李政道先生曾為中國科大少年班創立「點亮明燈」
來源:倍可親(backchina.com)李政道先生1926年生於上海,長期從事物理方面的研究,在量子場論、基本粒子理論等諸多領域做出了開創性和具有里程碑意義的工作。1957年,李政道和楊振寧合作提出的弱相互作用中宇稱不守恆理論獲得諾貝爾物理學獎。這是華人首獲這一世界最高科學榮譽,極大地提振了中華民族的民族自信心和自豪感。
李政道先生是對祖國充滿深厚感情和眷戀的愛國科學家,他十分關心祖國的發展,為新中國的科學教育事業作出了巨大貢獻。1974年5月,先生回國期間,有感於當時國內的情形,撰寫了一份培養基礎科學人才的建議書,得到毛澤東主席、周恩來總理的贊同,成為中國科學技術大學少年班創辦的重要理論依據。40多年來,先生持續關懷少年班的建設和發展,倡議的建設一支「少而精的基礎科學工作隊伍」,為推動中國科學技術與教育事業的發展,促進中國科技屆的國際交流與合作,擴大中國科技界的影響,加快培養優秀科技人才,做了大量卓有成效的工作,發揮了重要作用。
1979年3月21日,應中國科學院邀請,李政道與夫人秦惠莙來到中國科大研究生院(北京)講課。講課內容主要與高能物理有關。在研究生院講學時,李政道發現了一些優秀的研究生,希望讓他們留學接受進一步的訓練,便請求哥倫比亞大學物理係為這些學生出一份進入該系研究生院標準的試題。這成為CUSPEA(中美聯合招考物理研究生項目)的起點。為了爭取政策支持,另一方面,在4月15日,李政道與鄧小平談話時也討論派遣高能物理研究人員出國學習的問題。
▲1979年4月,鄧小平接見李政道與夫人(《印象李政道》)
來華之前,李政道就提出要到少年班參觀。考慮到在少年班的後續行程可能會影響到課程進度,他決定利用周末的時間提前進行講授。終於在4月20日,李政道第一次來到中國科大合肥本部的校園,見到了少年班師生。此時距離他提出「理科人才也可以像文藝、體育那樣從小選拔培養」已經過去了五年。李政道對這些少年們的成長十分關心,為他們的提出了許多意見,並題詞:「青出於藍、後繼有人 」。
▲1979年,李政道與夫人秦惠莙為少年班題詞
在這短短的一周內,CUSPEA、高能物理以及少年班這三個80年代初的工作均被李政道涉及。如果稱這些功績改變了中國一代精英知識分子的命運,那麼這一周在中國物理史上都有特別重要的意義。
在更長的歷史視角中,李政道還與中國博士后制度建立、國家自然科學基金委員會成立相聯繫起來。人們常將李政道的功績一一列舉,或是將其中一些分類到科教、一些分類到人才培養等等,不過特定意義上,這些功績是相通的,都蘊含著李政道一以貫之的追求,要理解李政道的行為,還要從中國物理學發展史以及李政道的求學之路說起。
01
第三代物理學家
在中國近代物理學家代際關係中,李政道可算作第三代物理學家。(這並非是一個嚴謹的概念。整體的代際關係與各個學科的代際關係並不相通。如李政道在浙江大學的老師王淦昌可以屬於第二代物理學家,但是在激光約束核聚變與高能物理領域屬於第一代物理學家。另外不同物理學家之間的代際關係也並非那麼分明,本文以時間與師承關係做一大致判定。)
清末民初之際,受現實因素影響,留學生主要以工科、法政以及商科為主,因此想要在中國開拓科學事業,仍是一件難事。在諸多學科中,以物理學最具代表性。
