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学业人生,我的启悟

作者:黄瑞新来源:海洋与气象学院 阅读次数:日期:2022-10-17

学校邀请我给同学们讲个报告, 我非常荣幸。年轻人个个才华横溢,跃跃欲试,决心大干一番事业,这是令人十分高兴的。常言说“老马识途”,今年正是我的本命年。老马识途固然是有一定的优势,但是真正的前途自然是寄托在小马的身上。老马要带着小马认识道路往前走,不误入歧途是最为重要的。


我借今天这个机会讲讲我自己的学生生涯。我 1960 年进入中国科技大学力学系,当时校长是郭沫若,华罗庚,严济慈等是副校长,力学系主任是钱学森。每个学期开学时,郭沫若,华罗庚,钱学森等都会给我们作报告,他们的讲话我牢记一生


郭沫若留学日本,学的是医学,他后来成为现代作家、历史学家、考古学家。所以他可以说是自学成材。华罗庚没有上过大学,他是自学成材,他所倡导的学习方法下面我还要细讲。严济慈是著名的物理学家和教育家,我也曾经旁听过他当时在科大开讲的普通物理课,非常精彩。

钱学森在流体力学,工程控制论和物理力学作过开创性的贡献。他的讲话让我们体会到所谓的“开创性思维” 。 他的报告对我一生都很有教益。钱学森的课我听过好几次。我们修的课叫做宇宙航行概论。当时我们的家庭作业就是设计航天梭。 现在中国的航天梭也正在发展中。钱老在 60 年前的讲话记忆犹新。钱学森之问:为什么中国自己很少培养出一流科学家?我个人认为问题在于现在的学生花了大量的时间去死记硬背,很少有机会学习评判和质疑从书本和课堂学来的知识。钱学森在最后一次采访时明确提出“你必须:绝不随大流,敢于想别人不敢想的,说别人没有说过的,做别人不敢做的。”


科大是大跃进的产物, 当时是科学院办的,系所结合, 用的是国内外最先进的教材。许多基础课和专业课由科学院的科学家亲自任教。科大是 1958 年夏天建校。据说是在高考报名以后才定下来要招生办学校。清华北大这些一流学校自然不会把好的新生送给科大。大抵只能从 2-3 流的学校调剂过来。这样的学生按现在的标准去和“高考状元”比当然不能算是什么“高材生”。


我特别要强调的是科大出名是靠老师指导加上学生的勤奋。当时北京有句顺口溜: “穷清华, 富北大, 不要命的考科大”。当时清华读理工科不少是农村来的, 衣服不那么讲究。北大读文科不少来自城市, 家庭条件比较好,衣服光彩照人。科大学生是理工科,很多学生又是来自农村,衣服不是很光鲜。但是科大学生勤奋成风是有名的。我希望在座的年轻人,不要比阔气,不要拼爹;如果要比,就要比勤奋,比靠自己的努力在学业和事业上的成功。


60年前科大力学系学生在老师的指导下,自己动手做火箭。这在当时是很了不起的。科大就是这样靠前三届的毕业生出了名。我是1960年入学, 当时正是困难时期。由于营养不足,不少人浮肿。到校医院医生一检查,谁是浮肿,开一张条子,说是浮肿,你就要休息两周。北京的绝大多数学校晚上10点拉电闸,不让学生开夜车。只有科大是例外, 晚上不拉电闸。系主任说同学们要注意身体,但是就是不拉电闸。当时班上开夜车的有两种人: 成绩最差的和最好的。我当时不是班上最好的学生,所以也没有开夜车。不过,大学的学习方式和中学大不一样。入学不到一年,学生的成绩排名就大变样。入学不久,我们班长就考试不及格,我入学时连科代表都当不上,后来我成了学习委员。


我认为,人要成功,就一定要勤奋。但是光靠勤奋不一定能成为一个好的科学家和工程师。要讲究方式方法。什么是科学?科学就是前人经验和知识的总结。所以我们一定要好好研究前人的经验和成果。科学是可以被重复和证实的;科学研究是在前人成果的基础上再向前发展。科学和神学是完全不同的。科学是人们可以讨论的, 也可以不断革新前进的。科学是允许挑战的。神学是完全不同的。神学是不允许挑战的。


一、教育的主要目的是什么?


因为你们都是“凡人”。大学不是为“天才”或天生智力发育不全的人设立的。天才,比如牛顿,爱因斯坦,比尔·盖茨是不必上大学的。上大学是浪费他们的青春。大家知道盖茨进了哈佛, 他发现自己是误入歧途,自己退学,真是“半途而废”。其实他是很聪明的,念大学真是浪费他的青春。大学是为我们这种凡人设计的。我认为教育的主要目的有以下三点:


1.学会求知  


大学不是叫大家去背课本。人们往往误认为进学校的主要目的是学会知识。这个想法很不全面,而且会误导。人类最重要的知识之一就是学习方法,也就是如何去学习新的知识。


人生能有几年在学校中念书? 一个人走出校门走向社会以后,需要不断地学习新的知识,可以说是“学到老,用到老”。有很多人,包括我自己,毕业好几十年了还在学习。其实,学习新知识也是一件非常愉快的事。现代社会有许多老人重返学堂(老年大学),学习书法、唱歌,把学习作为生活中最重要的一部分,作为人生的一大乐趣,这是十分令人高兴的。因此学会学习方法,特别是自学的方法是十分重要的。


现在有的学生抱怨说老师教得太少。其实不然, 老话说“师父引进门, 修行在个人” 。一个老师的讲课不可能满足所有学生的求知愿望, 所以一个真正要求知的学生应当自己去发现更多的科学知识。记得在中科大时, 成绩最好的同学大多数都是博览群书。为了读英文书, 我自己学英文。当时连一本教科书都找不到。 但是半年后我就开始读英文的力学和流体力学书。当时我学力学和流体力学, 凡是图书馆有关的书, 不论是中文,俄文或英文, 几乎都读过。我的一个同学更是了不起, 他把所有读过的书都写成很详细的读书笔记, 包括了他对很多问题推敲的结果。以我当时的判断, 他的笔记稍微整理一下就可以印刷出版。


2.学会做事  


学习的目的并不是为了背诵多少“知识”,成为一个“知识老人”,更为重要的是如何把知识用于实际生活。我们常常会遇到有些全拿5分的好学生,出了学校大门,却不会在实际工作中做事,也就是所谓的“书呆子”。我从来就没有拿过全A,我当过20多年的学生,从来没有因为我的学习成绩拿过什么奖状。我也不认为,拿奖状的学生就一定比不拿奖状的学生好得多。我们应当强调学会做事的本领,而且要求在做事中创新。特别是在互联网发达的今天,在网上一搜索,所有的信息就可以得到。你记忆力再好也比不过计算机。所以“知识老人”在今天一定要失业。


3.学会做人  


社会是一个有机的整体,一个人不能独立地生活,而必须作为社会的一员,要和他人合作,打交道。要学会与他人共处,学习别人的优点,克服自身的缺陷,学会在帮助别人的过程中自己得到快乐。学会在社会上做一个合格的公民也是我们人生中最重要的一部分。有些人可能非常聪明能干,但不能融入社会中,甚至有些人走上极端,这样的人应当说是教育的失败。


丘成桐是有名的数学家,他是我的偶像之一, 下面是丘成桐的几条语录:


我毕业至今 50 多年,除了很记得老师们对我的帮助以外,我特别会想到父母殷切的期望和教养之恩。

人生一辈子,不单是为了钱,不单是为了名誉,最主要的还是要活出我们生存的意义,为学术、为社会走出一条自己的 路来,这样才会满足,才会有成就感,我想这样的人生才会是一件乐事。

• 人生其实有很多有意义的事情可以去做,但是我觉得,最喜乐的事情莫过于,经过长期的奋斗以后,达到了目标,完成了我们想做的事情。

• 科学史的每一次进步,终究是靠最聪明的那几个人在突破。

• 创新的基础在质疑问难。


二、华罗庚的治学方法


华罗庚没有上过大学,他完全是靠自学成材。他和钱学森可以说是中国近代史上的两个科学的超天才。我在中科大时华罗庚每年来作报告,我必定去听讲。华罗庚每次都对科学研究和学习方法作详细的介绍。王元是华罗庚主要的合作者之一,他所写的“华罗庚”一书中对此有很精彩的描述。


1.“聪明在于学习,天才在于积累”  


我认识许多聪明的年轻人,但不少人后来并没有做出什么成果,其中的一个主要原因是骄傲自大,眼高手低,不屑于做艰苦的研究工作,不善于从实际生活中学习新的知识,不敢承认自己有不懂的东西。天长日久,原来脑子中的那么一点小聪明就失去了它原有的光泽。


