谈谈研究生的培养 (陆埮)

陆埮
(南京大学天文系教授;南京,210093)
选自《学位与研究生教育》 2002(4).-8-12

陆埮教授简历

陆埮,1932年生于江苏,1957年北京大学物理系本科毕业。1978年调入南京大学天文学系工作。连续当选为第五、六、七届全国人大代表。他在粒子物理、理论物理、天体物理等研究领域成果卓著,至今已在国内外学术刊物上发表论文230余篇,在国际上被他人引用约350篇次。八十年代开始带领研究生,特别是博士生,建立了一个研究小组,研究高能天体物理。1984年,首次研究奇异物质和奇异星的动力学行为,提示其极高的体粘滞性。1994年,首次提出脉冲星辐射的"代参数"概念。1997年国际上刚发现伽玛暴的余辉不久,就研究了余辉物理的一些基本问题:提出了既适用于极端相对论,又适用于非相对论的余辉动力学演化的统一模型;揭示了一些伽玛暴的星风环境和致密环境,有力地支持了伽玛暴起源于大质量恒星塌缩的观点;研究了喷流状态下的伽玛暴余辉的光变规律,指出其光变曲线的变陡拐折不发生于火球膨胀的极端相对论时期、而应发生于转向非相对论时期;并对伽玛暴提出了可以避免"重子污染"的能源机制等。同时,他为国家培养了一批杰出人才,由他带领的科研队伍在国际上已有相当高的显示度,并在国内获两项教育部1等奖。

2003年当选中国科学院数理学部院士。

我从1957年北京大学物理系毕业以来,大部分时间是在大学里从事教学和科研工作:1978年起任教于南京大学天文系:我培养研究生,实际始于1982年。

十余年来,我培养出8名博士,另外还有1名也将要毕业。8名并不算多,但在我们这个领域,已是一个不小的数字。这8名博士都活跃在国际天文学界。他们经常出国访问、交流、合作、出席国际学术会议等。但是,他们全部立足于国内工作,在祖国的天文学岗位上挑起了重担,成为了骨干力量:其中2名获得国家杰出青年科学基金;3名成为中国科学院百人计划人才;6人已成为教授(或研究员),另一人刚毕业不足2年,也已成为副研究员;5人已成为博士生导师;1人任国家天文台副台长;1人承担国家重大项目"LAMOST"(大天区多目标光谱巡天望远镜)并任常务副总经理,6人承担"973"(国家重点基础研究专项经费)项目;4人进入中国科学院创新工程,3人成为首席研究员;3人枝选为中国天文学会理事,1人为副理事长;1人的博士学位论文被评为全国优秀博士学位论文。

下面将就研究生(特别是博士研究生)的培养,谈谈我的几点体会。

(1) 事业心

培养学生是每个教师的基本职责。作为理科大学里研究生的指导教师,应该把培养一支能打硬仗的科研队伍作为自己的职责。应该让学生知道,攻读博士学位就意味着将来要在祖国的科学事业上桃大粱。

树立事业心非常重要。基础科学是研究物质世界基本规律的一门科学,以扩充和深化人类对自然界的认识,发现新的现象,揭示新的规律为奋斗目标。它对于科学技术的发展有着根本的重要性。

从经济效益来说,从衣食住行的直接需要来说。基础科学的作用是长远的而不是立杆见影的。从事基础科学研究的人,一般地说,没有明显的直接经济效益。然而,这是一个祟高的、受人尊敬的事业。今天之所以有这么多的高科技产品.使我们得以享受现代化的生活,确实应该感谢历史上那些从事基础研究的先驱人物。将来的高科技发展,必然也要仰仗我们今天的基础科学研究。显然,这个工作需要很强的事业心,要求人全身心地投入工作。为祖国的强大、为科学事业的发展而刻苦奋斗的决心是事业成功的最终保证。事业心并不是抽象的。事业心意味着认识到所从事的工作的重要性,对它发生浓厚的兴趣,甚至着迷,才会不为各种诱惑所动而顽强地干下去。其实,基础科学确实是一门耐人寻味、使人着迷的学问,只要深钻进去,你一定会喜欢它的。我们的研究生大多非常了解这种意义。

(2)创新意识

研究基础科学可以完善对客观规律的认识,积累和充实人类对自然所掌握的数据库,为技术发展提供扎实的基础。如果没有基础科学研究做后盾,技术发展就会缺乏源泉,数据库就会枯竭。另一方面,基础科学本身就代表着人类对客观世界的认识范围,基础科学研究就在于从已知范围向未知范围的扩展,这本身就意味着需要创新。不仅范围要扩大、深度要增加,而且方法和途径也经常需要更新。因此,基础科学研究不仅横向不断扩展范围,纵向不断增加深度,而且还需要创造新的方法和技术,因而经常会取得一些意想不到的重要的副产品。今天发展十分迅速、应用不可限量的"WWW英特网"并不是在通讯技术研究中发展起来,而是在粒子物理的基础研究中应运而生的。如此重要故高新技术就诞生在基础科学研究中,由欧洲核子研究中心(CERN)首先研究出来。道理很简单:因为基础科学是探索自然界新规律的,人们的目标总是要去开辟未知领域,常规的办法和技术往往是不够用的,这就必然要求发展新技术、新办法。一个国家如果没有基础科学研究的深厚底于,技术也不可能扎实地、持久地发展下去。

