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物理学院韩炳鸿访谈

guo  2010.12.27   学生风采   评论关闭 总浏览数:5,837

 

记者:你对物理这门学科有什么认识呢?比如你到了大学以后,觉得大学物理跟中学比有什么区别?

韩炳鸿:中学学的不叫物理,跟我大学里接触到的物理比起来,它像是小学自然课一样的东西。告诉你一些定理,然后让你来做一些数学的计算。真正到了大学以后是很不一样的。物理是什么?简单来说就是研究这个世界是怎么运作的。物理其实是非常强调图像的,而这些图像我们在初中也好,高中也好,几乎都是接触不到的。而到了大学以后,我们才会系统地学习物理,慢慢地建立起图像的观念。比如这张桌子,我看到后就会想到它的微观世界,它是由原子构成的,这些原子是怎么相互作用的,再往里深入,夸克之间是怎么作用的。比如看到空气,我会想象空气里的小分子是怎么运作的。这也是理解世界是怎样构成的一种方法。物理最关心的就是这个图像,我们在中学学的物理数学性比较强,因为要做很多题,而真正的物理,特别是接触到理论物理以后,就会发现物理的图像性比较强。

记者:那你现在研究的方向是什么?

韩炳鸿:单层石墨。石墨是六角形蜂窝状的,一层一层的。初中时我们就学过为什么铅笔能写出字来,就是因为石墨是一层一层的,然后层与层之间结合力很弱,写字的时候就会一层一层地剥落。碳的饱和是四个键,而单层石墨是三个键,所以一开始理论认为这种单层石墨是不可能稳定存在的。但后来有一个非常有名的物理学家,可能马上就要得诺贝尔奖了(指今年十月刚获得诺贝尔物理学奖的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫——编者注),他用了一个非常简单的方法,就是用透明胶带从石墨上粘下薄片,再反复用胶带粘贴和撕取,最终产生只有一层碳原子的石墨烯。这就是我现在研究的。

记者:你刚才说中学物理和大学有很大的不同,你能举一个具体的例子吗?比如某门课程?

韩炳鸿:比如说热学,我们高中学到的就是怎么样测量温度,等等。其实热学研究的完全不是这个。它的一个核心概念是熵。你可以把它理解为系统的混乱度,也可以理解为可能性。热学就是研究混乱的,而系统的混乱度的度量就牵扯到熵。物理中有个三体问题,对两个相互吸引的物体,运动状态可以很简单地用牛顿力学来描述。但是当物体数量超过三个时,我们就算不出来了。那我们怎么去研究呢?用热学。热学是研究多体问题一个很有力的工具,它用一种统计的概念来进行研究。两个粒子我研究得清楚,三个粒子我研究不清楚,而一万个粒子我又能研究清楚了。热学可以说研究的是一种趋势或概率。当空气中有很多粒子的时候,每一个的情况我不清楚,但我知道总体来说它处于一种平衡态。比如说在一个盒子里有一万个氢分子和一万个氧分子,中间用挡板隔开,现在我把挡板抽掉,过一个小时有很大的可能是氢分子和氧分子混合到一起了。这里面就牵扯到熵的最大化,系统总是趋向可能性最大、或者说最混乱的状况。社会科学的学者们看很多书,做很多研究,就是要研究人类社会的现象和规律,我们也一样,不是说一定要改变这个世界,就是想先认识世界,认识物质内部的规律。

记者:你觉得从事物理方面的研究。需要具备什么样的条件或素质呢?

韩炳鸿:素质非常多。物理研究其实是很辛苦的工作,特别是如果你不能从中感受到它的美的话,就只会觉得它的枯燥。研究物理就是要不断和数学、符号和一堆抽象概念打交道。如果对它没有爱是不能坚持下去的。爱因斯坦如果对物理没有兴趣的话,他就不会整天想;如果他不是整天想的话,他也不会哪一天灵机一动想出来。所谓的灵感,我觉得需要的不仅是天才,它需要的是时间,一个问题,整天想啊想,总会想出来。在等待灵感出现的时间里,要做很多事情,比如读paper,比如要会计算,要学会迁移应用,比如把热学的东西拿到光学里用,把量子物理的东西用到核物理上面。还要学会和别人交流,有非常多的思想自己是想不出来的,要告诉别人我在想什么,然后看别人的思想和成果可不可以拿出来借鉴。很多物理学的著名理论是在咖啡馆里侃出来的。

记者:你觉得怎样一个研究是好的,有价值的研究呢?

