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科學(xué)家與科學(xué)之路 -------------------------------------------------------------------------------- 思想者小傳
姚期智 世界著名計(jì)算機(jī)學(xué)家， 2000年圖靈獎(jiǎng)得主，現(xiàn)任清華大學(xué)交叉信息研究院院長(zhǎng)、清華學(xué)堂計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)班首席教授，美國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院外籍院士。 1975年至 2004年，先后在麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、普林斯頓大學(xué)任教授， 2004年加入清華大學(xué)。他創(chuàng)建了通訊復(fù)雜性和偽隨機(jī)數(shù)生成計(jì)算理論，奠定了現(xiàn)代密碼學(xué)基礎(chǔ)，并在量子計(jì)算等領(lǐng)域作出獨(dú)到的貢獻(xiàn)。 我從事科學(xué)研究這么多年，認(rèn)識(shí)了許多很有名很杰出的科學(xué)家，今晚我想借這個(gè)機(jī)會(huì)，把我見到的一些科學(xué)家，以及我對(duì)于科學(xué)事業(yè)的心得和大家一起分享。 代表科學(xué)的兩種精神 蕭伯納在一個(gè)劇本里說過，“有的人看到已經(jīng)發(fā)生的事情，問‘為什么會(huì)這樣’；我卻夢(mèng)想一些從未發(fā)生的事情，然后追問 ‘為什么不能這樣’?！蔽矣X得這句話非常膾炙人口，正可以用來代表科學(xué)的兩種主要精神。 首先，我們要談一談什么是科學(xué)家，科學(xué)家做什么樣的事情。在此，我想 引用一位大文豪——蕭伯納（Bernard Shaw）在一個(gè)劇本里說的幾句話： “有的人看到已經(jīng)發(fā)生的事情，問 ‘為什么會(huì)這樣’；我卻夢(mèng)想一些從未發(fā)生的事情，然后追問 ‘為什么不能這樣’?！边@句話非常膾炙人口，很多人用不同方法引述。我覺得這句話正可以用來代表科學(xué)的兩種主要精神。屬于第一種的，看到自然現(xiàn)象想到去解釋 “為什么會(huì)這樣”，代表者就是牛頓 （IsaacNewton）：被蘋果擊中而推出萬有引力。代表第二種的科學(xué)家，就是高錕教授，從玻璃夢(mèng)想到用光纖通訊而成了光纖之父，得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，對(duì)整個(gè)世界產(chǎn)生了無比重要的貢獻(xiàn)。 在我的生涯中，遇到過很多這樣的科學(xué)家。首先講講他們對(duì)我的啟發(fā)。 我早年在哈佛大學(xué)物理系的導(dǎo)師——格拉肖 （Glashow）教授，是1979年諾貝爾獎(jiǎng)得主。他并非出身于書香門第，而是生于從俄國(guó)移民到美國(guó)的工人階級(jí)家庭，但他家里對(duì)子女教育非常注意。他從年輕時(shí)就像各位一樣，對(duì)科學(xué)非常敏銳，上的是布朗士科學(xué)高中 （Bronx ScienceHigh School），紐約市非常出名的中學(xué)。大家都知道，上很好的學(xué)術(shù)學(xué)校，最大的好處并不是為了證明自己的優(yōu)越和聰明，而是你在這些地方能遇到很多杰出的同學(xué)和朋友，能夠互相激勵(lì)，最大限度地發(fā)揮每個(gè)人的天賦。