20世紀初,第一代物理學家隻身出國,在國外學習物理知識,回國之後從事物理教學,他們在物理學領域成就可能不高,但卻是中國物理學的開創者,稱得上一代宗師,其中著名的便是胡剛復、葉企孫等人。
▲葉企孫(圖源網路)
第二代物理學家已經能在國內受到物理教學的啟蒙,稍晚者能得到完備的本科教育。之後在國外進行研究生學習,學成後繼續充實國內物理教學,並在一些領域取得突破。在這些物理學家的努力下,到了20世紀30年代,中國物理學基本完成了體制化。此時物理學本科教育在深度與廣度上都有發展,甚至有了自己編著的教材。如薩本棟所著的《普通物理學》書成之後便被各大學廣泛使用,取代了以往的英文教科書。1943年夏,在贛州上中學的李政道正是靠自學這本《普通物理學》打下了物理學基礎。
▲薩本棟《普通物理學》(圖源網路)
此時中國近代物理學的學術傳統已經初步形成。在一些領域方面,諸如X射線、原子核物理等方面做出成就。等到1943年李政道進入大學時,束星北、王淦昌、吳大猷等物理學家早年還在國外接觸了最前沿的物理知識,他們不僅在教學上富有啟發與成效,也取得了突出的研究成果:為李政道等年輕學子的成長提供了寶貴的學術資源和研究環境。在國內打下良好的基礎,又在國外師從名師,這讓包括李政道、楊振寧、錢學森、鄧稼先、黃昆等在內的物理學家成為中國物理學史上成就最高的一代。
▲吳大猷與兩位諾獎學生:李政道(右)楊振寧(左)(圖源網路)
不過李政道所受的教育並非沒有缺陷。這一時期有個很特殊的現象:一些物理學家往往在出國留學時取得了一些出色的成就,但是回國之後卻進展緩慢。李政道的恩師吳大猷在總結這一段歷史時認為,中國物理研究發展緩慢原因之一在國外多數學習實驗物理而非理論物理,回國后這些學者受到現實條件制約無法發揮自己的才能因此,這一時期的中國物理面臨的是理論水平不足而又遇到現實條件的制約。
然而李政道不僅在理論方面富有天賦,而且求知若渴。在西南聯大時,李政道經常去吳大猷家中請教問題或索要難題。後來吳大猷乾脆給他一本美國高年級本科生用的教科書,結果不到兩周李政道全做出來了,這讓吳大猷頗為驚訝。這種天賦和求知慾成為吳大猷後來推薦他前往美國求學的重要原因。彼時的中國物理特彆強調實驗教學的重要性。二年級時候,葉企孫便告訴他:你不必上我的課,但是電磁學實驗你一定要做。不過,自求學開始,李政道就沒有良好的實驗條件,在浙大時經常在破廟中做實驗,李政道的電磁學實驗部分最後也沒拿到高分,原因之一就是他把一台電流計搞壞了。
▲赴美留學前夕的李政道(圖源網路)
物理研究需要好的理論基礎與好的實驗設備,這成為了李政道當時對物理學理解的重要基石。在美國的經歷也強化了他的這種理念:費米能夠從基本的物理原理出發,推導出理論公式,並對結果進行數值估計,這種能力給李政道留下了深刻的印象;初見吳健雄時,她所做的貝塔衰變實驗最後幫他獲得了諾貝爾獎的殊榮。這些經歷不僅豐富了李政道的科學視野,而且激發了他將這種認知轉化為推動中國物理學發展的強大動力。
02
「無心插柳」少年班
1972年,當李政道和夫人第一次回國時,便發現當時的大學和研究所有一種輕視基礎科學特別是理論科學而重視應用科學的傾向。與此同時,理論人才的培養也出現了斷檔問題。不過因為交流時間有限,他並沒有把這些想法與中央領導交流。等到1974年再度回國時,他在上海看到芭蕾舞演員幾乎以脫產的方式進行訓練,這為他提出人才培養的建議提供了靈感。李政道想:難道基礎科學人才還比不上芭蕾舞人才嗎?
