天才物理学家如何与导师相处?谁也逃不过“选导师困难症”

B站影视 日本电影 2025-08-29 14:56 1

摘要:在科学史中,导师与学生的关系常常被理想化为一种异常和谐的状态。人们愿意相信,那些天才般的大科学家在求学之路上必然是一帆风顺。但是问题的关键在于,彼时的他们还不是大科学家。历史呈现给我们的,往往是另一番更为复杂、也更具人情味的景象: 哪怕是大科学家,他们的成长轨

在科学史中,导师与学生的关系常常被理想化为一种异常和谐的状态。人们愿意相信,那些天才般的大科学家在求学之路上必然是一帆风顺。但是问题的关键在于,彼时的他们还不是大科学家。历史呈现给我们的,往往是另一番更为复杂、也更具人情味的景象: 哪怕是大科学家,他们的成长轨迹中,也充满了与导师、与环境、与自我认知的艰难磨合 。

1 奥本海默:行而上学,不行转学

1924年的秋天,20岁的奥本海默乘船抵达英国,他刚刚以最优异的成绩从哈佛大学毕业。早在哈佛时期,在高压物理学家珀西·布里奇曼的指导下,他在实验室里的笨拙操作就已广为人知,甚至因分不清电焊棒两端而成为实验室的“明星”。尽 管如此,他对物理学的向往并未因此 磨灭,只是他当时或许还未清晰地区分实验物理与理论物理的差别,也未曾想过能单凭理论物理谋生。怀揣着对未来的美好憧憬,他选择了剑桥大学的卡文迪许实验室。

然而,奥本海默很快发现,自己与这里的学术气质存在着根本的扞格不入。卡文迪许最崇尚是那些能用双手将理论变为现实的人。然而,奥本海默恰恰不擅长实验。 他热爱诗歌,能随时吟诵《薄迦梵歌》的段落,理论思维天马行空,但他的双手却似乎与大脑失去了联系

年轻时的奥本海默

他的直接指导老师是实验物理学家帕特里克·布莱克特,布莱克特交给他一个任务:为一项电学实验制备薄膜。这项工作需要极大的耐心和精细的操作,而这正是奥本海默所缺乏的。实验结果不尽人意,技能迟迟得不到提升,这让奥本海默的挫败感与日俱增。渐渐地, 他开始在实验室内“摸鱼”度日,转而阅读最新的物理学期刊 。然而,这并不能缓解他内心的焦虑。同辈的压力、对未来的迷茫,将他推入了严重的精神危机:他被人发现在实验室中梦呓、呻吟,甚至痛苦地倒下。

一种强烈的自我怀疑吞噬了他,在给朋友的心中,他这样形容自己:“ 我过得很糟糕,是在实验室里,工作非常无聊,我笨手笨脚,根本学不会 。”这种内在的折磨,最终外化为危险的举动。传说他将一个蘸有有毒化学品的苹果放在了布莱克特的桌上,幸好导师没有吃下他。假使这一事件为真,与其说是谋害,不如说是一个被逼到绝境的年轻人发出的求救信号。

《奥本海默》剧照

转机悄然而至。在卡文迪许,尽管实验进展不理想,奥本海默却通过阅读和参加研讨会,为自己转向理论物理打下了基础。导师布莱克特也为他介绍了理论物理学家保罗·埃伦费斯特。同时,他结识了拉尔夫·福勒与保罗·狄拉克,福勒敏锐地察觉到奥本海默在理论物理上的天赋,建议他向狄拉克学习量子力学。一次,在卢瑟福的办公室,奥本海默遇到了他早已崇拜的偶像尼尔斯·玻尔。玻尔问及他研究中遇到的困难,奥本海默坦陈后,玻尔追问:“困难是数学的还是物理的?” 这个问题如同一道闪电,让奥本海默突然意识到: 在复杂的物理形式背后,应当存在可用数学语言完整表达的物理本质

这一瞬间的“惊醒”,加上朋友们的持续开导与倾听,帮助奥本海默的内心战胜了外界的局促。1926年,在理论物理学家马克斯·玻恩的邀请下,奥本海默“逃离”了剑桥,前往当时的世界理论物理中心——哥廷根大学。

哥廷根大学,曾经的世界数学中心,二战时科学家多数流亡美国

环境的改变很快就立竿见影。在哥廷根,智慧的交锋发生在黑板前。奥本海默惊奇地发现,这里不仅有浓郁的理论物理氛围,甚至还有像他一样被称为“实验绝缘体”的泡利。他如鱼得水,几乎是在一夜之间,就从一个失败的实验者,蜕变成了理论物理界一颗冉冉升起的新星。他与玻恩合作,迅速发表了关于分子波函数的“ 玻恩-奥本海默近似 ”,这项工作至今仍是量子化学的基石。等到离开哥廷根时,他已是一位在量子力学领域小有名气的物理学家了。

2 维尔纳·海森堡:如何做选择呢?

