李政道,CUSPEA與一代英才的騰飛之旅(上)

? 2008年10月12日李政道在人民大會堂就望遠鏡發明四百年後天文學和宇宙觀的重大問題發表精彩演講,圖片來源:李政道數字圖書館

撰文 | 儲 霏

責編 | 李曉明

知識分子為更好的智趣生活 ID:The-Intellectual

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11月24日,是著名物理學家李政道先生的誕辰。每逢此時,李先生都會收到各界數不清的祝福。其中很多來自一批特殊的學生,他們雖未蒙受李先生親炙,有的和先生甚至不曾謀面,但都自認是李先生的學生,並由衷地感激李先生改變了他們的人生。這緣自他們都有一個共同的身份——曾經的CUSPEA計劃學子。而這一計劃正是李政道先生親自倡導、組織實施的。

所謂CUSPEA是China-U.S. Physics Examination and Application(中美聯合培養物理類研究生計劃)的縮寫,這項從1979到1989年之間施行長達十年的計劃,在沒有托福與GRE的年代,架起了改革開放後的中國優秀學子赴美留學的第一座橋樑。這一計劃如同清朝留美幼童和庚款留學生一樣,打開了中美科學、文化以及商業交流的大門。它為改革開放初期百廢待興的中國科學技術事業貢獻了整整一代人,為中國科技研究和發展注入了全新的理念和源源不斷的動力。

30多年後的今天,在CUSPEA十年間選送的數百名頂尖學生,幾乎都成長為所在領域的領軍人物,有學術巨擘、商界精英,還有創業領袖......。這部輝煌的群英譜上,他們每個人的經歷都富有傳奇色彩。筆者非常有幸拜訪了其中的幾位,得以跟隨他們的講述,一起回顧那一代人特殊的心路歷程,感受中美文化碰撞帶來的巨大震撼,領略CUSPEA學者別樣的智慧風采。

學術巨擘:文小剛

2016年,麻省理工學院(MIT)文小剛教授被美國物理協會授予巴克萊獎。這是美國凝聚態物理領域的最高獎項,以表彰他的「拓撲序理論」對物理學研究的創造性貢獻。

掌聲與讚譽紛至沓來,但每當他回憶起自己的學術歷程,總會想起35年前那場難以忘懷的考試——CUSPEA。

作為CUSPEA學者中一直從事物理學術研究的代表之一,文小剛教授談起這段往事總是充滿了感激之情。他難得地從物理學的玄思中抽離出來,動情地回顧了他所親歷的CUSPEA歲月的點點滴滴。

「CUSPEA讓我們到這個新世界來,使得我們有了無限的可能性,其實做學術研究就是在這無限的可能性中,橫衝直撞,做你自己喜歡的事,隨意暢想,隨心而行 。」 ——文小剛,著名華裔物理學家,CUSPEA 81』

1) 藍色晒圖紙上的手寫譯稿

1979年,李政道先生來到北京,目睹國內科技落後、人才斷層的現狀,他痛心疾首,多方奔走,精心設計了這項中美聯合培養物理類研究生計劃(CUSPEA)。這項計劃的推出順應了「早出人才、快出人才」的時代呼聲,也得到了空前熱烈的響應。一時間國內頂級高手雲集,競爭異常激烈。CUAPEA考試每年舉辦一次,試卷由美方用英文命題,國內大學和科研院所組織考試,全國設有十多個考點。由於報名者眾多,有的考點要先在內部搞一輪預選,通過了預選才能參加正式考試,中科大就是其中之一。當時正在讀大三的文小剛決定去試一試。

文小剛成長在古城西安,趕上了文化大革命,他兒時的理想是去工廠當一名工人。恢復高考的消息傳來時,他感覺「真是撞了大運了」。他從小就喜歡數學、物理、無線電,但那時候中小學生幾乎沒有什麼課外讀物,僅有的科普書籍就是被讀了無數遍的《十萬個為什麼》、《科學小實驗》、《赤腳醫生手冊》,《怎樣裝收音機》,還有一些文革前的老雜誌。他的父母有很多朋友,喜歡出一些腦筋轉彎的數學趣味題,例如和尚分饅頭等,要求不用紙筆答題,直介面算出答案。文小剛在回憶那段日子時笑稱:「組裝了收音機後,覺得無線電很有意思。後來又感覺到物理更高級,所以上大學就選了物理系。」

