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基础研究是文明强国的文化

美国费米国家实验室物理学家
吴为民

摘要

基于参加过中国第一个原子弹,人造卫星,正负电子对撞机以及发出中国第一封电子邮件的经验,加上在美国费米国家实验室作为物理学家工作二十年的所见所闻,我想阐述基础研究为什么是文明强国的文化的原因,它们的应用前景,从中引申出中国应该向美国学些什么,以及科学、艺术与宗教的关系。

前言

我的经历比较丰富、独特。一方面是由于过去六十年间,中国处在一个大动荡、大变迁的时代,另一方面由于许许多多的阴错阳差的巧合,加上一些运气,使我十六岁时,在中南海怀仁堂受到毛泽东主席的接见和合影,又在五十年后,在芝加哥受到胡锦涛主席的接见和合影。在其间的半个世纪里,经历了惊涛骇浪,九死一生。命运又让我成为了一个宠儿,有幸成为了六个第一的奇人:参加了中国第一颗原子弹的研制,中国第一颗人造卫星的发射,第一台正负电子对撞的研制,观测到中国土地上的第一个J/Ψ粒子,发出了中国第一个电子邮件,又成为第一个仅有中国学位而在美国国家实验室拥有研究员位置的中国科学家。

我这多彩的人生,一半是在中国度过,一半是在美国与欧洲度过。可以自认为是半个中国通,加上半个美国通。我就以自己的人生经历,与在座各位分享。

我的报告分为两大部分。

(一)基础研究是文明强国的文化

促使我思考,并把基础研究作为一个文明强国文化的高度来认识,源于二十年前,当我刚刚进入美国费米国家实验室工作,听到其创始人,威尔逊在1969年国会作证时的一段名言。当时一位议员问他,你们所建造的国家实验室,将耗资几百万美元。这对于保卫我们国家的安全有什么好处?威尔逊回答:"这个项目,仅仅是基于对人类价值的尊重与对文化的爱。这意味着我们必须自问,我们是好的画家吗?好的雕塑家吗?是优秀的诗人吗?我的意思是,什么是我们这个国家真正值得尊敬与热爱的东西。这个项目,不能直接对保卫我们的国家有帮助,而是使这个国家更值得被保卫。"我找不到任何别的语句,比这最后的一句话更精辟的描写高能物理,作为基础研究的最前沿的重要性了。而威尔逊本人,也为我们做出了表率。他不仅是美国原子弹之父之一,伟大的物理学家,而且是个工程师,建筑设计师。费米国家实验室的主楼,就是他设计的。他又是一位艺术家,雕塑家,车工,钳工,这里许许多多的雕塑艺术品,均出自他的手中。

我一直在想,什么是人类区别于其它动物的根本点呢?有人讲,人类会用工具,现在我们已观察到,动物也会使用工具,只不过简单一些罢了。又有人讲,人类会吃熟食。可是,猿人时代,已经有熟食的记录了。我想,步入文明社会的人类,最大的特点是,对世界万物的思考,知识的追求,对大自然的好奇心,以及孜孜不倦的寻求所有问题的答案。

