鄧肯·霍爾丹在世界公眾科學素質促進大會科普高峰論壇作報告

什么樣的科學教育能夠促進以科學技術為導向的社會，培養(yǎng)出有科學素質的公民；什么樣的科學教育能夠帶來有活力和創(chuàng)新的技術，能夠造就有創(chuàng)意的科學家，甚至將來的諾貝爾獎得主？實際上，要想激勵未來的科學家，中學老師的作用非常重要。當我問同事，是什么把他帶到科研這條道路時，大多數會說有某位老師當時激勵了他?？梢哉f這些優(yōu)秀的中學老師是一個國家的“國寶”，一旦能夠將老師的熱情和靈感傳達給學生，就會有非常好的效果。

怎樣才能成為一名科學家？首先，需要接受正規(guī)的科學教育，例如從教科書中學習，這顯然是一個前提，但是如果認為學生只學習教科書就能成才，那么每個國家都應該有科學成果百花齊放。因此，還要重視教師對學生的教誨。當然，要培養(yǎng)技術的掌握者，只通過傳授技術就可以了。我們不可能指望每個人都成為科學家，只有少部分人會成為科學家。就像大家都會學習樂器，但是只有很少的人成為專業(yè)音樂家，可是學習一些基礎性的樂理知識，就能夠享受音樂。

一旦接受了科學教育，很多人開始了解科學，但最終在充滿競爭的世界中只有一小部分人會真正追求科學研究?？茖W教育是值得推動的，學習科學或者類似的一門科學學科，可以使公眾學會用量化的思維進行思考。如果成為科學家的夢想不適合所有人的話，至少可以為從事像物理學等量化學科的教師做好準備。我的學生畢業(yè)后工作，有的到哈佛大學、斯坦福大學當教授，還有一些學生進入大企業(yè)，像麥肯錫或華爾街的公司。有些人可能并沒有成為下一個愛因斯坦，但是他們當初熱愛科學的熱情是沒有改變的。

愛因斯坦是一個偉大的科學家，每個人都有一個科學的夢想，這種科學的夢想不一定使每個人最后都成為愛因斯坦，但是科學的教育能夠不斷地擴散開、能夠不斷傳播是非常重要的，所以掌握像物理學或者其他定量學科的思考方式是非常重要的思維。

在科學和音樂中，一名富有熱情的教師通常能夠發(fā)揮關鍵的作用，能夠激勵學生實現成為科學家或音樂家的夢想，科學教師不應該被機器人或者人工智能替代。現在都在強調廣泛應用在線開放學習的重要性，也有很多教授在做這方面的工作。但我認為，學習一項具體技術可以通過網絡，而學習科學和音樂這樣的內容，要想點燃別人的靈感和熱情的話，還是要通過面對面的學習。

科學教育的要素，就是能夠從傳授技能過渡到尋找一些亟待解決問題的真正答案，推動整個世界的發(fā)展。我們可以保持尋找答案的好奇心，但更要能夠問出有價值的問題，然后去尋找答案。技能、本領最好是在導師和學生之間通過親密的傳授實現?？茖W和教育，這兩個術語通常會被連用，實際上它們是有區(qū)別的，它們有 2 個不同的目標。對于技術人員，他們的主要任務是尋找切實的答案；對于科學家，他們的任務是找出問題，然后敢于去夢想、去探索這些問題，有些夢想可能在將來能夠開花結果，創(chuàng)造美好的未來。

我曾在劍橋大學進行學習，當時遇到了一位非常卓越的良師益友，獲得了非常好的學習機會。我的博士導師是菲利普·安德森，當時他已經獲得諾貝爾獎，現在我們是普林斯頓大學的同事。他教會我的不僅是一些技術性的知識，更多的是通過與他的討論，教會我對物理學進行全新思考的方式、方法。我?guī)е袑嵉膯栴}與他交流，通過跟他反復探討，我學會了一種很好的思維方式。這是一種對物理學加以探索和思考的創(chuàng)新的思維方式，一種截然不同的方式。我的同學也教會我很多，像計算的技巧、計算的形式論，這些工具都非常有用，我從與他們的交流中獲得了非常好的訓練，這些都是我需要學習的。但這些知識只是工具，更多的還是需要跟老師進行非常有專業(yè)深度的探討，討論一些非常重要的專業(yè)性議題，這是很有趣的，能夠給人帶來很多改變。我從導師安德森那里學到的非常關鍵的經驗是，能夠對真實素材所帶有的繁雜細節(jié)進行抽絲剝繭式的高度概括，能夠把它簡化為一種容易理解的模型，這樣就能夠抓住簡化后的本質和精髓。我很幸運能夠有機會在卓越的學府跟導師進行深度交流。劍橋大學是非常了不起的學府，那里精英式的培養(yǎng)模式培養(yǎng)創(chuàng)建了卓越的核心，在那里創(chuàng)業(yè)的人們以一種非常獨特的思維方式思考科學并把它傳遞給年輕一代。這是一種非常好的打造并且維持國家科學文化的途徑。這樣的一種文化反過來又能夠通過提升科學的素質促進科學發(fā)展。

