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从诺贝尔物理奖看中国教育

──李学数──


从一个研究课题跳到另一个课题会面临很多困难,但值得这样做。比起一辈子研究同一领域,寻找一些意想不到的东西更有意思。
——2010年诺贝尔物理学奖得安德烈·盖姆

他们两人为世人展现应如何从事科研——以好奇心为动力,做自己认为有意义的工作,直至创造神奇。
——物理学教授劳伦斯·伊夫斯

青春应该是一头醒智的狮,一团智慧的火!醒智的狮为理性的美而吼,智慧的火,为理想的美而燃烧。
——哥白尼

摧残式的教育和掠夺式的启发,不仅没有培养学生的勤劳、勇敢、善良、坚韧,却培养出了学生的投机。
——郑强

  2010年10月5日瑞典皇家科学院宣布诺贝尔物理学奖是由两位英国曼彻斯特大学的教授安德烈·盖姆(Andre Geim 1958-) 及康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov 1974-) 获得,他们对神奇材料石墨烯进行的突破性实验荣获诺贝尔物理奖,石墨烯的电子结构怪特、神奇,其强度是钢的100倍,传导电子速度最快的新型材料。他们的发明是受铅笔芯石墨的启发,这是一个在对科学的兴趣和实践基础上作出重大发现,他们的发现具有重要的社会经济意义。

  这两位原籍俄罗斯。诺沃肖洛夫现年36岁,是盖姆的博士生,多年的研究搭档,诺沃肖洛夫拥有英俄双重国籍。

  俄罗斯总统梅德韦杰夫当天批评俄政府没有在年轻学者毕业后向他们提供有吸引力的条件,导致人才流失。“我们需要努力,这样我们的天才才不会出国,”梅德韦杰夫说,“我们的实验研究基地已经严重过时,最近几年没有开发(研究基地)。”

  俄罗斯科研设备落后、官僚主义是人才流失根源。在俄罗斯 Amphora 实验室从事纳米技术和应用物理研究的康斯坦丁·因杜卡耶夫认为,虽然苏联教育模式令科研人员拥有较高理论水平和实验能力,但“资金和现代化设备匮乏、工作和居住环境不佳”迫使一些俄科研人员离开祖国。2003年诺贝尔物理学奖得主、已故俄科学家维塔利·金茨堡去年接受俄国《消息报》采访时批评俄学术界存在官僚主义和资金使用不当等现象。

  诺沃肖洛夫在荷兰奈梅亨大学攻读博士学位时遇见了同为俄裔科学家的盖姆,此后一直追随。诺沃肖洛夫,在莫斯科物理学与技术大学求学时,总是被物理学搞得团团转,从1991年到1994年在求学间,理论与应用物理学有多科考到乙等。他在体育科的表现平凡,也只考到乙等,而英文科一度得到丙等。盖姆这样评价他的学生:“许多人因为工作不努力而让我失望,但诺沃肖洛夫在工作上的努力从未让我失望。”

  安德烈·盖姆已经加入荷兰国籍,2009年被授予欧洲科学柯尔柏奖。

  盖姆于1976年到1982年在莫斯科物理学与技术大学求学成绩优异,只有马克思主义政治经济学和英文考获乙等。盖姆最初申请莫斯科另一所大学的工程与物理学系,因出身遭排挤没有被录取,只好先在一家工厂当八个月的机械工人。他的中学老师佩什科娃说,他的父亲是日耳曼裔,使他无法进入第一选择的大学。在苏联的镇压期间,日耳曼裔被流放到西伯利亚和中亚,在教育和就业方面,饱受排挤。

  当10月5日诺贝尔奖委员会宣布他们因为石墨烯(graphene) 研究得奖,盖姆说:“多年来我们一直在谈论石墨烯研究可能会得诺贝尔奖,因此今年诺贝尔奖产生在这一领域并不会令人惊讶,因为我从没有想过诺贝尔奖,昨天晚上睡得很踏实。有些科学家在获得诺贝尔奖后就几乎停止了研究,有些则近乎疯狂地工作。而我会像平常一样走进办公室,继续努力地工作,过平常的生活。”

  2004年,安德烈·盖姆等制备出了石墨烯。盖姆和他的同事偶然中发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片,从碎片中剥离出较薄的石墨薄片,然后用一种特殊的塑料胶带粘住薄片的两侧,撕开胶带,薄片也随之一分为二。不断重复这一过程,就可以得到越来越薄的石墨薄片,而其中部分样品仅由一层碳原子构成。其厚度只有原子那么厚,而硬度则比钢还要强100倍,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。它也非常紧密,即使是氦原子——最小的气体原子也无法穿透。

  该实验一个关键性设备就是——透明胶带。牛津大学物理学教授保罗·拉达埃利对这两人采用的如此简单研究方法感到惊讶:“在这个复杂的年代,有许多像超对撞机一样的设备,但他们居然成功地用透明胶带赢得诺贝尔奖。”

