疫情嚴重，為減少同學們的近距離接觸，預防病毒的傳播，結合我本人的理解和成長的經歷，為同學們提出兩點建議：

其一是建議同學們，特別是高年級本科同學和研究生，在安排當前的自學時，結合歷史背景選擇一些近代科學重大發現的原始文獻（論文）閱讀，其主要目的是從中學習科學大師思考問題的方法和他們如何選擇問題、解決問題的經驗。

其二是建議同學們利用這段時間“復習”已經學過的課程，但要站在一個更高的視角上“復習”！例如要打破已經學習過的原來老師講的課程，諸如量子力學、線性代數、數理方程、熱力學和統計物理等的界限，將它們融會貫通地復習理解。因為，將來同學們在運用知識時是不分從哪門課程中學習到的，需要融會貫通地運用。

01 選擇一些近代科學重大發現的原始文獻（論文）閱讀

1．為何為同學們做出此建議

當年（1963年）本人從中國科學技術大學近代物理系畢業，考取了中國科學院原子能所一部（高能物理研究所的前身）朱洪元研究員的研究生，開始了人生的研究生學習和研究階段。

1964年在朱先生的領導下，他的整個研究工作組開展了量子力學建立歷史的調查研究工作。雖然這一工作不是全時進行，但是前后歷時了大半年。其工作方法是直接從原始文獻出發，基本不借助二手材料。為了找到原始文獻（雜志），當時研究組成員的我們分工查遍了北京的圖書館，關鍵的原始文獻都找到了。有些原文是德語和法語，組內只有朱先生懂得這兩種語言，只好由朱先生先看找到的德語和法語文獻，再由他講解文獻的內容給大家。

從這項工作中，在朱先生研究組的我們收獲非常大，從第一手材料中結合文獻的引言和其中的內容，大家深刻認識到，人們在解決經典力學解釋黑體輻射譜上的困難，是如何被“逼迫”由普朗克首先提出的任何物理系統的作用量（或者說相空間）都具有最小單位（?），從而成功地解釋了黑體輻射譜。這一大膽“假設”在當時認為是非常不可思議的，但是實驗觀測事實證明了它是正確的，成為現代量子理論的基石，被物理學所接受。之后的完成量子力學誕生歷史事實走了兩條獨立的路，其中的一條路是以波爾和索末菲等為代表，總結出原子系統中，由于作用量有最小單位導致的原子系統受所謂的量子化條件限制，決定了原子系統的分立能譜，最后由海森堡發展完成的用矩陣（算子）表述的量子力學；另一條路看起來截然不同，是抓住微觀世界的“波粒（波動-粒子）二相性”，以德布羅意做出的“物質波”的假設為基礎，由薛定諤完成的用薛定諤波方程的“波動力學”形式的量子力學。而人們緊接著發現（證明）這兩條路雖表觀不同，但所創立的量子力學卻完全等價 ——“殊途同歸”了。可見有時正確的路徑還不只是一條！

參與了朱洪元老師領導的這項工作，整個研究組所有成員受益匪淺。對我自己，其影響我后來的科學研究工作生涯重大！結合當時背景從原始文獻上能夠了解歷史上大師們面臨實驗事實是如何地思考和如何“被逼無奈”和“水到渠成”地建立起新理論的。這些大師們是如何地敢于做出“創新”，他們的勇氣值得后人學習，另一方面，結合背景研讀這些原始文獻能很好地體會到做出重大“創新”并不是非常神秘的：只要人們平日基礎知識和基本功扎實，對面臨的問題認識透徹，到了突破、創新的其境時，每個人都有機會去‘捅破窗戶紙’，做出重大發現，取得創新的成功。上述這些體會和感受是從教科書或科普文章中收獲不到的。

總結我本人的成長和科學研究的實踐，作為經驗，特意在此建議大家在自學中根據自己的情況，特別是有志將來從事科學研究的同學，安排選讀一些著名的原始文獻作為當前自學內容。其目的不全在于學習知識本身，重點更在于學習和體會大師們是如何思考，如何解決問題的方法和經驗。

2. 如何選擇上述建議的原始文獻

不斷學習和總結周邊人思考和解決問題的經驗和方法，并為我所用，來提高自己的能力，是促進每個人成長的重要環節。雖然這樣做是很重要的，但有局限性。因為周圍、能常常接觸到的人的水平有高有底。即使很有幸，在他們中間就有大師級人物，人們可從直接接觸中比從讀幾篇大師的原始文獻中更能受益，可學到更多、更活的大師在做出創新的思考和解決問題的方法。但是在接觸到大師的期間，未必是大師處于最佳狀態，更何況多數情況是在周圍能夠接觸到的人中沒有大師。所以為充分利用好當前的自學時間，精選歷史上重要科學發展的背景下有代表性的原始文獻來閱讀，從中取得更多、更大的收益變得十分需要了。

當前選擇有意義的背景下的原始文獻，無疑可選上述當年我們在朱洪元老師指導下的量子力學創立背景的相關原始文獻。但是應該指出我們當年是一個研究組的力量，而且有朱洪元老師的領導，所涉及的文獻古老（甚至100多年了）而且眾多，有些還是德語和法語的文獻（除非有閱讀德語和法語科學文獻的能力的），在當前這段不太長的時間內，單個人是有些難于完成的！因此在此我不向同學們推薦也去追溯閱讀量子力學創立的原始文獻。

