孙昌璞:保护“有品味”的科学家,勿让劣币驱逐良币

文|《中国科学报》记者李晨阳

1954年,32岁的杨振宁和合作伙伴米尔斯在《物理评论》上发表论文,提出了对物理学发展产生深远影响的“杨—米尔斯理论(非阿贝尔规范场论)”。这项重大科学成果背后,有一段堪比学术界“华山论剑”的轶事,其中涉及另一位伟大的物理学家——沃尔夫冈·泡利。

作为杨振宁与中国科学院院士葛墨林联合培养的博士研究生,中国科学院院士、中国工程物理研究院研究生院教授孙昌璞在谈及这段往事时指出,杨振宁与泡利的学术争论并非单纯的观点之争,而是科学“品味”(taste)的较量。

熟悉杨振宁的人都知道,他平生很看重科学研究的“taste”。所谓“taste”,不仅是简单的好恶,更深含对科学研究的独特追求和审美,最接近的翻译为“品味”。很多与他有过交集的科学家都深受此影响。

近日,在接受《中国科学报》专访时,孙昌璞援引包括杨振宁在内的多位著名物理学家的故事,分享了他对科学品味的理解。

孙昌璞指出,拥有良好科学品味的科研人员,如果坚持发表精品、不唯“帽子”,可能会遭遇一定的现实阻力,因为他们的研究方向和方法可能不符合潮流。他呼吁采取措施,通过新的科技治理体系优化科研软环境,避免“劣币驱逐良币”。

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孙昌璞院士受访者供图

以下为主要采访内容:

科学品味难分高下,但有好坏

《中国科学报》:你能否结合杨振宁与泡利的学术争论,讲讲究竟什么是学术品味?它对科学家有何种影响?

孙昌璞:我认为,科学品味是科学家在科学探索中形成的对科学问题的直觉性判断和审美能力。它不仅包括对科学问题本质的敏锐洞察力,还涵盖了对科学研究方法和方向的选择能力。

早在杨振宁先生发表杨—米尔斯理论之前,泡利也有过类似的思考。但他觉得这个理论存在问题,因为其预言了一种没有质量的粒子,而在当时,人们已知没有质量的粒子只有光子,这就产生了矛盾。因此,他便没有继续推进这项工作。

但杨振宁先生认为,尽管这一问题尚未彻底解决,但“整个想法太漂亮,有很美的数学结构”,应该发表。这充分体现了他对科学之美的追求。

此外,在针对宇称不守恒问题的学术争论中,依然是杨振宁和李政道的见解获胜,而泡利的理解则显得有些偏颇。这些“思想竞争”的本质就是风格的竞争、科学品味的竞争。

杨振宁先生曾引用玻尔兹曼的话:“物理理论有美妙之处”——每位物理学家对这种美妙有不同感受,进而形成自身风格。这种不同的感受就是杨先生所说的“taste(品味)”。

科学品味看似无形,却会潜移默化地影响科学家对研究课题的选择、对理论模型的构建,以及对实验结果的解释和处理。那些拥有良好品味的科学家能在快速发展的前沿领域中,找到具有潜力的研究方向,敏锐地捕捉到关键的科学问题,并采用最适合的方法解决问题。

虽然科学品味是个人研究方法和科学态度的个性化选择,但众多个人的学术品味会集体涌现为一个科学群体的学术风格和科学作风。这就像尽管每位教授的风格千姿百态,但我们仍能感受到不同大学或研究机构的科研风格存在明显差异。

这种集体涌现的效应不仅决定了科学群体的整体研究方向,还会深刻影响科学界的风气和学术文化。如果在一个科学群体中,大多数人都具有良好的品味,其成员往往能专注于自主原创的研究,勇于攻坚克难、追求科学真理和创新;反之,则可能导致研究风气浮躁、追逐热点和短期利益、平庸的研究大行其道等,甚至出现学术不端。

《中国科学报》:在你看来,科学品味是否有高下之分,又该如何评判?