我小的时候,有一句既被人尊敬,又被人批评的名言:"学好数理化,走遍天下都不怕"。那时,报考大学分三类,理工是第一类,医农是第二类,文史是第三类。其中,以理工科大学最为难考。现在不对了。现在盛行的是,用力气挣钱挣糊口的钱,用才华挣钱挣小钱,用钱挣钱挣中钱,用权利挣钱,挣大钱。过去,报考北大、复旦物理系,录取分是最高的,现在让位于财经,管理等专业。而今天报考公务员的难度,已超过了报考博士研究生。现在"MBA"成了求学的首选,商务,律师,医生,成了就业的首选。我并不反对学商务,当律师。我要强调的是,基础研究,应作为一个文明强国的文化,受到全社会的尊重与支持。因为说到底,只有科学技术,才是第一生产力。而金钱,以及与之相关联的金融市场,本身并不是生产力,仅仅是流通的一个环节而已。在我小时候,最喜欢的一本书是《十万个为什么》。据说,此书已经不断再版修订,因为,那时问的为什么,今天也许已成为常识。例如,天空为什么是蓝的,水滴为什么是圆的。但是,有些问题,貌似简单,但至今尚未有确切的答案,并引申出一系列科学最前沿的问题。例如,夜空为什么是黑的。我问我女儿,她说,爸,你也太笨了吧!还是物理学家呢!不就是太阳下山了!作为中学生,她的回答是对的。但如果是学物理的大学生,这个回答就不确切了。他们会问,太阳是宇宙中唯一的发光体吗?马上有人来讲,虽然不是唯一的,但其他发光体都离地球太远了。学天文的学生会接着问,太远没关系,它们的光,再远,迟早也会到达地球。马上有人反驳,太远的光,到达地球太弱了。有一学生反问,如果有无数的发光体呢?你为什么假定宇宙中的发光体是有限的呢?这又牵扯到一个著名的数学问题,无穷多的无穷小量的叠加,是发散的还是收敛的。同时宇宙学专会家说,即使有无限的发光体,但如果宇宙是不断膨胀的,这些发光体,离地球越来越远,所以他们的光永远到不了地球。另一位专家争辩说,不对不对,你又把地球放在宇宙中心来讲了。什么叫离地球越来越远?你是在什么坐标系上说话的……他们又会问,宇宙膨胀的速度是多少?是比光速大还是比光速小?光速极大的命题,在宇宙学中,还是否适用?你们看,夜空为什么是黑的这一简单问题,竟然也会引伸出一大堆当代天体物理学家尚未回答清楚的大议题。大家知道,我们生活的这个世界,都是由分子组成的,分子是由原子组成的,而原子是由原子核与外层电子组成的。而原子核是由质子,中子组成的。弄了半天,我们的这个自然存在的世界,实际上只是由三种粒子组成的。那么宇宙是不是也只有质子,中子,电子这三种粒子呢?答案是太不一样了。现今已经知道,质子中子是由夸克组成的。六十年代前,认为只有三种夸克,1974年十一月十一日,发现第四种粲夸克(charm quark)。1977年费米实验室发现了第五种夸克叫底夸克(bottom quark)。1995年,费米实验室发现了第六种夸克,叫顶夸克(top quark)。与之相应的,存在六种轻子。电子(electron),μ子(muon)与τ子(tau),以及相应的电子,μ子,τ子的中微子。各种夸克的不同组合,又组成了120多种重子以及140多种介子。加上传播电磁,强,弱相互作用的粒子γ,Z,w,g,以及解释质量起源的希格斯(Higgs)粒子,组成了一个所谓的标准模型。在这个模型中,只有这个希格斯尚未找到。世界各国物理学家,都在竭力寻找。

实际上,宇宙比上述讲的,还要复杂的多。如果上面讲的宇宙宇宙膨胀是夜空为什么是黑的主要原因,那么,是什么能量来推动这种膨胀呢?是"暗能量"(dark energy)。现在观察到宇宙中的许多星系,都在旋转。似乎存在一个看不见的"中心"。这中心有巨大的质量,这才导致星系的旋转。可是人们似乎观测不到这些 质量,这就是所谓的"暗物质"。我们的宇宙,今天,是由72%的暗能量,23%的暗物质,仅仅4.6%的原子组成的。

以上,大致的向各位介绍了大家认为比较正确的"标准模型"。实际上,还有许许多多"标准模型后面的模型",这包括了不同的理论解释,更包括了许多意想不到的发现。

我的一些朋友经常问我,你们研究这些固然重要,你们什么也不生产,除了生产知识。但,也不能太清高了。到底有没有什么应用价值呢?

我想,这个问题可以从以下三个方面来回答。

第一,人们只有对自然规律有了基本的理解,才有可能发现其应用。如果人们不知道E = mc2这一重要的质量与能量转换关系,不知道某些原子核,例如铀,可以产生裂变从而释放能量,那么原子能的开发利用是完全不可能的。自从日本地震引发的核灾难之后,核能发电的安全性引起了全世界的关注。其实,早已在上世纪七十年代,费米实验室创始人威尔逊,就提出了用加速器驱动技术发展新型核能的想法(ADS)。随着加速器技术的不断发展,用它驱动新型绿色核反应堆,开发新型储量丰富的核燃料,根本上解决核废料的处理问题,已经引起许多国家的重视。中国科学院高能物理研究所,兰州近代物理研究所等,已经于今年三月组建联合工作组,希望攻克这一科学难题。欧洲诺贝尔奖获得者,西欧核子中心前主任鲁比亚领导的研究小组,准备在未来十几年内发展出一个可运行的实验型装置。最近,美国能源部已确定了开发绿色能源的战略,费米国家实验室的"X计划",就是这一战略步骤的一部分。可以预言,高效,低污染,更安全,可利用的长期核能计划,是一定会在近期实现。这与基础研究是紧密相关的。