1974年5月李政道在《關於培養基礎科學人才的建議》一文中提出:「理科人才也可以像文藝、體育那樣從小培養。可參照招收和培訓芭蕾舞演員的辦法,從全國選拔很少數,約十三四歲左右的、有培養條件的少年,到大學去培訓。」所以這份建議真正的意思是理科人才也可以像文藝那樣進行培養。
今天的報道中將少年班的設立描述為「在李政道的大力倡導與熱心支持下」的成就,將這份建議理解為李政道對創建少年班的建議,實際上是弱化了李政道對於促進中國物理髮展的良苦用心。李政道後來也回憶道:「我的建議的實際目的,其實並不是搞什麼少年班,而是要打破不重視培養基礎科學人才及其他各類人才的狀況,使全國各類人才的培養步入正軌。
整個建議書中都在談基礎科學的重要性以及如何培養基礎人才,但是最後落實且影響最大的卻是這一李政道所認為的「小的建議」。實際上,即使少年班也是在各種機緣巧合才成立的。
李政道當時對基礎人才培養的建議還有一條是能否在大學之外進行培養。因此,在1975年,中國科大為了落實李政道的方案,準備創建理科中學,不過因為當時形勢的變化,這一計劃並未落成。直到1977年,政治形勢發生變化,社會上對人才快速培養的期望日益增加,一批學生被大學破格錄取,但是仍有一些學生年齡較小不適合直接進入大學,中國科大決定參照理科中學的模式開設預科班,作為安置這些學生的臨時方案。1978年3月8日,預科班開學,開學前幾天,預科班被改名了「少年班」。
▲早期少年班(《少年班三十年》)
少年班成立之後,媒體的對少年班的宣傳引起了很大的轟動,這實際上又推動了社會推薦人才的熱潮。雖然第一批少年班給科大的教學與管理都帶來了許多新的挑戰,一些老師甚至不建議繼續開設少年班。但是如此情況之下,權宜之計不得不變成長久之計。中國科大對少年班的招生與培養方式進行了討論,決定實行「高考初試+複試+口試」的招生辦法。在培養方式上,少年班的學生將遵循本科教育的標準和要求。自此,本科性質的少年班才得以成立,中國科大也開創自主招生的先河。
當李政道1979年4月來到科大少年班時,見到的便是首批被正規化招考的少年班同學。在與少年班同學的交流中,他著重指出物理學的觀念問題很重要,一定要用最簡單的方法、最簡單的工具理解深奧的知識。這些簡單的工具,就是動手與實驗,李政道因此特彆強調:「物理學是一門實驗科學,一定要重視實驗打好基礎,要縝密研究了才去計算」。他的這些指導,是在告誡當時的少年們,也是回答曾經自己對物理的疑惑。16歲成為小先生的李政道,又何嘗不是一個天才少年。但是如何更有效的學習物理,是之後數年磕磕碰碰才明白的道理。如今,他希望這些曾經的「自己」能夠在物理之路上更加順利的走下去。
▲1984年,李政道與少年班師生合影(中國科大)
自此之後,少年班成為李政道心中的牽掛。1981年,曾與李政道交流的干政與吳彥在CUSPEA考試中取得優異成績,他還特別囑託相關學校的教授從生活到學習等方面照顧好這兩位學生。1984年5月2-3日,李政道第二次來到科大,仍少年班同學親切交流,這次交流中的「畫地圖」案例也成為教育工作者研究學習能力的重要案例。
03
比我做宇稱不守恆還有意義
對李政道來說,對少年班的關心與教誨只是告慰了在湄潭與昆明的自己。然而,他個人學術生涯中最為關鍵的飛躍,卻是在跨越大洋、赴海外深造之後才得以實現的。在哥倫比亞大學慶祝他60誕辰的盛會上,李政道對留學生們說:「是吳大猷先生當初把我帶到美國來的,給了我這樣的機會,沒有這樣的機會,我是不會有今天的。」
1979年春,最終有5名學生通過了哥倫比亞大學的考試,李政道為他們補辦了入學手續。這5名學生的優秀表現讓哥倫比亞校方願意接受更多的中國學生,也成為李政道向其他學校推薦中國學生的有力證明。這次考試也成為CUSPEA的雛形。與科大少年班相似,CUSPEA最初也是一個應急計劃,但由於當時中美之間缺乏正式的招考渠道,因此這最終也發展成一個長期項目。不同的是,CUSPEA的形成過程中,李政道的主觀參與和推動起到了關鍵作用。從1980年2月開始,李政道向53所美國大學物理系的主任和教授們發了200多封內容相同的信,邀請他們採納哥倫比亞大學的方式招收中國學生。到了當年5月,CUSPEA項目正式起航。