孙昌璞:严格地讲,科学品味不应该有高下之别,但有好坏之分。

为何科学品味难分高下?我们以两位大物理学家——狄拉克和海森堡为例。狄拉克的文章总是行文清晰、逻辑严谨,有着“秋水文章不染尘”的纯净之美。这种风格促成了很多重要发现。但如果你去读海森堡的文章,会发现他时而阐述理论,时而探讨哲学意义,内容看似东一句西一句,看得人云里雾里,不过恰恰是这些突然冒出来的内容,反而特别重要。比如他创建量子力学,解决氦的谱线结构问题,都靠这些“神来之笔”。

中国人接受传统的教育和训练,一般会更倾向于欣赏狄拉克的风格——杨振宁先生就很欣赏狄拉克在数学上的“唯美风格”。但若仅就学术成就而言,海森堡要更胜一筹。不管你偏爱谁一些,都很难说这两种科学品味孰高孰下。

再举一例,早在20世纪60年代初,希格斯就提出了希格斯机制。但此后,他觉得“曾经沧海难为水”,甚至不屑于做其他研究。因此,他一生的科学产出极少,只有几篇论文。传说,霍金对他的研究不以为然,还和人打赌说希格斯的预言永远不会实现,但2012年,希格斯粒子被发现,希格斯也因此于2013年获得了诺贝尔物理学奖。对这二者的科学品味之高下,又如何评价?

因此,我认为学术风格千姿百态,科学品味因人而异,但只要是严肃地做学问,品味便无所谓高下。

然而,“坏”的科学品味却往往是一目了然的。比如,盲目追逐热点、迷信权威、崇尚发表论文的数量和影响因子,对真正的原创性缺乏尊重等,即便不构成学术腐败,也会导致显著的不良后果,把学术风气推向灰色地带。

品味固然重要,但也是“双刃剑”

《中国科学报》:在你的了解中,有哪些品味出众的学术大家?这种品味如何体现在他们的学术贡献中?

孙昌璞:爱因斯坦、狄拉克和杨振宁先生,都是科学品味出众的典范。

爱因斯坦的相对论揭示了时空结构的深层美感;狄拉克方程则展示了理论简约与物理现实的统一之美;杨振宁先生在规范场和杨—巴克斯特方程方面的贡献是其美之创造的典范,充分体现了他对物理学中对称性和数学之美的深刻理解。

据我所见,科学品味不仅关乎学术成就的高低,甚至影响科学家对国家科技发展的责任心。

在所谓“中国是否建设大型高能物理加速器”之争中,很多人误以为杨振宁先生反对高能物理研究。但事实上,他的几位优秀学生(如赵武和余理华)正是在他的建议下研究加速器物理,并取得了极高成就。

但杨振宁先生认为,随着能量提高,高能物理加速器的成本会呈指数级上升,如果不转换赛道,经济难以支撑高能物理的发展。比起依靠巨额投资建设高能物理加速器,更明智的做法是寻求加速器原理和技术上的突破,一旦实现了这种突破,其成本就会呈指数级下降。

这一独特看法正体现出杨先生的学术品味和科学风格,其中蕴含着一种淳朴而深远的智慧,即科学研究不仅要追求卓越的学术成就,还要考虑到国家和社会的实际需求和发展状况。

《中国科学报》:不好的科学品味会有哪些危害?有相关的反面案例吗?

孙昌璞:不好的科学品味可能导致研究方向的迷失,浪费科研资源,甚至阻碍科学进步。

例如,一些研究者对理论存在严重误解,误将有效模型当实际系统;在实验上,他们过于依赖理论预言,甚至操纵实验数据以符合不严谨的理论,以致得出了错误结论,还当作“重大突破”。

这方面的典型案例就是最近关于马约拉纳零模实验的争论。

在实验中,一些实验研究者对不符合所谓“理论”的数据不予采用,甚至直接删掉,由此得到了天使粒子马约拉纳零模平台的“重大发现”。但他们不知道,被他们奉为圭臬的理论只是一个低阶近似的理论,我们后来给出了更严格的理论,发现那些被忽视的数据是符合正确理论的。

时至今日,在各大“顶刊”上发表的马约拉纳零模平台的实验发现文章几乎全部撤稿。这件事反映了学术品味的欠缺,对整个领域群体作风也有相当负面的影响。

《中国科学报》:科学品味有着强烈的个人主观色彩,一味强调科学品味是否也会有“副作用”?