在挑選合適的背景和所要閱讀的原始文獻，應該選擇學科發展上有重要地位的發現的關鍵性原始文獻。因而選擇的文獻會是大師的文章（如果文獻作者在完成論文時還不被尊為大師的話，由于完成了該論文，作者一定會尊為大師的！）。因為本建議的目的是從中學習大師們思考和解決問題的方法，所對選擇的原始文獻的背景和科學內容應有些了解，這樣可少把精力花在了解背景上。

如果有的同學已經在老師的指導下有了具體的研究課題，最好是結合已定的研究課題做出選擇。這樣不僅是學習了大師們思考和解決問題的方法，同時對解決已經確定的課題有幫助。對于尚沒有確定研究課題的同學，為了使同學們有概念，如何結合歷史上重要發現選擇閱讀的原始文獻，為物理學院的高年級同學，特別是將從事理論物理專業的同學，以我自己熟悉的粒子物理理論專業，下面具體建議兩個例子供同學們參考和選擇：

A. 宇稱不守恒的質疑和發現

（背景：在此之前人們先驗地認為微觀世界中宇稱、電荷共軛、時間反演等分立對稱性不會破壞，然而實驗觀測到了‘θ-τ之謎’）

應選擇李政道和楊振寧兩位大師的原始論文：

題目

Question of Parity Conservation in Weak Interactions

作者

T.D. Lee (Columbia U.), Chen-Ning Yang (Brookhaven).

雜志

Phys. Rev. 104 (1956) 254-258

（可根據情況和自己的興趣，除了選擇原始論文和追蹤與原始論文相關的論文外，選擇合適的科普文章閱讀等，加深了解創立理論的背景，深入理解大師們成功的必然性和大師們高明之處；理解大師們取得成功的關鍵和學習大師們如何恰到好處地做出結論等）

B. 電弱統一理論的建立

（背景：在非阿貝爾規范理論已建立，弱作用宇稱不守恒發現后，弱相互作用的普適V-A理論確立的背景下，以輕子為例建立了理論）

應選擇的大師們的原始論文有以下三篇：

題目

Partial Symmetries of Weak Interactions

作者

S.L. Glashow (Copenhagen U.).

發表

Nucl. Phys. 22 (1961) 579-588

題目

A Model of Leptons

作者

Steven Weinberg (MIT, LNS).

發表

Phys. Rev. Lett. 19 (1967) 1264-1266

題目

Weak and Electromagnetic Interactions

作者

Abdus Salam (Imperial Coll., London & ICTP, Trieste)

發表

Conf. Proc. C680519 (1968) 367-377

（可根據情況和自己的興趣，除了選擇原始論文和追蹤與原始論文相關的文獻外，選擇合適的科普文章閱讀，加深了解創立理論的背景，深入理解大師們成功的必然性和大師們高明之處等。注：理解這些論文，需要一點群論知識，對于沒有群論知識的同學，理解大師們的思想會有困難，因此不建議這部分同學選擇本“電弱統一理論”的創建的論文。另外，其中的論文c).是會議錄，國內不易找到，可略。）

我上述兩建議的精神是建議同學們根據自己的專業嘗試選擇本學科近代（現代）有重大意義的發現，研讀第一手文獻，從中學習和領會大師們的思考和解決問題方法和勇于創新的精神，為同學們有志將來遇到條件成熟時，也能夠做出重大創新！因此，同學們完全可以根據學習的專業和興趣選擇重要發現的相關原始文獻來研讀，不要限于上述兩例子。

02 高視野地復習已經學習過的課程

復習已經學習過的課程，特別是對于一些自己覺得沒有學好的部分進行復習，是利用好當前自學時間，鞏固和提高已經學過的課程的很有意義的事情，而且是非常容易做到的！我這建議的重點在于進行復習時，將自己的“境界”提高，使“復習”已經學習過的課程更有效果和收獲，對自己未來事業的發展更加有助益。

一般同學們在安排復習時，往往容易落入為考試取得好成績。即把關注點放在“對付”可能出現的考題上。而我現在的建議是要求同學們“站得高”，復習時是追求把已經學過的知識“融會貫通”，即打破已經學習過的原來老師講的課程，諸如量子力學、線性代數、數理方程、熱力學和統計物理等等的界限，將所學到的知識能夠融會貫通地理解！因為同學們將來的工作或科學研究是要將所有學過的知識加以靈活運用。而且如果這些學習過的知識還解決不了工作和研究中的問題時，還需要“現學”或創造知識！因此利用現在的自學時間，高眼界的“復習”是非常有意義，而且這樣“高境界”的復習已經學習過的課程內容會使同學們學起來更加“有味道”、更帶勁、更有收獲。

根據我本人的經歷，為同學們提出上述建議，供大家考慮。當前新型冠狀病毒肺炎疫情嚴重，衷心希望同學們在這段自學時間中，做好隔離，使疫情在自己周圍不發生的同時，更好地利用好這段自學時間，使自學更加有收獲！