他的一個(gè)高中同班同學(xué)，后來也成為諾貝爾獎(jiǎng)得主。格拉肖教授對(duì)我很大的一個(gè)影響是，他是一個(gè)非常有創(chuàng)新力的人，能夠很大膽地假設(shè)一些事情，覺得世界是這個(gè)樣子，對(duì)自己所做的結(jié)論非常有信心。他所做的事情中，有一個(gè)非常杰出的，就是預(yù)測(cè)了粲夸克 （CharmQuarks）。物理學(xué)家一開始覺得有三種基本的夸克 （Quark），他推斷有第四個(gè)存在，雖然他作出推斷、得出結(jié)論的方法并不是那么嚴(yán)謹(jǐn)，但他有非常強(qiáng)的直覺。后來他的推斷果然被證實(shí)，對(duì)物理界產(chǎn)生了非常大的影響。 從格拉肖教授身上，我收獲的是：我們要對(duì)自己有信心，敢于提出別人沒有提出的觀點(diǎn)。 第二位是我在哈佛大學(xué)物理系的同學(xué)，戴維·波利策 （David Politzer）。我們同一年讀研究生，他2004年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。他很有意思的一點(diǎn)是，第一篇論文發(fā)表于1973年，解釋某種物質(zhì)的基本構(gòu)造，這篇論文成了他2004年獲得諾貝爾獎(jiǎng)的基本貢獻(xiàn)。在座的同學(xué)應(yīng)該得到鼓勵(lì)，一個(gè)年輕人所做的事情，很可能就是非常重要的，不要妄自菲薄，研究生論文可能變成科學(xué)領(lǐng)域最杰出的貢獻(xiàn)之一。在物理學(xué)領(lǐng)域，甚至有本科生就做出諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別的成績(jī)。這里還有一段有趣的插曲，波利策當(dāng)年提出的問題，當(dāng)時(shí)哈佛有一位博士后曾經(jīng)也想過，他最先花了一年多的時(shí)間把所有的理論都證明計(jì)算了一次，計(jì)算了七八個(gè)不同的理論，剩下最后一個(gè)理論時(shí)他放棄了，讓別人去做。就是這個(gè)理論，戴維·波利策拿來接著計(jì)算，結(jié)果驗(yàn)證成功而得了諾貝爾獎(jiǎng)。對(duì)于那位哈佛博士后而言，這可算得上是功虧一簣。 從中我收獲的是：我們不能輕易放棄，要能吃苦并堅(jiān)持到底。 第三個(gè)例子，是大家比較熟悉的約翰·納什 （John Nash）。剛才我們講人在年輕時(shí)就可能做出舉世聞名的工作，我想這種英雄出少年的例子在全世界是很多的。比如1994年諾貝爾獎(jiǎng)得主約翰·納什，他的第一篇文章是1950年他還是普林斯頓大學(xué)的本科生時(shí)發(fā)表的一篇兩頁紙的論文，“N人游戲中的平衡 點(diǎn)”（ Equilibrium points in N -personGames）。當(dāng)時(shí)博弈論有個(gè)未解的問題：就是當(dāng)博弈有雙贏的可能性時(shí)，怎樣做一個(gè)對(duì)自己最有利的策略？這個(gè)問題即使博弈論的創(chuàng)始人馮·諾伊曼 （Von Neumann）也不知如何解決。納什把他的草稿請(qǐng)馮·諾伊曼過目，后者覺得沒有什么價(jià)值，這讓納什很沮喪。但他的一個(gè)好朋友大衛(wèi)·戈?duì)枺―avid Gale），鼓勵(lì)他說這個(gè)工作做得非常不錯(cuò)，應(yīng)該好好寫完拿出來發(fā)表。很幸運(yùn)，約翰·納什后來發(fā)表了這篇論文，并在45年后因此獲得諾貝爾獎(jiǎng)。 這給我們的啟示是：不要絕對(duì)相信權(quán)威，即使像馮·諾伊曼這么偉大的科學(xué)家，也會(huì)有誤判的時(shí)候。 