哲學對科學家有用嗎？（2018）

Ping Ao（敖平）

上海大學物理系、上海定量生命科學中心，中國上海 200444

這無疑是一個會讓物理學家尤其、也讓科學家整體都產(chǎn)生分歧的問題。正因為意識到這一點，我想以一位杰出物理學家的成功學術(shù)道路作為一個正面例子，并結(jié)合我自己微不足道的親身經(jīng)歷加以補充。我確實希望，這樣一點討論，在中國當前較為浮躁的科研狀態(tài)下，會是有益的。

Anthony J. Leggett 目前同時擔任美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校和中國上海交通大學的物理學教授。他因在超流理論方面的工作獲得 2003 年諾貝爾物理學獎。長期以來，他始終在提出尖銳而深刻的問題，這與他本科階段在英國牛津大學接受的哲學訓練密切相關(guān)——當時他的好奇心尚未被物理學/科學喚起，最初志向也并不在物理或科學；也就是說，他是在完成文學學位之后才開始學習物理的。

顯然，他迄今為止的成功在很大程度上得益于這段經(jīng)歷——他曾說，在哲學訓練中學到的兩種思維工具對他幫助極大：一是如何清楚地陳述一個問題，二是如何判斷一個論斷是否有效。除了在超流領(lǐng)域的成就之外，他關(guān)于宏觀量子現(xiàn)象的工作也對相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠影響[1–3]。盡管他已經(jīng)像愛因斯坦、薛定諤等人一樣，是量子物理方面的世界級專家，但他始終深切關(guān)注量子力學的基礎(chǔ)問題，并不斷推動我們理解的邊界。正如他常說的，量子力學不僅僅是一個理論；任何有助于將其闡明的努力，始終都是必要的。

Leggett 也一直努力讓自己冷靜而審慎的思想能夠為更廣泛的讀者所理解。他那謙遜樸實的名字 Tony，在學生、同事以及一般熟人中同樣廣為人知。他的科普著作 《物理學的問題》[4] 比霍金的 《時間簡史》[5] 還早出版一年，而其中討論的許多問題至今仍然懸而未決。細心的讀者很容易從這兩本科普名著中發(fā)現(xiàn)兩種相反的哲學傾向：《物理學的問題》 采取的是一種積極的態(tài)度，而 《時間簡史》 所假定的則是一種消極的態(tài)度。后者清楚展現(xiàn)了一些物理學家在物理學巨大成功加持下所擁有的強烈自信。作為一名物理學家，我當然樂于看到這種令人安心的觀點。然而，作為一名嚴肅的前沿研究者，也許前一種更為冷靜的態(tài)度，反而更能引領(lǐng)我們走向新的發(fā)現(xiàn)，乃至范式轉(zhuǎn)移。

不用說，Tony 從與青年科學家以及各類學生的交流中獲得了極大的快樂。比如，過去幾年里，他每年都在中國上海為本科生和研究生開設(shè)一門關(guān)于超導與超流的課程。不出所料，連教授們也會來旁聽這門課。他還會抽時間與世界各地的小學、初中和高中學生交流；僅在中國，就從甘肅“偏遠”西部的平?jīng)龆?，到江蘇“精致”東部的蘇州北美高中，鼓勵并培育年輕而正在發(fā)展的心智中的好奇心。他的口頭禪通常是：沒有愚蠢的問題。 我至今還清楚記得，在我西雅圖的家中，我還在上小學的女兒曾向他解釋黑洞是如何形成的那一幕。

憑借其深厚的專業(yè)造詣和 60 年的研究經(jīng)驗，今年 1 月，Tony 在上海交通大學就凝聚態(tài)物理的未來作了一場富有洞見、富于挑戰(zhàn)且著眼未來的報告。我們對他那種既批判又建設(shè)性的思維印象極深。在我看來，他所使用的“崎嶇海岸”隱喻，以及把開放的物理問題分為三類的方式，今后必將繼續(xù)激勵我們所有人的研究。它們提醒我們：前方仍有尚未探明的深水區(qū)；對于某些問題，我們甚至并不知道它們的“哈密頓量”或“拉格朗日量”是什么——而這些本是典型物理學方法的出發(fā)點。盡管日程繁忙，Tony 還是欣然答應(yīng)把那場演講整理成文，也就是本期中的那篇文章[6]；這無疑會使我們大大受益。我也真誠感謝 Science Bulletin 邀請發(fā)表他的演講：這是為我們的科學共同體做了一件好事。