進入大學後,他的理想才從進入工廠變成了進研究所,但至於美國是個什麼概念,他幾乎一無所知。同學們湊在一起討論美國是個什麼樣,有人說:「美國那裡的路都叫高速公路,高速公路特別光滑,要是路上有一粒小石子就會翻車。」去美國前,文小剛特意去借了一本美國地圖,想看看如何去一些名勝旅遊。細細一看,讓他十分驚訝,「這樣一個先進國家竟然沒有幾條鐵路,這美國人怎麼旅遊呢?」他感到很是不解。

CUSPEA考試的競爭很激烈 ,這個考試相當於美國大學物理系的qualification考試,又叫資格考,在美國大多數學校,都是進行一兩年的博士課程之後才考的,但拿到中國來,要三四年級的本科生考,更別提大多數像文小剛這樣的文革後首批大學生,在上大學以前都沒有學過英文,對於很多人來說,這些題幾乎是「天書」一般。

而且由於CUSPEA剛剛起步,不僅沒有所謂複習資料,就是相關的教材也沒幾本。那時中國剛剛結束文革,各個大學的學科建設都還很不完善。 科大物理系沿用的是蘇聯的教材和課程,風格偏重硬碰硬的數學推導、深度的計算等,和美國要求的那種發散性、創造性的思維很不一樣。所以課堂里學的,並不能很好地幫助學生準備這場考試。走運的是,恰巧有同學找到了一本《伯克利物理教程》,一邊翻譯一邊手寫,再用藍色的晒圖紙曬出幾份草稿,文小剛馬上就借來看,這是他當時所看到的唯一一本美國風格的教科書,對他參加CUSPEA考試幫助很大。30多年過去了,文小剛還清楚地記得當年一些印象深刻的題目,比如「估算地球上最高的山應該有多高」,「如果精細常數變化1%,你的身高會變化百分之幾」等等。這類題目那時蘇聯式的課本上幾乎沒有涉及到。得益於事先看過那本晒圖紙上的教程,在CUSPEA考試中遇到了這種題型,他才沒有感到特別吃驚。

考試結果是文小剛高居榜首,竟然奪得了全國第一名。通過了CUSPEA考試後,每名學生可以選報幾所美國學校,再接受美國教授的一場面試,以決定最後的去處。

文小剛知道的美國大學有三所:一是哈佛,因為確實有名;二是哥倫比亞,因為李政道先生在那裡;三是普林斯頓,因為凝聚態物理大師菲利普·安德森在那裡。他只知道這三所,便填報了這三所。面試教授建議他:「可以考慮一下斯坦福大學嗎?」,他茫然反問:「斯坦福是個什麼學校?」讓美國教授哭笑不得,那時他才知道原來美國還有一個著名的斯坦福大學。美國教授還問他喜歡什麼什麼運動,他說喜歡打羽毛球,可是卻不知道羽毛球這個單詞怎麼說,就連說帶比劃,好不容易才讓教授明白。最後他決定去普林斯頓物理系。

經過幾個月的英文集訓,1982年,文小剛第一次登上赴美的航班,飛機降落在紐約機場。

2)「啼笑皆非」的電影

1979年中美正式建交,中國政府才在紐約42街設立了第一個領事館。那原來是一間老式旅館,相當破舊,好處是房間眾多,正好派上了了接待前幾屆CUSPEA學生的用場。文小剛帶著兩個箱子先在這裡落了腳,接著從這裡乘車去普林斯頓,正式開始了在美國的學術生涯。

上世紀八十年代初,普林斯頓的中國人很少,所有中國學生加起來也就十來個人,大家平時聚在一起,仍然沿襲了當時在中國的娛樂活動:騎車、下棋和打牌。在鎮上的電影院里,他們第一次看到國產片以外的電影,那是一部台灣片,講大陸解放後的故事,其中的演員互稱「小姐」、「太太」,讓他們感到非常「好笑」:沒想到這樣「不三不四」的電影也能上映!這也難怪,當時國內只有反派角色或者地下黨才這樣稱呼,人們普遍都互稱同志。雖然街上也有時髦青年戴「蛤蟆鏡」、穿喇叭褲,但仍遠非主流。讓他們深感意外的另一個重大發現是:和雞肉金貴的中國正好相反,在美國的雞腿竟然是最便宜的,一位同學大喜過望,從此以後每頓都吃雞腿,成為笑談。