华罗庚是一位天才,但是他从来不以天才自居。恰恰相反,他几十年来坚持不懈,时时刻刻投身于自己的事业。华先生说的“拳不离手,曲不离口”这个道理。人的头脑是越用越好用,久而不用脑子就会“生锈”,所谓的天才也就变成凡夫俗子。


2.“由薄到厚——由厚到薄”  


研究工作往往都是从搜集资料起步,对于青年学生和科学工作者来说,善于从现存的知识库中吸取营养是走向创造的第一步。几十年前,当中国还处于半封闭的时代,许多科技创新被新闻报道吹捧为在“一无图纸,二无资料”的情况下做出来的。这种闭门造车的作法,在信息交流发达的现代社会已经过时了,是可谓“思而不学则殆”。然而现在我们要注意另一个误区——许多人读书破万卷,或者是天天网上来网上去,但在实际工作中却一事无成,是可谓“学而不思则罔”。


华罗庚在这个问题上讲得很清楚:资料积累到一定程度,你桌面上逐渐堆起了一尺高的书本和文章,这就是从薄到厚。有很多人就此止步,认为自己已经看懂了,学会了。其实这是天大的误会。文章看过了一遍,甚至 2-3 遍,不等于你真正懂得了文章的精髓。


最重要的是问自己到底懂了没有?如果一尺厚的书和文章你都读懂了,能够融会贯通,这就是从厚到薄。你是不是真懂? 一个很客观的标准是你能不能用三言两语把这个问题给一个完全的外行解释清楚。我在麻省理工学院给物理海洋和气象专业的学生开课时,就建议学生们试一试。如果你学完我的课程后,可以给我和你的同学讲清楚,这个不算数,因为我们本来就懂。但是,如果你能给你在生物系的同学解释清楚你到底学会了什么,而这些知识又有什么用,那么你就算是学懂了。有人拿到博士学位后,回家不能给自己父母讲清楚到底这 3-5 年自己在做什么事。我认为,如果不能用简单的语言给你的父母讲清楚你的研究工作,那么你自己其实也不懂!


3.研究工作的四层境界 


1)“描红式

这在华罗庚的书中作了很具体的介绍。我们老一辈的人都知道,在学写毛笔字的时候,首先都是拿着毛笔沿着字样一笔一划照着描。具体来说,比如一个学生乃至教授在学习一个新的题目时,首先要把它读懂,能推导出来,说出个所以然来,这就是描红式。


2) 试图应用并改进  

这是第二步,试图学会如何应用就又进入高一个层次了。也就是要把人家已经有的理论拿来运用于一个新的问题上,并稍微地加以改进。就像婴儿学步一样,你走出的第一步往往显得很笨拙,甚至要摔倒,令人感到非常可笑,可是这一步是非常重要的。事实上,没有一个婴儿会害怕迈出自己的第一步,也没有一家父母会责怪自己的孩子第一步走得不好。这一点非常重要。在这里也希望老师们不要嘲笑学生所走的第一步,就像没有一个父母会嘲笑自己的孩子一样。诚然,这第二步也还不是真正的科研境界,真正的科研境界是华罗庚说的这第三步。


美国学校中,2 年级以上的研究生常常要交“Term Paper”,中文叫“学期论文”,这是一种很重要的练兵方式,Term Paper 写了几篇以后,自然就会过渡到写“大块”文章了。


3) 创造新方法,解决新问题  

这一步才是真正进入了做科学研究的境界,也是最重要的一步。但是要创造新的方法,解决新的问题,如果没有前面二步,则完全是纸上谈兵。我们不是超前者,我想在座的各位包括我在内,还没看出谁是超前者。所以我们必须在前二步的基础上,扎扎实实地走到第三步。


许多教育权威人士认为,假如一个学生只会背书,只会考5分(也就是满分),那么这就没有达到预期的教育目的。我宁愿要一个学生,虽然拿低分,但有自己的独到的见解,能够自己解决问题。这样的学生才有希望成为真正的最有作为的人才。


4) 开辟新方向  

一个科学工作者往往需要艰苦的努力,才有希望做到达一点。能够开辟新方向,是科学家能达到的最高的境界。维纳开创了控制论,就是一个经典的例子。

最后,我特别强调华罗庚是一位数学家,毕竟数学和物理海洋学还是有重大差异的;特别我是个物理海洋的空头理论家,所以我也希望同学们不要被我所误导,因为物理海洋说到底是一个以观察为主导的学科。在这里我要提醒年轻的学者们,我们做理论研究和做数值模式一定要注意以物理背景为本,要从对物理现象的观察提升到理论。


三、青年科学工作者的几个重要素质


人人都说要成为一个科学家一定要勤奋,但是勤奋只是一个方面。科学研究是一种相当复杂的艺术, 所以一定要讲究方法。如果认为只要多花时间就可以成功, 那就是大错特错。 要成为一个优秀的科学工作者, 一定要讲究科学研究的方法。 对于懒人, 我要大嚎一声:不要偷懒; 但是对于太卖命的人,我要提醒他们劳逸结合, 不要单靠蛮干。一定要保持一个清晰的头脑。Pedlosky 是物理海洋的国际大师,也是我 40 多年的朋友。 据我所知, 他晚上和周末从来不加班加点, 每天一定按时做运动。Pedlosky 少年成名, 以思维敏捷和数学严谨著称。相信这和他的生活规律很有关系。


1.要重视物理直觉“Intuition”  

时常听到有人说,中国学生的长处是大多数学生“数理”基础好,其实大多数中国学生只是推公式比外国学生快一点。国内很多学生花了很多时间在刷题,在应付数目繁多的考试,而在物理概念和创新性思维上往往不太下工夫。我年轻时也曾天真烂漫地认为只要公式推得溜熟,就可以干出一番事业。


在这个问题上,我希望大家不要背上一个“数理”好的包袱。其实,要说数学,印度和俄罗斯学生不比我们差,而美国学生则特别重视物理概念。


数学只是一个工具,只是一种形式逻辑的推理过程。形式逻辑推理的结论,其实是取决于在推理前所定的大前提,如果这些假定的前提不对或没有新的东西,那么你的华丽的推理也不会导致任何新的发现。这就是常说的“Garbage in, garbage out”。


因此,我认为物理的直觉更为重要。物理直觉是一种超越常规死板的逻辑思维的、概念上的飞跃和创造,是科学创造发现的最重要的源泉。物理直觉的产生好比是一株蘑菇的出土。蘑菇是一种真菌类植物,据说真菌的菌丝可以蔓延出几米甚至十几米。有朝一日,这些菌丝一旦连成一片,就好像是一个大网络一样,而我们肉眼所看到的蘑菇就破土而出。因而我们在地面上看见的蘑菇只是地下千丝万缕的菌丝的一个表面的集中反映。


物理直觉的产生,也可能是源于在大脑中的类似过程,是一个厚积薄发、集中突破的过程。由于长期的细心观察和思考,大脑中很多神经细胞存储了许多有关的信息和兴奋点,而这些细胞和它们之间潜在的联系就是“菌丝”,在一个强烈扰动(来自外界或内部的自生信号)下,这些潜在的意识在一瞬间联系在一起,犹如触电或雪崩,犹如灵感的火苗掉进思想的干柴中而燃起的熊熊大火。许多过去模糊的思索互相连接成一个清晰的概念,而这就是新的发现/发明的“种子”。当然物理直觉形成后,还需要加以严密的逻辑推理,从客观世界中证实我们的物理直觉。Henry Stommel 在他的自传“探索者的海洋”中有许多精辟的描述,希望你们有空读一读。


物理直觉在很大程度上是长期积累和锻炼的结果。希望同学们一定要重视这种思维方式,并且不断培养和强化自己的物理直觉。一个具体的方法就是在读完一篇文章或一本书后,试图把它的主要内容在头脑中形成一个概念或一个图样,成为你自己形象思维的一部分,或者说是你的“直觉” 。一旦接触到类似的问题,你马上可以把它和自己的“直觉”联系起来,而不必采用复杂的数学公式。因为这种“直觉”的思维是瞬时完成的,过分地依赖复杂的数学公式反而可能扼杀这种闪电式的直觉思维。只有不断积累积累“干柴”,在灵感的火花闪现的时候,才能迸发出创新的熊熊火焰。


2.要有强烈的好奇心——“童心不灭”  

科学研究是一个永久不息的观察、学习和发现的过程。人类对大自然各种现象的好奇心和求知的愿望,是驱动科学研究的基本动力。我们都经历过孩提时代。我记得当我儿子很小的时候,他有很强的好奇心,一天问几十个为什么。这就是为什么小孩能很快地学会很多知识的缘故。


可惜的是大多数人在成年后失去了这种求知的欲望,因此中断了这种学习的过程。许多科学家成功的故事都证明了经常细心观察自然现象的重要性。细心的观察会使我们能够发现许多别人未发现的新的现象,而深入的思考又使我们在大脑中建立许多兴奋中心。这些兴奋中心的潜在的联系一旦连成一片,就可能导致物理直觉的创新。