科學(xué)家的逸聞趣事 1974年圖靈獎(jiǎng)得主、斯坦福大學(xué)教授高德納非常多才多藝，他有三個(gè)特點(diǎn)讓人敬佩：一是很專注，任何時(shí)候只專注于一件事情；二是追求完美，每件事情都力求盡善盡美；三是做事快、效率高。他曾把自己關(guān)在一個(gè)無窗的小閣樓里，一個(gè)下午搞定了三四十頁的論文，且手稿絕少更改，好像莫扎特寫樂曲。 下面談?wù)勎以谟?jì)算機(jī)領(lǐng)域遇到的一些人。第一位叫高德納 （DonaldKnuth），任教于斯坦福大學(xué)， 1974年圖靈獎(jiǎng)得主。我第一次見到高德納是在1975年，當(dāng)時(shí)我剛結(jié)束計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位的學(xué)習(xí)，解決了一些問題，他邀請(qǐng)我去做一個(gè)夏天的訪問。他非常多才多藝，數(shù)學(xué)上非常有造詣，編程上更有造詣。在美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)會(huì)舉辦的第一次編程大會(huì)上，他的程序比別人快很大一截。清華有很多編程高手，但我相信還是比不上他。 他有三個(gè)特點(diǎn)讓我很敬佩，一是很專注，任何時(shí)候只專注于一件事情。他是一個(gè)很有紀(jì)律的人，曾說過，今后兩年的日歷上每天做什么都應(yīng)有一個(gè)計(jì)劃。第二是追求完美，每件事情都力求盡善盡美。第三是做事非?？?，做出來的程序比別人運(yùn)行快，寫程序的速度也很快。他這三個(gè)特點(diǎn)可以用一個(gè)他寫Tex軟件的例子來說明。大家都知道寫這么大的軟件非?；?，他做的時(shí)候基本不做別的事情，全神貫注。一般做這樣的事情需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)，但他是一個(gè)人寫的，因?yàn)樗环判膭e人能寫出像他那么漂亮的編碼，而他一個(gè)人完成得也很快。 關(guān)于完美和效率，我還可以舉另外一個(gè)例子。 1975年夏天，我在斯坦福訪問期間，我們一起做了幾篇論文，他說寫的部分不用我管了。他把自己關(guān)起來，別人都喜歡有窗戶有花園有鳥鳴的環(huán)境，他卻把自己關(guān)在無窗的小閣樓里，一個(gè)下午搞定了大概三四十頁的論文。他的手稿絕少更改，好像莫扎特寫樂曲，不得不讓人佩服。 高德納最偉大的工作包括 《編程的藝術(shù)》 （Art of Programming）這一系列書。在1960年初的時(shí)候，計(jì)算機(jī)科學(xué)剛起步，美國(guó)的大學(xué)也剛開始有計(jì)算機(jī)科學(xué)系。他對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)不但了解其數(shù)學(xué)理論，而且是編程序的高手，有很多寫碼的經(jīng)驗(yàn)。他幾乎是唯一的一個(gè)人，有這樣的能力及學(xué)識(shí)，能寫下所有的相關(guān)知識(shí)，來建立一門學(xué)科。他的這一系列巨作，使計(jì)算機(jī)科學(xué)成了一門科學(xué)。在1968年 《編程的藝術(shù)》第一卷出版之前，他已經(jīng)親筆寫好七卷共3000頁的手稿。他的3000頁跟我們一般想象的概念不一樣，都是蠅頭小字，很難相信是一個(gè)身高兩米的人寫的。在這一點(diǎn)上他很像 《哈利·波特》的作者羅琳，她也是七卷手稿擬定后才一卷卷出版。我想各位如果曾經(jīng)讀過 《編程的藝術(shù)》，就會(huì)發(fā)現(xiàn)該書寫得非常流暢，能夠把很多信息寫得非常精細(xì)，而且用的篇幅很少。里面小小一段話，換了別人寫可能好幾頁紙還說不清。 