用物理來發現新的世界
新聞·專題
作者：湯超
我希望我們的科研能夠保持在國際領先水平，而且要做得更好。不謙虛地說，我個人的水平已經處在國際領先的位置了，如果為了自己，我留在美國也能發展得很好。但我有一個強烈的願望，就是能為北大的發展、為國家的發展出力，和大家一起努力，把兩個中心做到能夠讓國際認可的水平。
——湯超
我的物理留學之路
我是77級的大學生，就是“文革”後恢複高考後的第一批。上中學的時候我就喜歡物理，所以很想報考物理係。那時候中國科技大學是令人向往的地方，我最想進的就是中科大物理係。我的老家在江西，當年考大學的時候，中科大和很多學校的物理係在江西都不招生，所以我就上了中科大力學係。
因為對物理的熱愛，大學期間我經常去物理係聽課，那時的學風非常自由。大家雖然來自五湖四海，年齡差別也比較大，但都有一個共同的特點，就是對知識的渴望。
大學三年級的時候，我遇到了一個機會。著名美籍華人物理學家李政道先生發起並主持了中美聯合培養物理類研究生計劃（CUSPEA）。該計劃的內容大致為：從1981年始，由中美雙方聯合通過專門的招生途徑，每年選送百名左右國內大學生，赴美攻讀博士學位。這是中國改革開放後較大規模向國外派遣留學生，為中國後來的大規模國際人才交流和科學文化交流起到了開拓性的作用。
我參加並通過了CUSPEA的考試。1981年10月，我飛赴美國，在芝加哥大學開始了留學之旅。芝加哥大學是世界著名大學，被譽為諾貝爾獎的搖籃，先後產生了70多個諾貝爾獎獲得者，包括李政道先生和楊振寧先生。該校的物理專業非常強，最著名的代表人物是被稱為原子彈之父的恩裏克·費米教授。
進入芝加哥大學後，最初的一段時間覺得很不適應。老師的英語基本聽不懂，其實在國內時我的英語水平算是不錯的，經常自己聽廣播學英語，但是真到了全英文的環境還是不適應，特別是老師講課的風格和國內完全不一樣。我印象最深的是有一位教電動力學的老師，他是一位非常著名的教授，專門研究太陽黑子和磁場。他一進教室就往桌子上一坐，然後開始閑聊，不時在黑板上隨便寫幾個字，讓同學上來解題，布置作業也比較隨意，不過開始時我什麼都聽不懂。本來由於簽證的原因我就沒有趕上前2個星期的課，上課又聽不懂，加之課程時間安排緊張，導致第一次考試我隻得了一個C。但是我很喜歡這裏的學習氛圍和教學方式。
還有就是文化方麵的不適應。剛到芝加哥大學，為了適應當地的環境，我有意選擇住在國際學生宿舍，那裏各個國家的人都有。我的室友是一個美國人，他是學醫的，當時跟他有很多文化上的“小衝突”。我記得最清楚的是，他每個月的電費、電話費都要和我分開付，連幾塊錢的稅和幾毛錢的郵票，他也分得特別細，讓我覺得文化差異很大。問他為什麼學醫，是不是以後想掙錢，他說不是，就是為了今後能為窮人看病，這可能就是他的真實想法。
過了半年時間，我基本上適應了國外的生活，也交了不少朋友，英文也過關了。聽懂了老師的講課內容，熟悉了老師的講課方式，成績馬上就上去了。暑假結束前有一個博士資格考試，這在芝加哥大學物理係是很嚴格的，許多著名教授都出過考題。那是在1982年夏初，我參加了博士資格考試，在同批的物理係研究生中考了第一名，這是我到芝加哥大學後的第8個月。記得博士資格考試有口試也有筆試，口試有4位主考官教授，其中一位是和費米教授一起工作過的著名原子物理學教授，他問我的問題我現在都忘不了，這種考試方式給我的印象特別深。
這次考試之後，我開始為自己選導師。這裏又有一個小插曲，那年春天，李政道先生到芝加哥大學作學術報告，報告結束後，他和學生代表、教授們座談。因為我很想學統計物理，當時在得州大學奧斯丁分校有一位不久前獲諾貝爾獎的統計物理教授，我正在考慮要不要轉到他那裏去學統計物理，所以座談時我向李政道先生求教此事。李先生沒有當場回答我，座談結束時，他專門走到我身邊說，那位教授拿的是諾貝爾化學獎。因為他這一句話，我打消了轉校的念頭。因為博士資格考試得了第一名，我成了物理係的“香餑餑”，誰都想要，我最終選擇了統計物理的大師卡達諾夫教授。
我的導師培養學生的方式在我當時看來很獨特，他把學生當同事，大家一起討論，誰有主意就去做。在科研上他是個“急脾氣”，經常是沒等學生做完他自己就憋不住先做出來了。有時一大早進辦公室，會在門下發現他給我們塞進來的一個信封，裏麵有一張紙條，上麵詳細列出了對我們正在研究的問題的解決方案，好像在得意地向我們示威。他的方式不是給你灌輸什麼，也不是把你當成一個幫他幹活的人，他更看重的是怎樣創造一個很好的研究環境，在這個環境中去追求學術，追求自己喜歡做的東西。
跟導師做的第一項工作就是源於一次很隨意的討論。一天，他以前的一個學生回來拜訪他，談論了有關電子在準周期勢中的波函數和能級，他們聊得熱火朝天，我就在旁邊聽。忽然他轉過頭對我說：“你不是正在找課題嗎，就去做做這個東西吧。”做完這個問題並完成了我的第一篇文章後（發表在《物理評論快報》上），我問他接下來該做什麼，他說他也不知道，隻是讓我自己去想，頂多是和我一起討論。其實，他是在培養我的科研獨立性，讓我自己去發現問題。在他組裏有一批相當優秀的研究生和博士後，還有其他一些教授，大家都在一起合作，發現問題，解決問題，這對我的影響很大。後來我一直對科學問題感興趣而不是對工具感興趣，工具不會就自己學或者跟別人合作，這形成了我日後做科研的風格。
用物理來發現新世界
我的研究非常基礎，但並不單一，在做研究生時就有一些交叉。比如我有一項工作是研究流體力學，但不是傳統意義上的流體力學，而是流體力學和圖像形成（DLA）方麵的結合。這兩個問題在形式上很不一樣，但在數學上卻非常相似，所以要找它們的共性，看能不能利用一個問題去研究另一個問題。這項研究做完之後，我的導師特別高興，到處宣傳我的成績，可能是我做的方式和導師想象的完全不同。