3.要善于把握学科的主流和新的方向  

每门学科往往是由少数新的方向形成主流。学科的主流会成为推动学科前进的主要动力。由于大部分精英汇集于这些主攻方向,众多科学研究工作者的合作和竞争形成一个万马奔腾的局面,从而推进了学科的迅速发展。因此,对于一个年轻的科学工作者而言,认清并且紧跟学科的主流是成功的捷径之一。


为了把握学科的主流, 许多国家经常开会研究科学发展战略。但是科学的发展常常是难以预测的。引导科学发展的实际动力往往来自少数精英。他们在新的方向上做出重大突破,一时之间万马奔腾。这就像是一个人在荒山野岭发现了一块狗头金,一夜之间人人得知,于是就形成一个淘金热。


我从小在广州长大,常常听说在潮汕平原所谓的“摸鱼式中耕”。潮汕平原是人多地少。为了提高产量实行精耕细作。中耕时,人就像一只青蛙一样趴在水田里,手脚并用。在北大荒就是大不一样。人传当年“北大荒三件宝”:一把镰刀,一包火柴,一包种籽。人到北大荒先用镰刀把灌木和杂草砍掉, 然后用火柴放一把火烧掉, 再把种籽一撒。然后就等秋天去收割。人人都会说,北大荒人的日子真是好过。其实,做一个北大荒人也不容易,要有一定的胆量和克服困难的勇气。


在科学的道路上,要跟上新开辟的研究前沿,就要有一定的基础训练和勇于开拓的精神。能够跟上新开辟的研究方向,常常是青年科学工作者成功的捷径。如果你只沿老路子走,就不容易做出好的新成果。我原来是学空气动力学的。我的一个朋友跟我开玩笑说:“任何时候,只要你认为你找到一个新的课题,只要你有足够的耐心去查文献;你一定会发现,这个问题最少被做过三次“。因此我决定要去读研究生,并且转到一个新的学科方向。


要看准新的研究方向,投入去干5-10年,你就有可能有所作为。人们往往以为“大专家”一定是专找难题做。其实不然。Pedlosky 有一个很好的比喻。人们看见雄鹰飞得很高,以为雄鹰一定是要找大而难的目标。但是其实雄鹰所做的往往是:在遥远的高空看准一个 easy target,然后迅速将它抓住带回到高空。


科学上有很多重要的难题。这些难题的解决会大大推动学科的发展,但是难题的解决常常要等待时机。最近数学上彭加莱猜想的证明就是一个很好的例子。正是由于日本,俄罗斯和美国数学家的一系列工作,为最后证明彭加莱猜想铺平了道路。我们做研究也应寻找那些切实的,有希望能够在近期突破的,重要的研究方向。


4.要有扎实的基本功  

仅有成功的欲望和思维上的一个光辉的闪烁是不够的。一个新的思想要得以实现还需要有严密的科学手段来付诸实践,而这就需要有扎实的基本功:包括对基本物理现象的深刻理解,对实验技术的掌握,基本数学工具和计算机的熟练运用。正如华罗庚所提倡的“拳不离手,曲不离口”,也就是要运用自如,力求熟能生巧。


特别应当注意到扩大自己的知识面。由于科学的突飞猛进,只有一门特长往往不能够适应新发展方向的需要。因此,从学生时代开始就应当有广泛的兴趣,利用各种各样的机会去接触和学习各方面的知识,力求“触类旁通”。许多“外行”的科学家都是由于把“外来”的知识带进来,通过知识的融合从而开创了“柳暗花明又一村”的新局面,是所谓“它山之石可以攻玉”。


5.要有创造的欲望  

光有扎实的基本功还不够, 更重要的是要用你的基本功去创新。我在年轻时常常听人说某某人基本功好, 于是人人都很佩服。可惜很多这种“基本功好的人”后来并没有做出什么大成果。为什么?看来就是没有在创造上下工夫。而创造的道路首先是来自一种创造的欲望。其实创造的欲望对于很多人说来是生下来就有的。当我们是孩子的时候,就开始了创造,比如用积木架桥或房子。当一个很小的孩子玩积木,或者现在更时兴的 Lego(中文名--乐高)时,没有一个父母会反对。但是一旦孩子上学,事情就不一样了。大多数父母都“望子成龙”,而现在社会上的指标是简单化,数字化。说起来就是考分,或者是弹钢琴第几名。孩子们的童年大部分是由父母亲来控制。有一个孩子考了98分,满以为父母会表扬。谁会想到他回家后,父母把脸拉得长长的:“咱们邻居的孩子考了 100分。你为什么比人差?”


可以说,大多数孩子在上了学以后,就进入了这个巨大的搅拌机。为了生存,孩子们失去了自己的天性。 当父母们正在为孩子们的“成就”(考分)而高兴的时侯,孩子们却在为消逝的童年而忧伤。事实上,现存的以“应试”为目标的教学方法是一种可怕的制度。应试的学生,只会做“选择题”,不会独立思考,创造的欲望被扼杀在摇篮之中。许多优秀的科学家每天都在创造。其中大部分成果不一定是在杂志上发表,但是创造已经成为他们日常生活中最重要的一部分。比如,我在 MIT 的导师 Flierl 教授就是一例:他年轻时被人称为 Harvard 大学的“小天才”,他办公室墙壁的书架上堆满了他许多未曾发表的手稿。


同学们可以自问:我自己有没有创造的欲望?


6.要勇于创新  

科学研究的全部意义就在于创新,离开了创新,科学研究就没有生命力。创新包括了发现新的现象和自然规律,包括对前人研究成果的重大改进,甚至可能是否定。


许多年轻人不敢创新,甚至连想都不敢想,认为那是“专家”、“老手”的事情。其实所谓的“专家”们更是顾虑重重。因为创新往往包含有一定的冒险性。有时还会包含有否定自己以前的“成果”。“老手”们怕出错,丢了自己的面子;年轻人又不成熟,怕别人笑话。所谓“人有脸,树有皮”,种种包袱使得年轻人和“老手”们畏缩不前。


按统计规律,青年时期是创新的高峰。文小刚 27 岁凭(postdoctor)写的论文后来获得凝聚物理最高奖;Nick Fofonoff: 33 岁提出统一海水热力学的理论框架, Einstein: 26 岁狭义相对论,光电效应;35 岁广义相对论。


其实创新有如在大海中游泳,未下过水的人往往怕水;但是下过一次水后就知道水并不那么可怕,而且游泳是一种令人身心愉快的运动。同样创造所带来的喜悦和激情,可以说是对创造者最高的报偿。人们常说:“上帝给年轻人犯错误的权利”。因此我希望年轻人都应当去试一试,当然大胆的创造发明必须与严谨的科学态度相结合。


“失败是成功之母”,在科学创造的道路上失败和错误是常常出现的,著名的物理学家爱因斯坦一生中也犯过许多错误,但他的错误实际上也是推动科学前进的重要因素。在科学发展的道路上,最重要的首先是提出问题,当然人们也往往提出问题的解答。这种答案往往在后来被证实是错误的,但是问题的提出就是科学向前发展的第一步。


美国有个地球化学家 Wally Broecker。他在地球化学和气候变化方面发表了许多文章。《Nature》/《Science》就像他的后院,可以自由通行。他最大的特点是对所有现存观察事实的深入观察和思考,他把许多观察的数据牢记在大脑中,也就是“胸有成竹”。他还有一种超越凡人的物理直觉。据说他常常坐在一个小镇的公共图书馆中,不用半天就写出一篇文章,然后就发表在《Nature》/《Science》上。每次他的文章发表后,马上在地球化学和气候学界引发一种“冲击波”,许多人马上跟随他指出的新方向。但是人们很快就会发现,在人们津津乐道地争论这个新的课题时,他已经抛开这个题目而转向更新的

题目。人们常常议论说,虽然他每次提出的新观点到最后不一定能成立,但不失为一个推动科学前进的原动力。


7.要有坚持不懈的精神,数年如一日踏踏实实地工作。  

现在有一些新闻报道有所失真,有时不切实际地宣传某某年轻科学家“一举成名”,吹嘘什么“天衣无缝”、“震撼世界”云云。这种宣传造成一种“彩票”效应,使许多年轻人误认为科学研究也是一种彩票。既然一个穷人一个晚上就可以成为百万富翁,那么一个没有学问的人不也可以一天之内摇身一变而成为大科学家吗?年轻人崇拜诺贝尔奖金,梦想在《Nature》,《Science》上一举成名。这种把科学研究名利化的宣传和科学研究这个崇高的职业是格格不入的。科学研究工作者是社会大众养育的,我们应当以自己辛勤的劳动成果来报答公众的支持。