第二,基础研究,需要开发与应用大量的高技术,例如超导,低温,快电子学,光导,网络,计算机等等。许许多多这类技术,都是由基础研究梯队开发的,从而在日常生活中得到了普遍的应用。众所周知,由我于1986年8月25日发出的中国第一封电子邮件,从北京到瑞士,完全是由于中国高能物理研究所,参加在瑞士日内瓦的西欧核子研究中心的ALEPH合作组的工作需要而建立起的计算机通讯网络而促成的。www也是由西欧核子中心,为便于科学家交换信息,共享资源而发明创造的。医学上的MRI,核磁共振成像,光导直肠镜,正电子照相机等等,都是高能领域研究成果的副产品。

这里我较为详细的讲一下中国第一个电子邮件之事。世界上第一个电子邮件是由Ray Tomlinson从两个相邻的计算机上自己发给自己的,那是在1971年下半年,具体内容时间他早已忘记了。大家知道,计算机是由三大部分组成,主机,显示屏幕以及输入键盘。事情的开始,还要从1984年讲起。那时,高能所要进行北京谱仪的设计计算,而没有先进的计算机,仅仅在水电科学院有一台日本进口的160计算机,用于中日合作水电站的设计。我们只能不论风吹雨打,奔波于玉泉路与木樨地,即水科院去上机。那时,我萌发一种念头,尽管机器在水科院,如果显示屏幕与输入键盘在高能所,利用某种办法把它们与主机联通起来,那么人不是不必到木樨地去了吗?这是最简单的第一步,也就是把人与机器分割起来。这个想法,在中国当时的条件下,唯有通过微波通讯才可以实现。当时中科院学部委员肖健先生,十分支持我的想法。之后,克服重重困难,人坐在高能所,通过微波通讯,操作在水科院的计算机,终于在1984年7月1日,得以实现。这种远距离终端的操作模式,是中国第一个电子邮件的最早的模型。不同的是,1986年8月25日,我是坐在701所,通过卫星电话线,联到维也纳广播电台,再通至瑞士电话局,再通至位于日内瓦的西欧核子研究中心的VAX计算机上,用远距离登录的办法,从中国向瑞士,发出了第一个电子邮件。这是开创性的第一步,因为它实现了电子信息通过计算机进行交流的目的。这完全是由于国际合作的需要,促成了这个计算机通讯网络的建立。

第三,由基础研究所需而产生的附带设施及产品,可以直接用于各种应用。例如,费米国家实验室的中子治癌中心,高能所的同步辐射光源应用中心等等,更不要说,高能物理研究所带来的基本设施的工程,对国民经济的重要作用了。

以上三点,我想,足够说明,基础科学研究,不仅仅是文明社会的文化修养,也是文明社会生活质量不断提高,从而成为一个文明强国的基石。这就是为什么邓小平1988年十月二十四日,在高能所提出"中国必须在高科技领域有一席之地"的道理。

(二)中美在基础研究与教育方面的比较

2009年十一月,美国时代杂志发表长篇文章,题目是"美国能向中国学习的五件事"。它们是:有雄心,重视教育,照顾老人,储蓄更多以及远见卓识。美国的许多有识之士,已经从中国的崛起中,分析原因。这次回中国,有人告诉我,有些情况已经不太准确了。例如高储备率。中国现在的年轻人,也与许许多多美国年轻人一样,挣一元钱,花二元钱。一是借钱消费,二是变成变相"啃老族",用父母的钱,支撑自己的高消费。这种情况如继续发展,迟早会成为社会不稳定的因素。至于重视教育,还不如讲是重视升学。高考,成了变相的科举,这一切,也是与教育的初衷,背道而驰。无论如何,"时代"杂志列举的这么多,总的来讲,还是中国的长处。今天,我想着重讲,中国应该向美国学些什么?