  这种只有一层碳原子厚的碳薄片,被公认为目前世界上最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料。在放大镜下观察石墨烯的结构,所看到的就如同一个筛网。其极稳定的结构非常适合用来做电力和热能的导体,未来甚至可能取代矽在电子界的地位,将能够给半导体,传感器和显示技术领域带来创新。它可以用于生产透明的触摸屏,灯光招牌。如果和其他材料混合,石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体,或许也可以用于生产太阳能电池板,而且与塑胶混合使用时,可提供轻而超强的合成材料,供下一代卫星、飞机和汽车使用,因此其应用前景十分广阔。

  诺沃肖洛夫在谈及未来研究计划时,却说:“在我的生活里,石墨烯有点多……所以想在这个领域之外探索。”而他的搭档海姆亦表示不会去预测石墨烯的前景,自己则将致力于新的发明,现已投身另一课题研究。

  伦敦国王学院(KingCollege) 材料研究组负责人马克·米奥多尼克说:“看到这两人获得诺贝尔奖时,每个科学家的脸上都会浮起笑容,因为这表明就算你把实验室弄得乱七八糟照样也能拿诺贝尔奖。”

  而英国诺丁汉大学(Northingham University) 物理学教授劳伦斯·伊夫斯这样总结海姆和诺沃肖洛夫的获奖:“他们两人为世人展现应如何从事科研——以好奇心为动力,做自己认为有意义的工作,直至创造神奇。”

  有人认为一个科学工作者最强的创作能力是在26岁至46岁之间的“黄金创造期”,错过之后就较难有所发现。

  诺奖委员会形容这对师徒“把科学研究当成快乐的游戏”,中国的学者在这段“黄金创造期”,却要为“稻粮谋”,要填表格、申请课题、攥写论文,寻找期刊发表,搞经费,刀口用在不是研究而是搞公关。有人笑称中国的学术是“经费学术”、“课题学术”、“公关学术”,学研究体制的行政化倾向严重,阻碍了人才脱颖而出。

  许多人逅病中国的教育,学校没有培养独立思考的人,而是驯从的工具。西安交大校长郑南宁认为现在的中国大学里,院系领导动不动就是处级副处级干部,根本无处体现学术创新,也没办法创造一个宽松的学习环境和自由的学术环境。他说:“大学整天说要培养学生的创新性思维,独立思考能力,但是如果大学自身没有独立思考,又怎么可能培养具有独立思考的一代呢,校长们还是多从校内的体制的改革做起,这样才能保护学术自由。”

  可能是中国历史的原因,长期统治阶层这些人们的思想是在“大一统”“罢黩百家,独尊儒术”下过活,于是中国人不敢有偏离当朝思想的基因深嵌入中国人的躯体里,一代一代的人这样驯服听话,不敢有“出头鸟”,怕被别人“乱枪打死”,一代一代的人只讲前人的“圣贤话”,不敢提出新颖与众不同的想法,害怕像商鞅一样不只自己要五马分尸,还要株连九族。

  于是中国缺少思想家,发明家,真正的“圣贤皆寂寞”,现在仍抱残守缺,不敢解放自己的思想,不敢独立思考,喜欢走老路较安全。在这种心态影响之下,要有独创思想不多,于是在学术上“做假、抄袭”,“拉虎皮张门面”虚张声势,不脚踏实地做实际艰苦的工作。

  浙江大学高分子科学与工程学系系主任,浙江大学浙江大学材料与化学工程学院副院长,浙江大学先进纤维材料研究中心主任郑强说:“摧残式的教育和掠夺式的启发,不仅没有培养学生的勤劳、勇敢、善良、坚韧,却培养出了学生的投机。”

  波兰天文学家哥白尼(1473-1543) 曾说:“人的天职在勇于探索真理。”而且还说:“青春应该是一头醒智的狮,一团智慧的火!醒智的狮为理性的美而吼,智慧的火,为理想的美而燃烧。”

  在大家都认为太阳绕地球而转,“地心说”是真理,他却敢在他的巨著《天体运行论》揭露真理:“你们都错了!事实上是地球绕着太阳走!”对于嘲笑他“白痴”的人,他说:“天体的运行不会因为这些笨蛋的嘲弄或宗教而受丝毫影响。”1616年罗马教廷把他的书列为禁书,不让他的“日心说”理论流传,这书在权威之下被查禁,三百年之后教廷不得不在科学和真理面前屈服,宣布解禁。

  如果中国教育能培养一个、十个、百个像哥白尼这样敢于耐寂寞,敢于坚持真理,敢于不怕权威敢于不怕金钱名誉腐蚀的科学家,我想就会有一个、十个、及百个中国人获得诺贝尔奖。

2010年10月25日—11月18日



自强不息 力求上进

2010年11月18日首版 Created on November 18, 2010
2010年11月19日改版 Last updated on November 19, 2010