這部著作到1973年共出版了3卷，另外還有4卷，但他對(duì)當(dāng)時(shí)的排版技術(shù)不滿意，認(rèn)為排出的格式不夠美觀，他想設(shè)計(jì)一套好的排版系統(tǒng)，讓效果更加完美。 1977年我和他一起搭乘飛機(jī)去德國(guó)開會(huì)，他說要暫時(shí)中斷關(guān)于 《編程的藝術(shù)》的工作，因?yàn)橐鲞@排版系統(tǒng)的工作，大概要半年左右。但是沒想到十年一晃就過去了。倒不是說寫系統(tǒng)花了很長(zhǎng)時(shí)間，而是他發(fā)現(xiàn)不光是排版不夠好，印刷的字體也不夠漂亮。他是一個(gè)有著很深人文傳統(tǒng)的人，喜歡以前西方古書里專人手寫的字體，希望印刷技術(shù)能用科學(xué)方法做到和以前的字體一樣美麗。他運(yùn)用數(shù)學(xué)算法設(shè)計(jì)字體，因而耽誤了出版的進(jìn)展，最近第四卷才出來。他說還是要完成7卷，要做到80多歲， 2030年可以做完。 高德納對(duì)中國(guó)很友好。有一天我在他辦公室外見到兩位從中國(guó)去的學(xué)者。當(dāng)時(shí)是1979年左右，中國(guó)首批學(xué)者到西方學(xué)習(xí)研究，高德納先生把他們請(qǐng)進(jìn)房間，跟他們講Metafont的工作，后來他們把它用在中文字體的設(shè)計(jì)上。這幾位學(xué)者在斯坦福呆了一年多，我曾見過幾次。上世紀(jì)80年代，我第一次回到北京參加科學(xué)院的會(huì)，很驚喜地見到我當(dāng)初在斯坦福的這幾位老朋友，他們現(xiàn)在都已經(jīng)是中國(guó)科學(xué)院院士，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域擔(dān)任非常重要的工作。 再提一位，杰弗里·烏爾曼 （JeffUllman），大家可能讀過他的一些書。他本來在普林斯頓工作，后來被吸引到斯坦福去。他是一個(gè)有冷幽默的人。他曾講過一句話讓我印象很深。他說：“聰明人不值錢，一毛錢可以買一打，重要的是能對(duì)他人有影響?！彼旧硪苍趯?shí)踐這個(gè)哲學(xué)。他自認(rèn)有一個(gè)長(zhǎng)處，就是對(duì)于新東西吸收很快，寫書也很快。計(jì)算機(jī)科學(xué)日新月異，他對(duì)很多新的事情都用心學(xué)，很多領(lǐng)域他都開課寫書。他還有另外一句話，關(guān)于寫書的哲學(xué)： “如果材料好，寫得差一點(diǎn)也不要緊?！痹谝粋€(gè)新的領(lǐng)域里，第一本書會(huì)有很多人用，會(huì)影響很多人。 再來談?wù)剶?shù)學(xué)家保羅·埃爾德什（PaulErdos）。他寫了1525篇文章，有511個(gè)合作者。我不是希望大家也學(xué)他寫千篇文章，跟這么多人合作?，F(xiàn)在文章寫得多不算稀奇，我想說的是，他是一個(gè)完完全全專心做研究的人，而且他有一些特別之處。比如他是沒有家的人，一年365天有360天在路上，在美國(guó)、歐洲各個(gè)地方旅行，基本所需都在一個(gè)行李箱里。他也不住旅館，而是住在朋友家，而且基本都是數(shù)學(xué)家，從早到晚都可以交流。他有很多膾炙人口的小故事。比如Epsilon，微積分里用來代表 “微小”、 “小”的意思。他喜歡用 Epsilon代表小孩子。朋友問他：“吃過午飯了嗎？ （Have you hadlunch？ ） ”他回答： “我吃了一點(diǎn)。（Yes， I ate an epsilon.）”朋友笑他：“你是食人族，吃了個(gè)小孩子！” 再比如咖啡，他用一個(gè)詞 “定理咖啡（Theorem coffee）”來指咖啡很濃，可以激發(fā)數(shù)學(xué)思維，證明出定理。