对话·曹则贤

专访 | 中国科学院物理所研究员 · 曹则贤

以下为采访摘要

时代抛弃你，连句招呼都不打

△曹则贤

曹则贤，中国科学院物理所研究员。他，是爱科学的人，是物理学家，是网红教授，是老师，是作家。

曹则贤：你在工作中会遇到各种机器，摄像机、转播车、照相机……各种仪器给你什么感觉？田川：我觉得它们都是工具，其实会让我有畏惧感，同时又觉得它们是人类智慧的呈现，但更多背后的知识就不了解了。曹则贤：我跟你说一种感觉，就是所有机器对你来说都是透明的。只要知道这个仪器是干什么用的，你就可以在脑子里把它构造出来，是什么原理，有什么元件，怎么工作……你知道那种感觉有多爽吗。我是在学习实验物理的过程中，从别人的书里得到的提示，就是你应该有能力让这些仪器在你面前是透明的。

曹则贤：太多人误以为有了仪器，照着说明书就能干活了。不是的，你还要掌握这方面的学问才行。我是第一批中德联合培养的实验物理博士，现在实验室里学生在干的活儿，我年轻的时候都干过。甚至这些仪器从结构到它有什么元件，是什么原理，都是自己画图，看所有仪器都得如同是透明的。我们拿照相机举例，你知道在八九十年代的时候，拍一张彩色照片是让多少人羡慕的事情吗。田川：对，每次出游前一定要先买好胶卷再去拍照。曹则贤：是的，但它有一个特别不好的地方是，外来影像在胶片上感光的时候，需要我们手动把胶片卷走，所以你一分钟拍不了几张照片。但你知道我们今天在物理实验室用的照相机，一秒钟能拍多少张照片吗？田川：10张？100张？曹则贤：依靠CCD元件，一秒钟可以拍出千万张照片，手卷胶卷永远也不可能这么快。所以当这项技术被研发出来的时候，胶卷就被快速淘汰了。所以说有时候“时代抛弃你，连句招呼都不打”。我们现在有新的超结构材料了，从照相技术上说，我们不需要聚焦了，可以先拍，等后期时再提取需要的信息。第二，我们已经实现拍摄障碍后物体了，就是用墙挡着都没用了。

△胶卷相机

曹则贤：早先我们实验室里有很多仪器都需要进口，现在我们国家的加工能力已经很强了。但很可惜的是，相当多的精密机械制造我们还是得依靠进口，因为我们现在仅仅能看到产品，看不到它底下隐形的，看不见的技术和科学，所以就很难跟上来。

△中国科学院物理研究所 表面物理国家重点实验室

曹则贤：懂一点科技和完全不懂科技的人，看到的东西是不一样的。有了基础物理知识后，你会发现连看新闻都能看到更多的信息。田川：我记得您曾说过，现在的年轻人对量子力学和相对论都知道一些，才算是一个合格的青年。曹则贤：对，因为我们今天的社会进步的太快了，你真的不知道明天又会出现什么黑科技。我这里说的“黑科技”不是指民众对科技的感觉，而是即便是我们这些活跃在科研第一线的人，也觉得技术进步的太快了。所以如果不掌握足够多的科学知识，你对生活里发生的事情理解起来都会变得费劲。

抽象思维的妙！

曹则贤：中国最初建立物理学的时候，条件非常可怜，当时想有个电磁铁都是件很费劲的事儿。过去的努力对中国今天的现代化来说，具有怎么说都不过分的贡献。当前全世界的强磁铁几乎都是中国供应的，而这项技术就出自我们研究所。

△中国科学院物理研究所 表面物理国家重点实验室

曹则贤：物理这个学科，第一条是要认识世界，懂得这个世界的道理，然后才是应用。物理会带来很多应用，但不能见到什么都想着要应用。田川：您说我们在科学教育中有坏习惯，一是不谈科学内容，二是不谈科学研究方法，三是不谈真正的科学精神。曹则贤：因为这些做科学教育的人，不知道什么是真正的科学精神。田川：您觉得真正的科学精神是什么？曹则贤：第一条，认识学问本身是关于大自然的，是不以我的意志为转移的，最基本的内容就是要尊重事实，但很多人做不到这点。还有一点就是，科学精神有走向抽象的习惯，这可能也是我们文化缺乏的东西。田川：作为普通人，如果我没有走向抽象的思维习惯，会有什么影响吗？曹则贤：如果你是具象的认识世界，那你对世界的认识有很多地方都是零碎的。当你有能力将具象带入知识体系里，成为抽象形态的时候，可能简单的一句话就把很多东西都理解了。比如热机是第一次工业革命的典型事物，当人们想把热机做的更有效率的时候，具象思维的人就开始做各种技术攻关的尝试，但法国人萨迪·卡诺就做了一次抽象思考，热机的效率提不上来，是不是因为效率其实是有上限的？它的天花板由什么决定呢？于是卡诺从做功互补的角度理解浪费，最后想明白了。因为热机的工作原理是从一个平衡态到另一个平衡恒态，如果把浪费去掉，剩下的就是有用的了。于是卡诺从原本思考如何将有用的部分做到最好，转变为考虑怎么将浪费降到最低，画出了卡诺循环工作图。