在污染浪潮的冲击下泥沙俱下,鱼龙混杂。但是一个有志于科学研究的年轻人要能耐得住寂寞。人们为什么对荷花百般的惊叹呢?只为荷花“出淤泥而不染”。


8.要扬长避短,正确地估计自己的长处和短处,把自己摆在一个合适的地位 

这一点我想重点地讲一讲,中国有句老话“取长补短”。我觉得这句话有点不妥,就像我们的手指,中指最长,你把它切下来补到短的地方去,这样做似乎是很“齐”了,但我认为这恰恰是一个误导。因为大家都知道,现在科学研究是千军万马,人才辈出。你好不容易有点长处,不去发挥,却要去补那个“短”。这样到头来是要吃大亏的。唐诗讲“天生我才必有用”。每人都有自己的特长和才华,我后面还要讲要珍惜自己的才华。


我在美国有一天翻了一本杂志,里面讲了一个非常有说服力的例子。 上面说,一个人必须要把握自己,有一点长处就一定要发挥出来。有一个人在上中学的时候,他班上的同学有的说将来要作律师,有的要作艺术家,还有的要作其他什么“家”的,都是些“非常崇高”的理想。而他在中学的时候就开始研究蚯蚓,在外人看来蚯蚓有什么好研究的呢? 可是这个学生是个非常有恒心的人,他从十几岁就开始研究蚯蚓,二十几岁的时候,他的同学当中有的已经赚了大钱,或升了官,可他还是默默无闻地研究蚯蚓。然而到他五六十岁的时候,全世界都来找他,为什么呢? 因为到目前为止,世界上只有他为了小小的蚯蚓做了四十多年的研究工作,而且取得了很大的科研成果。虽然这是一个不起眼的研究方向,而他在这个科研方向上确确实实地达到了最高境界。况且他的这个研究,对人类与自然环境的关系同样也起着非常重要的作用。通过这个不起眼的例子,我希望能说服年轻人要扬长避短。


9.要学会与别人交流  

志同道合的年轻人应当经常在一起切磋学问,交流心得。通过讨论一篇文章或一个问题形成热烈争论的气氛,往往产生物理直觉上的突破。这里要求年轻人们不要患得患失——自己有一点小小的新想法,不肯拿出来和同行交流,闭门造车。与朋友的交流往往可以避免不必要的弯路,也可以大大促进科研的进程,特别是专长不同的人之间可以互助弥补不足之处。例如,搞物理海洋的与搞化学、生物的结合在一起,搞理论和搞观测,或搞数模的结合在一起,可以集思广益,从而得以突破一个人单枪匹马不可能攻克的难关,这也就是常常说的“Brain Storm(头脑风暴)”,这也是“集思广益”这个中文成语的英文翻译。


钱学森在一次采访中提到冯卡门,有人说:“卡门教授,你把这么好的思想都讲出来了,就不怕别人超过你?”卡门说:“我不怕,等他赶上我这个想法,我又跑到前面老远去了。”Stommel 也是思想很活跃,他有新的想法和成果,就挨家挨户去给同事讲解。其实,人的脑子就像阿拉伯故事中的神灯,越擦越亮。


学海无涯, 我们总有不懂的时候。因此要有不耻下问的精神。或者说是:“May I ask a stupid question?”. However, there is no such thing as “a stupid question”. 对一个科学家而言,不懂装懂才是可耻。我在 Princeton 做博士后的导师Kirk Bryan 是世界海洋数值模式的鼻祖,他吿诉了我一个“Janitor effect” (“清洁工效应”) 。 你碰到一个很困难的问题,百思不得其解。正在这个时候,清洁工进来打扫卫生。你就抓住这个机会,开始给他解释你的困惑。因为清洁工对你的问题根本不懂,所以你不得不把所有的细节都加以解释。正因为你很细致地把问题重新考虑了一遍,你终于发现问题所在。你大大地谢了清洁工一番,而清洁工还是一头雾水,不知所言。这就是有名的“清洁工效应”。


在美国科研界工作的经历之一是“大家”的风范。中国的老师给学生讲解时常常问:你听懂了没有?我做博士后时,Kirk Bryan 常常给我讲解问题,他每次都问我:“我有没有讲清楚?”一个认真的老师在学生没有听懂时,首先是自问有没有讲清楚。


四十多年前,我作为一个门外汉,自学集合论和泛函分析,许多问题根本看不到。经朋友介绍,认识了林群教授,据说他是关肇直(当时科学院数学所所长)的大弟子。林群教授很谦虚地说,如果我有问题找他,他讲完后我还是不懂,那就说明他自己也不懂。他的话我牢记一生,我常常用他这个高标准来要求自己。


10,首先在一个小领域中做出贡献  

有些年轻人可能好大喜功,想在研究工作中“全面开花”。这种想法可能会导致不必要的挫折。北方人有个笑话,叫做“熊瞎子掰棒子”:熊瞎子跑到玉米地里,左手掰一个玉米夹在右胳肘窝里,然后右手掰一个玉米夹在左胳肘窝里。那么当熊瞎子从玉米地的另一头走出来时,它到底拿到了几个玉米棒呢?


这个笑话隐含了很多的意义,就是不要贪多图快,否则会一事无成。我建议年轻人要集中精力,在一个相对小的研究领域中做出成绩,力争成为这个小领域的一个专家,然后再扩展到其它领域中去。这个就像是参加运动会,先要在单项上拿到名次,然后再去拿冠军或多项名次。


11.要精读名著, 研究“大师”的风格和思路  

职业棋手都重视研究棋谱,也就是所谓名局和名师的风格,科学研究也是一种高尚的艺术,成功的规律和游戏的法则至今仍未能让我们所理解,因此研究并模仿具体的名师的风格是一个重要的途径。


比如说物理海洋有几位大师:Stommel, Wunsch, Pedlosky, Rhines 等,Rhines 在年轻时是天马行空,独来独往,他有许多开创性的作品,但是他的思维方式独特,一般人难以体会; Pedlosky 以严谨而著称;Wunsch 是观察的高手大家,Stommel 以简洁的思维和非凡的创造力而被誉为一代宗师。Stommel 在他的自传中对他的科学生涯和方法做了非常精辟的描述,很值得我们去研究。在 Stommel 的晚年,我有幸和他共事,他的研究风格对我后来的工作产生了深刻的影响。我一改过去偏于数学的习惯, 学会更多地从物理的角度来研究问题。


每个人的特长不一样,完全模仿名师既无必要也不可能。但是深入研究一两位名师的风范,并且在工作中加以仿效实在是成功的路径之一。


怎样才能读好一篇经典著作? 我认为要做到以下四点:


1)了解文章的历史和物理背景,也就是说文章写作的动机和来源。

2)了解文章所采用的技术细节,例如观测手段,理论的推导或数值模式的操作,要注意从中吸取新的营养,学会一技之长。

3)了解文章最主要的结论及其物理意义。

4)了解文章中不够完善的地方,也就是你可以去试图改进的地方。


许多青年学生和科研工作者常认为“经典著作”就是“天衣无缝”或“白璧无瑕”,更不敢超越。其实这是一种错误的观念。科学的发展永远是后浪推前浪,推陈出新乃是科学发展最基本的规律。因为任何科学的成果都是在一定时代和条件下完成的。随着对客观世界认识的深化,我们对于同一个问题必定会有更深刻的解释。因此读完“经典著作”后最重要的一步是深入思考——下一步到底应当怎么做?没有走这一步的人无异于跑马拉松时在到达终点线前2步摔倒——前功尽弃。


牛顿的“力学原理”可谓经典中的经典,但是20年前,一个美国的大学生发现其中有一个错误。当时美国许多大报都报道了。这个发现说明牛顿和我们一样是个人,而不是神,我感觉他更亲近了。


12. 要质量而不是数量  

我经常给我的学生讲,物理海洋学杂志上发表的文章有四档,第一档是在物理海洋学中开创性的文章,这样的文章在我们的领域中并不多,平均下来一年也不一定有一篇。著名的例子包括:海流的西向强化,深层西边界流的理论预测及实地观察,热盐环流的多重解,通风温跃层理论。


第二档的文章是在开创新的方向的前提下,沿着这个方向有新的发现。在这里我希望在座的都能争取达到这个层次。比方说,大洋最底层的水温是非常非常低的,这个事实是在一百多年前才首次观察到的,像这样的文章发表出来就是开创性的。探索大洋底水的来源及其变化就成为大洋环流的一个非常重要的研究方向,在这方向发表了许多好的文章,其中不少是新发现,所以是属于第二档。

2000年前后有几篇创新的文章,主要是涉及到大洋环流的能量平衡和混合问题,但是还有许多具体的问题,需要我们有新创造、新方向和新方法。像这类的文章在物理海洋学上每年也就是10篇左右。


第三档的文章是一般性的,谈不上什么重大发现,也没有什么大问题,这样的文章是大多数。在物理海洋学上发表的文章,也不一定就是十全十美的,即使一篇好的文章,你拿过来也应当认真地分析。大家不要迷信已经发表的文章,有一些文章可能也有小的错误或者说不妥之处,当然,我们也不能苛求它是完美的。