作為他的學生，我當然同意 Tony 的看法：恰當?shù)恼軐W訓練極有幫助。不過，這種態(tài)度所衍生出的追問風格，對我而言既是福，也是苦。苦的一面在于：我許多經(jīng)過艱苦努力、有時甚至耗費數(shù)月才得到的結(jié)果，往往連他頭幾分鐘的提問都經(jīng)不起，討論也就到此為止，直到下一次我自認為已經(jīng)能夠回應(yīng)他的問題。至于那些最終經(jīng)得起他“拷問”的結(jié)果，他通常也不愿意在論文上署名為合作者，即使那項研究原本可能正是由他發(fā)起的——因為他希望把更多榮譽留給學生或博士后。比如，我學生時期最好的工作之一，是關(guān)于耗散能級交叉問題的研究；這一問題是許多領(lǐng)域中的原型問題，從生物學、化學、凝聚態(tài)物理到天體物理皆然。那篇論文發(fā)表時，Tony 并未列名共同作者[7]。

不過，這也帶來一個缺點——這個問題至今在許多領(lǐng)域仍然非常相關(guān)，但近年來許多相關(guān)論文的作者并不知道我們——一個貧窮的學生和一個貧窮的博士后。另一方面，它的益處也同樣明顯，至少對我來說如此：經(jīng)歷這樣的智識體操，為我在自己的工作中建立了一種堅實的自信基礎(chǔ)，使我不會被表面的外部看法，甚至偶爾那些深刻而內(nèi)部性的批評輕易左右。在這里，我想舉出上海定量生命科學中心的兩個例子來說明這一點：一個是關(guān)于非平衡過程一種全新且有力的表述，另一個是關(guān)于癌癥機制，這兩者分別討論于兩篇隨筆中[8,9]。

最后，借此機會，我們一起祝賀 Tony 八十壽辰，并祝愿他今后歲月里更加成果豐碩。

利益沖突

作者聲明不存在利益沖突。

參考文獻

[1] Caldeira AO, Leggett AJ. 耗散系統(tǒng)中的量子隧穿. Annals of Physics, 1983;149:374.

[2] Leggett AJ, Garg A. 量子力學 versus 宏觀實在論：如果沒有人看，磁通還在那里嗎？ Physical Review Letters, 1985;54:857.

[3] Leggett AJ, Chakravarty S, Dorsey AT, 等. 耗散二態(tài)系統(tǒng)的動力學. Reviews of Modern Physics, 1987;59:1.

[4] Leggett AJ. 物理學的問題. 牛津大學出版社, 1987.

[5] Hawking S. 時間簡史. 劍橋大學出版社, 1988.

[6] Leggett AJ. 對凝聚態(tài)物理過去、現(xiàn)在與未來的思考. Science Bulletin, 2018;63:1019–22.

[7] Ao P, Rammer J. 耗散環(huán)境中二態(tài)系統(tǒng)的量子動力學. Physical Review B, 1991;43:5397.

[8] Ao P. 為什么時間不同于其他維度？ 中國科學通報, 2018;63:119（中文）.

[9] Zhu XM, Ao P. 干細胞是否是一切癌癥的核心？ 中國科學通報, 2018;63:1076（中文）.

作者簡介

敖平，上海大學長江學者教授，1983 年畢業(yè)于北京大學。之后通過李政道發(fā)起的 CUSPEA 項目進入美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校研究生院學習。在 A. J. Leggett 指導下研究宏觀量子現(xiàn)象并獲得物理學博士學位；隨后在 D. J. Thouless 指導下從事關(guān)于拓撲缺陷動力學的博士后研究。目前他的研究興趣橫跨生物學、工程學、醫(yī)學和物理學。