好奇心 想象力 天馬行空 自由奔馳 首創(chuàng)拓?fù)湫蚶碚?大方向 小腳步 循序漸進(jìn) 不懈努力 終獲狄拉克獎?wù)?/h1>
2018-11-21 03:12王渝生
中國科技教育 2018年8期
王渝生，中國科學(xué)院理學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師，國家教育咨詢委員會委員，中國智慧工程研究會副會長，中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所原副所長，中國科學(xué)技術(shù)館原館長。
2018年8月8日，國際理論物理中心（ICTP）揭曉了本年度的狄拉克獎?wù)碌弥?，美國麻省理工學(xué)院華裔教授文小剛的名字赫然在列。
該獎項于1985年為紀(jì)念英國物理學(xué)家狄拉克設(shè)立，每年頒發(fā)給理論物理和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的杰出科學(xué)家。8月8日是狄拉克的生日，宣布獎項就設(shè)在這一天，這是一個好日子。
我們知道，20世紀(jì)頭30年的物理學(xué)革命，誕生了相對論和量子力學(xué)這兩大科學(xué)理論，開啟了20世紀(jì)整整100年的新科學(xué)技術(shù)革命。相對論的創(chuàng)立者是愛因斯坦（1879-1955），他在1905年創(chuàng)立了狹義相對論，提出了質(zhì)能相當(dāng)關(guān)系式，時年26歲。量子力學(xué)的創(chuàng)立者是狄拉克（1902-1984），他在1928年奠定了量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)，提出了狄拉克方程式，其時也是26歲。真是自古英雄出少年！
文小剛是第3位華裔狄拉克獎得主。此前2位為麻省理工學(xué)院物理學(xué)家李雅達(dá)（祖籍香港，2005年獲獎）和斯坦福大學(xué)物理學(xué)家張首晟（祖籍江蘇，2012年獲獎）。
狄拉克獎不授予諾貝爾獎、菲爾茲獎和沃爾夫獎得主。然而，一些狄拉克獎得主隨后獲得了諾貝爾獎，比如1999年諾貝爾獎得主MartinUS Veltman，2004年諾貝爾獎得主David Gross和Frank Wilczek，以及2008年諾貝爾獎得主南部陽一郎等。
說了狄拉克和狄拉克獎，現(xiàn)在我們要說本文的主角文小剛。1961年11月，文小剛出生于西安，從小就對物理、數(shù)學(xué)感興趣。上小學(xué)的時候，父母很多同事經(jīng)常給他出趣味數(shù)學(xué)題，口算心算不用紙筆。文小剛曾經(jīng)這樣回憶道：
“那時正是‘文革時期，學(xué)校里學(xué)不到什么東西，放學(xué)以后有大量的時間，我就在家和小朋友一起砸電池或其他一切能砸的東西，還做火藥、修自行車、做模型飛機(jī)、裝收音機(jī)、做穩(wěn)壓電源，還有蒸饅頭等。那時科學(xué)方面的書非常非常少。只有《十萬個為什么》《科學(xué)小實驗》《怎樣組裝晶體管收音機(jī)》和《赤腳醫(yī)生手冊》。我想當(dāng)時喜歡科學(xué)的學(xué)生都讀過這些書。那時對什么東西都好奇，好奇的結(jié)果就是把它砸開來看看里頭有什么。我的很多靈感來源于自己的胡思亂想，來源于搗鼓來搗鼓去，來源于砸開來看看。另外我覺得和人討論對激發(fā)靈感很有好處，特別是和與你背景不一樣的人討論，好處更大。最近我和數(shù)學(xué)家討論得比較多，收獲非常大。”
文小剛于1977年從西安市48中考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系，學(xué)習(xí)低溫凝聚態(tài)物理。1981年9月以全國第1名的成績通過中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類研究生計劃招生考試（CUSPEA），進(jìn)入美國普林斯頓大學(xué)深造，師從著名理論物理學(xué)家Edward Witten，學(xué)習(xí)超弦理論，1987年獲得博士學(xué)位。經(jīng)過博士后訓(xùn)練后，他于1991年被美國麻省理工學(xué)院聘為助理教授。1995年被提升為副教授。他曾榮獲海外華人物理學(xué)協(xié)會1994年優(yōu)秀青年科學(xué)家獎和1992-1997年的斯洛恩獎。現(xiàn)任物理系教授，并兼任清華大學(xué)高等研究中心“長江學(xué)者獎勵計劃”講座教授。
文小剛的主要研究方向是凝聚態(tài)物理，主要從事量子霍爾液體、高溫超導(dǎo)、拓?fù)湫?量子序及新的物質(zhì)態(tài)方面的研究。