基础科学比起技术研究来创新意识更强。我们不妨比较一下技术、实验和理论研究三个方面。当你完成了一项研究,加果这项研究国外已经有了,那么,在技术领域仍有意义,这叫"填补国内空白";在实验研究领域,也可能有一定意义,可叫"证实"或"检验";如果在理论研究领域,就只能叫"抄袭",一点意义也没有了!因此,创新意识在我们的培养工作中是特别强调的。实际上,从教育的意义上来说,培养创新意识的重要性也十分明显,只有这样才能人才辈出。

(3)思考与能力

培养学生,不仅要传授知识,更重要的是培养他们的能力。要把培养他们的自学能力和独立工作能力放在头等重要的位置上。要让他们一开始就知道。读研究生是从学习到创造的一个极重要的过渡阶段。除了必要的课程教学以外。鼓励他们多思考、多提出问题、多参与前沿的讨论活动。如果说大学生做题基本上还是做老师出的已知答案的题,那么,研究生就得准备着去做自己出的还没有人知道答案的题。这里不仅要强调题目的创新性、它的答案还没有人知道,而且,强调要学着自己去寻找这样的题目。这一点对于攻读理科博士学位的研究生来说尤其重要、因为理科专业的奋斗目标是要去探索新的自然规律。就是说,不仅要培养解决问题的能力,而且要鼓励他们去发现问题之所在。即使参与导师的科研项目,对每个具体问题来说,还得准备着自己去创造。导师在这里起着组织引导、把握方向的作用,切不可抱着走。攻读博士学位期间的学术研究是极有活力、极有创见的。

(4)直觉与判断

我们非常强调培养判断能力。掌握定性和半定量的物理直觉功夫,是培养判断能力的一个关键。就是说,遇到一个问题,首先要凭物理直觉,作出定性的或半定量的估算,然后对问题作出一个大体的判断。这是一个训练有素的物理学家所必须具备的,也是每个研究生首先要学习的。大家知道,原子物理的开拓者玻尔(N.Bohr),他的数学功底很好。但是,他的学生常常戏称他只用"大于、等于和小于",可见玻尔的定性和半定量的物理直觉功夫已熟练到了炉火纯青的程度。这个功夫掌握了,也就有了很好的独立科研能力。一般地说,学生开始想的大多是意义不大或者意义虽大却做不到的题目,经过反复训练,逐渐地就能在意义和现实两个方面都考虑到,成果就开始涌现,能力得到很好锻炼,兴趣也培养出来了,而兴趣往往是持续后劲的源泉。在研究生的学习阶段,导师的指导还有一个极其重要的作用,那就是保证"初战必胜"。就是说,要引导、判断、把关,使写成的第一篇文章能顺利获得通过。初试的成功对后来的影响至关重要。

与工程技术不同,基础研究是探索性很强的,很难预先规定一个明确目标,有更大的灵活性,因而更需要思想活跃.积极进取,大胆提出各种各样的新想法。诺贝尔奖获得者玻特(W.Bothe)曾经说过:如果在-百个想法中能有二三个得以实现。那就是很大的成就了。

(5)历史与前沿

要培养能挑大梁、能打硬仗的科技人才,应该让学生了解科学史上的重大事件。那里有许多经验教训和聪明才智,那里有许多绝妙高论和远见卓识。学习前人怎样抓住问题的关键,又以怎样的毅力去解决问题。特别要欣赏那些里程碑性质的成就,欣赏他们怎样提出关键性的问题,又怎样采用巧妙的方法来解决它们。当然,也要清醒地意识到,史学家在撰写他们的著作时,往往过多地收集了成功的方面而略去了许多失败的事实。事实上,失败也是极有意义的史实,我们也应当十分重视。热力学的三大定律其实就是三大失败的总结:第一类永动机不可能(第一定律);第二类永动机不可能(第二定律);绝对零度不能达到(第三定律)。只要是真正的结果,实在的结果,成功与失败都是有价值的。

同时也应尽早让学生接触科学的前沿阵地,去看看前沿阵地上有些什么"碉堡",去探索攻克这些碉堡的:方法和途径。在交流和研讨前沿资料的时候。也要借鉴科学史的经验和教训,分析关键之所在,从中提炼出课题、方法并组织实施。