前面曾提到,我这个人经历丰富独特。其实,我遭受过许许多多的苦难,可谓九死一生。我人生最宝贵的青春年华,是与牧羊、窑洞、盖房子、卸火车、掏大粪、烧锅炉……等等等等一起度过的。我的一半多点的人生,是在中国过的,一半少一点的人生是在欧洲、尤其是在美国过的。可以这么讲,我对中国与西方的了解,是比较深刻的。尤其是,在西欧核子研究中心与美国费米国家实验室,一共工作了二十七年,接触过许许多多世界一流的科学家,从他们的成功之路上,我积累了一些体会,愿与各位分享。

从基础研究、教育等方面来讲,中国应该向美国等西方国家学什么呢?

第一,学术自由与学术平等。

我在《复旦人》杂志上发表过一篇文章,原来的标题就是《文章》,因为我一直想写一篇关于文章的文章。编辑部把它改成《老师,请让学生们有更多的想象空间》。编辑的原意是让标题更直接了当一些,但我感到,这样一来,反而让学生没有想象的空间了。

你发表过什么文章,多少篇,在哪里?成了一个人履历表的重要内容。我在几十年的生涯中,有我名字的文章,估计有一百多篇。但在我看来,其中绝大多数,我都属于滥竽充数。即使是作为第一作者,甚至是唯一作者的文章,也是多一篇不多,少一篇不少,可有可无。五十多年过去了,在我看来,唯一的一篇文章,是我在十八岁时写的,这才是一篇真正值得发表的文章,可惜从来没有发表过。题目叫《子与电的联想》。

那是一九六一年,我才十八岁,复旦大学原子能系的学生。文章的题目是"子与电的联想"。大家知道,物质是由分子组成的,分子是由原子组成的,原子是由原子核及外层电子组成的,原子核是由质子、中子组成的。那时,人们的理解也就到此为止,至少是在中国。

我当时就问,质子、中子、电子这些粒子是什么组成的?当时,很少有人想,更别说有什么理论了。我的那篇文章,就提出并试图回答这个问题。我在文章中提出,这些粒子,是由更基本的两种粒子组成的。一种粒子叫做"电",它只带有电荷,而没有引力质量。另一种粒子叫做"子",它仅有引力质量,而不带电荷。我提出,有了这两个象积木似的"粒子",就能搭出质子、中子、电子等等当时已经知道的粒子,并凑出这些粒子所带的电荷与质量。

我的这篇文章,既不是学术论文,也不是研究成果,我自己称之为"联想"。那是在一九六一年,中国还处于非常封闭的学术环境中。图书馆里,除了有少数俄文参考文献外,几乎没有其他任何杂志。

我当时是中国文革前最后一批留苏预备生。由于中苏关系恶化,我们的留苏计划被取消,我们这批留苏预备生,共十五人,被分配到复旦大学原子能系。白天与普通同学一起上课,晚上在一幢神秘的楼里参加"58中队",进行浓缩铀的研制工作,为中国第一颗原子弹的"中国曼哈顿"计划,废寝忘食地工作。当时还正值三年灾荒,吃不饱,穿不暖,我就是在这样的环境下,写了这篇文章。

文章写好之后,给我当时的几位的老师看了。有一位"权威"老师,看了几眼,嗤之以鼻,当场就退回给我。其中倪光炯老师,认为文章很有创意,但认为这既没有理论基础,又没有量子力学计算,充其量,也只能算一篇"联想"或"猜测"。我也同意这些评价,所以没有送去发表。其实,即使送去发表,也一定是受到"退稿"的命运。这篇,写在粗糙的学生练习本上,短短五、六页的文章,我一直珍藏着。可惜,一九八九年,当我匆匆离开中国到美国时,丢失了。

尽管如此,某权威老师的冷漠,倪光炯老师的鼓励,伴随着我那"子与电的联想",寄载着一个求知少年对科学探索的真情,如同我的初恋的阴影,五十年来,挥之不去。

一九六五年,我考上了兰州大学徐躬耦教授的研究生。当时的研究生是凤毛麟角。据统计,从1949年到1965年,各行各业累计总数,全中国不到五千人。当时被批为"修正主义"的"象牙塔"。我研究的课题是,原子核的"壳层模型"。但在我心目中,用"子"与"电"两块积木,来搭出整个宇宙的所有粒子,始终是我的追求。