在普林斯頓的五年,對文小剛的影響是終生的。因為英語不好,剛到美國的課堂里根本聽不懂老師講課,好在黑板上的數學公式還能看懂,就這樣連蒙帶猜地學習。「普林斯頓這個地方都是厲害人物,建立自信心很不容易。每天都要給自己打氣。」他很快發現:「有一點很重要的就是,中國的教育比較強調謙虛,如果你覺得自己是金子,那要別人來發現。但這種心態在美國完全不行,這邊是一個廣告型社會,自己是一塊金子,就要說我是塊金子,不然別人不知道。」美國的學術氛圍就是要求學生多和老師交流,多表現自己。其他同學們常常找老師八卦得熱火朝天,而他既不了解美國的文化背景,也講不好英文,聽不懂別人的俏皮話,也不知道怎麼聊天,想要表現自己談何容易。儘管如此,他還是每次硬著頭皮去敲教授辦公室的門,去問問題。不僅僅是為了問問題,而是為了能跟老師有個接觸。如此反覆多次,不僅跟老師有了積極的溝通,也激發了他對於很多問題的思考和猜想。

來普林斯頓之前,文小剛只知道凝聚態的安德森教授,便打算師從於他,但當時安德森有一半時間兼職在貝爾實驗室工作,學生眾多而時間有限。那時的普林物理系是高能物理的大本營,以大衛·格羅斯,愛德華·威騰為代表的一批高能物理學家正值壯年,成果頗豐,於是文小剛便轉隨威騰做高能物理。臨近畢業,高溫超導被發現,又引起了文小剛的興趣,他轉至加州大學聖巴巴拉分校做博士後,還給自己定了個計劃,「白天做超弦,晚上做高溫超導」,但來到聖巴巴拉以後他感到凝聚態物理更有意思,便全心投入了高溫超導研究。

彼時文小剛並不知道,博士後期間轉方向,其實是一件很有風險的事。按照美國學界的傳統,學者需要在一個領域深耕多年,才能得到該領域的認可,找到工作。讀一個超弦的博士,卻在博士後兩年期間轉作高溫超導,能否獲得凝聚態領域的認可,能否找到教職,都是很不確定的因素。但那時的文小剛並不了解學術圈的這些規則,甚至也沒有想到以後找教職的問題,就全憑著興趣,熱火朝天地幹得起勁。

事實證明,正是由於這股源自興趣的執著與熱忱,使他在科學研究中不斷開闢新領域,提出新理論,取得了世人矚目的成就。他在聖巴巴拉博士後期間利用超弦的思路,來解決高溫超導問題,成為了讓他日後享有盛名的「拓撲序」理論的序曲,這一理論為後來凝聚態物理學研究開闢了全新的研究方向。

3)勇闖「沒有名字」的領域

提到CUSPEA,文小剛充滿了感激 。「在那個時代,CUSPEA給了我們一個去『闖』的機會,使我們有了無限的可能性,」「那時候懵懵懂懂的我們並不知道前方有什麼,但是就憑著這樣一股衝勁,每個人都闖出了一片天地。 我們在美國這個社會,路完全靠自己走,如果你有興趣,就去做;有能力,就去發揮;有幹勁,就去干,只要把自己的潛力發揮出來,就是一種成功。」

雖然CUSPEA是物理專業的項目,但每個入選學生的個性都不一樣,所以每個人走自己的路,走不同的路,都取得了豐碩的成果,「其實無論是做學術也好,還是創業也好,都是在這無限多的可能性中橫衝直撞,迎來柳暗花明。」文小剛說。

