01

用光捕捉最短的瞬間，超越測(cè)量速度的極限

如果相機(jī)夠快，拍下來(lái)的都是“慢動(dòng)作”。

蜂鳥每秒鐘可以拍打翅膀80次。人眼無(wú)法看清，但高速相機(jī)可以將其動(dòng)作定格成一幀幀清晰的畫面。

24年前，1999年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)被授予使用當(dāng)時(shí)世界上最快的“相機(jī)”的美國(guó)加州理工學(xué)院教授艾哈邁德·H·祖瓦伊勒（Ahmed H. Zewail）。他用飛秒激光看到反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)分子的過(guò)渡態(tài)。

而今，世界最快“相機(jī)”再次升級(jí)，速度加快千倍，從飛秒跨越到阿秒，“看到”分子中電子的運(yùn)動(dòng)。

2023 年 10 月 3 日北京時(shí)間 17 時(shí) 45 分許，2023 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予法國(guó)科學(xué)家皮埃爾·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini），匈牙利裔奧地利科學(xué)家費(fèi)倫茨·克勞斯（Ferenc Krausz）和法國(guó)/瑞典科學(xué)家安妮·呂利耶（Anne L’Huillier），以表彰他們“為研究物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”。

阿秒光脈沖（簡(jiǎn)稱“阿秒脈沖”）是一束極短促的閃光，提供了一開一關(guān)極快的相機(jī)“快門”，能夠“拍攝”到狂飆中的電子。

發(fā)明這種基礎(chǔ)科學(xué)的新工具、新技術(shù)的科學(xué)家們，將人類帶進(jìn)了阿秒時(shí)代。

02

獲獎(jiǎng)當(dāng)天，我國(guó)科學(xué)家剛收到這位諾獎(jiǎng)得主的郵件

得知諾獎(jiǎng)授予阿秒物理領(lǐng)域的研究者，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員魏志義感到很振奮。他說(shuō)：“三位獲獎(jiǎng)?wù)咴诎⒚胛锢眍I(lǐng)域，都作出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，他們獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)是期盼已久的事情，也實(shí)至名歸。對(duì)我們阿秒物理領(lǐng)域的研究人員來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)鼓舞?！?/p>

據(jù)了解，費(fèi)倫茨·克勞斯與我國(guó)科學(xué)家有著深入的學(xué)術(shù)交流。今天早晨，魏志義剛收到費(fèi)倫茨·克勞斯的郵件，他們正在商討雙方合作開展研究。

“我們和費(fèi)倫茨·克勞斯團(tuán)隊(duì)有著緊密的合作。他是一個(gè)思維非常敏捷的人，對(duì)科研方向的把握也很準(zhǔn)確，在學(xué)術(shù)會(huì)議上更是毫無(wú)疑問的主角，經(jīng)常能夠給出阿秒科學(xué)領(lǐng)域最近的進(jìn)展。在生活中，他還是一個(gè)運(yùn)動(dòng)‘達(dá)人’，非常注重鍛煉身體?！蔽褐玖x在談起對(duì)費(fèi)倫茨·克勞斯的印象時(shí)說(shuō)。

費(fèi)倫茨·克勞斯。圖片來(lái)源：德國(guó)馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所

談起自己的導(dǎo)師安妮·勒惠利爾，中國(guó)科學(xué)院物理所研究員賀新奎的第一印象是她非常平易近人。

“在生活中，她非常隨和，關(guān)心每一個(gè)人，跟學(xué)生相處很隨意，我們當(dāng)時(shí)經(jīng)常和組里的同學(xué)開玩笑說(shuō)，她就像組里的媽媽一樣，什么都會(huì)考慮到，對(duì)待學(xué)生也像媽媽一樣好?！辟R新奎說(shuō)。

在賀新奎看來(lái)，安妮·勒惠利爾不僅是一位偉大的科學(xué)家，也是個(gè)極為優(yōu)秀的教師。“她對(duì)科學(xué)概念了然于胸、非常清晰，每一次跟她討論科學(xué)問題，她總從最根本的物理概念上讓我們醍醐灌頂；同時(shí)對(duì)科研，她也非常認(rèn)真，我們撰寫的論文，她會(huì)提出非常細(xì)的修改意見?！辟R新奎說(shuō)。

安妮·勒惠利爾。圖片來(lái)源：BBVA Foundation網(wǎng)站

說(shuō)起我國(guó)阿秒物理的發(fā)展，魏志義感到很自豪。他說(shuō)：“國(guó)內(nèi)阿秒激光的研究雖然總體起步較晚，但近些年進(jìn)展很快，相關(guān)研究也進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)水平，工作非常有特色，在國(guó)際上很有影響力。”