(6)聪明与毅力

在我年轻的时候,总以为对于科学事业而言,聪明是最重要的。科学家的传记作家也往往都强调说他们从小就很聪明。的确,聪明意味着反应快,思想敏捷,容易接受新思想。这些对于科学事业是十分有利的。但是,聪明人并不等于是天生的科学家。传记作家也往往是由果推因过分强调了聪明。几十年的教学经验告诉我们,聪明人也有聪明人的问题。正因为聪明,反应灵敏,也就容易受外来的影响,摇摆不定,坚定性比较弱,有时甚至还会怀疑到事业本身的价值。聪明人好比灵敏度特别高的仪器,它的抗干扰能力会弱一些。实际上,这是一对自然的矛盾。对于这一点,教学上切切不能忽视。说聪明人可以放松教育,那是教学上的大忌。经验证明,无论聪明的或是不那么聪明的甚至是笨的,都应该很好地教育引导,使他们真正地建立牢固的事业心。特别是在当今各种思潮冲击下,能热衷于事业而毫不动摇,才是真正难能可贵的。我说这些,是想说明,聪明的不一定都能成为有成就的科学家,不很聪明的也不见得一定不能成为有成就的科学家。这里,教育是非常重要的,事业心的建立是非常重要的。"聊斋志异"作者蒲松龄有一段传神的描写:"性痴,则其志凝;故书痴者文必工,艺痴者技必良。——世之落拓而无成者,皆自谓不痴者也。",说的就是这类意思。事实上,最伟大的科学家爱因斯坦年轻时就并不显得那么聪明。爱因斯坦毕业的时候,据说他的父亲曾就爱因斯坦的就业问题去征求过学校的意见,学校竟说:他做什么都可以,反正不会有什么成就。年轻时并不显得聪明,后来却成为了最伟大的科学家.这个"爱因斯坦现象"实在是史学界和教育界的重大研究课题。这个例子也说明,对于那些看起来并不那么聪明的学生,同样要热情地培养他们。当然,聪明人有更大的优越性,只要不放松教育,鼓励他们的成就,坚定他们的事业心,他们的成才是极有希望的。

(7)理论基础与科研

前苏联流传着培养理论物理研究生的两个学派,一个是朗道(L.D.Landsu)学派,一个是塔姆(I.E.Tamm)学派,朗道和塔姆都是诺贝尔物理奖获得者。前者要求学生首先读通朗道和列夫希芝编的一套相当完整的理论物理教程,然后才允许开始做科研。由于这套教程有相当的深度和难度,学术界常戏称它为朗道势垒。"势垒"好比是一座山,学生得先穿透这个势垒,才允许开始做科研工作。后者则采用边研究边学习的办法。这两个学派均为苏联培养了一批杰出入才。但我比较倾向于后者,这决不意味着不重视基本知识。事实上,在科研开始之前是必须要有相当基础的,只是认为不必在学完那么完整的理论物理之后才开始做科研。许多知识还得在科研工作中继续学习。在我们的实践中,这个方法是行之有效的。我比较倾向于后者还有一个考虑,那就是可以较早些建立导师和学生的科研集体,这个集体对于培养科研人才非常有效。

(8)跨学科与跨专业

培养人才往往需要考虑广与专、博与精的问题。在我的博士生中,一半以上在本科阶段不是学天文的;在攻读硕士学位期间,也有近一半不是学天文的。但是,他们在攻读博士学位期间,都得到了很好的锻炼。他们在各自的岗位上,在工作中,仍然很成功。由此可见,在人才培养中,学历不是培养的障碍,改行也不会成为问题,跨学科的知识甚至还可以起有益的作用。不妨回忆一下,我们现在所从事的研究内容可以说几乎郁是我们自己当初设有学过的。研究生阶段,持别是博士生阶段,是这个历程的有指导的压缩,要在短短的几年时间内,从原有基础进到科研的前沿。其实,这里重要的是事业心,是兴趣,是基本功,是自学能力。这些都是要大力培养的。当然,一定的基础还是必要的。对于天体物理专业来说,有比较好的物理基础,或者至少对物理有浓厚的兴趣,还是很重要的。

(9)机遇与准备

人的一生中,机遇非常多。谁能把握住机遇?谁就能成功。但是,机遇只给那些有准备的人。因为机遇是时间性的,如果你没有准备,机遇来了也只能拱手让给别人。所以,谁的准备充足.谁就容易抓住机遇,成功的机会就越多。培养学生也就在于使他们有充足的准备,去面对经常会出现的机遇。对于科研工作而言,所谓准备即指有足够的基础知识和科研能力。所谓"打硬仗"就是要把握住机遇并且有能力把它拿下来。

