弗里曼·戴森:不只是物理学家

2021-04-13 21:51胡雨宸陆建隆
大学物理 2021年10期
关键词:费曼戴森

胡雨宸,陆建隆

(1.南京市金陵中学,江苏 南京 210005;2.南京师范大学 教师教育学院,江苏 南京 210097)

2020年2月28日,美籍英裔物理学家弗里曼·约翰·戴森(Freeman John Dyson,1923—2020,后文简称戴森)在美国仙逝,享年96岁.对那些了解现代物理的人,戴森的名字可谓如雷贯耳,他是一位足以与众多诺贝尔物理奖得主比肩的现代物理学巨擘,他与朝永、施温格和费曼一起被视作量子电动力学的奠基人;对于普通人来说,戴森则以科普作家的身份为世人所熟知,他的科学自传《宇宙波澜》目前已有8种语言的译本流传世界,他所提出的“戴森球”则成为当前众多科幻作品所引用的题材.戴森凭借他物理学家、数学家和科普作家的身份而名动世界,但大多数人却不知道戴森的另一重身份:物理教育家——一位没有获得过任何博士学位却在世界顶级高等学术机构任教的杰出代表、一位将家庭与子女教育摆在首位的伟大父亲.本文将以戴森的传奇人生为线索,介绍他的科学贡献、科普作品以及教育成果,让更多人了解戴森不为人知的一面,以纪念这位横跨物理、文学与教育领域的杰出大师.

1 戴森的生平

1.1 温彻斯特:“魔幻城堡”

戴森1923年12月15日出生于英国伯克郡的克罗索恩.戴森出生于一个书香门第,父亲乔治·戴森(G.Dyson,1883—1964)是英国著名音乐(风琴)家、作曲家和指挥家,他曾在历史悠久的英国伦敦皇家音乐学院(Royal College of Music)学习,在第一次世界大战期间加入英国皇家空军(Royal Air Force)军乐队,战后先后在拉格比公学(Rugby School,英国九大公学之一)、惠灵顿公学(Wellington College,世界顶级贵族名校)以及温彻斯特学院(Winchester College,英国九大公学之一)任教30年,1937年升迁为皇家音乐学院院长.戴森的母亲雅特琪(M.L.Atkey,1880—?)是一名律师,在40岁时生下了姐姐爱丽丝·戴森(A.Dyson,1920—?),43岁时生下了弗里曼.乔治·戴森作为一名音乐家,却对科学很感兴趣,因而收藏了许多科学书籍,这使得弗里曼从小就与科学结缘.

1936年,13岁的戴森进入父亲执教的温彻斯特学院学习.温彻斯特学院的教师不会逼迫有天赋的学生提前学习,他们认为学生自学的效果反而更好.不过学院有一套成熟而有趣的评奖体系:每年举行三次竞赛,优胜者可以获得30先令(英国旧辅币单位,合1/20英镑,于1971年货币改革时废除),但必须在学院的书店花掉.聪明的戴森凭借在学院竞赛中的优异表现而拥有了自己的藏书,在温彻斯特的短短几年,他一共赢得了19本书,其中包括哈代(G.H.Hardy,1877—1947,英国数学家、分析学家,英国分析学派创建者)与赖特(E.M.Wright,1906—2005,英国数学家)合著的《数论导引》.14岁的戴森试图逐一证明全书的400多个定理,这本书激发了戴森对数论的浓厚兴趣,哈代即是日后戴森的数学老师,他对戴森一生深远的影响便由此而起.戴森用英国女作家内斯比特(E.Nesbit,1858—1924)的“魔幻城堡”来形容自己在温彻斯特的少年时光,并将其作为自传《宇宙波澜》的开篇,文中戴森深情回忆了他的母亲雅特琪幼年时对他的陪伴与教导.我想正是雅特琪无私、睿智而温暖的母爱把家的观念牢牢印刻在戴森的心中.

