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发信人: jackleo (黑马), 信区: Mechanics
标  题: 怎样做一名青年科学工作者zz(转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Apr 14 20:24:24 2005), 转信

    黄瑞新是华人中著名的海洋学家，现为美国最有名的海洋研究机构WHOI的教授。他早年毕业于中国科学技术大学力学系，与范维澄院士是同学。他常常回国，特别是利用假期到中国海洋大学举办各种高级讲座，指导学生，其诲人不倦的精神具有大家风范。我在北京的时候同他面谈过一次，感觉此人真是一个做老师、做学问的牛人。他利用在我们系所学的流体力学知识，将它应用到海洋物理学的研究中去，做了很多深刻的工作。这篇谈话大约是他到海洋大学讲课时候的座谈，有人整理出来，我就转贴于此。

                           如何做一名青年科学工作者
                                   黄瑞新
                   （Woods Hole Oceanographic Institution ）
                                2002 年3 月21 日
    在座的年轻人个个才华横溢，跃跃欲试，决心大干一番事业，这是令人十分高兴的。常言道：“老马识途”，我是属马的，借今天的机会和同学们谈谈心。老马识途固然是有一定的优势，但未来的希望自然是寄托在“小马”的身上。如何使“小马”也能识途，或“不误入歧途”也是最为重要的。

    一、教育的主要目的是什么?
    我想教育的目的是把凡人培养成各种各样的人才。同学们今天坐在这里，因为你们都是“凡人”。海洋大学不是为“天才”或天生智力发育不全的人设立的。天才，比如牛顿，爱因斯坦，比尔·盖茨是不必上大学的，上大学是浪费他们的青春。大学是为我们凡人设计的。

    教育的主要目的有如下几点：
    1、学会求知—自学
    人们往往误认为进学校的主要目的是学会知识。这个想法很不全面，而且会误导。人类最重要的知识就是如何去学习新的知识的方法本身。人生能有几年在学校中念书？一个人走出校门走向社会以后，需要不断地学习新的知识，可以说是“学到老”。其实，学习新知识也是一个非常愉快的事。现代社会有许多老人重返学堂，把学习作为生活中最重要的一部分，作为人生的一大乐趣，这是令人十分高兴的。因此学会学习的方法，特别是自学的方法是十分重要的。
    2、学会做事
    学习的目的并不是为了背诵多少“知识”，成为一个“知识老人”，更为重要的是如何把知识用于实际生活。我们常常会遇到有些全拿5 分的好学生，出了学校大门，却不会在实际工作中去做事，也就是所谓的“书呆子”。我们应当强调学会做事的本领，而且要求在做事中创新。
    3、学会做人
    社会是一个有机的整体，一个人不能独立地生活，而必须作为社会的一员，要和他人合作。打交道。要学会与他人共处，学习别人的优点，克服自身的缺陷，学会在帮助别人中自己得到快乐。学会在社会上做一个合格的公民也是我们人生中最重要的一部分。有些人可能非常聪明能干，但不能融入社会中，甚至有些人走上极端，这样的人应当说是教育的失败。

    二、华罗庚的治学方法
    1、“聪明在于学习，天才在于积累”—“聪明在于勤奋，知识在于积累”
    我认识许多聪明的年青人，但不少人后来并没有做出什么成果，其中的一个主要原因是骄傲自大眼高手低，不屑于做艰苦的研究工作，不善于从实际生活中学习新的知识，不敢承认自己有不懂的东西。天长日久，原来脑子中的那么一点小聪明就失去了它原有的光泽。华罗庚是一位天才，但是他从来不以天才自居，恰恰相反，他几十年来坚持不懈，时时刻刻投身于自己的事业，华先生说的“拳不离手，曲不离口”这个道理。人的头脑是越用越好用，久而不用脑子就会“生锈”，所谓的天才也就变成凡夫俗子。
    2、“由薄到厚－由厚到薄”
    研究工作往往都是从搜集资料起步，对于青年学生和科学工作者来说，善于从现存的知识库中吸取营养是走向创造的第一步。几十年前，当中国还处于半封闭的时代，许多科技创新被新闻报道都被吹捧为“一无图纸，二无资料”的情况下做出来的。这种闭门造车的做法，在信息交流发达的现代社会已经过时了。然而现在我们要注意另一个误区－许多人读书破万卷，但在实际工作中却一事无成。最重要的是自己到底懂了没有。如果一尺厚的书和文章你都懂了，能够融会贯通这就是从厚到薄。你是不是真懂？一个很客观的标准是能用三言两语把这个问题给一个完全的外行解释清楚。我在麻省理工学院给物理海洋和气象专业的学生开课时，就建议学生们试一试。如果你学完我的课程后，可以给我和你的同学讲清楚，这个不算数，因为我们本来就懂。但是，如果你能给你生物系的同学解释清楚你到底学会了什么，而这些知识又有什么用，那么你就算是学懂了。