在攻读学位的研究生阶段,科研能力的培养应该是一种实战性的训练,这里其实已经包括了抓住机遇、把握方向、提出课题和实际解决在内。虽然这是一个有指导的科研,却是一个指导性逐渐减少、独立性逐渐增多的过程,是培养独立工作和实战能力的极为重要的阶段。

有一种人只肯学将来用得着的东西,认为将来未必能用得着的东西今天去学就是浪费时问,因而不愿意做打基础的事。这种人貌似聪明,其实是必败无疑的,因为他们对于将来会遇到的极大多数的机遇都没有一点适应能力。他们还认为,搞科学太苦了,要及时玩才快乐。其实,一个劲地玩并不愉快,而到头来一想什么也没有,才是苦不堪言。实际上,热衷于科学,其本身就是其乐无穷的。

(10)我不是严师

我不是严师.我与学生之间的关系是十分融洽的师生关系,同时又是非常良好的朋友关系。其实,大学生、硕士生、博士生的培养有很大的不同。不同层次,传授知识相培养创新能力的比重是不同的。所谓严,通常总是指严格地按明确的目标、明确的样子去做。对于传授知识而言,确实有个明确的目标、明确的样子,因而可以用严格要求的办法去做。但是,对于博士生,培养其创新能力将上升到最重要的高度。科学研究在于不断地向未知领域探索,这里,创新意识极为重要,当然,科学是严肃的,其严肃性主要在于必须经受严格的实验或观测的检验。这里的"严",不是通过教学去实现,而是通过学生的创新能力去实现。所以,我主张对于研究生的培养,特别是对于博士生的培养,不是以"严师"的方式,而是以更为平等、更为宽松的方式去实现。

然而,特别重要的是,为了实现创新意识和创新能力的培养,导师自己必须有丰富的科研经验.而且必须活跃在国际学术前沿,因为创新意识不仅需要有扎实的知识基础,而且要有来自国际学术前沿从事科研的直接经验。

(11)导师与学生

我非常欣赏玻尔培养学生的作风。大家知道,玻尔曾经培养了十多位诺贝尔奖获得者、许多大物理学家也多以成为玻尔的学生而自傲。据说,有一次玻尔访问前苏联,在他做完学术报告后,有人间,为什么年轻人都喜欢跟随他学。他回答说,因为他不怕在年轻人面前承认自已是傻瓜。当时翻译竞将它译成为不怕说年轻人是傻瓜,弄得轰堂大笑。据说卡皮查(P.L. Kapitza,也是一位诺贝尔奖获得者)当场站起来说:看起来似乎是一字之差,其实反映了两个学派的根本思想的不同。这个传闻很说明玻尔与他的学生
之间的极好关系。

从事科研得有个集体,导师和学生就构成一个集体(研究小组)。学生与导师成为亲密朋友,使这个科研集体非常和谐与美妙。在研究生阶段更是如此。这个集体的良好气氛使它成为一个教学和科研的有效培养基地。在这个集体内,互相切磋,讨论研究。通力合作,同时也有共享成果的喜悦,事实也证明,学生中经常会有一些非常巧妙的想法,促进了科研工作的发展。年轻人是很有创造力的。在这个集体中已经培养出了许多学生,他们确实已在各自的工作单位担负起了重任,他们的成绩非常显著。

我们这个小组每星期至少活动一次(约3小时)。活动的内容大体上包括:介绍前沿、交流心得、汇报进度、讨论课题以及重点文献的研读。这里,我们经常强调两件事情:①要出自己的想法,出新思想;②要注意战略性、根本性问题。这是促进思维、启发创新的重要途径。这个集体是非常融洽的,大家相互了解、相互协作、相互帮助。各种各样的学术问题都在小组活动中互相讨论,互相启发,互相促进。这种方法很有成效。

1983年起,每年元旦我的研究生均要到我家来包饺子吃。大家自己动手,一边包饺子,一边说话交流,热热闹闹,高高兴兴。现在大家相聚,还时时会提起这个"饺子派"。这个活动使相互关系更加密切,导师和学生成为很好的朋友。

(12)团结与合作

在研究生培养中,我们非常强调团结与合作的精神。在我们研究小组的活动中,也非常注意这个问题。经常有各种交叉合作,效果也很好。的确,科学研究不仅需要独立思考,也需要通力合作。在现代条件下,不少项目均要许多人合作完成。特别是-些所谓的"大科学"项目,比如,1993年发表于国际刊物Physics Letters上的测定中性Z粒子性质的文章,作者名单就占了将近3页(近40个单位,近450个作者)!因此,团结互助,通力合作是研究者必要的品德,也是打好硬仗所必需的。

简言之,要培养在科学研究上能打硬仗的人才。这样的人才,不仅学术上要过得硬,要站得高、看得远、有思想、能实干,而且品德上要高尚.作风上要正派,要有坚定的事业心。