1.2 剑桥

1941年,戴森从温彻斯特学院毕业,进入剑桥大学(University of Cambridge)学习.时值第二次世界大战期间,处于战时状态的英国高校会安排尽可能短的课程以使学生完成学业投入战争,戴森在剑桥只进行了两年的学习.当时的剑桥只剩下年长的教授,物理系有大名鼎鼎的狄拉克(P.A.M.Dirac,1902—1984)、数学系则有哈代.哈代将数学作为成熟而优美的艺术品展示给学生的教学风格让戴森受益匪浅.此外,李特尔伍德(J.E.Littlewood,1885—1977)将数学作为智力拼搏的过程展示给学生的教学风格也让戴森非常喜欢;俄国数学家伯西柯维奇(A.S.Besicovitch,1891—1970)建筑式的风格对戴森的思维方式产生了深刻的影响:伯西柯维奇依照层次分明的计划从简单的数学元素中构造出微妙的建筑结构,当建筑物完成时,整个结构总能引出意想不到的结论.

1943年,戴森离开剑桥投身战争,这一年他不到20岁.戴森成为英国皇家空军轰炸机司令部(Royal Air Force Bomber Command)的一名平民科学家,他隶属于一个叫做运筹部门的分支机构,负责向总司令提供科学建议.在那里,戴森完成了一项非常重要的统计研究.当时司令部的信条是飞行员会随着经验的增长而增加在任务中生还的可能性,这一信条有利于飞行员的训练、信心以及士气.戴森用更好的统计方法和更新的数据重复进行了统计研究并得到结论:有经验的飞行员的技术和献身精神的效果在统计上是不可察觉的,无论是有经验的还是没有经验的飞行员,都被无差别地击落了下来!当时,老轰炸机最大的问题在于它承载了过多的弹药和人员使它太慢太重,因而容易被击落,这在空气动力学上是槽糕的设计.而当时轰炸机大多在夜间进行空袭,夜色中并不需要机枪手为战机提供保护.于是戴森和他的同伴们提出了一个可以降低损失率的方法:拆掉轰炸机上的两个枪座、配备的弹药以及两名机枪手,再用平滑的整流罩堵上洞口,使轰炸机的时速可以提升50英里,并简化了操作.[1]在采用了戴森的建议后,轰炸机的损失率发生了明显的降低.戴森的建议不仅对战争的胜利提供了明显的帮助,也保护了更多宝贵的生命.这段经历后来成为戴森生命中宝贵的回忆并对他影响深远,后来他多次在各种场合发表倡导和平的观念:他在冷战期间致力于减少核武器试验,并敦促美国政府创建军备控制与裁军署,关于战争与和平、科技伦理等问题也成为戴森后来热衷探讨的话题.

1.3 普林斯顿:“六十年的学术家园”