他在斯坦福訪問時(shí)，曾在我們家住過兩天，稱贊我太太儲(chǔ)楓教授做的咖啡堪稱“Theorem coffee”。他的整個(gè)思維，覺得數(shù)學(xué)不但是很高深重要的科學(xué)，也是社會(huì)合作的一個(gè)活動(dòng)，覺得數(shù)學(xué)應(yīng)該大家都參與，互相都合作，這是做數(shù)學(xué)最好的方式?？茖W(xué)界流行一個(gè) “埃數(shù)”（Erdos number）的概念，代表和埃爾德什合作的 “最近”距離，可說是最早的一個(gè)社交網(wǎng) （social network）。埃爾德什的社交網(wǎng)絡(luò)之廣到什么程度呢？不僅數(shù)學(xué)家，甚至許多生物學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家都有一個(gè)近距離的 “埃數(shù)”。 科學(xué)之路該怎樣走 組織一個(gè)團(tuán)隊(duì)，或者交朋友，都要看到別人的長(zhǎng)處。抱著積極的態(tài)度會(huì)讓人過得比較愉快，這樣才能和別人合作，而多數(shù)工作需要團(tuán)隊(duì)合作。一個(gè)人的才能不完全是天生的，很可能是后天培養(yǎng)的，只要努力，總能變得更聰明更優(yōu)秀。 最后談?wù)剬W(xué)問以外的事情。我在臺(tái)灣長(zhǎng)大，一直很用功，社會(huì)上也覺得讀書是一件很辛苦的事。我在哈佛的導(dǎo)師格拉肖教授像電影明星一樣，是很風(fēng)趣、外向的人。他喜歡滑雪，喜歡吃好的喝好的。我在哈佛讀書期間，他曾帶我到法國(guó)馬賽訪問一學(xué)期，其間還到意大利西西里島參加過一個(gè)夏令營(yíng)。在那半年，我受他影響，體會(huì)到原來科學(xué)家不用像苦行僧一樣生活。他曾帶我去一個(gè)法國(guó)頂級(jí)的三星米其林（Michelin）餐廳用餐。我當(dāng)時(shí)很土，當(dāng)穿著燕尾服的服務(wù)生來問點(diǎn)什么飲料時(shí)，別人都點(diǎn)了雞尾酒，我卻要了牛奶，服務(wù)生非常吃驚，格拉肖更是笑得不可開交。我記得那時(shí)米其林餐廳的人均消費(fèi)是150美元，相當(dāng)昂貴。歲月如梭，辛苦不再談。另一次覺得生活特有情趣的是1984年，在意大利西南海邊的一個(gè)漁村開會(huì)，當(dāng)?shù)厝说纳罘绞椒浅］p松寫意，我們會(huì)后，傍晚時(shí)在海邊一起聊天、跳舞、吃海鮮，我真正感受到完全放松下來，平時(shí)覺得非常重要的事情都沒有那么重要了。那真是一段美好的記憶。 我再說說高德納的為人。他是一個(gè)對(duì)自己要求苛刻的人，而對(duì)別人卻非?？犊蠖?。他對(duì)每個(gè)人每件事都能看到其正面，又熱愛音樂、藝術(shù)、文學(xué)等等。他的多元化態(tài)度是我們應(yīng)該要學(xué)習(xí)的。組織一個(gè)團(tuán)隊(duì)，或者交朋友，都要看到別人的長(zhǎng)處。抱著積極的態(tài)度會(huì)讓人過得比較愉快，這樣才能和別人合作，而多數(shù)工作需要團(tuán)隊(duì)合作。 我去過很多地方，每個(gè)大學(xué)都有其不同之處，有些地方競(jìng)爭(zhēng)非常強(qiáng)，有些地方很安靜，但基本上每個(gè)環(huán)境都有它好的一面。有時(shí)聽人埋怨所處環(huán)境不好，我想重要的是應(yīng)該利用環(huán)境中好的地方。譬如一個(gè)地方來往的人很多，這是長(zhǎng)處，可以擴(kuò)大交流；一個(gè)地方非常安靜，這也是機(jī)會(huì)，可以不受人影響，專心做出有深度的東西。 