魏志義一直從事超快激光技術(shù)研究，2013年他的團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)阿秒脈沖輸出，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)阿秒脈沖零的突破。

“現(xiàn)在我們國(guó)家能夠產(chǎn)生單個(gè)阿秒脈沖的研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)很多了，比如中國(guó)科學(xué)院西安光機(jī)所、國(guó)防科技大學(xué)、華中科技大學(xué)等。我們?cè)诎⒚胙芯款I(lǐng)域的進(jìn)展非?？??！辟R新奎說(shuō)。

03

和孩子聊聊這3位物理學(xué)諾獎(jiǎng)得主的教育思考

36年前解決原理問題，20年前突破技術(shù)難題，等了至少20年，阿秒脈沖領(lǐng)域的研究者才收獲第一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。

往屆物理學(xué)諾獎(jiǎng)得主同樣如此。得獎(jiǎng)那一刻的風(fēng)光背后，是物理學(xué)家們數(shù)十年如一日在專業(yè)領(lǐng)域上的精進(jìn)投入和思考實(shí)踐。今天，讓我們一起回顧往屆三位諾獎(jiǎng)得主精彩的教育感悟吧。

學(xué)好理科，必須做到這三點(diǎn)

卡爾·威曼（2001年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主）

威曼教授對(duì)理科學(xué)習(xí)有著獨(dú)到的見解。當(dāng)他還是一名大學(xué)助教的時(shí)候，就發(fā)現(xiàn)很多孩子花了十七年的時(shí)間學(xué)習(xí)，來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，根本不敢也不能做實(shí)際的項(xiàng)目，甚至無(wú)法真正理解什么是物理學(xué)……

威曼認(rèn)為，這完全是學(xué)習(xí)方式出了問題。打個(gè)比方，學(xué)烹飪的徒弟們拜師學(xué)藝，如果廚師僅僅是大講特講理論知識(shí)，卻不讓學(xué)徒去多煮幾次，到最后，學(xué)徒只能成為“理論的巨人”，什么菜都做不好。

學(xué)習(xí)也是這樣的——孩子們?cè)谡n堂上學(xué)到的東西，普遍缺乏和實(shí)際生活的聯(lián)系，那么盡管學(xué)得再好，在考試時(shí)、在生活中，都很難做到舉一反三、靈活運(yùn)用。

因?yàn)樗麄儗W(xué)的都是“死”的知識(shí)，是書本上由別人歸納出來(lái)的，無(wú)法將知識(shí)融會(huì)貫通，變成思維方式。盡管真的能解決問題，也只能按部就班，很少會(huì)有創(chuàng)新。

這種僵化的思維方式，是學(xué)理科最忌諱的。因此，威曼教授認(rèn)為，要學(xué)好理科，就必須做到這三點(diǎn)：

1. 不能死記硬背，要把知識(shí)變活，掌握背后的思維方式；

2. 學(xué)習(xí)的過(guò)程要足夠有趣，參雜很多生活情景，激發(fā)孩子的好奇心；

3. 遇到問題時(shí)，要主動(dòng)提問，并且及時(shí)解決。

科學(xué)教育不是形式主義

費(fèi)曼（1965諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主）

費(fèi)曼曾經(jīng)分享了父親如何培養(yǎng)自己科學(xué)素養(yǎng)的故事。據(jù)費(fèi)曼描述，凡讀到的東西都把它轉(zhuǎn)換成某種現(xiàn)實(shí)。

費(fèi)曼家有一套《大英百科全書》，父親常讓費(fèi)曼坐在他的膝上，給他念里邊的章節(jié)。有一次念到恐龍，書里談到“恐龍的身高有 25 英尺，頭有 6 英尺寬。” 父親停頓了念書，對(duì)費(fèi)曼說(shuō)：“唔，讓我們想一下這是什么意思。這也就是說(shuō)，要是恐龍站在門前的院子里，那么它的身高足以使它的腦袋湊著咱們這兩層樓的窗戶，可它的腦袋卻伸不進(jìn)窗戶，因?yàn)樗却皯暨€寬呢！”