1945年第二次世界大战结束,戴森在剑桥大学获得数学学士学位,同时继续服役一年.由于很多年轻人在战争中丧生,当时的英国学校很不景气,1946—1947年,戴森成为剑桥大学三一学院(Trinity College)的研究员.此时的哈代忍受着战争和疾病所带来的心理和身体上的双重折磨,虽然心中始终执着于纯数学,却已无力再去完成什么,戴森传承了哈代的衣钵.这段时间是戴森在数学领域的黄金年代:他在西格尔猜想(Siegel’s conjecture,数论问题,广义黎曼猜想的一种特殊形式)上取得了部分成功,改进了西格尔原来的结果.1947年,戴森萌生了从数学转向物理学领域的打算,他从剑桥大学的物理学家尼古拉斯·克默尔(N.Kemmer,1911—1998,英国核物理学家,对英国核计划具有不可或缺的领导作用)处学习了量子场论(Quantum Field Theory,简称QFT,量子场论是量子力学、经典场论和狭义相对论相结合的物理理论,它是基本粒子物理标准模型的理论框架,后经戴森等人发展为量子电动力学),然后接受流体力学专家杰弗里·泰勒(G.I.Taylor,1886—1975)的推荐,于1947年远赴美国.1947年9月,戴森在联邦奖学金的资助下进入美国康奈尔大学(Cornell University)师从汉斯·贝特(H.Bethe,1906—2005)教授,与当时尚为年轻教员的理查德·费曼(R.P.Feynman,1918—1988)一起工作.第二年,戴森前往普林斯顿高等研究院(Institute for Advanced Study)访学,他在那里遇到了待他如父亲般的长者、后来被誉为美国氢弹之父的、当时的研究院院长奥本海默(J.R.Oppenheimer,1904—1967).这一年,25岁的戴森完成了他在物理学领域最重要的贡献:量子电动力学的重整化.他完成了论文《朝永、施温格和费曼的辐射理论》(The Radiation Theories of Tomonaga,Schwinger and Feynman,1949年发表于美国“The Physical Review”杂志)以及《量子电动力学的S-矩阵》(The S-Matrix in Quantum Electrodynamics,1949年发表于美国“The Physical Review”杂志),在数学上给出了量子电动力学重整化的自洽表述,但却与1965年诺贝尔物理学奖擦肩而过.1949年,完成学业的戴森返回英国,在英国伯明翰大学担任了两年的研究员,其间他与普林斯顿高等研究院访问的数学家胡贝尔(V.Huber)结婚,戴森与胡贝尔育有一子一女,后来因为胡贝尔沉迷数学无法自拔,置家庭和子女于不顾,戴森选择与胡贝尔离婚.1951年,康奈尔大学在戴森没有博士学位的情况下破格聘其为物理学教授,戴森重返美国.1952年戴森当选英国皇家学会会员.

1953年,戴森离开康奈尔大学前往普林斯顿高等研究院.1957年,由于英国政府拒绝为戴森在美国生的孩子发护照,戴森选择加入美国籍.戴森并不怨恨英国,他在1992年的《引路人》一文中写道,“我原本是英国人,阴差阳错加入了美国籍,我同时为两个国家而骄傲”.加入美国籍后,戴森协助美国通用原子公司(General Atomic)研发了TRIGA反应堆和ORION宇宙飞船.此后,戴森开始为《科学美国人》《纽约客》、《纽约书评》等杂志撰写流行科学文章,同时间歇性地为武器实验室、航天局、裁军局和国防部等政府部门提供咨询.1958年,戴森与长跑运动员艾米(Imme Jung)结婚,二人育有4个女儿.1962—1963年,戴森曾担任美国科学家联合会主席.1964年,戴森当选美国国家科学院院士.1979年,戴森出版了他的第一本科学自传《宇宙波澜》,这本日后风靡世界的科普著作,开启了戴森人生中崭新的篇章:科普创作.自80年代起,戴森陆续创作并出版了《武器与希望》、《生命的起源》、《全方位的无限》、《太阳、基因组与互联网》等多本科普作品.

自1953年加入普林斯顿高等研究院,此后40年间戴森一直在普林斯顿任教授.1994年71岁的戴森退休,普林斯顿授予戴森名誉教授头衔.戴森很享受他在普林斯顿的时光,他在1998年为台湾地区媒体进行的访谈《戴森:科学是更接近艺术而非哲学》时说,“花时间于研究和写作,虽然年岁日老,却可以维持活力”.2020年2月25日,戴森在普林斯顿高等研究院的餐厅中意外跌倒,28日,一代物理学巨擘戴森不幸逝世,享年96岁.普林斯顿高等研究院在新闻发布稿中称,普林斯顿是“戴森六十多年里的学术家园”.