2016年10月11日，美國物理學(xué)會宣布，將2017年Oliver E.BucMey獎頒發(fā)給美國麻省理工學(xué)院的文小剛，BucMey獎是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的最高獎。這次獲獎的工作是“拓?fù)湫蚶碚摵退诒姸辔锢硐到y(tǒng)中的應(yīng)用”。自1989年文小剛首次引入“拓?fù)湫颉备拍钜詠?，?0年來一直在發(fā)展拓?fù)湫蚶碚摗?/p>
2018年5月，文小剛當(dāng)選美國科學(xué)院院士。
文小剛的主要理論貢獻(xiàn)包括：①建立了分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)拓?fù)湫蚶碚摵瓦吔鐟B(tài)理論，預(yù)言了雙層量子霍爾體系中的超流/超導(dǎo)現(xiàn)象。②提出了研究高溫超導(dǎo)機(jī)理的SU（2）規(guī)范場理論、量子序理論和自旋口袋（spinbag）模型，這方面的研究對全面認(rèn)識高溫超導(dǎo)體的相圖，尤其是在欠摻雜區(qū)所出現(xiàn)的大量反常物理性質(zhì)具有重要意義。③他提出并論證了分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)基態(tài)的拓?fù)溆行蛐裕⒘嗣枋龇謹(jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)低能元激發(fā)的邊界態(tài)手征Luttinger液體理論，預(yù)言了非阿貝爾量子霍爾態(tài)。④為了推廣朗道關(guān)于相和相變的對稱破缺理論，建立了拓?fù)湫蚶碚摵土孔有蚶碚摚㈩A(yù)言了新的物質(zhì)態(tài)。揭示了拓?fù)湫蚝土孔有虻南揖W(wǎng)凝聚本質(zhì)，并用弦網(wǎng)凝聚提出了統(tǒng)一光和電子的理論。
當(dāng)文小剛被問到他自己的科研心得時，文小剛說道：“主要的心得有兩個。一是跟著自己的感覺走，讓自己的想象和聯(lián)想，天馬行空般地自由奔馳。我覺得做物理最重要的能力就是猜測和想象的能力，就是要敢于瞎搗鼓。比如給你一個死機(jī)的電腦，你要能搗鼓來搗鼓去，把電腦修好，即使修不好也能學(xué)很多新東西。另一個是要做最小的有意義的題目。當(dāng)你把一個有意義的小題目深入做進(jìn)去以后，常常會發(fā)現(xiàn)它其實很大。我個人的經(jīng)驗是，如果一開始就想做大題目的話，可能什么都做不動?？偨Y(jié)一下就是‘大方向、小腳步。只要大方向明確，小腳步慢慢走，總能走得很遠(yuǎn)。如果沒有大方向，就只能像醉漢一樣亂走，這時即使走得快也走不遠(yuǎn)?！?/p>
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該獎項于1985年為紀(jì)念英國物理學(xué)家狄拉克設(shè)立，每年頒發(fā)給理論物理和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的杰出科學(xué)家。8月8日是狄拉克的生日，宣布獎項就設(shè)在這一天，這是一個好日子。
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“那時正是‘文革時期，學(xué)校里學(xué)不到什么東西，放學(xué)以后有大量的時間，我就在家和小朋友一起砸電池或其他一切能砸的東西，還做火藥、修自行車、做模型飛機(jī)、裝收音機(jī)、做穩(wěn)壓電源，還有蒸饅頭等。那時科學(xué)方面的書非常非常少。只有《十萬個為什么》《科學(xué)小實驗》《怎樣組裝晶體管收音機(jī)》和《赤腳醫(yī)生手冊》。我想當(dāng)時喜歡科學(xué)的學(xué)生都讀過這些書。那時對什么東西都好奇，好奇的結(jié)果就是把它砸開來看看里頭有什么。我的很多靈感來源于自己的胡思亂想，來源于搗鼓來搗鼓去，來源于砸開來看看。另外我覺得和人討論對激發(fā)靈感很有好處，特別是和與你背景不一樣的人討論，好處更大。最近我和數(shù)學(xué)家討論得比較多，收獲非常大。”
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當(dāng)文小剛被問到他自己的科研心得時，文小剛說道：“主要的心得有兩個。一是跟著自己的感覺走，讓自己的想象和聯(lián)想，天馬行空般地自由奔馳。我覺得做物理最重要的能力就是猜測和想象的能力，就是要敢于瞎搗鼓。比如給你一個死機(jī)的電腦，你要能搗鼓來搗鼓去，把電腦修好，即使修不好也能學(xué)很多新東西。另一個是要做最小的有意義的題目。當(dāng)你把一個有意義的小題目深入做進(jìn)去以后，常常會發(fā)現(xiàn)它其實很大。我個人的經(jīng)驗是，如果一開始就想做大題目的話，可能什么都做不動?？偨Y(jié)一下就是‘大方向、小腳步。只要大方向明確，小腳步慢慢走，總能走得很遠(yuǎn)。如果沒有大方向，就只能像醉漢一樣亂走，這時即使走得快也走不遠(yuǎn)?！?/p>
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