第四档的文章就是言之无物的文章,这样的文章也常常出现。这种文章发表对你的声誉很有杀伤力。一个严谨的科学家应当珍惜自己的声誉, 争取不发或少发这样的文章。


现在常常听到要求每年有多少篇 SCI 文章。其实文章不在多, 关键是质量。美国许多学校在每年新开学时校长会设家宴接见新来的教授。1981年我刚转到MIT读书时,由于是春天入学,新学生很少,此外大概因为我是从大陆来的学生(当时 MIT 一共只有 3-5个),也被荣幸的邀请到校长家里去做客人。当晚大约有40—50个客人,主要是新来的教师和访问学者。Joe Pedlosky 告诉我,他年青时从 MIT 转到 Chicago 大学任教,在开学前校长在家宴上对他讲“因为你现在来到 Chicago 大学,你应该少写文章”,言下之意讲 Chicago 大学是名牌,不允许出稻草一堆,影响学校的声誉。


一个比较客观的标准是文章的引用率。被他人引用的次数多就说明你的文章有价值。引用数不包括自己引用自己和被反面引用。不过能被多次反面引用也是很了不起!!在中国,“Nature”,“Science”的作用被过分地夸大。许多人梦想一举成名。其实,Nature”,“Science”是新闻报道性的, 它们并不是许多数理学科的主流杂志。Pedlosky 从来没有在 nature 上发过文章……有一次,我们在 Woods Hole 讨论一个中国学者发表在 Sciences 的一篇文章,一个有名的学者打趣地说,文章发在 Sciences上,就不一定是错的。(他讲话的意思是:Sciences 上发的文章常常有错)。


引用率可以作为一个参考的指标。我的一个同事 Bill Schmitz 在退休前写了两篇Woods Hole 的技术报告,根本就没有在常规的杂志上发表。但是他的报告被人们像圣经一样引用,可见是货真价实。我认为, 一般的科学家一生中真正好的文章也就是 3-5 篇, 所以我们应当花大量时间来写好几篇真正有分量的文章, 而不是出一大堆稻草。不过引用率(或 SCI)也不能过分夸大。在世界顶级的研究单位,不会去数你有多少篇 SCI,被引用了多少次。其实,一篇高引用率的文章不一定比一篇低引用率的文章好。


对于一个青年科学家, 你应当要有个高标准来要求自己: 5-10 年以后还有人看的文章才是有水平的, 你要争取写这样的文章。 当然, 人人都要做各种各样的日常事务。有时为了种种原因, 我们要写些应景的文章, 也就是常说的稻草。 但是一定要牢记你真正的目标。(刚刚毕业的青年科学家需要有一个入门的过程,所以你们所写的文章,虽然水平低一点,但是不在“稻草“之列)。


Joe Pedlosky 有句名言“If you do not mind an incorrect result, I will give you right now.”一个严谨的科学家应当十分重视文章的质量而不是数量。Jim Price 是我的一个同事。大凡是重要的文章他轻易不会出手,一般要在手上放一两年。他发的文章并不多,但是很多都是高引用率的。Wunsch 是当代海洋学家的佼佼者,他对我说他的文章一般要改5-10次才出手。我希望年轻人要学习老前辈的严谨作风。


13.要重视物理现象  

最后,我要大声疾呼:重视物理事实的观察和研究。物理海洋,首先是个物理学科而且它是以观察为主导的学科。现在, 很多人提出, 中国的物理海洋要引领世界的潮流。物理海洋过去,现在, 未来必然是以观察主导。在过去的 100 年德国,英国,日本,美国等等作了大量的观测,才有了我们今天对海洋的理解。我的一个老同学 R.Pickart 每年到北冰洋出海 3-4 次。他们的数据都公开发表,成为全世界的共同科学财富。由于种种原因,在今日的世界海洋数据库中中国海洋学家的贡献实在是太小了。我高兴的看到这种状况正在改变,中国科学家正在努力做出许多新的贡献。


我要强调的是我们对海洋的认识过程首先是观察,然后深入思考,再提升为理论。现在我们有些做观测的人,经常是出去以后忙忙碌碌地搜集一大堆数据,回来写了一个报告就交卷了,没有时间深入思考,这样就失去了你观察的意义。不能以为你观察的就一定是对的,也不能说做理论就一定是错的。所有的人都应该重视观察事实。经过深入思考,才能提升为理论。科学研究最终要把实际观察的东西,提升为理论。做理论研究的或观察者本人把观察到的东西,用于一个简单或复杂的数学物理模型加以解释。最后再返回指导进一步的观察,最终上升为理论。


写文章要避免用太华丽的数学。我年轻时误认为愈是高深的东西愈是有学问。其实数学用得太多, 就成了阳春白雪, 可能被多数人逐之门外。 而一个最漂亮的工作应当用最简洁的数学公式来说明其中深刻的道理, 使它人人佳知。


14.不要太迷信现有的理论和权威” 

科学的发展就是不断往前进, 包括了改进以及修正前人的理论。在很多情况下要求在科研的观念和方法上有所突破。所以年轻人不能太迷信现有的理论。不加批判地全盘接受现有的理论, 就很难有所突破。书是要读的,但是不能读死书。要不时问问自己:我能不能做出新的,不同的结果?


在我研究连续层结的温跃层理论时,有几位“权威”“证明”了这个问题是“无解”。他们的文章我读过,但是我一直持怀疑态度。我就是不信。最后我做出来了。最近我花了四年的时间,写成一本书。


海洋的大尺度运动基本上是沿等密度面进行。所以海洋中的数据分析大多是在等密度面上进行。长期以来,大家都是人云亦云,其实有很多误解。其中最关键的问题是所谓涩度。60年前 Stommel(1962)提出在等密度面上要有一个热力学变量,理论上最好是它和密度是“正交”(就是俗话的“垂直”)。60年来,没有人能找到真正符合这个正交条件的函数。于是“权威”就写大块文章, 说正交的函数就不必费神去找啦, 正交的函数没有意义和用途等等。


我对所谓“权威”的理论一直持怀疑态度。我就是不信。经过一年的努力,最后我们找到了这种“正交”的函数。我想, 正交的函数可能有很多用途。第一,我们可以建立一个正交坐标,可以定义两点之间的距离, 物理海洋中很多变量都可以量化。有一个寓言:老猴子和小猴子一起去摘葡萄。小猴子灵活,它爬到树梢上, 大吃一顿。老猴子爬不上去, 它说树梢上的葡萄是酸的。这种“正交”的函数有用没用? 我们刚刚找到了这种“正交”的函数,所以要等 5年,10年以后,大家说了算。


我个人的体会是,这类“不能”,“不存在”, 不,不,不的文章就别去“精读”了,以免陷入同样的死胡同。要给自己留下自由发展和创新的空间。


15.文小刚谈创新--创新就是孩子的游戏

文小刚最近“一举成名”, 他在2016年获凝聚态物理領域的最高奖-巴克利奖,2018年5月当选美国科学學院院士, 2018年8月8日获理论物理和数学物理領域的最高奖,狄拉克奖。他最反对读死书,拼考分。他有两个儿子,学习都很好。有一次,儿子回家告诉父母说考试得了A,他满不在乎地说:so what?.


其实, 他30多年来,勤勤恳恳地埋头做研究。他关于拓扑序上的基础工作是在27岁做博士后时发表的。他说“我在拓扑序上的基础工作,没有一篇《科学》、《自然》的文章,只有一篇PRL是关于非阿贝尔拓扑物态。”


他提出:创新就是孩子的游戏. 以下是他的论述。


“我们有知道的东西,这就是所谓的知识。我们有知道不知道的东西,比如未解决的难题,还没有证明的猜想,还没有达到的技术水平等等。我们还有不知道不知道的东西。科学研究不仅要把“知道的不知道”变为“知道”,还要把“不知道的不知道”变为“知道的不知道”,从而进一步把它们变成“知道”。把“不知道的不知道”,变为“知道”,是最高层次的创新,最重要的创新。连不知道什么都不知道,这真是什么都不知道。做这种科研是老虎吃天,无从下口。这也正是"山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村"所描写的无中生有的意境。”


“中国的科学活动和科学教育的目的性都太强、太明确。要么为了多发论文,要么为了考试得高分。科研大多是在针对知道的不知道:我们去攻关解决别人提出的问题,达到别人设定的目标,按照别人制定的好的标准去试图做得更好。这种科学研究的确很重要,但仅是赶超和山寨的心态。悲剧的是,这种研究被很多人当成科学研究的全部。而教育大多也是在学习知道的知识。很多人认为,掌握已知的知识就是教育的全部。”