△卡诺循环图

曹则贤：热力学里最重要的原理是“凡是不以干活为目的的传热，都叫浪费。”当年学热力学的时候，我很不理解怎么能把这种不可能实现的事情当作原理呢。但这种不可能的，抽象的内容，反而才是最高的原理。你知道卡诺画的这个不规则四边形，对人类的影响有多大吗？因为热机的工作方式是在高温中吸取热量，再放到低温中干活，这个过程是单向的。而卡诺画的不存在的循环图中描述，这个过程是可逆的。人们受到启发就想到，如果通过干活的方式把热量从低温的地方转到高温的地方，那低温的地方不就变得更冷了吗？人们突然就知道怎么制冷了，就有了空调、冰箱，今天才有人能在深圳那么热的地方办工厂、办大学，这都是抽象思维的力量。

△萨迪·卡诺

“

有一种说法，每多一个公式，书的读者就减少一半。按照这个说法，本书的读者数将少于1。数学公式之所以能吓走读者，可能是因为公式是以一种生硬的、唬人的方式出现的，如同有人把家常话般的德国哲学翻译成晦涩难懂的文本一样，问题出在作者或者译者的不道德，而不是因为数学或者哲学的不随和。

”

——《一念非凡》曹则贤

曹则贤：公式不是两个字母中间写个等号就行了，它背后关联了一个大的物理图像，公式是关于这个世界的描述。田川：这也是为什么大家学物理、数学会那么痛苦，因为我们总在死记硬背这些公式。曹则贤：从公式的角度来说，有公式你需要记忆的东西就少。举个例子，用笔写下：1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89，144。

曹则贤：是不是说着说着就乱了？其实这串数字是有公式的，就是任何一个数都是前两个数之和，即：F(n+2)=Fn+F(n+1)，是不是突然觉得什么都不用记了。公式就是网兜上面的钩子，只要钩子还在你手里，网兜里的东西就都是你的。可如果你想数网兜里都有什么，每个东西都拿在手里的话，手就不够用了。田川：您是怎么做到把这些深奥的东西，很接地气地转译给大众的？曹则贤：学问也是从大自然里产生的，如果你学的中间有跳跃，或半路有人给你讲了结果，但你没去追寻它的来源，那你就不能把这些内容还原到地气的层面，也就不能把它讲得接地气。教热力学的时候，我把所有跟热力学有关的英文、法文、德文经典文章，一页不落的都读了一遍，我一定要把热力学的链条全部建立起来。把细节补齐后就发现，其实热力学特别好理解。

年轻人要去好学校读书

△曹则贤 童年照

曹则贤生长在安徽农村，自幼家境贫寒。

曹则贤：小时候家徒四壁，冬天几乎只有红薯吃。

“

我生长于泥泞之中，不只是雨天上学的路上满是泥泞，我读到初三时课桌还是泥垒的呢。那时候没有书，没有老师，只有无知的眼里浓得化不开的懵懵懂懂。从泥泞的脚下到旷远的云端是一条真实的路，因为抽象，而比真实更加真实。

”

——《云端脚下》曹则贤

田川：您说自己是一个特别善于自学的人，您的学习动力是什么？曹则贤：动力是什么想不出来，如果不去上学就得被撵到地里去干活，割猪草、放羊，可能这是我想去上学的原因吧。

曹则贤后来说，知识的贫穷限制了我们的想象力。1982年，16岁的曹则贤进入中国科技大学物理系学习。

曹则贤：上大学的时候，心思十有八九会放在自己下一顿饭在哪儿，冬天穿的衣服胸前有个大补丁……自卑心理让我们从来不会抬眼去看女生。书读得差，特别天经地义。我都已经工作了很长一段时间了，我的生活还是为了能温饱，生存。

△曹则贤 青年时期

1997年，他终于在德国的凯泽斯劳滕大学，拿到物理学博士学位。直到博士毕业，曹则贤仍然用迷茫和一无所知，来形容他眼中的物理世界。

曹则贤：我们必须得承认，在数学和物理领域，真正的大家，十有八九都是经济条件好的。人一生的时间并不多，如果想有成就，就得能够顺着自己选择的方向专心致志地做下去。如果你还要想着今天饭的事情，想着哪个职业好找工作，哪个课题能申请到基金，成就自然也不会太高。这也是我后来为什么特别强调，一定不要让值得培养的人才被吃饭的问题困扰。同时也提醒大家一定要把志向放的高远一点，你的境界高了，未来的成就也一定是高的，这点其实非常重要。

△曹则贤 德国

曹则贤：我一直鼓励年轻人一定要去好学校读书，好学校有什么？它意味着你能遇到谁。我记得特别清楚，1997年4月1日，我下班时在学校电梯旁看到了洪特教授去世的讣告。洪特教授是出现在我大学原子物理书本里的名字。我当时以为他跟牛顿、伽利略一样是个外国大科学家，总结出了什么规则，反正书上怎么写我就怎么背，考试及格书一扔就完事了。结果那一天我竟然在电梯上看到了他的讣告，我才知道他是活的，而且就住离我学校在不远的地方。我第一次深切地感受到，当伟大的人距离你很近的时候，你心里会涌起一种，也许我也能创造的感觉。田川：感觉自己内心被召唤了，看到了一种可能性。曹则贤：对，当教授后也认识了一些科学家，甚至是一些诺贝尔奖层级的科学家。像杨振宁老先生就是特谦虚的一个人，他会称呼我为则贤学弟。这种简单的动作对他来说可能没有任何意义，但对我而言就已经影响到我了，或者某种意义上说，就在你心里把火点起来了。所以我说要让各种各样的成功人士到偏远乡村去，什么都不用做，只要让孩子们看到他们就行了。

编导：王劼 孙婉宁

编辑：612