2 物理大师

2.1 量子电动力学奠基人

1949年,戴森在美国《物理评论》杂志第3期和第11期相继发表两篇论文《朝永、施温格和费曼的辐射理论》以及《量子电动力学的S-矩阵》.戴森完美地接受了费曼和施温格(J.Schwinger,1918—1994)各自处理量子电动力学方法中的优点,在了解到日本物理学家朝永振一郎(Sinitiro Tomonaga,1906—1979)的早期贡献后予以及时的肯定,完成了影响深远的论文《朝永、施温格和费曼的辐射理论》,在数学上给出了量子电动力学重整化的一个自洽表述;论文《量子电动力学的S-矩阵》则攻克了高阶计算的难题,达到了此前朝永、施温格和费曼从未达到的高度.1965年,朝永、施温格和费曼凭借在量子电动力学方面的研究成果以及对粒子物理学的深远影响而分享了当年的诺贝尔物理学奖.也许是戴森文章的标题给人带来了成果属于朝永、施温格和费曼的误解,阴差阳错之下,戴森与诺奖擦肩而过,但这并不影响戴森在现代物理学领域的地位:他与朝永、施温格和费曼一起被视为量子电动力学奠基人.诺贝尔奖得主、我国物理学家杨振宁(Chen Ning Yang,1922—,1964年加入美国国籍,1998年重回清华园任清华大学教授,2017年加入中国国籍并成为中国科学院院士)先生曾这样评价说,“1965年诺贝尔物理学奖授予朝永、施温格和费曼时,我就认为,诺贝尔委员会没有同时承认戴森的贡献而铸成了大错”.1994年,在普林斯顿大学出版社出版的著作《QED及其缔造者:戴森、费曼、施温格和朝永》(QED,Quantum Electrodynamics的缩写,即量子电动力学)中,作者施韦伯(S.S.Schweber,1928—2017)详细介绍了戴森的贡献并给予了高度的评价.巧合的是,戴森姓氏的首字母D在4人中排在最前,又或者作者也许是想突出戴森的贡献,总之戴森的名字被列在了首位.戴森本人对无缘诺贝尔奖却并不感到遗憾.他说,“为了获得诺贝尔奖,必须有长期的注意力,要抓住一些深刻而重要的问题,至少坚持十年,这不是我的风格”.

2.2 毕生科研的“戴森博士”

戴森一生发表论文300余篇,时间跨度超过75年.除了前面提到的两篇量子电动力学论文,戴森1956发表在美国《物理评论》杂志上的《自旋波》论文(General Theory of Spin-Wave Interactions)也堪称经典,这篇后来被引用无数的文章堪称物理学史上的重量级论文之一.戴森称“自旋波(Spin-Wave)”或许是他一生最重要的贡献.直至晚年,戴森仍在坚持科研工作,在普林斯顿高等研究院网站戴森的个人页面中,他生平发表作品的索引文件(更新至2013年5月)长达28页,涉及核反应堆(Nuclear reactors)、固体物理学(Solid state physics)、铁磁学(Ferromagnetism)、天体物理学(Astrophysics)以及生物学(Biology)等领域.事实上,2019年12月18日戴森在英国《自然》杂志上作为第一作者发表文章《我们时代的书:正在与我们对话的七个经典》(Books for our time:seven classics that speak to us now,英国《Nature》杂志),这是目前能检索到的戴森发表的最后的文章,此时的戴森刚刚度过自己96岁的生日,他在生命中最后的岁月仍在坚持自己热衷的科研.