孙昌璞:的确如此。科学进步依赖于多样化的观点和方法,过度强调某种科学品味可能导致研究方向和方法的单一化,忽视了其他可能同样重要的研究途径。

我曾经问杨振宁先生,他在学术研究上是否有过大的缺憾?杨先生的回答非常直接——他坦言自己错失了对称性自发破缺导致质量产生的机制发现。

对称性自发破缺机制是在超导BCS理论上发展起来的,但它导致了希格斯机制的提出,解释了高能物理中基本粒子如何获得质量。这一发现成就了温伯格、萨拉姆和格拉肖等人建立的标准模型,成为当代物理学的基石之一。

杨先生解释说,这一错失并非因为他没有意识到相关领域的重要性,而是由于他个人的风格和学术品味使然。具体来说,杨先生倾向于选择那些数学上能清晰表达和处理的问题。这一对数学严谨性和简约性的要求,影响了他进一步向希格斯机制方向的发展。

杨振宁先生的经历突显了科学品味在科学研究中的“双刃剑”作用。一方面,严谨的科学品味确保了研究的高质量和可靠性,使研究者能在已知理论框架内做出精确而有意义的贡献;另一方面,这种品味可能会限制研究者的探索范围,使他们错过重要的理论突破。

当然,杨先生并不后悔自己的选择。他认为每个科学家都有自己的风格和偏好,这些个性化的选择构成了科学进步的多样性和丰富性。尽管他错过了对称性自发破缺机制的发现,但同时期他在其他领域的贡献同样卓越。

培育科学品味避免科学精神缺失

《中国科学报》:我们的科教体系是否有助于培养人才的科学品味?一位品味良好的科研人员在现实中会遇到更多的助力还是阻力?

孙昌璞:当前的科教体系在培养科学品味方面还有很多待改进的空间。比如,过于强调应试教育和量化指标的评估体系,让学生在单一指标上内卷,忽略对学生独立思考和创造力,乃至科学精神的培养。

不久前,物理奥赛有一道题涉及了热机在两个不同温度黑洞之间做功的问题。严格来说,高温黑洞质量变小后将无法定义温度。但坚持这一点显然无法在竞赛中得分,考生要想获得高分,就必须默认流行的错误观点——黑洞不管多小都得有温度,否则很难给出可以得分的答案。

这个例子就像一个缩影——要追求利益最大化,有时只能在一定程度上丢了科学精神。这种两难博弈的局面多了,就会造成科学品味上的缺失。

现实中,一个拥有良好科学品味的科研人员坚持发表精品、不唯“帽子”,可能会遇到一定阻力,因为他们的研究方向和方法可能不符合潮流。

我们希望能大力支持那些有品味的科研人员,让他们尽可能不参与内卷,同时有机会凭借独特视角做出革命性的创新成果,从而得到更多关注和支持。因此,优化学术环境、营造鼓励创新和长远研究的氛围显得尤为重要。

《中国科学报》:我们可以为优化学术软环境、产生更多品味良好的科研人员做些什么?

孙昌璞:首先要鼓励自由探索,赋予科学家更多自主权,让他们自由选择研究方向和方法;其次,建立多元化的科研评价体系,不仅关注论文的数量和影响因子,更重视研究的独创性和实际影响,对个人的评价还要关注他的科学品味。

我们还需要加强学术沟通,鼓励跨学科和国际间的交流,促进不同领域、具有不同风格和品味的科学家相互学习和启发。此外,营造宽松的科研环境也很重要,要改善科研治理体系,减少行政干预,让科研人员能专注于科研本身,从而让个人的学术品味涌现,形成良好的学风和科学作风。

最后,在研究生教育过程中,我们要引导研究生进行创造性学习,注重培养他们的批判性思维和独立思考能力。

相信通过这些措施,可以逐步优化学术软环境,培养出更多具有良好学术品味的科研人员。