就是這樣，所教的概念變成可觸可摸，變成有實(shí)際意義的東西。

對(duì)于鳥的認(rèn)識(shí)，費(fèi)曼的父親這樣教：

“看見那鳥兒了么？”他說(shuō)，“那是只斯氏鳴禽?！彼又f(shuō)：“在意大利，人們把它叫做‘查圖拉波替達(dá)’，葡萄牙人叫它‘彭達(dá)皮達(dá)’，中國(guó)人叫它‘春蘭鵜’，日本人叫它‘卡塔諾·特克達(dá)’。你可以知道所有的語(yǔ)言是怎么叫這種鳥的，可是終了還是一點(diǎn)也不懂得它。你僅僅是知道了世界不同地區(qū)的人怎么稱呼這只鳥罷了。我們還是來(lái)仔細(xì)瞧瞧它在做什么吧——那才是真正重要的?！?/p>

于是，費(fèi)曼很早就學(xué)會(huì)了“知道一個(gè)東西的名字”和“真正懂得一個(gè)東西”的區(qū)別。費(fèi)曼的父親就是這樣教育他的。他用許多這樣的實(shí)例來(lái)討論，沒有任何壓力， 只是興趣盎然地討論。

這些實(shí)例在一生中一直激勵(lì)著費(fèi)曼，使他對(duì)所有的科學(xué)領(lǐng)域著迷，只是碰巧，費(fèi)曼在物理學(xué)中建樹多一些罷了。從某種意義上說(shuō)，費(fèi)曼就像是上癮了——就像一個(gè)人在孩童時(shí)嘗到什么甜頭，就一直念念不忘，一直在找前面講的那種奇妙的感受。盡管不是每次都能找到，卻也時(shí)不時(shí)地能做到。

費(fèi)曼指出，科學(xué)教育，并不是拋出一堆知識(shí)論點(diǎn)，告訴你“你就照這個(gè)規(guī)律做下去。”而是讓你理解“為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)規(guī)律?！?/p>

費(fèi)曼提到了科學(xué)的應(yīng)用，科學(xué)對(duì)于改進(jìn)人類生活的貢獻(xiàn)。他想說(shuō)的很明白：科學(xué)教育，首先的目的應(yīng)該是讓學(xué)生成為一個(gè)更好的人，擁有更加開闊的思維模式，擁有自己解決問題的能力，而不是某種形式主義。

把中學(xué)生送到美國(guó)去受教是很危險(xiǎn)的

楊振寧(1957年諾貝爾物理獎(jiǎng)得主)

我認(rèn)為，把中學(xué)生送到美國(guó)去受教是一件非常危險(xiǎn)的事情。因?yàn)槊绹?guó)整個(gè)社會(huì)，是個(gè)放縱的社會(huì)。它的好處是容許一個(gè)人個(gè)性化發(fā)展，可走得太極端了。中國(guó)的孩子太年輕可能受同學(xué)的影響，可能墮落，這種墮落就是掉下去回不來(lái)的那種。

在美國(guó)，非常聰明的孩子會(huì)占便宜。因?yàn)樗恍枰?guī)規(guī)矩矩念書，自己就可以吸收進(jìn)去，可以海闊天空發(fā)展。尤其是最聰明的人，在美國(guó)比較容易發(fā)展。

若成績(jī)一般的孩子，最好讓他們進(jìn)入中國(guó)好的中學(xué)、好的大學(xué)，獲得學(xué)士學(xué)位后，還繼續(xù)想要深造，再到美國(guó)讀研究生，這是一個(gè)比較好的選擇，也是容易成功的捷徑。我自己就是這樣。我自己的本科教育，后來(lái)還有兩年的碩士都在西南聯(lián)大，這給我打了非常扎實(shí)的基礎(chǔ)。所以，我到美國(guó)去，能夠立刻利用這個(gè)基礎(chǔ)，抓住當(dāng)時(shí)最重要新的問題，才能夠在很年輕時(shí)，做出有用處的工作。

中國(guó)教育有沒有缺點(diǎn)呢？當(dāng)然是有，不可能百分百好。對(duì)于多半的學(xué)生來(lái)說(shuō)，尤其90分以下的學(xué)生來(lái)說(shuō)，中國(guó)教育體制還是好的。它可以使得這些孩子成才，將來(lái)做一個(gè)有用的人。

從社會(huì)觀點(diǎn)講，中國(guó)教育政策教育出來(lái)千千萬(wàn)萬(wàn)規(guī)規(guī)矩矩的努力學(xué)生，雖然不是那么張揚(yáng)，但正是這些學(xué)生，構(gòu)成了中國(guó)現(xiàn)在這么成功的基礎(chǔ)。

編輯 | 京教君

素材 | 綜合自澎湃新聞、科技日?qǐng)?bào)、現(xiàn)代教育報(bào)、中國(guó)教育在線、國(guó)際在線、中國(guó)教育三十人論壇等

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