纵使与诺奖擦肩而过,戴森一生仍荣誉满身.作为物理学家,他曾获得三项重量级奖项:沃尔夫物理学奖(Wolf Prize in physics,1981年);恩里科·费米奖(Enrico Fermi Award,1995年);庞加莱奖(Henri Poincaré Prize,2012年).1981年,戴森获得第4届沃尔夫物理学奖,该奖项由沃尔夫基金会(Wolf Foundation)设立,旨在奖励对人类科学与艺术文明做出杰出贡献的人,被视作除诺奖以外物理学领域最重要的奖项之一.著名华裔物理学家吴健雄(Chien-shiung Wu,1912—1997,杰出的核物理学家、实验物理学家,1957利用β衰变实验证明了在弱相互作用中的宇称不守恒)是首位沃尔夫物理学奖得主,却同样与诺奖无缘.历届沃尔夫物理学奖42位得主中,有15位后来获得了诺贝尔物理奖、1人获得诺贝尔化学奖.1995年,戴森被美国能源部授予费米奖,该奖项是美国政府颁发的最古老的、最有声望的科技奖项之一,用来奖励在核能的开发、利用或控制方面取得杰出成就者.值得一提的是,费米奖不授予单一成果,而是以候选者终生成就作为评价标准.费米(E.Fermi,1901—1954)本人正是首位获奖者,历任获奖者中包括大名鼎鼎的欧内斯特·劳伦斯(E.Lawrence,1901—1957)、汉斯·贝特、奥本海默等人.2012年,戴森获得庞加莱奖,该奖项是国际数学物理协会颁发的数学物理学领域最高奖项,获奖者迄今不超过30人,华裔数学家姚鸿泽(Horng-Tzer Yau,1959—)曾于2002年获得该奖项.戴森还曾获得美国物理研究所海因曼奖(Danny Heineman Prize,1965年)、荷兰皇家学院洛伦兹奖章(Lorentz Medal,1966年)、伦敦皇家学会修斯奖(Hughes Medal,1968年)、德国物理学会普朗克奖章(Max Planck Medal,1969年)、奥本海默纪念奖(J.Robert Oppenheimer Memorial Prize,1970年)、以色列海法理工学院哈维奖(Harvey Prize,1977年)、美国物理学会杰曼特奖(Gemant Award,1988年)等等.虽然从未获得博士学位,但戴森被包括普林斯顿大学、牛津大学在内的全球23所高校授予荣誉博士学位,他被人尊称为“戴森博士”.

3 科普达人

儒勒·凡尔纳(J.G.Verne,1828—1905,法国著名作家,被誉为“科幻小说之父”)的《太阳系历险记》(Hector Servadac,1877年出版)在戴森心中种下了科幻的种子,凡尔纳的风格激发了戴森童年的创作.作为物理学家,戴森25岁时便已成就非凡,而作为科普作家,他的第一部作品(即1979年《宇宙波澜》,后文将详细介绍)发表于30年后,但戴森说,“其实在成为一名科学家之前,我很早就是一名作家了”.戴森9岁时就创作了一篇科幻小说,后来这篇文章被收入文集《从爱神到盖娅》作为开篇.戴森认为他作为作家的工作比作为科学家的工作更重要.自1979年《宇宙波澜》出版至今,40年间戴森出版了七部科普著作、两本书评集以及一本演讲集:1979年“Disturbing the Universe”(中文译本《宇宙波澜》,译者邱显正,1998年三联书店出版;中文译本《宇宙波澜》,译者王一操、左立华,2015年重庆大学出版社出版);1984年“Weapons and Hope”;1986年“Origins of Life”;1988年“Infinite in All Directions”(中文译本《全方位的无限》,译者李笃中,1998年三联书店出版);1992年“From Eros to Gaia”;1997年“Imagined Worlds”(中文译本《想象中的世界》,译者庞秀成、刘莉,2001年吉林人民出版社出版);1999年“The Sun,the Genome and the Internet”(中文译本《太阳、基因组与互联网》,译者覃方明,2000年三联书店出版);2006年“The Scientist as Rebel”(中文译本《反叛的科学家》,译者杨光松,2013年浙江大学出版社出版);2007年“A Many-colored Glass:Reflections on the Place of Life in the Universe”(中文译本《一面多彩的镜子》,译者杨光松,2014年浙江大学出版社出版);2015年“Dreams of Earth and Sky”(中文译本《天地之梦》,译者肖明波、杨光松,2018年浙江大学出版社出版).

作为科普作家,戴森于1996年被洛克菲勒大学(Rockefeller University)授予享有“诗人科学家”美誉的刘易斯·托马斯奖(Lewis Thomas Prize).在戴森的众多作品中,《宇宙波澜》无疑是最负盛名、流传最广的巅峰之作,而《全方位的无限》则因他为纪念爱因斯坦(A.Einstein,1879—1955)的讲座讲稿《鸟与青蛙》而为人所熟知.除此之外,戴森的科学构想“戴森球”则是当前科幻电影与小说中流行的题材.