直到一九七九年,我通过李政道教授的授课及考试选拔,到了西欧核子研究中心,这才知道,"天地巨变"。人间才一日,天上已千年。原来,正是在一九六一年,盖尔曼等人,提出了八重法,把当时已知的粒子进行归类。一九六四年,盖尔曼等人,又提出了"夸克"模型。这些"夸克",也与"积木"一样,带有不同的质量与不同的分数电荷。盖尔曼用这三块积木(上、下、奇三种夸克),搭出了当时已知的许许多多粒子,甚至搭出了一个当时尚未观测到的沃米格负粒子,而得到实验的验证。这个"夸克模型",取得了极大的成功。在这以后的几十年间,这个"夸克模型"不断更新发展,三种夸克延伸为六种夸克,又把那些不能用"夸克"搭出来的粒子,归类为轻子,共六种。加上既不属于夸克,又不属于轻子,而专门传递相互作用的粒子,称之为"玻色"子。这些基本结构,组成了今天公认的所谓"标准模型"。

尽管在标准模型中还有一个"希格斯"粒子尚未被发现,但无论如何,标准模型迄今为止,还是为大多数的实验所证实。

回顾我的那篇从未发表的文章"子与电的联想",其中包含着一个十分重要的创意,即当时已知的"基本"粒子,其实并不基本。它们是由最基本的物质最小单位"子"与"电"组成。可以用这两块积木,搭出其它的粒子。依我看来,就凭这一个创意,就足以成为超越我一百多篇学术论文的文章了。尤其值得注意的是,这是一篇在没有任何学术交流环境下,年仅十八岁,刚刚进入大学时所写的文章。

即使是今天,标准模型并未完全解释清楚,六种夸克与六种轻子,为何要截然分为两大类?为什么世界还必须有这两大类的"积木"共同组成。现在,有一种"后标准模型"认为,存在一种"轻子夸克",即它同时含有夸克与轻子。我还在想,为什么不是更进一步简化为存在"子"与"电"两种积木,而组成万物世界呢?还有一种"后标准模型"认为,夸克也有更进一步的精细结构,但这需要更强大的加速器来研究证实。这更进一步的层次,是否为我所说的更基本的"子"与"电"呢?

其实,在1974年,诺贝尔奖得主萨拉姆等人,提出过作为轻子与夸克的更深一层成分,称之为"preon",这个理论与我的子和电的联想有异曲同工之妙,但是很难得到实验的证实,如同之后的弦理论一样。我在这里想强调的是,我的"子"与"电"的联想,远在1961年就提出,绝对值得受到导师应有的尊重。我的想法与理论对不对,另当别论。但学术上的平等,民主与自由,却是至关重要的。

人们在报刊杂志上,经常讨论,为什么在中国本土上,迄今没有产生诺贝尔奖获得者。我年轻时中国那些荒唐的岁月就别提它了,即使是今天,科学的春天已经来到了中国有五千年文明的土地,可是学术民主与学术自由,仍然不够健全,严重妨碍了年轻人的创造性。那种把学生当作自己做研究工作的"劳动力",则是普遍现象。岂不知,年轻人的灵感与直觉,是远远超过经验丰富但容易墨守成规的年长者。例如,爱因斯坦的大统一理论,已经有半个世纪的历史了,始终未能取得最终的成功。尽管弱电统一,杨-米尔斯场的重新再认识,都使大统一理论,迈进了一大步,但引力相互作用以及相应的传播粒子"重力子",始终是大统一理论的一个不可逾越的难关。最近,有几位年轻科学家,发表论文,认为引力根本就不是一种力,是热力学范畴的熵增加原理的衍生。他们认为,既然没办法"统一",干脆把它们打入"另类"。这里,先不讨论他们的想法对不对,但他们的创新精神,是一般年长科学家所不具备的。