“有一次,我碰到一个就读于中国顶尖大学的本科生。他告诉我,他这辈子什么都能做到最好,他想在哪一方面做得最好,他就能在哪一方面拔尖,从来没失败过。学校考试第一、奥数金牌、高考进入顶尖大学,这真是众多学生向往和努力想成为的学霸。中国的家长不知道费了多少劲,想要自己的子女成为这样一个学霸。但我听了以后有些伤心。中国的尖子学生,中国未来的希望,怎么一辈子尽跟着别人的标准跑。别人说什么好,自己就往什么方面努力,像丢了魂儿似的。可自己的思想、自己的洞察、自己的热情、自己的精神在什么地方?现在中国的中小学教育大多是应试教育,目标就是提高学生的考试成绩,丧失了教育的本质和核心价值。因为考试好的学生不等于有出息的学生。这种教育,有害于下一代,有害于中国未来领导世界的愿景。”


在文小刚看來,這主要是源于他敢于冒险,只做自己想做的研究,不管這些領域是否冷门或乏人问津,“因为是全新的选题,其他人对此一无所知,自然无法引起人们的重視;这就需要研究者有勇气,敢于去尝试开创性的工作。一旦研究者价值观存在偏差,或沒有足够的自信,这样的研究就很难开始。”


四.我的启蒙老师


我的学生生涯中有幸得到许多老师的指点和帮助,他们的教诲我终生难忘。


我小学时代成绩很一般。但是我有很好的老师,特别是教我们算术的郭英伟老师是个能人。她讲的课很生动。我算术成绩虽然从来就没有拿过 A。但是她有一次在全班同学面前说:我们班上将来做得最好的是我。当时我真是有点受宠若惊。小学的算术题也难不到哪里,无非是鸡兔同笼之类的题目,得动动小脑筋。我小时,就是典型的男孩子,爱玩,做作业粗心大意,难得有完全正确的答案,也就很少得5分。事情已经过去了7年,但是我永远不会忘记她对我的期望和鼓励。


小学毕业后,我考上了华师附中。据说我的算术是 99 分(因为我字体潦草)。初中的课程不多,我的老师都是很好的。我记得最清楚的是几何课。老师是王志陠,他每次上课,就是带两根粉笔,一个大三角板,一个圆规,加上他的大脑。他的课讲得很清楚。其实,中学的数学课,一堂就是讲一个定理,学生听明白就可以啦。从那时开始,我就对平面几何很有兴趣。有几本书是我很爱读的:3S 平面几何和苏联作家别尔曼的趣味几何学。我当时有几个好同学常常一起讨论几何题目。几何题目常常要画图来表达,但是我们当时有个不成文的约定:最好是不用画图就能解决问题。这个正合我意。有少数人有所谓

的“photo memory”(形象记忆)。我的形象记忆不能说很好,但是也不坏。初中的几何课,对我加强形象记忆实在是很大的促进。


中学时代,我曾参加过各种各样的课外活动小组。例如航空小组、化学小组、物理小组、生物小组、数学小组等。我 12 岁的时候,就自己去设计一架航空模型。虽然我造出来的飞机模型外形不美观,飞行性能也不好。这也可能引起外人的讥笑,但我的父母和朋友从来没有因为我当时的无知而嘲笑我。他们对我默默的支持,一直是我毕生最美好的回忆。初三时我参加了化学小组的活动。我从一个科普杂志看到,说是可以把石蜡变石油,我就提议要做这个实验。化学组的老师是陈怀珠,他忙了大半天,把许多玻璃器皿组装起来。用酒精本生灯烧了 2 个多小时。结果时一无所获。但是陈怀珠老师一直是面带笑容,不断地给我们打气,说我们今天收获很大。


我在科大学习时,吴文教授教我们空气动力学。我对空气动力学非常有兴趣,可以说,图书馆里所有关于气动力学的书,中文,英文,俄文,我都读过。当时的空气动力学前沿是超音速流动,数学上是用双曲型方程来描写。双曲型方程有很多有趣的特点。例如,你可以沿着特征线从上游往下游求解。


吴文教授开的课是“内部流动气体动力学”。上这门课我特别开心,因为课程涉及了许多有趣的科学问题。他发给学生的讲义,我看了又看,其实我看过 10 倍以上的参考书。我还注意到,讲义最后有个公式的符号显然是错的,我也懒得去改它。故事有点戏剧性。科大的考试是很有名的。通常,班上的第一名是90多分,第二名就是80左右,大多数学生是70以下。不过,老师也不为难学生。每次考试后,老师就把科代表找去,按照“有名的规矩”:分数开平方后乘 10。期终考试是两个小时,真是无巧不成书,最后一道题就是与讲义中符号有错的公式有关。在考场中过了两个小时,我的脑子都模糊了,只记得讲义的符号是错的,但是想不清楚为什么不对。在昏迷中,我决定来个投机取巧,就按老师讲义中错的符号来答题。


考试过后,吴文老师把找我谈话。他说,我考得不错。但是我最后一道题有错。他说,他注意到他自己的讲义中的符号是错的。但是我的答案是错的,所以他要扣我 5 分。所以我得了 95 分,还是班上第一。这个小事我一直不能忘怀。1992 年,我从美国首次回国时,我在广州,专程到吴文老师家中拜访他。我送给他我在 Hawaii 大学出的大洋环流讲义。我特别感谢他当年扣我 5 分。这是我一生中最重要的教训:在科学上,只有服从真理,不管是谁说的,对就是对,错就是错。


巢纪平老师是我最感恩的导师。1977 年,我报考研究生时,就有名师不敢收我,因为我有“和老师对抗”的“案例”。巢老师说他愿意收我,只要我考分上线。最为令我终生难忘的是:考试时,有一道题时关于流线,轨线和迹线。他判我做得不对。最后面试时,老师自然要提起这个问题。这可是我一生中最关键的时刻:我当时在力学所,因为我“反对专家”,被列为“三不”:不能提职,不能调动,不能发文章。其实,老师当时已经给了我 90 分,考上是没有问题的。我就是太认真,面试时我坚持说我没有错。如果老师一不高兴,不肯收我,我的前途就成了大问题了。


在这个关键的时刻,巢老师宣布休息 15 分钟。休息后,他以导师和面试主持人的身份当着大家的面宣布,我是对的,他是错了。他把我的成绩改成105分。40年后回想起来,其实我的对错并不是关键。巢老师以他作为导师的身份,当着大家的面,承认自己有错。这是我一生最为难忘的教诲,这也是鼓励了我40年来在科学上不断追求真理的动力。巢老师对我要求很高,他希望我“长中短,大中小”都要会做。我入行海洋后,也力求做的面广一点,所以风生环流,熱盐环流,海水热力学,数值模式也都做了一点,但是距离老师的期望还是有很大的差距。


我的科学生涯中,承蒙许多先辈和老师给我写过推荐信。首先是我在北京研究生院的英文老师 Mary Van de Water。为了推动中国学生走出国门,她无私地奔走在中国和美国之间。因为我们这一批同学从来没有考过什么 TOFEL、GRE 这些考试,Mary 给我们每人写一封她的私人推荐信,说明我们是研究生院的优秀学生,以她个人的名誉担保我们都会“学有所成”。最为欣慰的是我们这一批老留学生,都在事业上有成, 没有辜负 Mary 当年以她个人的名誉为我们做的担保。在美国人看来,一个学者以个人名义写推荐信所作的“担保”是最崇高的。


我出国时,叶笃正,曾庆存,巢纪平给我写过推荐信。我从 Johns Hopkins 转到MIT/WHOI 时,叶笃正,曾庆存,巢纪平又再次写推荐信。但是做人要光明正大,我知道最好还是和系里打个招呼。我先找到 O.M. Philips 教授, 说明我希望到 MIT 去学大洋环流。他是一个少年成名的大师, 很有肚量。他听我说想转到 MIT 去学,就很爽地说他很高兴见到我这样追求自己志向的人。他说他和 Pedlosky 是好朋友,并主动提出他可以给 Pedlosky 写信推荐我。O.M.  Philips 不幸在 2010 秋天去世,但是他给我留下了一个光辉的榜样和我一生中最美好的回忆。


我又找了系主任 G. Fisher 教授,他也是一副绅士气派,说他很推崇我追求自己的志向,也主动提出为我写推荐信,并且说如果 MIT 收我,系里会高高兴兴送我走,万一 MIT 不收我,系里会同样高兴地让我留下来继续攻读博士学位。系主任的这一番话真是令我受宠若惊。因为很多地方的传统是:你进了一个单位,就不能走人。你走了,我们单位不就是很没有面子了吗?这样的人万一走不了,我们怎么可能还对你笑脸相迎?