维尔纳·海森堡的困境,是一种“ 幸福的烦恼 ”,他面临的抉择是在索末菲学派和哥本哈根学派之间,寻找最契合自己思想气质的土壤。

1920年,年仅19岁的海森堡进入慕尼黑大学,成为索末菲的学生。作为当时德国理论物理界的泰斗,索末菲以其严谨的数学风格和卓越的解决具体物理问题的能力而闻名。他的教学方式极具魅力,善于发现学生的天赋,并为他们提供最严格、系统的数学和物理训练。在索末菲的指导下,海森堡打下了扎实的数理基础,然而,天性使然,他内心深处对物理本质的哲学性追问,令他对导师那种“先计算,后解释”的风格感到一丝不满足。

1927年的海森堡(mathshistory)

转折点发生在1922年的夏天,索末菲带着他最得意的学生海森堡,前往哥廷根大学参加一场系列讲座,主讲人正是玻尔。这场活动后来被称为 “玻尔节”(Bohr Festival) 。在一次讲座的讨论环节,初出茅庐的海森堡勇敢地站起来,对玻尔的某个论点提出了尖锐的批评。他的提问精准而深刻,给玻尔留下了极其深刻的印象。会后,玻尔邀请这位年轻人一同散步。

这次长达数小时的散步,彻底改变了海森堡的学术轨迹。他发现,玻尔的物理学风格与索末菲截然不同。玻尔不那么 执着于数学形式的完美 ,而是 更关心概念的清晰、物理图像的建立和哲学层面的思辨 。他总是从一些最基本的、近乎哲学的悖论出发,试图理解量子世界那令人困惑的本质。海森堡后来回忆道:“ 我从索末菲那里学到了乐观主义,从哥廷根主义者那里学到了数学,从玻尔那里学到了物理学。

面对这两种截然不同的学术道路,海森堡陷入了犹豫。一边是他的恩师索末菲,他代表了德国物理学严谨、精密的数学传统,能为他提供最稳固的学术阶梯。另一边是新相识的玻尔,他代表了一种更具革命性、更富直觉和哲学思辨的探索方式,深深地吸引着海森堡的内心。

索末菲与玻尔

最终,海森堡做出了他的选择。在索末菲的宽容和支持下(为他求情获得学位),他于1924年前往哥本哈根,正式在玻尔的指导下工作。在哥本哈根那种开放、自由、充满哲学辩论的氛围中,海森堡摆脱了旧量子论的束缚,于1925年夏天创立了革命性的矩阵力学,开启了量子力学的时代。可以说, 正是这次艰难但正确的“导师选择”,将海森堡的天赋从一个优秀的做题家变成物理学革命的开创者

3 理查德·费曼:我还是幸运一些

与奥本海默相比,理查德·费曼在普林斯顿大学时的经历就要轻松的多,但另外一种烦恼在困着费曼。费曼的导师,是约翰·阿奇博尔德·惠勒,一位在美国物理学界德高望重的理论物理学家。 惠勒是典型的“绅士型”学者,治学风格严谨且系统,喜欢从最基本的哲学原理出发,一步一步地构建宏大而逻辑清晰的理论框架。他的办公室里总是整整齐齐,讨论问题时语调温和而坚定。

费曼(中)与奥本海默(费曼右侧)在曼哈顿计划中(lanl.gov)

与惠勒截然不同的是,费曼是一个思想不羁的天才,厌恶一切形式化的束缚与权威。 他习惯以一种极为直观、非正统的图像化方式来思考问题,常凭借近乎神秘的物理直觉,跳过繁琐的数学推导,直接“看”到答案 。在普林斯顿这样庄重古朴的环境里,他依然我行我素,时常在严肃的学术讨论间隙开玩笑,或者在自己的房间里敲鼓。

这两种截然不同的学术风格相遇时,紧张的气氛似乎在所难免。费曼常常会兴冲冲地跑进惠勒的办公室,激动地阐述一个新想法,但他的阐述方式往往非常跳跃而且缺乏严谨的数学证明。对于习惯于逻辑链条的惠勒而言,这无疑是“基础不牢”、“不够严谨”的表现。同时惠勒那种刨根问底、凡事必求逻辑完备的风格,有时也让思维敏捷的费曼感到不耐烦。

然而,惠勒的伟大之处,在于 他没有试图以自己为标准去“改造”费曼 。他敏锐地意识到,自己面对的不是一块需要雕琢的璞玉,而是一股需要引导的、充满原始生命力的能量。他需要做的就是包容和引导。

不太可能的搭档:约翰·惠勒(站立,中)对理查德·费曼(坐着,中)担任博士生导师感到惊讶和高兴。( AIP Emilio Segrè Visual Archives )

费曼的博士论文课题,是重新构建量子力学的基本原理。他提出了革命性的“ 路径积分 ”思想,认为一个粒子从A点到B点,会同时探索时空中所有可能的路径。这个想法在物理直觉上极具革命性,在数学计算上也极具革命性:需要对无穷多跳路径的概率振幅进行求和。这偏偏是费曼最讨厌的部分。因此,惠勒决定和费曼一起,把这些想法转变为学术界能够接受的术语。

路径积分

最能体现惠勒保护姿态的一幕,发生在费曼第一次举办研讨会时。由于时间的碰巧,泡利、冯诺依曼以及爱因斯坦相聚一堂。年轻的费曼对此手足无措。对此惠勒告诉费曼: 没关系,我会回答所有的问题 。研讨会当天,泡利果不其然给予了尖锐的批评,但是爱因斯坦却保持友好的中立态度。不久之后,惠勒把费曼带到爱因斯坦家中寻求帮助,爱因斯坦也愿意以他一贯的从容与理性来倾听与讨论。得到爱因斯坦肯定的费曼决定忽视泡利的否定,继续推进自己的理论,这才保证了“路径积分”诞生。

费曼的幸运在于他遇到了一个包容自己的导师,但更重要的是, 费曼成功地在与导师思维模式冲突的情况下,努力寻求合适的相处方式 。这种努力让他们在之后的岁月中成为了密切的合作伙伴。显然,在与导师的相处中,找到合适的导师至关重要,而努力探索与导师的良好互动模式同样不可或缺。 希望大家都能如费曼一般,找到既能支持自己又能互相促进的导师关系

来源:金钱猎人一点号

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