造成这一现象,原因很多。其中一个原因是,目前中国的研究生导师素质"贬值",研究生数量和质量"通货膨胀"。我并不赞成我年青时,一个大学仅仅有屈指可数的几位研究生导师,而研究生则是"宁缺毋滥"、百里挑一。但是目前中国研究生招生计划的急剧膨胀的直接后果是,导师不再亲临第一线做研究,仅仅指手划脚,而学生成了只是"埋头拉车",从不"抬头看路"的工作人员。

其实,导师与学生,在人格上以及学术上,应该是平等的,谁拥有真理,谁就是导师,这与尊敬师长,毫无矛盾之处。北大一位学生,在费米实验室访问,他的导师,叫他设计一个切伦科夫光的引导装置,以避开强的束流照射。导师建议他装一个反光镜,以便把光引导出去。那位学生,不是按导师指导的方法去做。他想到,切伦科夫光传播,是圆锥型的,如果按潜望镜原理安置反光镜的话,传导出去的光信号反而较小。他经过计算,证实了他的想法。那位导师大为赞赏。这个故事说明,只有师生在人格与学术上的完全平等,才能真正有助于人才的培养。而这个正是中国所缺乏的。

我的老师,诺贝尔奖获得者斯坦伯格教授给我讲过,要想获得诺贝尔奖,一是要在年轻时做过一些开创性的工作,二是要活得足够长,因为一项开创性的工作,也许要经历很长的时间,才能被证实、认可,那时,这些开拓者,也许已经仙逝了。

我想呼吁所有的年长老师、科学家与教授们,给年轻人更多的学术民主与自由,更多的创想空间,哪怕是异想天开。如果有这么一种宽松的学术环境,我想,有着这么多才华横溢的年轻人的文明古国,别说是一、二个诺贝尔奖,中国成为产生许许多多的诺贝尔奖的大国,也是完全可能的。

美国费米国家实验室的创始人威尔逊,是一位有远见卓识的领导者。他不仅仅专门为年青人设立了"威尔逊奖学金",让年轻人早早就能在美国顶尖研究所工作,而且在许多细节上,鼓励年青人与年长科学家讨论交流。费米实验室的电梯故意设计得很慢,目的是让人们哪怕在电梯里也能聊上几句。几十年来,包括财政危机时,每天下午,研究所免费提供茶点,让年青人能与一流科学家们有平起平坐讨论问题的机会。我知道,中国一流大学,常常能录取到从小在穷山僻壤的环境中长大,"山沟里飞出的金凤凰",我呼吁年长的前辈们,千万不要冷漠这些孩子,他们不仅是人才,简直就是无师自通的天才,请千万要善待他们。

第二,尊重事实,尊重科学

这似乎渺似简单,毫无异议,但实际上,并不如此。任何事情,真假是最根本的,对错则是可以争论的。对任何事物,只要是事实,你可以不理解,可以不赞成,但不能去否定真假,更不能乱扣帽子。国内有一位在科学家面前充当政治家,在政治家面前充当科学家的人,到处发表文章批判"伪科学"。例如手识字之类。我也不相信手识字、耳朵听字之类的传闻。但一九八六年,我亲手做的一个实验,改变了我的看法。那年我到上海参加一个学术讨论会,住在锦江饭店。我的弟媳妇告诉我,她有一个学生,十几岁的男孩,手能识字。我说,别胡扯了,我不信。我弟媳讲,这是真的。我抱着拆穿他的骗局的目的,把那位小男孩请到锦江饭店。事先我用纸,写了夸克的"夸"字,谁也没告诉,叠成小块,放在口袋里。等那个小男孩来后,我从口袋里把团成一小块的纸拿给他。他握在手里,一分钟后,手都冒汗了。给我讲,叔叔,你这个字写错了,是誇奖的誇,但你少了言字旁。当时,我心情激动得快要心肌梗死。后来,我躲进洗澡间,又写了一个"克"字,他又花了三四分钟的时间,给我讲,这是巧克力的"克"。我没有任何作假的动机,他也没有任何金钱报答,这纯粹是一个科学实验。之后,我写过一篇文章,刊在报纸上,呼吁尊重事实,尊重科学,重视对人体科学的研究。