韩炳鸿:得看什么价值。对我来说,我只要研究得开心就好。就像研究夸克有什么用呢?我们也不知道,但是那些物理学家研究得很开心。就像很多生物学家在探究生命的起源,很多物理学家在探究世界的起源,那这样研究出来有什么用呢?也许没用,但人的求知欲是永远得不到满足的。我们愿意仰望星空,我们就仰望星空,仰望星空有什么用呢?除了漂亮可能也没有什么用,但这是人类社会自发的一种文化。另外一方面,如果没有物理学,特别是没有近代物理学,就没有现代的半导体产业,没有电脑,没有这些电子器械,很多东西现在看上去没用不代表以后没用。做研究不能太过功利性,这往往是揠苗助长的行为。

记者:可以谈一下你在学术的过程中遇到的困难吗?

韩炳鸿:困难很多。比如英语。现在物理前沿的一些成果都是用英语写的,普通的英语文章都读不好,更别说是专业的英语文章了。比如我研究一个现象,我要看别人有没有做出这个现象,或者有没有类似的现象,他们有什么结论,这样我就发现了一堆论文,我用电脑上的电子词典来翻译,但这样看得很慢,看一句翻译一句,所以到最后我就采用略读的方式,一个单词、一个句子不认识,不管,跳过,这样一遍下来可能大脑空空的,但是多读几遍就会有感觉了;再有一个是读图,他的文字我可能理解不了,但是我可以通过他的图表来理解文字。慢慢地阅读水平就上来了。英文真的是一个很大的障碍。外国人看论文,看一下就完了,我们是把它当作业来对待,花一天的时间来看一篇论文。那也没办法,如果现在的学术论文都是用中文来写的话,外国人也会碰到类似的问题,他们连汉语的表达方式都不能理解。

  另外一个问题是时间的问题。平时要做各种事情,要上课、考试等等,所以必然会占用科研的时间。

记者:但是平时的学习对科研难道不是可以起到促进作用吗?

韩炳鸿:很少,主要是我们学得太慢。比如我大二下进实验室搞科研,要用到固体物理的知识,但是固体物理我们大三下才学,所以我只能自学。像量子物理、电磁物理我都是自学。

记者:那这是不是说明教学比较滞后呢?或者课程设计有什么问题?

韩炳鸿:没有问题。我倒不觉得这样的教育有什么问题。一个真正的研究不会先让你把所有的基础知识都打好再去做研究,而是缺什么补什么。我即使把研究生课程上完了,我要开始做一个研究,还会发现需要很多的知识背景,那我还需要现补这些知识。

记者:那你觉得学习这些课程的意义在哪里呢?既然和你的研究没有关系。

韩炳鸿:有两个。一个是提供一种思维方式,把大一的学生拉过来做科研肯定不行,当然不排除少数天才,但大多数人是不行的。他还不知道什么是物理呢。必须要学习一些知识,建立起物理的图像观念以后,才可以逐渐深入这一学科。也就是认识物理、知道怎么学习物理。另外一个是上课时学到的一些工具,比如说数学工具,这些都为后继的学习和研究打下了基础。比如我以后要研究粒子物理也好,凝聚态也好,我要用到的一些工具其实都是在本科生阶段学到的。所以基础课程起到的就是这个作用。

记者:你有印象比较深刻的课程和老师吗?

韩炳鸿:有,刚才说的热学对我影响很大。是欧阳颀老师教的。我们大一刚进来学的力学、电磁学都是和高中差不多的东西,我没觉得和高中区别很大。而热学是我之前几乎完全没有接触到的,这门课使我有一个感觉,原来,这就是真正的大学物理。它牵涉到很多概念,温度、平衡态、熵、系统,等等。而且他教得很精彩,学术功底很扎实。比如他讲热力学第二定律,他不是光照本宣科,而是举一个例子,让你更直观地明白。另外一个是马中水老师的平衡态统计力学。他上课的特色是“推”,就是很重视推导过程,一黑板一黑板地写。这门课对我也很有启发。

记者:好的,今天的采访就到这里,谢谢!

 

(采访记者:崔悦)

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韩炳鸿,男,北京大学物理学院2007级本科生。多次获得校级、国家级奖学金,已在国际学术期刊上发表了一篇共同第一作者的文章,另有三篇文章正在外投审稿中。他积极参加各种学术科研活动,在北京大学挑战杯跨学科学生课外学术科技作品竞赛中得到重点资助并获推荐奖,在北京市大学生数学竞赛中获得二等奖,在全美跨学科数学建模比赛中先后取得Honorable Mention(二等奖)与Meritorious Winner(一等奖)。他连续三年担任班长,多次被评为三好学生三好学生标兵

 

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