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鄧肯·霍爾丹在世界公眾科學(xué)素質(zhì)促進(jìn)大會科普高峰論壇作報告

什么樣的科學(xué)教育能夠促進(jìn)以科學(xué)技術(shù)為導(dǎo)向的社會，培養(yǎng)出有科學(xué)素質(zhì)的公民；什么樣的科學(xué)教育能夠帶來有活力和創(chuàng)新的技術(shù)，能夠造就有創(chuàng)意的科學(xué)家，甚至將來的諾貝爾獎得主？實際上，要想激勵未來的科學(xué)家，中學(xué)老師的作用非常重要。當(dāng)我問同事，是什么把他帶到科研這條道路時，大多數(shù)會說有某位老師當(dāng)時激勵了他?？梢哉f這些優(yōu)秀的中學(xué)老師是一個國家的“國寶”，一旦能夠?qū)⒗蠋煹臒崆楹挽`感傳達(dá)給學(xué)生，就會有非常好的效果。

怎樣才能成為一名科學(xué)家？首先，需要接受正規(guī)的科學(xué)教育，例如從教科書中學(xué)習(xí)，這顯然是一個前提，但是如果認(rèn)為學(xué)生只學(xué)習(xí)教科書就能成才，那么每個國家都應(yīng)該有科學(xué)成果百花齊放。因此，還要重視教師對學(xué)生的教誨。當(dāng)然，要培養(yǎng)技術(shù)的掌握者，只通過傳授技術(shù)就可以了。我們不可能指望每個人都成為科學(xué)家，只有少部分人會成為科學(xué)家。就像大家都會學(xué)習(xí)樂器，但是只有很少的人成為專業(yè)音樂家，可是學(xué)習(xí)一些基礎(chǔ)性的樂理知識，就能夠享受音樂。

一旦接受了科學(xué)教育，很多人開始了解科學(xué)，但最終在充滿競爭的世界中只有一小部分人會真正追求科學(xué)研究。科學(xué)教育是值得推動的，學(xué)習(xí)科學(xué)或者類似的一門科學(xué)學(xué)科，可以使公眾學(xué)會用量化的思維進(jìn)行思考。如果成為科學(xué)家的夢想不適合所有人的話，至少可以為從事像物理學(xué)等量化學(xué)科的教師做好準(zhǔn)備。我的學(xué)生畢業(yè)后工作，有的到哈佛大學(xué)、斯坦福大學(xué)當(dāng)教授，還有一些學(xué)生進(jìn)入大企業(yè)，像麥肯錫或華爾街的公司。有些人可能并沒有成為下一個愛因斯坦，但是他們當(dāng)初熱愛科學(xué)的熱情是沒有改變的。

愛因斯坦是一個偉大的科學(xué)家，每個人都有一個科學(xué)的夢想，這種科學(xué)的夢想不一定使每個人最后都成為愛因斯坦，但是科學(xué)的教育能夠不斷地擴散開、能夠不斷傳播是非常重要的，所以掌握像物理學(xué)或者其他定量學(xué)科的思考方式是非常重要的思維。

在科學(xué)和音樂中，一名富有熱情的教師通常能夠發(fā)揮關(guān)鍵的作用，能夠激勵學(xué)生實現(xiàn)成為科學(xué)家或音樂家的夢想，科學(xué)教師不應(yīng)該被機器人或者人工智能替代?，F(xiàn)在都在強調(diào)廣泛應(yīng)用在線開放學(xué)習(xí)的重要性，也有很多教授在做這方面的工作。但我認(rèn)為，學(xué)習(xí)一項具體技術(shù)可以通過網(wǎng)絡(luò)，而學(xué)習(xí)科學(xué)和音樂這樣的內(nèi)容，要想點燃別人的靈感和熱情的話，還是要通過面對面的學(xué)習(xí)。