我曾经当面问过那位号称政治科学两栖的"家",你批判了那么半天,你亲自做过实验吗?答案是没有。我说,你可以挑我实验的毛病,可能的漏洞,或者叫第三方做独立研究。但是不能只是想当然地批判。变魔术,有赚钱的动机。可我是没有"犯罪动机",小男孩也没有"赚钱动机",这纯粹是一个实验。人们即使要讨论这一问题,也应该在学术刊物上,而不应该在"人民日报"上讨论。

荷兰有一个人叫克莱因,他可以在一分十几秒内,把一百位的数字,心算开十三次方。他可以识别世界上任何语言表达的数字,他可以心算七、八位数的乘法……他在科学殿堂西欧核子中心大礼堂当着几百位世界一流科学家面,与西欧核子中心的计算机系统比赛,你信吗?我亲自采访过他,考过他,并把采访结果,写成文章。结果此文,全世界多种报纸都转载,题目是《他的大脑胜电脑》。世界上,没有人能解释,他为什么会有这个功能。他可是一个连自己家的门牌号码都记不住,常常迷路回不了家的人。

今天,人类已经能把人送上月亮,捕捉到单个原子,信息社会已经无孔不入,但是,人类对自身,还缺乏最基本的了解。例如人体的特异功能。不是每个人都是这个小男孩,也不是每个人都是这个荷兰人。钱学森曾经给人体科学工作小组写过一封信,指出要抓紧科研工作,用科学的手段与方法,进行研究。同时加强法制建设,保障人体科学研究的健康发展,防止任何迷信与诈骗活动。本来,这是一个学术范畴的科学问题,但是在行政干涉下,给夭折了。连人是否有生来聪明与愚笨之分的问题,也成了科学讨论的禁区。真假是无可争辩的,对错是有观点、可以是人为的。尊重事实是科学家的最基本的出发点,这一点是不可剥夺的。

尊重事实,尊重科学,就是要多问为什么?人的心脏为什么长在左边?我到市场上买比目鱼,一边白,一边黑,双眼位于一边,但全都是头向左,背向上,为什么?为什么世界上的中微子都是左旋的?地球为什么自西向东转?……一个傻瓜问的问题,连十个聪明人都回答不了。更何况,在座各位都是聪明人,你们要问我问题,我只能钻到桌子底下了。我曾拍过一张照片,是一朵荷花。这朵荷花,虽然已经结出了丰满的莲子,但花瓣、花蕊、甚至花茸,都完缺无损,毫无凋谢的迹象。是什么基因让这朵花"永葆青春"呢?据讲,袁隆平就是从一株与众不同的野生稻,开始了他的杂交水稻的研究生涯的。

第三,科学,艺术,宗教的辩证统一

我问了那么多问题,其实,有一个问题,是最难回答的:是不是世界上所有的问题,都会有答案?换句话讲,是不是世界上任何事情,人类迟早都能理解?报刊文章,常常这样讲,人类的认识是无止境的。是无止境的吗?如果这世界都能被理解,所有规律都能被解释,那世界是不是一种智慧设计的产物?否则,世界为什么会有逻辑,是如此美妙呢?这又把科学、艺术与宗教的关系扯进来了。科学,是能不断地被重复证实的事实与规律;艺术,是世界万物美的表达方式;而宗教,则是无需证明的信仰。我认为,这三者的辩证统一,就是文明强国的文化。这也是为什么不像中国科学院的名字,在美国叫做"American Academy of Arts and Sciences"之由来。

我是一个无神论者,但,如果把宗教定义为无需证明的信仰,那么我也相信宗教。如果你认为,人的认识是无限的,世界上任何事情都是能理解、有逻辑的,那你实际上已经间接的承认了"神"的存在,即世界是一种智慧设计。众所周知,大爆炸以后的事,理论与实验观测到的,已经相当符合了。但,大爆炸是怎么产生的?有没有大爆炸以前的事呢?我想,宗教在这里找到了位置。我要强调的是,在我心目中的上帝,是没有名字的;上帝一旦有了名字,可就离邪教不远了。

我常常给年轻人讲,有些问题,要反复地多想,畅开思想地想。但有些问题,一定要给宗教留一个位置。不须证明,只需信仰。否则,一定会想出神经病来。你非要问鸡与蛋哪个先有?非要问动者永动,静者永静,那么最初是怎么运动起来的?你非要问大爆炸前是什么?……如果一定要这样问,一定会和玻尔兹曼一样,疯狂悲观到自杀。

