走进清华园系列讲座之二：走进数理，明智选择理学院副院长 吴念乐 今天很高兴能够跟大家介绍一下清华大学的数理基础科学。我们讲座的地方叫西阶，它是新中国解放以后盖的，在它的隔壁就是科学馆，科学馆现在是清华大学高等研究中心所在地。科学馆原是清华老物理系和老数学系的所在地，所以要说到数理基础科学的话，就离不开要先说说科学馆。 科学馆传奇 清华大学科学馆建于1914年，清华大学的物理系在1926年成立，成立时其办公教学就在科学馆了。物理系第一任系主任是叶企孙。1927年数学系成立，系主任有郑之番、熊庆来、杨武之等等。1952年的高等院校调整，清华成为一所以工科为主的院校。但即使是在那种状况下，清华还是保持了非常好的理科传统。如清华在1956年以后建立了工程物理系，其实工程物理系就是理论物理专业，这个是在任何工科学校里面都没有的。而且工程物理系所学的物理和理科的物理基本上是一样的，课程是六年学制。数学系也同样如此，在当时成立工程力学数学系（就是现在的力学系）。这些系科的保留对后来我们恢复物理系、数学系起了很大的基础作用。改革开放以后，数学系复建，请赵访熊教授出任系主任；1982年物理系重建，请物理系毕业的老学长周光召出任系主任一直到现在。 从历史上看，物理系在1929年1938年共培养了71个学生。虽然人数很少，却成绩辉煌。这71位同学中，有21人成为中国科学院院士，2人成为美国科学院院士，这样的成才率在全世界也是绝无仅有的。到了抗战期间，即使在天天躲轰炸的情况下，还依然培养出了杨振宁、李政道、邓稼先、朱光亚等杰出的数学家。 在当时整个国家科学研究水平都不高，但是清华物理系的科研成果在国内所占的份额是非常大的。浙江大学的严继慈曾经说过，那时全国大概有13篇比较重要的科学研究文章（包括物理和化学学科），其中10篇是在清华科学馆做出来的，另外3篇是清华出去的人做的。数学系也培养出了华罗庚、吴大任、陈省身等世界级重要的数学家，他们的辉煌成就对当代的数学发展产生了很大的影响。物理系曾做了一个准确的统计，从科学馆里走出了82位院士。如果将数学系统计的院士加起来的话，从科学馆里走出了100多位院士是肯定有的。此外，1999年的时候国家表彰了“两弹一星”的元勋，一共23位，其中从清华毕业的有14位，曾在清华物理系读书的有10位。 讲到这里，我们要思考一个问题。一所大学成功的重要标志究竟是什么？大家知道现在网上有很多关于大学的各种各样的评估与排名，其实我觉得这种排名和评估都不能说明真正的情况。我认为评价一所大学的好与坏，是要在20年甚至30年以后，回头来看看这个学校培养的人究竟怎么样，这才是最重要的。因为在我看来，一个学校办的好不好不是说现在，你现在说我的学校办的很好，我的学生多好这个是没有说服力的，恐怕到二、三十年以后再看，这些学生在社会上，对国家也好，对民族也好，对整个世界人类也好究竟起了多大的作用，能够发挥多大的作用。 还有一点感受要和大家分享的就是，从19261952年的26年时间，清华物理系培养了那么多的杰出人才。回头来看，现在的物理系1982年复建，到今年也是26年。同样是26年，这个26年怎么样？说实在话，我觉得压力很大。但是，我们可以很负责地告诉大家，我们非常敬业，我们非常认真的要把我们那么好的学生培养好，我觉得只有这样才对得起我们的先辈。因为清华物理系有那么好的传统，我们一定要好好培养我们的学生。当然，现在的条件和过去不一样，过去学生数目非常少，现在学生数目很多，在这个前提下我们采取了很多措施尽可能的使每个同学都得到很好的发展。 关于数理基础科学专业 下面介绍一下数理基础科学这个专业。怎么建立起来的？它的建立与清华大学总的发展定位是相关的。在王大中任清华校长的时候就提出来，清华要建世界一流大学，一定要加强基础研究这个战略思想。