    怎样才能读好一篇经典著作？我认为要做到以下四点：
    1) 解文章的历史和物理背景，也就是说文章写作的动机和来源。
    2) 文章所采用的技术细节，例如观测手段，理论的推导或数值模式的操作，要注意从中吸取新的营养，学会一技之长。
    3) 文章最主要的结论及其物理意义。
    4) 文章中不够完善的地方，也就是你可以去试图改进的地方。

    许多青年学生和科研工作者常认为“经典著作”就是“天衣无缝”或“白璧无瑕”，其实这是一种错误的观念。科学的发展永远是后浪推前浪，推陈出新乃是科学发展最基本的规律。因为任何科学的成果都是在一定时代和条件下完成的。随着对客观世界认识的深化，我们对于同一个问题必定会有更深刻的解释。因此读完“经典著作”后最重要的一步是深入思考——下一步到底应当怎么做？没有走这一步的人无异于跑马拉松时在到达终点线前2步摔倒——前功尽弃。

    3、研究工作的四层境界
    1)“描红式”
    这在华罗庚的书中作了很具体的介绍。我们这一辈的人都知道，在学写毛笔字的时候，首先都是拿毛笔沿着字样一笔一划照着描。具体来说，比如一个学生乃至教授在学习一个新的题目时，首先要把它读懂，能推导出来，说出个所以然来，这就是描红式。
    2)试图应用并改进
    这是第二步，试图学会应用这就又进入高一个层次了，也就是要把人家已经有的理论拿来运用于一个新的问题上，并稍微地加以改进。就象婴儿学步一样，你走出的第一步往往显得很笨拙，甚至要摔倒，令人感到非常可笑，可是这一步是非常重要的。事实上，没有一个婴儿会害怕迈出自己的第一步，也没有一家父母会责怪自己的孩子第一步走不好，这一点非常重要。在这里也希望老师们也不要嘲笑学生所走的第一步，就象没有一个父母会嘲笑自己的孩子一样。诚然，这第二不也还不是真正的科研境界，真正的科研境界是华罗庚说的这第三步。
    3) 创造新方法，解决新问题
    这一步才是真真正正的做科学研究最重要的科研境界。但是，要创造新的方法，解决新的问题，如果没有前面二步，则完全是纸上谈兵。我们不是超前者，我想在座的，我还没看出谁是超前者。所以我们必须在前二步的基础上，扎扎实实地走到第三步。美国教育权威人士认为，假如一个学生只会背书，只会考5 分，那么这就没有达到预期的教育目的。我宁愿要一个学生，虽然拿低分，但有自己的独到的见解，能够自己解决问题。这样的学生才有希望成为真真正正的最有作为的学生。
    4) 开辟新方向
    一个科学工作者往往需要艰苦的努力，才有希望做到这一点。能够开辟新方向，是科学家能达到的最高的境界。维纳开创了控制论，就是一个经典的例子。我经常给我的学生讲，物理海洋学杂志上发表的文章有四档，
    第一档是在物理海洋学中开创性的文章，这样的文章在我们的领域中并不多，平均下来一年也不一定有一篇。著名的例子包括：海流的西向强化，深层西边界流的理论预测及实地观察，热盐环流的多重解，通风温跃层理论。
    第二档的文章是在开创新的方向的前提下，沿着这个方向有新的发现。在这里我希望在座的都能争取达到这个层次。比方说，大洋最底层的水温是非常非常低，这个事实是在一百多年前才首次观察到的，象这样的文章发表出来就是开创性的。探索大洋底水的来源及其变化就成为大洋环流的一个非常重要的研究方向，在这方向发表了许多好的文章，其中不少是新发现，所以是属于第二档。
    最近几年有几篇创新的文章，主要是涉及到大洋环流的能量平衡和混合问题，但是还有许多具体的问题，需要我们有新创造、新方向和新方法。象这类的文章在物理海洋学每年也就是10 篇左右。
    第三档的文章是一般性的，谈不上什么重大发现，也没有什么大问题，这样的文章是大多数。在物理海洋学上发表的文章，也不一定就是十全十美的，即使一篇好的文章，你拿过来也应当认真地分析。大家不要迷信已经发表的文章，有一些文章可能也有小的错误或者说不妥之处，当然，我们也不能苛求它是完美的。
    第四档的文章就是言之无物的文章，这样的文章也常常出现。
    最后，我特别强调华罗庚是一位数学家，毕竟数学和物理海洋学还是有重大差异的：特别我是个物理海洋的空头理论家，所以我也希望同学们不要被我所误导，因为物理海洋说到底是一个以观察为主导的学科。在这里我要提醒年轻的学者们，我们作理论研究和作数值模式一定要注意以物理背景为本，要从对物理现象的观察提升到理论。