在李政道先生60、70、80歲壽辰之時,哥倫比亞大學和紐約領事館為他舉辦了隆重紀念活動,文小剛都前往參加了。時至今日,最早一次見到李先生的情景還歷歷在目、清晰如昨:「印象特別深的是在普林斯頓上學的時候,他來做學術報告。中國人一般比較謙虛、比較低調,但他不一樣,往那一站,那個氣場強悍得不得了!很震撼。普林斯頓一些很厲害的牛人,在他那個氣場下都變得謙遜起來。那是我第一次看到,原來我們中國人也可以在學術界里有這樣的自信,這樣的氣場。」35年之後,那個在台下仰慕不已的青年不僅成了著名的華人科學家,也被視為世界物理學界離諾獎最近的人物之一。

作為一名傑出的科學家、清華大學高等研究中心「長江學者獎勵計劃」講座教授,文小剛在繁忙的研究工作之餘,還熱忱地為年輕學子指點迷津、鋪路搭橋,一如當年的李政道先生一樣提攜後學。

「中國和美國的文化風格很不一樣,在教育上也有著明顯的區別。中國培養的學生聰明、認真,但卻常常缺了一些大膽提問題的意識。」這是他如今最為憂慮的問題。「中國的教育傾向於用一樣的角度和方法,培養出很多標準的『好學生』,但卻缺少了一些『怪才』。比如我在中國訪問的時候,認識了一位『學霸』,這個孩子非常聰明,他和我說,他想把什麼做好,就能把什麼做好。考試想拿第一就能拿第一,比賽想拿金牌就能拿金牌。想上中國頂尖大學,就能上頂尖大學。然而我和他聊天之後,卻感到非常難過,因為我發現他雖然成績優異,卻說不出來自己到底喜歡什麼,似乎因為別人要他考第一,他就努力考第一。一輩子都是為了別人的標準而奮鬥。還有一些學生,不敢隨便選自己喜歡的課,因為內部有分數的壓力,孩子們擔心分數低了就不能推研了,不能出國了,等等,顧慮太多,我很希望這些情況能改一改。」

在他看來,學術和創造力需要孩子般的天性,需要「做夢」,需要「胡思亂想」和「瞎走瞎猜」。「科研的創新一定是開創新的方向,要勇於追隨自己的興趣,大膽猜想,不要隨波逐流,不要害怕失敗。總有人問:以後什麼領域最有希望?任何你得到的答案一定是沒有希望的領域,因為真正最有希望的領域一定是現在沒有名字的,是以前從來沒有的領域。但凡已經有名字的,就已經不再是一個新的領域,如果名字叫得很響的話,就更沒有什麼希望。所以做學術不必關心『行情』,如果把『行情』當作科研的標準,那就偏了;科學如同藝術,發現最有意思、最有意義的東西、最有興趣的東西就去做。」

雙料院士:沈志勛

2017年4月,斯坦福大學沈志勛教授當選美國藝術與科學院院士,加上2015年當選的美國國家科學院院士,他成為美國為數不多的雙院院士。在此之前,他已是斯坦福大學終身講席教授、先進材料實驗室前主任、材料和能源研究所首任所長、斯坦福國家加速器實驗室(SLAC)前首席科學家、中國科學院愛因斯坦講席教授。

諸多光環下的沈教授,回憶起多年來的學術之路,總不能忘記CUSPEA這濃墨重彩的一筆。

「CUSPEA的這段歷程,給了我時間和空間,去沉澱、去發現,讓我始終秉承著這種腳踏實地的科學精神,追求厚積薄發,避免急功近利。」 ——沈志勛,著名華裔物理學家, CUSPEA 82』

1)恩師引領,神童終成大器

1982年,沈志勛參加了復旦大學組織的CUSPEA補習班。冒著上海盛夏的高溫酷暑,班上所有的高材生都在為通過這次考試發奮努力。

沈志勛1979年進入復旦時,只有十七歲。在這之前,他是溫州當地頗有名氣的「神童」,高一時就已經通過了高考被大學錄取,在剛恢復高考後極低的錄取率下,這樣的成績可謂驚人。但在父親的勸說下,他決定再讀一年高中再入大學。在中學,沈志勛遇到了認真負責的物理老師陳立明,對物理產生了很大的興趣,其後成為浙江省物理競賽的狀元。進入大學後,他的數理成績優異,外語也很出色,常常看Newsweek、Times這樣的雜誌,《克萊默夫婦》、《教父》這樣的西方電影也曾是他的最愛。這讓他在參加CUSPEA考試之前,就對美國有了些朦朧的了解,感覺那是一個很不一樣的地方。