科學(xué)教育的要素，就是能夠從傳授技能過渡到尋找一些亟待解決問題的真正答案，推動整個世界的發(fā)展。我們可以保持尋找答案的好奇心，但更要能夠問出有價值的問題，然后去尋找答案。技能、本領(lǐng)最好是在導(dǎo)師和學(xué)生之間通過親密的傳授實現(xiàn)。科學(xué)和教育，這兩個術(shù)語通常會被連用，實際上它們是有區(qū)別的，它們有 2 個不同的目標(biāo)。對于技術(shù)人員，他們的主要任務(wù)是尋找切實的答案；對于科學(xué)家，他們的任務(wù)是找出問題，然后敢于去夢想、去探索這些問題，有些夢想可能在將來能夠開花結(jié)果，創(chuàng)造美好的未來。

我曾在劍橋大學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)，當(dāng)時遇到了一位非常卓越的良師益友，獲得了非常好的學(xué)習(xí)機會。我的博士導(dǎo)師是菲利普·安德森，當(dāng)時他已經(jīng)獲得諾貝爾獎，現(xiàn)在我們是普林斯頓大學(xué)的同事。他教會我的不僅是一些技術(shù)性的知識，更多的是通過與他的討論，教會我對物理學(xué)進(jìn)行全新思考的方式、方法。我?guī)е袑嵉膯栴}與他交流，通過跟他反復(fù)探討，我學(xué)會了一種很好的思維方式。這是一種對物理學(xué)加以探索和思考的創(chuàng)新的思維方式，一種截然不同的方式。我的同學(xué)也教會我很多，像計算的技巧、計算的形式論，這些工具都非常有用，我從與他們的交流中獲得了非常好的訓(xùn)練，這些都是我需要學(xué)習(xí)的。但這些知識只是工具，更多的還是需要跟老師進(jìn)行非常有專業(yè)深度的探討，討論一些非常重要的專業(yè)性議題，這是很有趣的，能夠給人帶來很多改變。我從導(dǎo)師安德森那里學(xué)到的非常關(guān)鍵的經(jīng)驗是，能夠?qū)φ鎸嵥夭乃鶐в械姆彪s細(xì)節(jié)進(jìn)行抽絲剝繭式的高度概括，能夠把它簡化為一種容易理解的模型，這樣就能夠抓住簡化后的本質(zhì)和精髓。我很幸運能夠有機會在卓越的學(xué)府跟導(dǎo)師進(jìn)行深度交流。劍橋大學(xué)是非常了不起的學(xué)府，那里精英式的培養(yǎng)模式培養(yǎng)創(chuàng)建了卓越的核心，在那里創(chuàng)業(yè)的人們以一種非常獨特的思維方式思考科學(xué)并把它傳遞給年輕一代。這是一種非常好的打造并且維持國家科學(xué)文化的途徑。這樣的一種文化反過來又能夠通過提升科學(xué)的素質(zhì)促進(jìn)科學(xué)發(fā)展。

事實上，要找到非常合適的人在一起進(jìn)行研究特別關(guān)鍵。打造優(yōu)秀精英的模式是非常值得借鑒的，無論研究的學(xué)科是什么，都要保證學(xué)生非常具有創(chuàng)意。對于發(fā)展中國家來說，讓學(xué)生去國外學(xué)習(xí)或者接受培訓(xùn)，學(xué)成之后回到優(yōu)秀的機構(gòu)中工作，這是一種最佳的策略。對于要創(chuàng)造重要的科學(xué)文化氛圍的國家來說，通過這樣一種做法也能夠讓整個大眾的科學(xué)素質(zhì)得到很好的培養(yǎng)和提升。當(dāng)然，這一倡議未來需要得到更多的培育和響應(yīng)，特別是在資金方面給予更多的支持，這些卓越機構(gòu)中的人才是非常重要的。例如，有些國家的政府一開始拿出了一些資金支持研究，后來政治格局變換導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)危機的發(fā)生，政府就不再提供資助。我認(rèn)為政府方面的資金支持計劃是非常重要的，因為它為回國的人才提供了很好的支持。有些情形下，如果來自國家政府層面資金退出，整個資助資金就失去了15%~16%。