3.1 宇宙波澜:科技与人类前途的自省

戴森曾说,“我的生命始于55岁,因为我在那个年纪完成了自己的第一部作品”.这部作品便是《宇宙波澜》.在阿尔弗雷德·斯隆基金会(Alfred P.Sloan Foundation)资助的科学图书项目的委托下,1979年,哈珀与罗(Harper and Row)以及纽约与伦敦(New York and London)出版社正式出版了戴森的科学自传《宇宙波澜》.该书分为“英国”“美国”以及“其他”3卷共24章约23万字,“英国”卷与“美国”卷收录了戴森50余年的人生回忆,其中穿插记述有诸如哈代、奥本海默以及费曼等数学家、物理学家的风范与成就,也有他在温彻斯特的挚友——“学院诗人”弗兰克(Frank Thompson,于二战中阵亡)的少年故事.“其他”则探讨了包括克隆、外星人、宇宙等前沿话题的研究与争议,对科技发展与人类前途进行了深刻的省思.该书被评为“改变世界的25本科普书”之一,已被翻译成包括中文、法语、德语、意大利语、西班牙语、葡萄牙语以及日语在内的多种语言版本流传世界,其中文版更是已有两个译本:1998年由三联书店出版的邱显正译本和2018年由重庆大学出版社出版的王一操、左立华译本.2002年,邱显正的译本《宇宙波澜》获得台湾地区吴大猷科普著作奖,该奖项由吴大猷学术基金会为纪念吴大猷(Wu Ta-you,1907—2000,物理学家、教育家,毕生献身科学研究和教育事业,被誉为“中国物理学之父”)先生而设立,是海峡两岸唯一的科普书籍评选活动,其目的在于选拔优秀科普书籍、推广科学教育.

3.2 全方位的无限:生命为何如此复杂

1988年春天,《全方位的无限》由美国哈珀与罗出版社出版,这已是戴森的第四部科普著作.该书分为上、下两卷共17章,上卷“生命为何如此复杂”描述宇宙与生命的多样性进而推想人类的终极未来,下卷“核子冬天到又见蝴蝶”结合当时的国际形势从核武发展、星球大战计划(Strategic Defense Initiative,20世纪80年代冷战后期美国开始部署的反弹道导弹军事战略计划)谈到人类21世纪的科技,倡导维护地球上所有的生命,并把生命拓展向无限的星空.该书出版后,同年立即获得美国大学优等生荣誉学会科学图书奖(Phi Beta Kappa Award in Science).1998年,该书的中文译本经李笃中翻译由三联书店出版.

由于在数学界颇具影响,戴森常被邀请去做讲座.2008年12月,戴森原本准备在美国数学学会(American Mathematical Society)举办的爱因斯坦讲座(Einstein Lecture,该讲座由美国数学学会为纪念爱因斯坦伟大成就百年而创设,自2005年开始每年一度)上进行题为《鸟与青蛙》(Birds and Frogs)的演讲,该讲座因为戴森生病而取消.2009年,美国数学学会发表了戴森的讲稿,该讲稿的中文译文在2009年10月的《自然杂志》上发表.讲稿的基本观点取自《全方位的无限》,但立意更高.戴森将数学家比喻为两类:他最好的朋友们——翱翔于九天之上视野及其宽阔的鸟型数学家;以及他自己——生活于泥泞之下专注于细节一次只能解决一个问题的青蛙型数学家.他说,“数学宽广而深邃,需要鸟和青蛙共同去探索之”.戴森在讲稿中回忆了他在普林斯顿的同事杨振宁先生,他称杨振宁是他深怀崇敬的鸟型科学家[2].戴森呼吁数学家与物理学家展开对话,共同推进科学研究的进展.