還有最重要的一點(diǎn)，一個(gè)人的才能不完全是天生的，很可能是后天培養(yǎng)的。每個(gè)清華學(xué)生，畢業(yè)時(shí)應(yīng)該比入學(xué)時(shí)更聰明。有很多人天生非常聰明，開始可能比人家好很多，但后來的成就未必突出。一個(gè)人只要努力，總能變得更聰明更優(yōu)秀。我給自己一個(gè)挑戰(zhàn)的方法，不想老是做一樣?xùn)|西，我每次要求一個(gè)新的方向，而且要越做越好。你督促自己做什么，就向這個(gè)方向走，即使不能完全達(dá)到，也能比別人走得更遠(yuǎn)。每次都做比自己能力更難一點(diǎn)的事，這樣容易進(jìn)步。我們應(yīng)該要把自己變成最好的自己。同時(shí)，不能悶頭自己做，要把握一個(gè)十年后仍然重要的方向。 今天的聽眾我想多半是本科生，我下面說的可能更適合研究生。 你可能會(huì)問，如果我想改變研究方向行不行？我告訴你：高德納本科學(xué)物理，博士研究數(shù)學(xué)，最后成為計(jì)算機(jī)科學(xué)家；沃特·吉爾伯特 （WalterGilbert），從物理學(xué)轉(zhuǎn)而研究分子生物學(xué)， 1980年獲化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)，他還是生化公司Biogen的創(chuàng)始人。 該不該事業(yè)轉(zhuǎn)型？沒有人能給你最好的建議，你要聽從內(nèi)心的召喚。 會(huì)不會(huì)太遲了？要有信念，值得做的事情會(huì)存在很多年的。 會(huì)不會(huì)太早？還是要有信念，此外還需耐心，慢慢等到時(shí)來運(yùn)轉(zhuǎn)。 現(xiàn)在大家都在談創(chuàng)新、創(chuàng)造力。畢加索 （Pablo Picasso）是20世紀(jì)最重要的、擁有偉大創(chuàng)造力的藝術(shù)家之一。他的工作改變了世界，但是你看他后期的作品，不會(huì)想到他早期是一個(gè)傳統(tǒng)型的畫家，寫實(shí)性的，完全沒有抽象的。我們平時(shí)總說，創(chuàng)新最忌諱模仿他人。但畢加索說的一句話我非常欣賞： “模仿別人是必要的，但老重復(fù)自己，炒冷飯，就可悲了?！边@句話對(duì)我們搞創(chuàng)新很有啟發(fā)。 其實(shí)在科學(xué)以外，到處都有能讓我們學(xué)習(xí)、鼓勵(lì)我們前進(jìn)的人和事。今年年初的澳網(wǎng)男單決賽 （AustralianOpen），德約科維奇 （Djokovic）對(duì)陣納達(dá)爾 （Nadal），長(zhǎng)達(dá)5小時(shí)53分鐘，是澳網(wǎng)史上歷時(shí)最長(zhǎng)的對(duì)決。納達(dá)爾是網(wǎng)壇一哥，戰(zhàn)無不勝，但這場(chǎng)他輸了。大家一般認(rèn)為他是鄉(xiāng)土少年，不善言辭。但這次比賽后記者訪問，他說的一番話，極具智慧，堪稱完美。他說：“在這里比賽感覺很好，能不斷嘗試挑戰(zhàn)自己身體的極限”， “我真的很喜歡這種感覺，我總是說享受痛苦是一件好事，不是嗎？所以當(dāng)你身體狀況佳，有激情，有準(zhǔn)備，你就不怕吃苦，而且能享受這種痛苦。今天我就有這種感覺，非常好的一種感覺。比賽很煎熬，但是比賽中遇到的所有困難都給了我樂趣。我不斷努力去尋找解決困難的方法。我不斷用心、用智，去克服困難，全力以赴在打比賽。雖然痛苦，卻覺得真爽，那種感覺超越了網(wǎng)球之外?！?/P> 我覺得他的這番話用來詮釋科學(xué)家與科學(xué)之路，最恰當(dāng)不過。 |
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