    三、青年科学工作者的几个重要素质
    1、重视物理直觉“Intuition”
    时常听到有人说，中国学生的长处是大多数学生“数理”基础好，其实大多数中国学生只是推公式比外国学生快一点，而在物理概念上往往不太下功夫。我年轻是也曾天真烂漫地认为只要公式推得溜熟，就可以干出一番事业。在这个问题上，我希望大家不要背上一个“数理”好的包袱。其实，要说数学，印度和俄罗斯学生不比我们差，而美国学生则特别重视物理概念。数学好只是一个工具，只是一种形式逻辑的推理过程。形式逻辑推理的结论，其实是取决于在推理前所定的大前提，如果这些假定的前提不对或没有新的东西，那么你的华丽的推理也不会导致任何新的发现。这就是常说的“Garbage in, garbage out”。因此，我认为物理的直觉更为重要。物理直觉是一种超越常规死板的逻辑思维的概念上的飞跃和创造，是科学创造发现的最重要的源泉。
    物理直觉的产生好比是一株蘑菇的出土。蘑菇是一种真菌类植物，据说真菌的菌丝可以蔓延出几米甚至十几米。有朝一日，这些菌丝一旦连成一片，就好象是一个大网络一样，而我们肉眼所看到的蘑菇就破土而出。因而我们在地面上看见的蘑菇只是地下千丝万缕的菌丝的一个表面的集中反映。
    物理直觉的产生，也可能是源于在大脑中的类似过程。由于长期的细心观察和思考，大脑中很多神经细胞存储了许多有关的信息和兴奋点，而这些细胞和它们之间潜在的联系就是“菌丝”，在一个强烈扰动（来自外界或内部的自生信号）下，这些潜在的意识在一瞬间联接在一起，犹如触电或雪崩。许多过去模糊的思索互相连接成一个清新的概念，而这就是新的发现/发明的“种子”。当然物理直觉形成后，还需要加以严密的逻辑推理，从客观世界中证实我们的我们的物理直觉。
    物理直觉在很大程度上是长期积累和锻炼的结果，希望同学们一定要重视这种思维方式，并且不断培养和强化自己的物理直觉。一个具体的方法就是在读完一篇文章或一本书后，试图把它的主要内容在头脑中形成一个概念或一个图样，成为你自己形象思维的一部分，或者学是你的“直觉”— 一旦接触到类似的问题，你马上可以把自己的“直觉”联系起来，而不必采用复杂的数学公式。因为这种“直觉”的思维是瞬时完成的。过分地依赖复杂的数学公式反而可能扼杀这种闪电式的直觉思维。
    2、要有强烈的好奇心— “童心不灭”
    科学研究是一个永久不熄的观察，学习和发现的过程。人类对大自然各种现象的好奇心和求知的愿望，是驱动科学研究的基本动力。我们都经历过孩提时代。我记得当我的儿子很小时，他有很强的好奇心，一天问几十个为什么。这就是为什么小孩能很快地学会很多知识的缘故。可惜的是大多数人在成年后失去了这种求知的欲望，因此中断了这种学习的过程。许多科学家成功的故事都证明了经常细心观察自然现象的重要性。细心的观察会使我们能够发现许多别人未发现的新的现象，而深入的思考又使我们在大脑中建立许多兴奋中心。这些兴奋中心的潜在的联系一旦联成一片，就可能导致物理直觉的创新。
    3、要善于把握学科的主流和新的方向
    每门学科往往是由少数新的方向形成主流。学科的主流划成为推动学科前进的主要动力。由于大部分精英汇集于这些主攻方向，众多科学研究工作者的合作和竞争形成一个万马奔腾的局面，从而推进了学科的迅速发展。因此，对于一个年轻的科学工作者而言，认清并且紧跟学科的主流是成功的捷径之一。
    4、要勇于创新
    科学研究的全部意义就在于创新，离开了创新，科学研究就没有生命力。创新包括了发现新的现象和自然规律，包括对前人研究成果的重大改进，甚至可能是否定。许多年轻人不敢创新，甚至连想都不敢想，认为那是“专家”、“老手”的事情。其实所谓的“专家”们更是顾虑重重。因为创新往往包含有一定的冒险性。“老手”们怕出错，丢了自己的面子；年青人又不成熟，怕别人笑话。所谓“人有脸，树有皮”，种种包袱使得年青人和“老手”们畏缩不前。其实创新有如在大海中游泳，未下过水的人往往怕水；但是下过一次水后就知道水并不那么可怕，而且游泳是一种令人深心愉快的运动。同样创新所带来的喜悦和激情，可以说是对创新者最高的报偿。人们常说：“上帝给年青人犯错误的权利”。因此我希望年青人都应当去试一试，当然大胆的创造发明必须与严谨的科学态度相结合。