我们不仅要给宗教留一个位置,也应该为艺术留一个位置。法国印象派大师之一的高更,有一副名画,题目叫做《我们从哪里来?我们是谁?我们到哪里去?》这幅作品的题目就问了一个十个聪明人也回答不了的问题。他离开了生活优越,事业有成的巴黎,到了南美洲的荒岛,寻求纯朴简洁的生活。结果,贫病交加,他在绝望中自杀,又被人救活,在死神面前擦肩而过,但使他想通了人生的根蒂。他的这幅画作于1897-1898年,被视为他一生中最成功的作品,现在收藏在波士顿艺术博物馆中。其实,作品根本回答不了他所问的问题,只不过,通过艺术的语言,作了象征的表述而已。

关于宇宙的来龙去脉,有许许多多科学的理论,例如弦理论,也有许许多多哲学的论述,例如"道教",我曾写过一首诗,叫做《两根弦的宇宙》,这是一首我自己十分推崇的诗,原因是,这首诗,引用"亿"的个数,符合大爆炸理论的观测,不是胡编的。但这诗,绝对不是科学论文,也不是纯宗教的信仰,而是两者结合的艺术表述。汇科学宗教艺术于一身。现在附录于下面,作为我报告的结束。

谢谢各位。

两根弦的宇宙

为著名二胡表演艺术家,作曲家马晓辉而作

(一) 序曲

宇宙是什么?
宇宙是一切。
宇宙之前之外是什么?
什么也不是。
宇宙意味着一切,
那是还有一切以外的事。
没有过去,现在与将来,
没有大小,轻重与冷热,
更没有悲喜,贫富高低与俊丑。
有的只是什么也没有的没有,
没有的只是什么也有的有。
美好也好,凄惨也罢,
这就是根本意义上 的宇宙。

(二) 爆炸

二百亿年前,
盘古开天,
道可道,非常道,
道就是无名的神。
道生一,一生二,二生三,
三生万物。
无,为天地之始,
有,为万物之母。
一声爆炸,
无中生有,从此开始。
没有天地的天崩地裂,
没有雷电的雷电万钧。
混沌初开,
鸿蒙初辟。
霞光四射,
隆声回旋。
这无中生的有,就是宇宙,
宇宙,就是无中生的有。

(三) 宇宙之女

在一千亿亿亿亿亿分之一秒之后,

宇宙仍处在一亿亿亿亿度的高温。
宇宙之女就诞生在这特定的时空,
尤如炼丹炉里心高气傲的齐天大圣。
她拨动着双弦,
演奏着宇宙之声。
她凝视着万千世界,
撒播着生命的种子与日月星辰。
宇宙在迅速地膨胀,
温度也急剧地冷却。
膨胀的速度正比于距离,
宇宙的温度反比于尺寸。
宇宙之女终于跳出了炼丹的仙炉,
用她的双手,绘制创世的兰图。

(四) 两根弦的宇

宇宙的基本组成是有长度的弹性实体,
弦上的世界,别具一格,分外新奇。
粗细琴弦,奏出的是低高音符,
弓弧划出的是色彩丰富。
低音高音,对应着低能高能的弦状粒子,
两根弦,则是宇宙间奇妙的不对称与对称。
正反粒子系于弦的两端,
弦只能被无限拉长而从不绷断。
尤如琴弦不同频率振动发出不同的声音,
超弦不同方式的振动产生不同的粒子。
正是两根弦的奇妙神奇,
构造了包罗万象的大同宇宙。

(五) 尾声

宇宙是有限还是无限?
也许能回答这问题的只会是白痴。
想探讨宇宙的来龙去脉?
上帝已为你开启了地狱之门,
宇宙之所以会是今天这样,
只是因为如果不是这样就不会有人。
没有人,就根本不会有研究宇宙这回事。
这就是宇宙之女的两根弦给我们的启示。
宇宙间最不可理解的是为什么事事必须能理解,
也许人只能存在于可以理解的宇宙。
人与宇宙是那么地不可分离,
人需要宇宙,宇宙更需要人。

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