筆試過後,李政道先生組織了幾大美國名校的教授對學生們進行面試。沈志勛見到了時任普林斯頓物理系主任的Sam Trieman及其夫人。那是他第一次和如此重量級的科學家見面,他至今仍清楚地記得Trieman讓他在稿紙上寫下time dependence薛定諤方程的均值並就此進行討論,他又緊張又興奮。而Trieman的太太則平易近人地和他拉起了家常,他對美國的生活充滿了好奇,Trieman夫人就熱情地向他介紹美國的風土人情。不久,他如願以償收到了錄取通知,將前往新澤西州的洛特格斯大學報到。出發前,時任復旦校長的謝希德先生像家長一樣一一囑咐這些第一次走出國門的青年:「你們出了國,也就代表著中國。你們到人家那裡以後,看看人家的洗手間的乾淨程度,就知道人家的文明程度。所以你們出去以後,也要務必注意自己的言行,做一個有素質的中國人。」來美國已經幾十年,但沈志勛一直記著臨行前校長說的這番話,並以此要求自己。

2)「大膽」向前,勇闖新世界

和往屆的CUSPEA學生一樣,沈志勛赴美的第一站是位於紐約42街破舊的領事館。那裡的工作人員提醒每一個新來的學生:不可隨便出門,外面的街區相當危險!他只能在房間里守著一台老舊的電視機,在眾多的頻道間來迴轉換,電視節目讓人眼花繚亂,而外面卻很安靜,這讓他產生了一種迷惑的感覺:電視里的花花世界,和外面危險的街道,到底哪個才是真實的美國呢?到達目的地洛特格斯大學後,沈志勛開始了兩年充滿挑戰卻也異常歡樂的求學生活。那時候的中國留學生不多,所以特別抱團,大家常聚在一起,平時打球,周末聚餐。沈志勛最喜歡吃的是水果和冰激凌,這可是國內吃不到的好東西。大家一起學習開車,學習做菜,到處搜羅各個超市的優惠券,其樂融融。初來美國,大家都對這片新大陸充滿了探索的熱情。沈志勛和幾個同學一起湊錢,合買了一輛老舊的二手Primus。他們開著這輛車,幾乎走遍了美國東部,曾經從新澤西開到華盛頓,也曾開到尼亞加拉看大瀑布。車太老舊了,有一次開到半路上,排氣管竟然掉了下來。但年輕的他們卻一點也沒覺得害怕,多年以後回憶起這段經歷,沈志勛覺得自己那時「膽子真大」。

洛特格斯大學(rutgers university)物理系在當時以理論見長而實驗相對較弱,因此許多人都在附近的大公司,諸如貝爾實驗室、埃里克森等做實驗工作,沈志勛選擇了埃里克森公司。在那裡他了解到了同步輻射的一些現象,開始對現代光學感興趣,並迅速決定轉學到光學研究更為主流的學校。由於他成績優異,科研實力也很強,在提出申請後不久,哈佛、麻省理工、斯坦福等名校就紛紛給他發來了錄取通知。這幾所名校實在是難分伯仲,讓他選擇起來很糾結,恩師謝希德先生建議他實地考察再做決定。哈佛和麻省理工位於波士頓,三月時節還是嚴寒凜冽,於是他決定飛往加州看看。其時的加州正是春暖花開,草長鶯飛,他的師長、後來的良師益友Arthur Bienenstock (也是後來柯林頓總統的科學顧問)開著一輛敞篷車,來住處接他去SLAC並參觀斯坦福同步輻射實驗中心,一路上春風和煦,陽光明媚,於是沈志勛便下定決心前往斯坦福大學。

