凭借一篇论文也可获得国家自然科学奖

8月5日至9日，盘桓于清华甲所。“甲所”名稍糙，却是清华园中至为幽静之所在。天子脚下紫禁之巅，周遭尽是翰林大学士。会议之余，土著交“作业”、迎“大考”，忙碌得几如无头飞蝗，全无心于附近荷塘月色和工字厅前的草岸芳树。回到长沙，录得京城一梦。此梦系一长者畅谈，内容遍及物理教育、科学研究和今年的国家自然科学奖，精深宏博、字字珠玉。根据回忆录得谈话内容十之一二，编成此博文。回忆难免挂一漏万，惟希望不至于谬以千里。第一部分主要为对今年两项国家自然科学奖中物理项目的评价；第二部分为对物理教学的一些看法。

一，凭借一篇《nature》论文博得今年国家自然科学奖

有一种可以称之为“四平八稳”的科学研究。这种研究很容易量化，例如引用率多少、影响因子高的刊物论文几何等等。现行的考核体制很容易量化这种研究成果，或者说这种考核体制和“四平八稳”的科学研究互为因果。可是，这种“四平八稳”的研究不以长久的影响力或者开创性贡献为追求，产生不了推动科学进步的思想，也就产生不了巨人。而科学巨人的高度才决定了一个民族科研水平的高度。因此从长久的角度看，“四平八稳”的科学研究可以有，但是一个考核体制不能只推崇这种研究。

今年的国家自然科学奖，有几个项目不错，例如紫金山天文台的常进和复旦龚新高小组的工作，这些工作有开创性。

复旦龚新高小组的工作利用第一性原理计算，发现32个金原子可以组成一个笼形分子。这一理论预言很快就获得了实验上的证实。不仅如此，由于金元素有很好的催化作用，利用这些笼形分子又能实现高效的催化。当然，他申报奖励的工作还不仅仅包括这一项，而是一个系列。但是，就凭金32这个笼形分子，在国际科学界他就具有了学术名片和很高的识别度。

紫金山天文台常进的国家自然科学奖，实际上就是一篇《nature》论文。他还不是论文的通讯作者，但是课题组有文字材料证明他有主要的credit. 奖该不该给? 我的意见是要给! 而且我认为国家就应该奖励、呼唤这类工作。这个观测需要在南极上空放气球收集来自宇宙射线中的数据，历时十年之久。最终获得了重大发现：高能电子的通量值比标准模型给出的值超出很多，当时的数值似乎是3倍. 这一结果立即获得了美国及其它国际同行的认可，精细测量发现超出量还不止3倍。这个发现开创了一个新的研究领域，提出了很多问题，绝大部分尚没有解决。完全可以猜测这个超出是暗物质粒子湮灭、或者暗示宇宙的确存在着额外维度的后果，而暗物质或者额外维度如果一旦获得确认，对物理学的发展将是多大的贡献?

二，物理教育要向前辈们学习

彭(桓武)公、王(淦昌)老以及黄(昆)先生等前辈物理学家所掌握的物理知识未必有我们这一代人丰富，但是彭公的HHP介子场论、王老的中微子检测建议和黄先生的晶体理论，就是物理学进步的一个一个坐标点。我们这一代对物理学有多少贡献?

不要说他们自己年轻时对物理学发展的历史性贡献了，就是他们在年长时的洞见也令我们这一辈望尘莫及。例如，王老很早就建议利用宇宙线进行宇宙学和基本粒子的研究，彭公就建议激光加速粒子的研究，黄先生亲自启动了中国的微电子学科的发展等等。他们提出这些建议时，有些我就在现场。物理学后来的发展，甚至物理学诺贝尔奖，有些就验证了他们的预见。真是深刻而精准! 这一点我们也做不到！

我思考过为什么会有这个差别。前辈们亲身参与了对未知领域的探索、经历了物理学理论的建立的几乎全部过程，从而培养出了对物理学发展的洞见(insight)力。所以，物理power的获得，和物理知识获得的途径和方式密切相关。

有了这个认识，再看看我们现在的物理教材及其教学，就会发现有些问题。例如量子力学教材和教学，变成了在给定势场下解Schrodinger方程。量子力学中直接测量的量，例如散射截面和相移等等，这是我们直接打交道的量。相互作用势能不是直接可观测量，而要依赖实验结果把它们猜测出来。杨(振宁)先生所谓好的物理都是猜出来的，就是这个意思。而现在物理学教学环节中，完全没有了猜测这一步骤，这是一个重大的缺失。

前辈们在艰苦的条件下，都能做出国际一流的研究工作。我们这一代已经老了，身体也不好，常常心有余而力不足。希望年轻的一代能向前辈学习，早点赶上和超过国际上的同辈们。

回到现实中，“中国物理学会第十届物理教学委员会第一次扩大会议暨中美大学物理教育高层论坛” (2012年8月5日至8日，清华大学)上美国物理教师协会（AAPT）主席D. Sokoloff 率领一个代表团来访，代表团主要成员有：国际物理教育委员会（IUPAP-ICPE）前秘书长D.Zollman，AAPT国际合作委员会主席L.Bao，哈佛大学物理教授，著名物理学家、物理教育研究专家E.Mazur. 他们在报告美国大学教学的基本理念时，可以发现他们对学生物理的教育，首先就是鼓励学生就具体过程进行物理猜想，而不是首先告诉物理的原理然后从原理的角度思考。仅此一点，足见长者对我国物理教学问题所在的见解一针见血，而和国际一流教学理念想通。

最后，博主要为凭借一篇论文奖获国家自然科学奖一事，赞一个！