我又找到学校留学生办公室主任 Z.女士。我本来只是打算和她告别,但是她听完我的叙述后十分热情地说,她很推崇我追求自己志向的努力,她希望她的儿子也能象我那样执著地追求自己的志向。她也自动提出为我写推荐信。她说:“我虽然不了解你的学业,但我可以推荐你的为人...。”其实,我和 Z.女士只见过两次,她大可不必给我写什么推荐信。但是在美国人看来,一个青年追求自己志向的动力和他的为人,比任何成绩单和大块文章都重要。而推荐这样的人是他们最乐意做的事。因此,我在申请 MIT 时,实际上是有六封推荐信。


作为常青藤学校之一,Johns Hopkins University 的确是大牌。我读了半年就溜号,但是系里的教授并没有为此耿耿于怀。1986 年我在 Princeton 大学做完博士后,Johns Hopkins 曾千方百计争取我去任教。后来我才发现我的名字实际上已经印在学校的教授名册上。虽然我没有去走马上任,但是我在 Johns Hopkins University 度过了在美国的第一个学期, Johns Hopkins 也就算是我的母校之一。学校和系里对我的宽容和爱护令我终身难忘。


后来,我每次提职,找工作也是靠许多老师的推荐信。我从 Associated  Scientist 晋升到 Senior Scientist 可能有好几个评审推荐信,其中包括 Carl Wunsch, Mark Cane。每当回想往事,我都万分感谢我的老师们。我可能没有达到老师们的高标准,但是我的确尽了全力,问心无愧。


古人有很多优良传统,但是也有不好的。过去有个流传的说法“教好徒弟,饿死师傅”。这就是不对啦!徒弟不能超过师傅,科学就不能发展!老师怕学生超过自己?这样的人就不配做老师。学生不能步老师的后尘,要靠自己的努力在黑暗的丛林中杀出一条血路。我有很多好老师,巢纪平,Pedlosky, Rhines, Cane. Stommel 是我没有过门的老师。Peter Rhines 是我最崇拜的老师之一,他讲的课我半路停修,他从不介意,每次见面都是鼓励我。Mark Cane 讲的波动课是我最爱听的课。但是我当时压力太大,常常在他的课上打瞌睡。期末考试,我只拿到 B。但是 Cane 每次都说,我是他班上最好的学生。因为是开卷考,他说我是独立把其中的一个难题做出来的,其他人都是互相抄。我在MIT/WHOI Join Program 教课时,一个印度学生非常独立,他只得了B,但是他是我教过的学生中最好的一个。


时光流逝,恩师们对我的启蒙,教导我永生不忘。


五.我自学英文


谈到学外语,就把我带回到 60 年前的学生生活。我是1954年进初中,当时广州初中没有外语课,1957 年进高中才开始学外语。当时是以苏联老大哥为榜样,在广州,只有少数人学英文,大多数人只能学俄语。我们的老师是从东北来的,她发音很好,我们都很爱上俄语课。中学的外语课,词汇量不大。三年学下来,就是六个课本。对于一个肯学的孩子,真是小菜一道。我复习俄语的办法很简单:把书上的单词从第一册到最后一册,一个一个的默写一遍。


进科大时我的俄语不错。王府井有个外文书店,我常常去。当时的真理报我是每期必读。另外,当时有个科普杂志 “知识就是力量”,我每次都必买俄文原版,并且是从第一页读到最后一页。当时图书馆里有很多俄语的教科书。据说,前苏联的规矩是:国家给稿费,而且是按页数给。所以俄语的教科书都写得很详细。我当时是学力学,凡是能够买到的俄语教科书必买,而图书馆里所有关的中文和俄语的书我都读过。可是图书馆里还有许多有关的英文书,眼睁睁地看着那一堆堆我看不懂的英文书,我恨不得把它们都吞下去。再说科大当时有很多从美国回来的老师,他们自然是按美国的一套来教学。所以我

很快就意识到,一定要学会英文。


要学英文在当时可不是一件容易的事。学校不给我们开英文课,书店里不卖英文教科书。英文广播就别提了。学校当时只有一个英文班,我就想办法去“偷听”英文课。老师讲的第一首诗:

The moon  

The moon is in the sky,

It is far and high,

Let’s go to the moon,

Ride the rocket and fly.


后来,老师发现我们这帮“偷听生”,把我们赶出门外。哎呀,读书人偷听不算偷!不过,她可能不会想到,几十年后,偷听生可能不比她的正经的门生差!


我没有老师,没有课本,剩下来的唯一出路就是“蛮干”。我找了一本入门的英文教材,就按书上描述的方式去学,就是想象应该如何按书中的插图所说的来发音。其实,我也不敢真正的读出来。我搞来了一本郑易里的“英华大字典”,就是一个字一个字地把英文书啃下来。俗话说:“一个拼命三郎抵过十个混饭吃的”,我也就是凭着这种“疯狂”的劲头在半年之中学会了看英文科技书。当时我还没有学专业课,在学普通物理课时,我就看 Dirac(狄拉克)的经典著作“量子力学”,在看书的同时我就随手把它译中文。大约不到一年我就可以流畅地阅读英文专业书。凭着我这点微末的本事,我在科大时把学校图书馆中所有关于理论力学,流体力学和热力学的中文,俄语,英语的书都读下来了。真是得益匪浅。到了大学四年级,我的野心又来了。因为流体力学很多经典文献都是德文,于是我就自学德文。德文是介乎俄语和英语之间。我自学了英语,再自学德语也不难。


文化大革命后,我从远郊区调回到中关村,图书馆也开门了,我一有空就往图书馆钻,像一个疯子一样读书。我每天同时学三门外语:德语,法语和日语。所以每天早上,晚上,再加上白天抽空学习。有一段时间,我看到很多所谓“自由面”的数值问题,文章很多是意大利文,所以也曾经动脑筋学过意大利文。我后来参加了“英法德俄日中物理学词典”编译。辞典主编是王同亿。他是参加会议中第二年轻的。王同亿有个外号“王十国”。他进了北大物理系以后自学了十国外语。有人就说他是吹大牛,一个人怎么可能会十国外语?于是他们情报所搞了一个班子要出题目来考他。为了出题目他们跑到外交部,外语学院,中联部,要求人家出考题。人家说,我们可出不了十国的考题。最后这几个单位联合出了一套十国外语的考题,小王就是通过了,“王十国”可真是货真价实。

1977 年我和许多自学英文的“门外汉”同学凭实力考进了研究生院的英文甲班,当时甲班有 1/3 的同学是自学英文出身,许多英文“科班出身”的同学还进不了甲班。


六.人生的启悟  


当我在大学读书时,生活和社会环境比较简单,我们日常的生活很简单和幸福,现在的青年人面临太多的选择,竞争和生活中其他的压力也很大。你们这一代是在全世界的舞台上去竞争,可谓大起大落。因此一个平稳的心态可能极为重要。我总结了七点感悟跟各位青年人分享。


1.“四到”——听到,想到,悟到,做到  


人生许多哲理我们不一定都知道,但这些哲理对我们一生会有很大的帮助。


首先,我们要“听到”一个哲理。


其次,我们要不时“想到”这个哲理。在许多情况下这些哲理是“左耳入,右耳出”,听过以后被抛到九霄云外,所以很重要的是我们要不时想到这个哲理。所谓“悟到”就是说自己从切身的体会中悟到一个哲理真实的含义,只有通过这个阶

段我们才算真正接受了这个哲理。


最后一条是要“做到”,如果听到,想到,悟到一个哲理,但实际上没有去按这个哲理做,那么这一切也还只是一个空洞无物的教条。


比如说:“不要随波逐流”,这个道理人人都听到不止一次,许多人转眼就忘掉了。你能不能还不时想到它?“悟到”是指你自己因为“随波逐流”而浪费了不少宝贵的时光,最后才悟到自己不应走那么一步。而“做到”是指下一次“大浪”来到时,自己有清醒的头脑,不再盲从“大流”。


2.要发现和珍惜自己的才华。

 

唐诗中有一句“天生我才必有用”,我认为这是非常精辟的。另外,我觉得还要正确估计自己的长处和短处,把自己摆在一个合适的地位。这一点我特别要对年轻同志们说一说,因为每一位年轻人都有自己非常崇高的远大理想。说句夸张的话,我认为年轻人要有一点“狂妄”的劲头,但是在有劲头的前提下一定要制订一个切实可行的目标。这个目标与自己的长处以及所处的环境要相符合。如果把目标定得太高,就像有些人十几岁时就想拿诺贝尔奖,我认为是不妥的。第一,把拿诺贝尔奖当作一生的目标,本身就是一个错误;第二,把目标定得太高,最后很可能就会失望,而且还可能掉进精神深渊里。


所以我觉得人应该正确估计自己的长处和能力,选择一个自己非常心爱的事业。我想如果一个人选择了自己喜爱的事业,尤其是选择了搞科学研究事业,就要给自己制订一个比自己实际能力稍高一点的目标。这样干起来才能特别有劲,而且会不断地达到目标,自己也会有成就感,希望年轻人要特别注意这一点。