鄧肯 · 霍爾丹與參會者交流

我研究的工作是關(guān)于量子力學(xué)的規(guī)律、量子的原理或者法則。1925—1932 年，科學(xué)家建立了關(guān)于量子力學(xué)的理論。從約 1980 年開始，有更多科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了關(guān)于量子力學(xué)的新理論或者內(nèi)容。后來發(fā)現(xiàn)了一個從來沒有遇到過的、從來沒有想到過的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的量子態(tài)，我研究的就是關(guān)于這些物質(zhì)的量子態(tài)。隨著拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的量子態(tài)逐漸被發(fā)現(xiàn)，量子信息理論越來越成為一個非常重要的方面，這種理論對今后 20~30 年的量子力學(xué)進(jìn)行了重新的塑造。

如果能夠?qū)α孔恿W(xué)了解得更多、更好，未來我們將會看到有更多的可能性，能夠研制出越來越新的材料，也能夠讓新的技術(shù)出現(xiàn)。事實上，它是屬于量子力學(xué)中非常重要的方面。我認(rèn)為量子力學(xué)中的糾纏態(tài)，未來將會讓我們認(rèn)識更多關(guān)于量子力學(xué)的內(nèi)容。1981 年，我發(fā)現(xiàn)了量子力學(xué)的拓?fù)鋺B(tài)。后來在這方面做了更多研究，發(fā)現(xiàn)我的發(fā)現(xiàn)和很多傳統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)不一樣，在這個理論中糾纏態(tài)是最重要的。當(dāng)我發(fā)現(xiàn)了有自旋的粒子后，又發(fā)現(xiàn)了其中確實有一種粒子糾纏的狀態(tài)，這是非常有意思的。當(dāng)時我的發(fā)現(xiàn)主要是針對大家廣泛了解的物理學(xué)方面的問題，采用的方法是一種非標(biāo)準(zhǔn)的觀點。后來非常震驚地發(fā)現(xiàn)，對于這一問題常規(guī)思維是不正確的，我采用了一種非常規(guī)的思維方式，才得到了量子力學(xué)中更多的發(fā)現(xiàn)。

在現(xiàn)實生活中有各種各樣不同的材料，這些材料是如何組成的，我期待，未來在這一領(lǐng)域中會有更多科學(xué)家就我現(xiàn)在提出的理論和得到的結(jié)論進(jìn)行討論和爭論。當(dāng)看到一個原子里面的情況，其中的原理是非常難解釋的，這是科學(xué)方面的問題。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的量子態(tài)，只是目前的狀態(tài)之一。微軟公司也對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的量子態(tài)進(jìn)行了很多的嘗試，試圖找到非常好的晶界?，F(xiàn)在在量子計算科學(xué)方面也有一些研究，我認(rèn)為未來在量子計算機方面將會有更多的進(jìn)展。根據(jù)過去的科學(xué)研究經(jīng)歷，我總結(jié)出3 點經(jīng)驗。

1）在研究過程中，刪繁就簡地把所有復(fù)雜的信息去掉，留下最簡單的，叫做建造模型。模型也就是要找到從來沒有期望獲得過的物理學(xué)方面的發(fā)現(xiàn)。

2）要對數(shù)學(xué)有非常深層次的了解。

3）要采用非常先進(jìn)的材料科學(xué)，擁有了非常先進(jìn)的材料科學(xué)后，才能做進(jìn)一步的研究。

并不是人人都要成為像愛因斯坦這樣的大科學(xué)家，但我們每個人都有機會成為普通的科學(xué)家。我們都在希望找到一些共同的東西，都在做很多的研究。當(dāng)然，如果要獲得好的發(fā)現(xiàn)，首先要有很好的準(zhǔn)備，這一點非常重要。從這個角度說，要從過去的工作中獲得總結(jié)，然后通過過去的工作展望未來的科研方向，以及未來研發(fā)中將會有什么樣的新理念，這需要很多的準(zhǔn)備，同時需要有很多的承諾。大家看看之前一些非常成功的科學(xué)家，會發(fā)現(xiàn)他們都具備這幾方面的素質(zhì)。

各位，中國的未來在你們身上，我完全相信未來的數(shù)年中，會有越來越多的諾貝爾獎獲得者在你們當(dāng)中產(chǎn)生。有時候即使你們做的是普通工作，它也可能讓你們獲得諾貝爾獎項的榮譽。