來到斯坦福後,沈志勛由兩位物理界的重量級教授Ingolf Lindau 和William Spicer共同指導。導師們給他設計了選題,但他卻表示:「我不喜歡這些題目,我想做自己的選題。」。導師不但沒有生氣,反而非常支持他堅持自己的興趣,鼓勵他探索不同的方向。在斯坦福的前兩三年,他一直在嘗試新的方向,進行了很多似乎無用的嘗試,其實都跟他之後要做的論文沒有任何直接關係。但等到真正開始做博士論文時,卻發現之前這些似乎無關的工作給了他很大的啟發。

在斯坦福攻讀博士期間,他開始真正明白,所謂好的老師和學校,不在於教會人什麼方程,什麼公式,而是教會人一種看事情、做事情的perspective,真正發掘出一個人的潛力,鼓勵、引導學生創造性地思考問題。即使導師自己都不同意他的觀點,卻依然支持他去試驗,這給了他很大的信心和動力。在他剛開始做高溫超導d波配對的時候,因為和主流觀點非常不一樣,不僅文章很難發表,還面臨許多人的挑戰。這篇文章1993年在《物理評論快報》上發表後,學術界很多人從不同角度提出了強烈的質疑和反對,但他一直堅持和主流辯論,最後終於證明了這一結論的正確。1996年發表在《科學》雜誌的關於高溫超導贗能隙問題的創見,實際上兩年前他就已發現,但他深知,如果這一結論正確,就意味著以前物理界的很多工作都是錯的,因此在發表前,他也一直頂著巨大的壓力,直到這篇文章被普遍認可。而這些在當時看來「離經叛道」的發現,後來都成為了沈志勛最重要的學術成果,也令他榮膺物理學界堪稱頂級一系列大獎:不僅第一個獲得世界超導實驗物理最重要大獎:「卡梅琳-昂尼斯獎」,還獲得了美國物理學會凝聚態物理最高獎「奧利弗·巴克萊獎」以及美國能源部代表美國總統頒發的科學大獎「歐內斯特·奧蘭多·勞倫斯獎」。

?沈志勛與李政道夫婦合影

3)厚積薄發,方成大業

如果用一個字總結自己成功的奧秘,沈志勛的回答是「慢」。他高一就考入大學的時候,父親勸說他:不必去當少年大學生,和其他孩子一樣慢些成長。而他進入大學以後,深刻感到成熟的心智對於大學生活的重要,這種厚重的沉澱為他打下了堅實的基礎。「CUSPEA的這段歷程,給了我時間和空間,去沉澱、去發現,讓我始終秉承著這種腳踏實地的科學精神 。」在沈志勛看來,CUSPEA對他的意義也正在於此。在他剛博士畢業就得到了助理教授的聘任機會時,兩位導師建議他:不必急於接受offer,多做兩年博士後會對學術事業有更多助益。他婉拒了在當時看來很是風光的教職,而是繼續進行了兩年的博士後研究。在潛心蟄伏的博士後研究期間,他取得了多個很有代表性的成果,因此在開始擔任斯坦福助理教授之後,僅僅用了三年就轉為了終身教授,而對於大部分人,這個過程往往需要六、七年。在他看來,一時的「慢」往往會帶來終身的「快」,厚積薄發方能成就大業。

在後來教書育人的幾十年里,他也一直這樣教導自己的學生,他有兩個博士生在畢業時都拿到了教職,分別在普林斯頓和康奈爾的物理系。但他如同當年他的導師一樣,建議他們先進入博後研究。後來,這兩個學生果然都推遲了入職並在博後期間表現出色,最後都順利的在普林斯頓和康奈爾拿到了終身教職。他說:「人在順風順水的時候,之所以會感覺良好,實際上是因為有些運氣的成分,但並不是完全準備好了,在這種時候,有更多的積累會更好。」這是沈志勛的人生感悟,又何嘗不對後來者具有啟示意義?

轉眼數十年,從CUSPEA計划走出的沈志勛也已經為物理界培養出了近百名優秀人才,其中一半成為世界各大學和研究所的教授和研究員。他的許多學生進入美國各大高校擔任教職,更多的則是回到了中國,成為中國超導及量子材料研究各個領域的優秀學者。在他看來,CUSPEA計劃不僅影響了他們那一代幾百人的命運,也代代相傳,極大地促進了整個世界物理學研究的發展。

未完待續,敬請關註明天推送的下篇。

製版編輯: 許逸|

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