    5、要有扎实的基本功
    仅有创新欲望和思维上的一个光辉的闪烁是不够的。一个新的思想要得以实现还需要有严密的科学手段来付诸实践，而这就需要有扎实的基本功：包括对基本物理现象的深刻理解，对实验技术的掌握，基本数学工具和计算机的熟练运用。正如华罗庚所提倡的：“拳不离手，曲不离口”，也就是要运用自如，力求熟能生巧。特别应当注意到扩大自己的知识面。由于科学的突飞猛进，只有以、一门特长就往往不能够适应新发展方向的需要。因此，从学生时代开始就应当有广泛的兴趣，利用各种各样的机会去接触和学习多方面的知识，力求“触类旁通”。许多“外行”的科学家都是由于把“外来”的知识带进来，通过知识的融合而导致“柳暗花明又一村”的新局面。
    6、要有坚持不解的精神，数年如一地踏踏实实地工作
    现在有一些新闻报道有所失真，有时不切实际地宣传某某年轻科学家“一举成名”，吹嘘什么“天衣无缝”、“震撼世界”云云。这种宣传造成一种“彩票”效应，使许多年轻人误认为科学研究也是一种彩票。既然一个穷人一个晚上就可以成为百万富翁，那么一个没有学问的人不可以一天之内摇身一变而成为大科学家吗？年轻人崇拜诺贝尔奖金，梦想在《Nature》,《Science》上一举成名。这种把科学研究名利化的宣传，和科学研究这个崇高的职业是格格不入的。科学研究工作者是社会大众养育的，我们应当以自己的辛勤的劳动成果来报答公众的支持。这一点我想拿自己来做例子，我已经在温跃层方面做了18 年的理论研究也没有放弃，还在做，并且会一直做下去；如果不是这么坚持的话，我想，今天也不会到这里和大家谈心，因为不会有什么好说的。至于说我的工作对社会有多少价值，这个应该由大家给予评判，在这里我不能说自己如何如何好。我只是想说，不管做什么工作，只要你喜欢做，而且对社会有用，那就应该有恒心，锲而不舍地去做。在污染浪潮的冲击下泥沙俱下，鱼龙混杂。但是一个有志于科学研究的年青人要能耐得住寂寞。人们为什么对荷花百般的惊叹呢？只为荷花“出淤泥而不染”。
    7、要扬长避短，正确地估计自己的长处和短处，把自己摆在一个合适的地位
    这一点我想重点地讲一讲，中国有句话叫“取长补短”。我觉得这句话有点不妥，就象我们的手指，中指最长，你把它切下来补到短的地方去，这样做似乎是很“齐”了，但我认为这恰恰是一个误导。因为大家都知道，现在科学研究是人才辈出，千军万马，你好不容易有点长处，你不去发挥却要去补那个“短”，这样到头来你最后是要吃大亏的。我在美国有一天翻了一本杂志，里面讲了一个非常有说服力的例子。上面说，一个人必须要把握自己，有一点长处就一定要发挥出来。有一个人在上中学的时候，他班上的同学有的说将来要作律师，有的要作艺术家，还有的要作其他什么“家”的，都是些非常崇高的理想。而他在中学的时候就开始研究蚯蚓，在外人看来蚯蚓有什么好研究的呢？可是这个学生是非常有恒心的人，他从十几岁就开始研究蚯蚓，二十几岁的时候，他的同学当中有的已经赚了大钱，或升了官，可他还是默默无闻地研究蚯蚓。然而到他五、六十岁的时候，全世界都来找他，为什么呢？因为到目前为止，世界上只有他为了小小的蚯蚓做了四十多年的研究工作，而且取得了很大的科研成果。虽然这是一个不起眼的研究方向，而他在这个科研方向上确确实实地达到了最高境界。况且他的这个研究，对人类与自然环境的关系同样也起着非常重要的作用。通过这个不起眼的例子，我希望能说服年青人要扬长避短。唐诗中有一句“天生我才必有用”，我认为这是非常精辟的。