事實上，要找到非常合適的人在一起進行研究特別關鍵。打造優(yōu)秀精英的模式是非常值得借鑒的，無論研究的學科是什么，都要保證學生非常具有創(chuàng)意。對于發(fā)展中國家來說，讓學生去國外學習或者接受培訓，學成之后回到優(yōu)秀的機構中工作，這是一種最佳的策略。對于要創(chuàng)造重要的科學文化氛圍的國家來說，通過這樣一種做法也能夠讓整個大眾的科學素質得到很好的培養(yǎng)和提升。當然，這一倡議未來需要得到更多的培育和響應，特別是在資金方面給予更多的支持，這些卓越機構中的人才是非常重要的。例如，有些國家的政府一開始拿出了一些資金支持研究，后來政治格局變換導致經濟危機的發(fā)生，政府就不再提供資助。我認為政府方面的資金支持計劃是非常重要的，因為它為回國的人才提供了很好的支持。有些情形下，如果來自國家政府層面資金退出，整個資助資金就失去了15%~16%。

鄧肯 · 霍爾丹與參會者交流

我研究的工作是關于量子力學的規(guī)律、量子的原理或者法則。1925—1932 年，科學家建立了關于量子力學的理論。從約 1980 年開始，有更多科學家發(fā)現了關于量子力學的新理論或者內容。后來發(fā)現了一個從來沒有遇到過的、從來沒有想到過的拓撲結構的量子態(tài)，我研究的就是關于這些物質的量子態(tài)。隨著拓撲結構的量子態(tài)逐漸被發(fā)現，量子信息理論越來越成為一個非常重要的方面，這種理論對今后 20~30 年的量子力學進行了重新的塑造。

如果能夠對量子力學了解得更多、更好，未來我們將會看到有更多的可能性，能夠研制出越來越新的材料，也能夠讓新的技術出現。事實上，它是屬于量子力學中非常重要的方面。我認為量子力學中的糾纏態(tài)，未來將會讓我們認識更多關于量子力學的內容。1981 年，我發(fā)現了量子力學的拓撲態(tài)。后來在這方面做了更多研究，發(fā)現我的發(fā)現和很多傳統(tǒng)的發(fā)現不一樣，在這個理論中糾纏態(tài)是最重要的。當我發(fā)現了有自旋的粒子后，又發(fā)現了其中確實有一種粒子糾纏的狀態(tài)，這是非常有意思的。當時我的發(fā)現主要是針對大家廣泛了解的物理學方面的問題，采用的方法是一種非標準的觀點。后來非常震驚地發(fā)現，對于這一問題常規(guī)思維是不正確的，我采用了一種非常規(guī)的思維方式，才得到了量子力學中更多的發(fā)現。

在現實生活中有各種各樣不同的材料，這些材料是如何組成的，我期待，未來在這一領域中會有更多科學家就我現在提出的理論和得到的結論進行討論和爭論。當看到一個原子里面的情況，其中的原理是非常難解釋的，這是科學方面的問題。拓撲結構的量子態(tài)，只是目前的狀態(tài)之一。微軟公司也對拓撲結構的量子態(tài)進行了很多的嘗試，試圖找到非常好的晶界。現在在量子計算科學方面也有一些研究，我認為未來在量子計算機方面將會有更多的進展。根據過去的科學研究經歷，我總結出3 點經驗。

1）在研究過程中，刪繁就簡地把所有復雜的信息去掉，留下最簡單的，叫做建造模型。模型也就是要找到從來沒有期望獲得過的物理學方面的發(fā)現。

2）要對數學有非常深層次的了解。

3）要采用非常先進的材料科學，擁有了非常先進的材料科學后，才能做進一步的研究。

并不是人人都要成為像愛因斯坦這樣的大科學家，但我們每個人都有機會成為普通的科學家。我們都在希望找到一些共同的東西，都在做很多的研究。當然，如果要獲得好的發(fā)現，首先要有很好的準備，這一點非常重要。從這個角度說，要從過去的工作中獲得總結，然后通過過去的工作展望未來的科研方向，以及未來研發(fā)中將會有什么樣的新理念，這需要很多的準備，同時需要有很多的承諾。大家看看之前一些非常成功的科學家，會發(fā)現他們都具備這幾方面的素質。

各位，中國的未來在你們身上，我完全相信未來的數年中，會有越來越多的諾貝爾獎獲得者在你們當中產生。有時候即使你們做的是普通工作，它也可能讓你們獲得諾貝爾獎項的榮譽。