在正确估计自己长处的基础上,要选择自己喜爱的事业。假如一个人强迫自己为了挣钱,或者为了讨好别人去做自己不愿做的事,我觉得这种人生活得太累。自己首先要问问自己,到底这一辈子想要做什么? 如果一个人只想赚钱,那他就不要作科学研究,因为作科学研究不是一个赚钱的事业,它是一个很崇高的为人类追求真理的事业。当然在现代社会里,尊重科学家对社会的贡献,适当考虑给予科学家应有的保障也是必要的。


作为一个人的父母和亲友, 最重要的不是给他金钱。因为金钱总是会花完的,而且有了金钱不等于就幸福。最重要的是帮助一个青年发现他真正的天赋, 并引导他走上发挥自己天赋的生活道路。有些人活了一辈子也不知到自己的特长是什么。他们在黑暗中盲目地挣扎, 和不应该比的人去比拼。这种人的一生是一大憾事。


3.人要有志


孔夫子说“三十而立”。我认为三十岁的青年在现代社会生活中要立下业绩似乎是要求过高;但是年过三十的青年至少应当意识到自己的长处和短处,并且在社会生活中选定一个适合自己未来发展的职业,有一个明确的生活目标。不要为一时一事的得失而放弃自己的远大的目标。一个人的幸福不是金钱和权力可以衡量的。 我们都是凡人,大多数都要成家“立业”。一个人在社会上没有钱是很难活下去的;但是钱太多也不行。一个人的一生要做点事。


我当时是被划入“三不”的另册,一句话说就是走投无路。我应当感谢当年那些把我“逼上梁山”的人。当我 1977 年报考研究生时,许多朋友都不理解为什么我 35 岁还要去转行。但是为了能够真正独立自主做研究工作, 我必须通过读研究生来改变我的现状。人称科学家创造高峰的年龄是 30-40 岁,而我在 35 岁时去改行实在是有莫大的风险。我这一步有点“破釜沉舟”或者说是“孤注一掷”,能否到达彼岸,实在是非常渺茫的。


但是为了求学,我 38 岁时只身飘洋过海向命运挑战。按老华侨的说法,我就是凭一根皮带来到了美国。我和妻子分离了 3 年,和儿子分离了8年。 当我在1980年夏天离开北京时,我的妻子和儿子把我送到火车站。儿子才5岁,他不知道我会一去就是8年,不断催促妈妈快回家。只有我知道路程可能很遥远,根本谈不上有什么将达到的目标。当我到 Johns Hopkins university 时, 我是第一个从大陆去的研究生,相当的孤独。常言说“男儿有泪不轻弹”。有一次在一个超市门口正好遇到母女俩在说广州话,我一时感慨万分,几乎要掉泪。但是我马上想到我是为什么到美国来。


我为什么要从 Johns Hopkins University 转到 MIT? 俗话说:“不到黄河不死心”,当我离开力学所时,我下了决心要在一个新的领域中作出成绩,要超过他们(那些把我“逼上梁山”的人们)。在 MIT 念书时,我的座右铭是“发愤图强”。 我在美国的办公室贴着一张纸,上书“你有几篇站得住脚的论文?”,这句话是 40 多年前我的顶头上司因为我“反对专家”而训斥我所讲的话。我曾决心要写出能站得住脚的论文,40 年来我从来不敢忘记自己的抱负。


一个人可能没有钱,没有名气,但是人不能没有志气。人的志气是要通过10年,20年,30年坚持不懈的努力来实现,而不只是三天的热情。


4. 要珍惜时光  


许多东西我们天天看到它,拥有它,但只有失去它的时候我们才知道它对于我们是多么的珍贵。一个最典型的例子就是年轻的爱侣。许多年轻人天天在一起习以为常,不在乎,常常为一点小事就大吵大闹。但只有在分手后才发现他们曾是多么深深地爱。


不少青年人不知道青春的宝贵,他们把不少时光消磨在“滚滚红尘”之中。人的一生是一条单行线,所以青春属于我们只有一次。只有当你们步入中年后,才会发现青春之宝贵——因为青春就像小鸟一去不复返。有不少年轻人羡慕大科学家,大老板。其实你们拥有的青春才是无价之宝。我相信如果可以用他们的地位和金钱来换你们的青春,他们会毫不犹豫的。


5. 吾日三省吾身”  

要给自己留下深刻反省的时间。随着计算机、互联网的发达,许多人把越来越多的时间花在电脑面前,现在有不少文章提出,老是坐在电脑和电视面前,人会逐步失去主动思维的方式,创造力下降。


你每天应当抽出时间来,想一想“我今天做了什么?”“我这个星期做了什么?”更重要的是自问;“我这个星期离我定下的雄心壮志是远了还是近了?”我的办公室和住宅离海和湖都不远。我日常的运动是沿着海边和湖滨散步。我常常利用散步的时间深入思考。我每天自问:我有没有新的 ideas? 我能不能做点新的东西?事实上, 我有不少重要的新想法是散步时构思出来的。命运的安排, 许多我的同代人不可能在 30-40 岁出成果了。失去的青春年华是不会复返的。但是我们没有放弃努力。我常常自问: “我做了什么, 我下一步应该做什么?”


叶笃正是有名学者,他在 2006 年获得国家最高科学奖。据说他的习惯是随身带个小本, 可以在百忙之中把“思想的火花”记下来。这个例子给我们一个很重要的经验: 


(1)要及时地把自己一点一滴的“思想的火花”记下来。许多年轻人有自卑感,总以为自己不行。其实年轻人没有框框,往往会有突破性的思想。说实在的,是许多老科学家没有新的思想,特别是很多人天天忙于事务。再加上知道的越多框框越多,很多名家成名后不敢创新,也是怕出错,“败坏”名声。


(2)有了“思想的火花”后,要及时跟踪,也就是说要对问题的细节加以研究。要把所有的细节都记录下来。有很多思想的火花是在 10 年 20 年后才会出成果。


(3)要经常回访这些“思想的火花”。


科学就是要突破前人界限,所以要我们付出巨大的努力。有许多聪明人,他们有不少“思想的火花”;但是没有记下来,也没有及时跟踪和真正坐下来去做研究。 久而久之他们中的“才子”就成了“眼高手低”的庸人,也就是“龟兔赛跑”中的兔子, 也就是我常说的”Newton 第二“。我有幸认识几位这样的才子,可惜他们都是一事无成。


6. 两张漫画的启示  


水獭的启示:以巧取胜  


水獭的牙很厉害,它可以把许多小树咬断,堆成小水坝,这样它就可以生活在一个新的小水库中。在 Princeton 做博士后时,每天有“coffee hour”,也就是在一定时间大家到一个房间去喝 coffee 或茶,这也是一个大家自由地交流科学思想的重要形式,当时房间里的墙上挂着一幅漫画。一只水獭大大咧咧地坐在水边的一根倒下的大树上。水獭骄傲地说:“I do not work hard, I work smart.” 我的指导教师 K. Bryan 不无感慨地对我说“I wish I worked smarter, when I were young.”Bryan 是海洋数值模式的鼻祖,他尚且有这种感慨,我们作为年轻人难道不应该从这两句话中吸取经验教训吗?


由于现在计算机和互联网的发达,许多青年人把绝大部分的时间花在计算机屏幕前。离开了机器就无所适从,他们往往想:我再有 10 分钟就可以把这个问题解决了。其实我自己的经验是,有许多问题,如果你离开计算机到外面走一走。一旦你精神放松后,常常会迅速地找到问题所在。有时你还会发展完全崭新的“捷径”,可谓“事半功倍”。


白鹤的启示: 坚持到底


在 Princeton“coffee hour”的房间中有另一幅漫画最令人深思。一只白鹤站在水中,它的嘴巴叼着一只大青蛙。青蛙的身子比白鹤的头还要大得多。再加上青蛙有四条腿,而白鹤又没有手去帮忙,所以这只青蛙看来是吞不下去了。但是漫画的大幅标题是“Never Give Up” (永不放弃)。看来人们在奋斗的道路上真要有白鹤的这种精神,决不轻易放弃一个好时机。坚持到底就是胜利。


7.成功三部曲  

1) 从物理的世界找到新的突破口


不要老是跟风,30-40 岁的人要开创自己的路。


2)把问题提升为一个简洁的模型


把复杂的问题简化成简洁的模型是思维的突破。


3)找到一个合适的算法


最后的成功必须有个算法来实现。虽然现在有许多工具,最后解决问题还得靠自己。


七.结语  

我在科学院力学所曾经工作过 10 多年,我的最高职称就是“研究实习员”。这是当时大学毕业后的最低职称。一个人做了多年的研究实习员,所以我肯定不是什么“人才”,也就是个萝卜头。我真正的愿望是年轻的同学们能把我当作一个研究实习员,以一个平等的地位作个知心朋友,一同来学习和探讨科学的奥秘。