在这个战略思想指导下，1997年夏天王校长与杨振宁先生通了很多次信，决定在清华大学成立高等研究中心。高等研究中心最根本的目的是在清华培养杰出的基础科学人才，与此相适应的在1998年年底学校批准创办了基础科学班。基础科学班共招收了7届学生。到2005年，学校在基础科学班多年的经验基础上，将基础科学班发展为数理基础科学专业，就是大家通常所讲的小基科变成了大基科。 我们数理基础科学专业的培养目标是什么呢？我想就是两类人：一类就是做基础的，为物理学、数学等基础学科培养富有创新意识和国际竞争能力的优秀人才，主要培养杰出的科学家，物理学家、数学家这个目标很明确；第二、我们也要为对数理基础要求比较高的学校其他学科培养具有良好理科素质的新型人才。 总的培养方针我们是“宽口径、厚基础、强实践”。这里我顺便说一下关于“诺贝尔班”的传说。因为1998年基科班成立以后媒体炒作说清华办了诺贝尔班，我们是不同意这个说法的。今年在中国开了奥运会圆了中国人百年的梦想，我想中国人的另一个百年梦想就是希望能够在我们本土产生诺贝尔奖获得者。这个梦想靠谁实现，我不能说靠我们实现，但是我们绝对是有责任的，要去努力做这件事情的。因为国家给了清华、北大这样学校这么好的条件，而且我们又招了那么好的学生，我们应该尽力的做这个事。但是，我觉得急功近利的做法是不可取的。你比如说我们从尖子学生中选拔几个尖子，然后重点培养，给他们配备最好的教授，给他们一切开绿灯，最后让他们冲击诺贝尔奖，这种做法是不可取的。这无异于在沙漠里种一棵大树，我们把所有的水都给这棵树，最后你发现这棵树还是长不大，原因就在于环境不好。所以，我想最重要的问题，是要营造一个能够产生诺贝尔奖的学术环境和氛围。好学生最主要给他一个环境，给他一个氛围，他会非常主动的去那里学习。老师的责任在什么地方，我觉得就在这里。有很多优秀学生都是立志一辈子好好做学术，这种学生多了以后，十年、二十年、三十年以后肯定会有人冒出来的。就像一棵大树都是在森林里面会冒出来，在沙漠里面是长不出来的。 从我们的学生情况来看，我们近几届的学生，特别是基科班的学生决心做学术的，以学术为生涯的学生越来越多，而且状况是非常喜人的，所以我们从这一点就觉得大概离我们盼望的那一天在接近。从1998年2007年共招收了十个年级的基科班，共1141人。到了2007年已经毕业了六届，共334人。其中，在国内外继续深造的人数274人，大概占总人数的82%，剩下的学生有的就找工作了，有的现在做得也非常好。 首先我们说说数理基础科学专业学生的组成。一部分同学是每年在全国物理、数学奥林匹克竞赛决赛现场被录取的，一部分是通过参加全国统一高考被录取的，还有一些学生是新生入学以后，通过校内二次招生被录取的。当然，大一下学期全校转系也会有同学转到基科班来。 那么，基科班学习的原则是什么？就是强调兴趣和爱好，培养那些立志成才，有发展潜力的学生。好数理和数理好不是一回事，不能划等号，我们更看重“好数理”。基科班不是一个中小学意义上的快班、尖子班。我知道经常有的家长觉得自己的孩子分数不错，如果这个分数能上基科班而不上的话就觉得有点亏。其实，应该首先问孩子喜不喜欢数学物理，如果不喜欢你让他走了这条路，结果痛苦的是他，会影响他的发展，所以喜欢还是很重要的。这里面我引一句温家宝总理去年5月份在同济大学讲的一句话，他说“一个民族有一些关注星空的人这个民族才有希望，一个民族只是关心脚下的事情那是没有未来的”。我觉得我们总理非常理解理科的重要性，没有理科这个民族是没有希望的。大家都是在挣钱，大家都是在做眼前这点事，今天想着是明天，从来不想未来，我想这个民族是没有希望的。所以，我想学理科的话实际上就是在面向未来。 基科班第二个特点就是强调同时加强数学和物理。这里有一个关系的问题，就是数理基础科学和前沿究竟是一个什么关系？