3.3 戴森球:畅想星际文明

所谓“戴森球(Dyson Sphere)”,是戴森设想的一种巨型人造恒星结构,直径约两亿千米,用来包裹恒星并开采恒星能源,本质上是一个利用恒星做动力源的核聚变反应堆.1960年,戴森在美国《科学》杂志发表论文《搜寻人造恒星红外辐射源》(Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation,美国《Science》杂志),戴森在文中首次提出“戴森球”(即人造恒星)的概念,他从能量利用的角度指出这是宇宙生命达到高等文明的逻辑必然,并建议“在星际无线电通信搜索中加入红外辐射源的搜索以寻找可能的外星文明”.无论“戴森球”能否实现,天文学家接受了戴森的想法,利用红外卫星对浩瀚宇宙中的恒星展开光谱观测以试图寻找外星文明.

戴森受英国哲学家、科幻作家奥拉夫·斯塔普尔顿(O.Stapledon,1886—1950)的作品《造星主》(Star Maker)的启发而提出“戴森球”的概念.“戴森球”更多被世人所熟知,则可能是因为美国派拉蒙影业(Paramount Pictures,Inc.)的系列科幻电影巨作《星际迷航》(Star Trek).事实上,戴森本人对《星际迷航》也给予了高度的肯定,他在2003年的一次采访中说,“想象一群物体伪装成遥远的灰尘,外星人掌握了高科技,把生物圈打造成一个戴森球,最后出现在《星际迷航》中”.自1966年第一部“原初系列”上映至今,《星际迷航》系列已经制作了7部电视剧、1部动画片和13部电影,成为当今世界最著名的科幻影视作品,其系列作品票房累计已达数十亿美元.2016年,由华裔导演林诣彬(Justin Lin,1971—)拍摄的最新作品《星际迷航3:超越星辰》(Star Trek Beyond)一经上映便在38个国际市场中斩获16个票房冠军.

4 物理教育家

4.1 奥斯特奖

2006年,戴森出版了自己的第一部书评集《反叛的科学家》,他称自己是一名“科学的异教徒”.为人正派的戴森当然不是什么异教徒,但作为一名科学大师,戴森的确特立独行.早年在康奈尔,贝特与戴森并不是正式的师生关系,戴森更多通过自学以及与费曼等人的交流成才,也因此戴森虽然完成了名垂青史的工作却未获得博士学位.当戴森第一次前往普林斯顿,奥本海默就看中了这位天才,他一度期望戴森成为下一个尼尔斯·玻尔(N.Bohr,1885—1962)或者爱因斯坦,但戴森志不在此,他在完成了一年的访学后返回了家乡英国.后来,求贤若渴的康奈尔破格授予没有博士学位的戴森教授职位,戴森一边授课一边指导自己的博士后和研究生做理论计算.他的《高等量子力学》课程带领许多年轻人走进这个领域,却因为费米一次偶然地批评而惊醒——当戴森自豪地带着自己与学生的计算成果前往芝加哥大学拜访费米,费米却平静地指出他计算方法中的问题.戴森对此心悦诚服,他为自己浪费了学生两年的时光而倍感愧疚,这段往事不仅在他心中留下了阴影更让他做出不再指导研究生的决定.如果故事这样发展下去,我想这不仅会是戴森一生的遗憾,更将成为物理学史上的憾事,奥本海默拯救了一切.他的聘约把戴森带到了普林斯顿高等研究院,这个陪伴了戴森后半生的学术家园.能在这个不被任何教学任务、科研经费或者赞助商压力所束缚的“修道院式”的研究机构工作,是戴森一生的幸运.

