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封面人物:物理学家梅教授“自我消失”

/梁美灵  王则柯

 

    混沌理论或混沌学的发展过程中,有许多戏剧性的故事。成功之路仿佛是由众多机遇所组成,更深入的观察会使你感到坚实的科学修养、广泛的跨学科的科学兴趣和具有洞察力的科学决断是多么重要,三者缺一不可。生物科学圈子中混沌学的代表人物罗伯特·梅(R.May)的经历,是一个很有教育意义的典型例子。

    罗伯特·梅一九三六年生于澳大利亚的悉尼市,一九五二年毕业于悉尼男子中学。随后,他升入悉尼大学,一九五六年物理学本科毕业,取得学士学位,并得到成绩优异的学校金奖。他继续在悉尼大学接受研究生教育,在理论物理和应用数学两个方面表现出浓厚的兴趣和良好的天赋。一九五九年,他在悉尼大学得到理论物理学哲学博士学位。

一直到这个时候,梅的经历完全是在澳大利亚的学校中取得的。按照一般的看法,理论物理学或者再加上一点点应用数学,将成为梅的毕生的事业。

    西方发达国家的教育体系中,有一项博士后研究制度。在具有一定水平的大学之间,如果你在这所大学取得了博士学位,就必须离开这所大学,申请到别的大学或研究部门做一段博士后的研究工作。这项博士后研究制度,对于科学人才的培养,具有重大的战略意义。本校的毕业生不许马上留校工作,一可以防止“近亲繁殖”给高等学校和研究机构带来的种种弊病,二可以促使青年学者早日离开师长的羽翼到一个崭新的环境里汲取营养,经受锻炼。

    就这样,梅首先以其优异的学业纪录,申请到美国哈佛大学从事两年的博士后研究工作,主要的领域是应用数学。当然,在哈佛他要给学生上应用数学的课,这使他在数学方面的素养更加坚实。随后,带着在哈佛的经历,他回到悉尼大学物理系工作了十年,并且在一九六九年得到学校对于杰出教员的最高奖赏——特别教席奖赏。在为母校服务的一九六二——一九七二年期间,他利用教学休假制度,先后又在哈佛大学,加州理工学院和英国的牛津大学短期工作。在哈佛还是干应用数学,在加州理工学院研究天体物理学,在牛津大学从事等离子态物理学的课题。这些学校,都是世界第一流的学校。美国的哈佛和英国的牛津自不在话下,就拿加州理工学院来说,也一直属于美国最好的十所大学的行列。

    这个时候的梅,虽然还算不上一个世界知名的大科学家,但已经是一个有出色经历的、地位十分牢靠的物理学教授了。这时他只有三十多岁。二十多年光景,梅是一帆风顺走过来的。他大可以踌躇满志,借着物理学教授的头衔,沿着这条平坦的大道一直走下去。谁也未曾料到,时近不惑之年,梅教授的研究方向却发生了表面上看来完全改弦更张的变化。

    那是在一九七二年的春天,梅离开悉尼大学到美国普林斯顿高等研究院短期工作。这个研究院,就是杨振宁教授多次向中国学者介绍过的“象牙之塔”。在这个二十世纪最伟大的物理学家爱因斯坦和二十世纪最伟大的数学家冯·诺依曼长期工作过的精英荟萃的地方,梅对于当时处于酝酿阶段的混沌学的洞察力和他天生的广泛的科学兴趣,似乎在短短的几个月时间里,把他引向生物科学的迷人的圈子。随后,梅宣布作为物理学教授的梅已经消失,他要在生物科学的圈子里从零开始,好好干一番事业。

    那个时候,正是生物数学发展势头很猛的时候。生物数学家正忙着用这样那样的微分方程来描述他们的生物系统。他们总是企图把生物系统纳入确定性系统的框架:一个描述系统变化规律的微分方程加上一个描述系统现状的初始条件,将一劳永逸地解决系统今后的全部发展。尽管这种努力一次一次地遭到失败,人们却只在修改他们的方程,修改他们的参数,希望理论计算结果能够和实际发展情况拟合得好一些。梅教授从他的应用数学考虑出发,觉得某些紊乱的结局可能是系统所固有的。这样的话,只靠修修补补将无济于事。他敏锐地觉察到,这是科学研究中一个有待开发的领域。在普林斯顿高等研究院短期工作结束时,他果断地要求到普林斯顿大学生物系工作,从讲师的工作做起。

    超人的胆略和坚实的步伐,使他获得了成功。一九七五年,也就是说在他改行还不到四年的时候,他成了普林斯顿大学生物学的正教授,而且是具有荣誉教席的正教授。

    原来,在美国的一些大学(特别是私立大学),有各种各样的基金会,用以褒奖有杰出贡献的教授。得到这种荣誉的教授,称为荣誉教席教授。梅是“一八七七级”荣誉教席教授,他所得到的奖金,是普林斯顿大学一八七七级校友捐款所设立的基金提供的。奖金的数目虽然不是很大,但却是教授们十分向往的殊荣。

    转入生物圈子后,梅又曾到英国剑桥大学短期工作,并且自一九七五年以来一直是皇家学院的荣誉教授。一九七七年,他被选为美国科学院院士,并且担任一九七七—一九八七年度普林斯顿大学相当于教务长和副校长的大学研究委员会主席。一九七九年,他因理论生态学方面的杰出贡献被选为英国皇家学会会员,人们特别赞赏他关于混沌学的概念和他关于稳定性和复杂性之间的各种关系的分类。从一九八五年开始,他还是美国最大的博物馆系统的斯密司逊理事会的理事。现在,他是好几份科学刊物的编委,副主编和主编,是好几项有影响的科学奖金的获得者。特别是,梅被认为是生物学、生态学和医学方面混沌理论的主要代表人物。

    作为物理学家的梅教授消失了,作为混沌生物学家的梅教授在一个更高的水平上出现了。惊人的转折,惊人的成功。转入生物科学领域以后,自一九七三年开始,梅出版了两本专著,主编了两本专题论文集,参与了三十三本书的写作,先后发表了九十多篇高水平的学术论文。真是海阔凭鱼跃,天高任鸟飞。梅教授真正找到了可以大显身手,可以大有作为的天地。 

    无疑,从小学、中学,直到大学、研究生院,罗伯特·梅都是一个成绩优异的学生。但是,如果他缺乏广泛的科学兴趣,如果他缺乏对跨学科新领域的发展的强烈关注,他是不可能取得今天的巨大成功和今后的更大成功的。如果他死抱着老师教给他的专业,紧守那一笔本钱不舍(应该说,那是一笔相当厚实的本钱),而没有从零开始开创一个崭新的领域的胆略和决断,科学世界也决不会像今天这样认识他和评价他。梅的道路是发人深思的。

  原载梁美灵、王则柯著《童心与发现——混沌与均衡纵横谈》,,三联书店,1996