这里面我想有两个观点：一个观点就是前沿的发展离不开数理。大家可以看一下，现在的高新技术，无论是激光还是计算机，实际上都是从物理一些基本的原理出发引申出来的。再说一个互联网如Google很方便，你什么都可以查到，这方面的基础就是数学，所以很多高新技术都源自于基础科学；另一个观点，是做基础研究也离不开前沿。基础科学的发展也是与时俱进的，现在高新技术的发展那么快，前沿领域变得那么宽，让一个人什么都明白，什么都懂越来越困难，成为一个很广博的专家越来越困难。像200年前的物理学家、天文学家和化学家可以是一个人，这在现在几乎是不可能的。 杨振宁先生属于数学非常好的物理学家，他对数学和物理的交叉点非常感兴趣。他认为在这个交叉领域会产生新的学科生长点，所以他非常支持我们基础科学班同时加强数学和物理；林家翘先生早年是清华物理系毕业的，他认为数学不仅要和物理结合，更要和科学结合，这样将会有更广阔的发展前景。他自己也身体力行，今年90多岁了，虽然早年在空气动力学和天体物理方面做得非常好，用数学来解决科学的问题，现在又开始孜孜不倦在研究生物。 那么，基科班的课程是怎样安排的呢？基科班学生前两年有共同的课程要求，不管你将来做数学、做物理还是做应用都有一些共同要求。这个共同要求是什么？数学课有6门26学分，其中包括高等微积分，高等代数几何和数理统计；物理课程也是6门，包括普通物理，还有实验课。这些内容其实还没有包括后续课程，我说的后续课程是什么意思呢？如果说在大二下学期专业分流时选择物理系的学生，在接下来的两年中还要继续修读数学课，如数理方程、微积分。对于专业分流选择数学系的学生，也要学习物理课。所以，前面的基础是一个小平台，后面互相之间还在修对方的课。而且，我们前面这个平台12门课是数学系的数学，物理系的物理，要求都很高。 基科班第三个特点就是名师授课。这又是我们的理念。我们认为高水平的学生一定要有高水平的老师培养，所谓名师出高徒。什么叫高水平？我想高水平的教师一定是学术造诣高，教学水平高，这才是优秀的老师。我们为了建立这么一支高水平的教师队伍，以物理系为例，现在采取非常严格的引进教师措施。进来的人不是永久的，要先做两个三年，到了六年，我们请国外同行对你的水平进行评审，如果通过才可以继续留下来。所以，我们的教师队伍水平真是在逐渐的提高。 目前，清华物理系有教师86人，教授49人；数学系有教师73人，教授34人。教授中95%以上都是给本科生上课的。物理系共有10位院士，都是全职在清华上班的。有长江特聘教授8位，有杰出青年基金获得者17位。 除此之外，我们还很开放。我们从不拒绝校内、外做得好的老师来给学生上课。只要是和物理有关的学科，如信息学院、材料系的老师，我们经常请他们上课，请他们指导我们的学生。我们还将教师的范围扩大到科学院，如科学院理论所、物理所、半导体所的老师给我们学生上课。我们还请兄弟院校的甚至是国外的老师来讲课。最开始是北大，然后是北师大、南大、科大请他们上课。 对于名师授课，学生是怎样评价的？98级的基科班学生曾蓓说：得到这么多名师的指点和关怀也许是基科班同学最大的幸运，因为，这绝不仅仅只是知识上的巨大收益，更多的，是一种对事业的热爱和为科学献身的精神带给我们的震撼与思索；翟荟同学说：在那里，我受到了几乎是现在中国所能给予的最好的基础课教育和扎实的科研入门训练。 第四个特点就是学研结合，将学习和研究结合起来。美国一位教育研究学者认为，大学是一个学习者的社区。在这个圈子里大家都在做学问，不管你是搞天体物理的教授还是大一进来的新生，实际上你们都在研究问题，一个研究前沿的，一个研究基本的问题，这个就叫大学。所以大学就是一拨人从老到小大家都在想问题，都在做学问的社区。有证据表明，所有对学生产生深远影响的重要具体事件，有五分之四发生在课