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          溫伯格的四條科研箴言

          時間:2021年08月05日 作者:徐銳 來源: 中國科學報

           

          編者按

          北京時間724,美國物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者史蒂文·溫伯格在美國逝世,享年88歲。作為當代最偉大的物理學家之一,他對創立粒子物理標準模型作出了巨大貢獻。為了表達對他的紀念,現分享其曾發表于《自然》的一篇文章。該文據20036月史蒂文·溫伯格在加拿大麥吉爾大學舉行的科學大會上的演講整理而成。在該文中,溫伯格為即將進入科研領域的研究生總結了四條箴言,也是他多年科研生涯的感悟和心得。

          很久以前,在我獲得本科學士學位的時候,物理學文獻對我來說就像一片廣袤未知的海洋。在這片“海洋”中著手開始任何研究前,我認為必須先弄清楚每部分的內容。如果不知道前人已做了哪些研究,又如何開展自己的研究呢?

          幸運的是,我在研究生生涯的第一年中便得到了資深物理學家們手把手的指導。面對滿懷焦慮的我,他們堅持認為必須先開始做研究,然后一邊研究、一邊學習自己需要掌握的知識。

          這就像游泳,要么淹死,要么奮力向前游。結果我驚訝地發現,導師們的建議是可行的,我很快就拿到了博士學位。不過,此時我依然對物理一無所知。但我確實懂得了一個道理,也是我想給學生的第一條建議:世上沒有人是全知全能的,也不必如此。

          如果繼續用游泳比喻的話,我明白的另一個道理是,當你已經學會游泳而不再溺水時,應該向更洶涌的海域進軍。

          上世紀60年代末,我在麻省理工學院教書。一名學生告訴我,他想進入廣義相對論領域開展研究,而非我本人所在的專業粒子物理學領域,因為前者的原理已經廣為人知,而后者對他來說是一團亂麻。

          這讓我很震驚,因為他所說的理由反而證明了應該作出與他完全相反的選擇。

          粒子物理學仍有許多創造性工作可以開展。上世紀60年代這個領域確實是一團亂麻,但自那之后,許多理論物理學家和實驗物理學家開展的工作已經能夠解決這一問題,他們建立起了“標準模型”理論,將該領域內的一切幾乎都整合其中。

          因此,我的第二條建議是向混亂進軍,那里大有可為。

          我要給出的第三條建議可能也是最難接受的,那就是原諒自己浪費時間。

          教授通常給學生的都是他們認為有解的問題(除了一些十分嚴格的教授)。這些問題在科學上是否重要則無關緊要,因為它們就是用來讓學生解決以通過相關課程而設置的。

          但在現實世界中,你很難辨別哪些問題在科學上至關重要,而且你永遠也不知道該問題在歷史的某個特定時刻是否可解。比如,上世紀初,包括洛倫茲和亞伯拉罕在內的幾位著名物理學家都致力于電子論研究,部分原因是想解釋為什么所有探測地球在以太中運動效應的嘗試都失敗了。

          現在,我們知道,他們試圖解決的本就是一個錯誤的問題。當時,之所以沒有人能夠建立起一個成功的電子理論,是因為量子力學還沒有被發現。1905年,愛因斯坦才意識到,正確的問題應該是運動對時空測量的效應。這促使他創建了狹義相對論。

          由于你永遠無法確定研究哪些問題是正確的,因此你花在實驗室或辦公桌前的大部分時間都會被浪費掉。但如果你想有創造力,就必須習慣于將大部分的時間都花在沒有創造力的研究上,習慣于在科學知識的海洋中停滯不前。

          最后一條建議是,學習一些關于科學史的知識,最少要了解自身所處學科分支的歷史。至少,這段歷史可能對你的科研工作有裨益。

          例如,不論是過去還是現在的科學家,他們常常會因為相信培根、庫恩、波普爾等哲學家所提出的過于簡化的科學模型,在研究中受到阻礙。而了解科學史就是上述科學哲學問題最好的“解藥”。

          更重要的是,科學史可以讓你更清楚自己工作的價值。作為一名科學家,你可能不會特別富有,親戚朋友可能也不理解你在做什么。如果你在像粒子物理學這樣的領域開展工作,你的研究甚至很難讓你有滿足感,因為研究結果一時半刻也用不上。但是,當你意識到你所做的工作是世界科學史的一部分時,就會獲得極大的滿足感。

          回望百年前的1903年,那時誰是英國首相,誰是美國總統,在今天還重要嗎?真正具有重要意義的是,那時盧瑟福和索迪在麥吉爾大學揭示了放射性的本質。這項工作具有重要的實際應用價值,但更重要的是其文化內涵。對放射性的理解使物理學家能夠解釋為何太陽和地核在數百萬年后仍然炙熱。此前,許多地質學家和古生物學家認為地球和太陽具有極大年齡,上述發現消除了科學上對此最后的異議。從伽利略到牛頓、達爾文,再到現在的科學家,他們的研究一次次地削弱了教條主義的禁錮,而盧瑟福和索迪的工作只是其中的一步,F在看任何報紙都足以表明這項工作還沒有完成,但這是一項推動人類文明的工作,科學家們對此感到自豪。

          如今,隨便閱讀一份報紙,你就會知道這項任務任重道遠。不過,作為一項令社會文明化的工作,科學家應該為此感到驕傲。(徐銳

          相關論文信息:https://doi.org/10.1038/426389a

          《中國科學報》(2021-08-038版學人)

          來源:

          http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/8/364376.shtm

           

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