▲1979年,李政道與中科院研究生在一起(中國科大)
李政道不僅是CUSPEA項目的發起人,也是具體實施人,由於許多細節都需要李政道親自操作,每年要耗去他約三分之一的精力。自1980年到1988年,這一項目共計招收了915名學生赴美深造,科大在其中佔據了27%,科大的學生也多年奪得頭籌。這些優秀的學生如同30多年前的自己一樣,踏上了攀登物理高峰的征程。因此李政道後來回憶道:「我深感CUSPEA有意義、有價值,從某些方面講,它比我做宇稱不守恆有意義。」1
▲中國科大參加CUSPEA考試情況(中國科大)
當這些赴美深造的學生獲得博士學位后,李政道又在考慮如何讓他們學有所用,將能力最大化,這也就是在中國設立博士后流動站制度的建議。而李政道與鄧小平關於博士后制度的對話,又恰好發生在1984年5月,也就是第二次與少年班師生見面的時候。因此,看似李政道為不同項目奔走,實際上也永遠聚焦在基礎科學的發展之上。
▲1990年,李政道在博士后科學基金會成立大會上(李政道圖書館)
基礎科學的發展不能只靠人才的培養,受益於實驗的李政道也在不同的場合強調實驗的作用。不論是基礎的教學實驗還是精密的研究實驗,實驗設備的精良程度都對實驗設計的實現起著至關重要的作用。當時的李政道中國物理的發展有一種急迫感,他談道:搞研究就要做第一流的工作,跟在人家後面是最糟糕的,要跳到人家前頭去。因此,當他在1977年回國時得知中國已有發展高能物理的規劃時,李政道雖不贊成,但仍儘力協助實現當時的方案,並在未來的幾十年中與高能物理深度綁定。當我們將這些功績都放置在一條主線中看待,李政道的一切行為都有了答案。
湄潭與昆明的艱辛時光與赴美之後的成長在李政道身上留下了不同的印記。1972年,帶著對物理學深邃的洞察和理解,闊別祖國26年的李政道回到祖國。我們可以將李政道的工作理解為基礎科學研究的執著追求,但又何嘗不是與過去自己的對答與超越。看著那些曾經的自己,他試圖引導他們能夠沿著一條自己已經趟過的更為輕便的道路攀登物理高峰。
北京時間2024年8月5日,美籍華裔物理學家,中國科學院外籍院士,1957年諾貝爾物理學獎得主李政道逝世,享年97歲。
1.由於歷史遺留問題,不同統計口徑下的中國科大通過CUSPEA考試人數會有所出入。
本文中227人的表格出自《永恆的東風 中國科大故事》,2018,114頁。書中詳細地給出了每年通過的情況:「中國科大有227名學生通過考試,佔24.8%。」
這一表格的信源應該出自北京大學出版社1989年的出版的《CUSPEA十年》,書中451頁到521頁列出了所有通過考試的中國學生名單(包括姓名,年齡,單位,美國所在學校等),經過計數並比對,其中每年單位為「中國科學技術大學(包括中國科學技術大學北京研究生院)」的人數與表格(2018)中一致,確為227人。
不過,當時有一些科大學生在報考CUSPEA時也報考了國內研究生,造成了在科大考試考中,第二年在其他單位辦理出國手續的情況。如中國科學院理論物理研究所杜孟利研究員,1978年-1982年就讀於中國科大近代物理系,為1982年第三屆CUSPEA通過學生,但在《CUSPEA十年》(即227人來源)單位為中國科學院理論物理研究所。經過一系列查證,中國科大新創校友會找到了一些這樣的科大校友,因此給出了250的下確界,從而得到27%的結果。
中國科大校方一般採用237的數字。包括了在校生與畢業生考取人數(不包括北京研究生院)。《中國科學技術大學編年史稿》,2008,215:「自1980 年至1988 年共計招收了915 名赴美深造的物理研究生(其中我校237 名,佔25.9%)」