    另外，我觉得还要正确估计自己的长处，和短处把自己摆在一个合适的地位。这一点我特别要对年青同志们说一说，因为每一位年青人都有自己非常崇高的远大理想。说句夸张的话，我认为年青人要有一点“狂妄”的劲头，但是在有劲头的前提下一定制订一个切实可行的目标。这个目标与自己的长处以及所处的环境要相符合。如果把目标定得太高，就象有些人十几岁时就象诺贝尔奖，我认为是不妥的。第一，把拿诺贝尔奖当作一生的目标，本身就是一个错误；第二，把目标定得太高，最后很可能就会失望的，而且还可能掉进精神深渊里。所以我觉得人应该要正确估计自己的长处和能力，选择一个自己非常心爱的事业。我想一个人如果他选择了自己喜爱的事业，尤其是选择了搞科学研究事业的人，就要给自己制订一个比自己实际能力稍高一点的目标。这样干起来才能特别有劲，而且会不断地达到目标，自己会有成就感，希望年青人要特别注意这一点。
    在正确估计自己长处的基础上，要选择自己喜爱的事业，假如一个人强迫自己为了挣钱，或者为了讨好别人去做自己不愿作的事，我觉得这种人生活得太累。自己首先要问问自己，到底这一辈子想要做什么？如果一个人只想赚钱，那他就不要作科学研究，因为作科学研究不是一个赚钱的事业，它是一个很崇高的为人类追求真理的事业。当然在现代社会里，尊重科学家对社会的贡献，适当考虑给予科学家应有的保障也是必要的。
    孔夫子说“三十而立”。我认为三十岁的青年在现代社会生活中要立下业绩似乎是要求过高；但是年过三十的年青至少应当意识到自己的长处和短处，并且在社会生活中选定一个适合自己未来发展的职业，有一个明确的生活目标。
    8、要学会与别人交流
    志同道合的年青人应当经常在一起切磋学问，交流心得。通过讨论一篇文章或一个问题形成热烈争论的气氛，往往产生物理直觉上的突破。这里要求年青人们不要患得患失—自己有一点小小的新想法，不肯拿出来和同行交流，闭门造车。与朋友的交流往往可以避免不必要的弯路，也可以大大促进科研的进程，特别是专长不同的人之间可以互助拟补不足之处。例如：搞物理海洋的与搞化学、生物的结合在一起，搞理论和搞观测，或搞数模的结合在一
起，可以集思广益，从而得以突破一个人单枪匹马不可能攻克的难关，这也就是常常说的“Brain Storm”。
    9、要集中精力，首先在一个小领域中做出贡献
    有些年青人可能好大喜功，想在研究工作中“全面开花”。这样想法可能会导致不必要的挫折。北方人有个笑话，叫做“熊瞎子掰棒子”：熊瞎子跑到玉米地里，左手掰一个玉米夹在右胳肘窝里，然后右手掰一个玉米夹在左胳肘窝里。那么当熊瞎子从玉米地的另一头走出来时，它到底拿到了几个玉米棒呢？这个笑话隐含了很多的意义，就是不要贪多图快，结果一事无成。我建议年青人要集中精力，在一个相对小的研究领域中做出成绩，力争成为这个小领域的一个专家，然后再扩展到其它领域中去。这个就象是参加运动会，先要在单项上拿名次，然后再去那冠军或多项名次。
    10、要重视物理现象
    最后，我要大声疾呼：重视物理事实的观察和研究。物理海洋，首先是个物理学科，而且它是以观察为主导的学科。我要强调的是我们对海洋的认识过程首先是观察，然后深入思考，再提升为理论。现在我们有些做观测的人，经常是出去以后忙忙碌碌地搜集一大堆数据，回来写了一个报告就交卷了，没有时间深入思考，这样就失去了你观察的意义。不能以为你观察的就一定是对的，也不能说做理论就一定是错的。所有的人都应该重视观察事实。经过深入思考，才能提升为理论。科学研究最终要把实际观察的东西，提升为理论，再由作理论研究的或观察者本人把观察到的东西，应用于一个简单或复杂的数学模式。最后再返回指导进一步的观察，最终上升为理论。

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