1991年,美国物理教师协会(American Association of Physics Teachers,简称AAPT)授予戴森奥斯特奖章,该奖章旨在表彰奖励对物理教学具有杰出、广泛而持久影响的人,是美国物理教师协会最负盛名的奖项.历届奥斯特奖得主中不乏杰出之辈,包括大名鼎鼎的罗伯特·密立根(R.Millikan,1868—1953)、阿诺德·索末菲(A.Sommerfeld,1868—1951)、汉斯·贝特、理查德·费曼等人.每一位奥斯特奖得主将在AAPT冬季会议上发表演讲致辞,并被授予奥斯特奖章、获奖证书以及奖金.1991年1月22日,戴森在美国物理教师协会上发表了题为《教还是不教》(To teach or not to teach)的奥斯特奖获奖感言,讲稿同年发表于《美国物理杂志》(American Journal of Physics,1991年),戴森分别介绍了英国和意大利的科学教育并谈到了美国高等教育中关于博士学位的问题,最终回归到基础教育与学校,他为基础教育提出3个建议:1)给学校、老师和学生选择循序渐进的教育或者开放式教育的权利;2)给图书馆和博物馆提供更多的资金;3)给孩子们提供实验室并让他们选择自己喜欢的实验.戴森说老师真正的使命“是让所有的孩子都能平等地开始学习,然后在适当的时候给孩子们自由的发展空间”[3].对那些真正了解戴森的人,你能由衷地感受到戴森的建议皆源于自身经历并发自内心,真实而不空泛.而这些更让笔者觉得,我们从戴森本人身上能够感受并学习的其实更多,毕竟正如戴森所说,他“已经15年没有教授过真正的物理课程了,已经35年没有承担过正式的教学工作了”.2007年,世界科学出版公司出版了戴森半个世纪前的《高等量子力学》讲义——1951年戴森讲授高等量子力学课程时戴维·德贝斯(D.Derbes)抄写的讲义.最终,特立独行的戴森教授成就了一段没有博士学位却在世界顶级学术机构任教的传奇佳话.

4.2 戴森的家庭教育

戴森说,在他生命中最重要的3件事依次是:家庭、朋友和工作.他最大的贡献是将六个孩子抚养成人,他的子女在各自的行业中都取得了成功并组建了家庭,这比他的工作更加重要[4].戴森在普林斯顿高等研究院网站的个人主页提供有家族成员的信息,里面详细介绍了他的6名子女以及一名养女的情况.我想戴森一定非常重视他的家庭并以此为荣,因为高等研究院的其他教授大多未在个人主页陈列家庭信息,而戴森子女们的成就确实值得他骄傲:戴森的大女儿埃斯特·戴森(E.Dyson)是爱德风险投资公司(EDventure Holdings)的主席,并为《纽约时报》撰写专栏文章.戴森唯一的儿子乔治·戴森(G.Dyson)是技术史学家,曾作为高等研究院的访问者挖掘并整理了研究院的档案,并收录在他的《图灵大教堂:数字宇宙的起源》一书中.此外,乔治·戴森还著有《皮划艇》、《机器中的达尔文》以及《猎户座计划:原子飞船的真实故事》三部作品[5].

5 结语

这位集科学才能与人文修养于一身的大师似乎并不给我们任何距离感,他不似那些与他同样杰出而煊赫的人物那般遥远却不可企及,他身上的种种真实地似乎可以去触摸、去感受、去学习.作为数学物理大家,戴森无疑具有天才的头脑和宽广的视野,否则他不会去畅想遥远的星际与未来,但他却将自己比作污泥之下的青蛙.我想,这种谦虚的态度才是让戴森与众不同的天赋,对细节的执着引领着戴森走向成功,最终,淡泊名利遵循本心的性格成就了戴森一代传奇.这些品质源于戴森幼年时父母的谆谆教导,戴森不仅将这些铭记于心,更在教子育人时以身作则发扬光大,这些都启示着我们,无论是科学家还是文学家,又或者一名物理教师,家庭、朋友和工作都是生命中重要的东西,对子女的陪伴、对学生的教导、与朋友的交流都会给你巨大的收获.

弗里曼·戴森的传奇人生走到了尽头,但他作为物理大师、科普达人以及物理教育家所完成的成就必将继续流传,不仅是印刻在文章著作瑰丽公式中的天才头脑,更是流淌于他所养育子女血脉中的人文精神.戴森畅想的星际文明依然遥不可及,但他为人处世的态度、精神与修养值得我们每个人躬身践行.

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