葛墨林拓路物理场

周叠瑶 尤蕾

从少年到青年，直到进入耄耋之年，世界改变了很多，但时光从未改变的就是他对科學的信仰。他，就是中科院院士葛墨林。

1950年的北京，一个少年迷上了逛“小市”，在这里，往往被人们当作垃圾的物件，在这个求知欲旺盛的少年眼中却是不可多得的宝贝。在一堆零碎物件中淘换出各种零件，东拼西凑，没想到，还真让他“攒”出一个矿石机。一个玄妙的物理世界就这样吸引着少年步步走进。

6年后，中学生涯行将结束，这位少年渐露青年模样，在当时“向科学进军”的感召下，数理化成绩优异的他，毫不犹豫地选择了核物理，憧憬着以所学报效年轻的共和国。

半个多世纪以后，一位年近80的老科学家从包里拿出一份《人民日报》，大声朗读道：“当科学家是无数中国孩子的梦想，我们要让科技工作成为富有吸引力的工作、成为孩子们尊崇向往的职业，给孩子们的梦想插上科技的翅膀，让未来祖国的科技天地群英荟萃，让未来科学的浩瀚星空群星闪耀！”

这是习近平总书记于2018年5月28日在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上的讲话中的一段结语。当习近平总书记发表讲话时，这位老科学家就坐在下面，感慨良多。

从少年到青年，直到进入耄耋之年，世界改变了很多，但时光从未改变的就是他对科学的信仰。他，就是中科院院士葛墨林。

与物理结缘

在南开大学见到葛墨林院士时，正值全国高考刚刚结束，一落座，葛墨林就谈起了这场改变无数人命运的大考。近些年来，葛墨林在给新生授课时，发现了一个耐人寻味的现象，进入物理系的大一新生有点跟不上教学进度。一问，才知道缘由，原来大多数新生在高考时选择的考试科目是化学，而并非物理。

听上去，这仿佛是一个笑话，但这背后的原因却令葛墨林忧心不已，“学物理的学生居然是通过考化学进来的”。诚然，与化学相比，物理取得高分的难度更大，考生为了考出更高的成绩，就放弃了物理。此外，在考理科综合的地区，物理不再是如以往单独成卷，而是与生物、化学等自然科学学科合成一张试卷，很明显，与语数英相比，分值比例明显降低。

“物理是技术之父，如果这样下去，几年之后，大学里出来的技工或工程师没有基本的物理知识，怎么能推动技术进步？这是非常危险的事情。”葛墨林表示，前半年就想写一篇文章，主题就是忽视物理教育后果严重。

为什么高考把物理放进“X”试卷当中？在葛墨林看来就是教学中物理教育方式不得法。物理并不复杂，但现实物理教育却呈现出一股八股化倾向，只注重公式推导，忽视了实验。葛墨林忧心忡忡。他认为，中小学教师对青少年的知识启蒙对一个人的科学素养的培养至关重要，在物理这门学科上表现尤为明显。

“如果说数学是逻辑的学问，那么物理就是猜测和实验的学问。”葛墨林认为，物理思维方式有其独特的特质，一是非常灵活，培养一个人形成对不同的事有不同的看法的能力；二是承认事实，这是培养一个人科学素养最基本的要求；三是在承认事实的基础上理解、感悟，进而上升到理论。也因此，葛墨林特别强调：“在这一过程中，并不一定要求建立逻辑，因为逻辑是和层次有关的，而物理恰恰是分层次的。”对此，他举了一个物理上的经典例子，“比如牛顿力学就有一个范围，到了一亿分之一原子的范围就出现了量子现象，而当粒子数特别多的时候，就又出现新的规律，即统计物理。可是，如果在牛顿力学里追求逻辑，就不可能认识到量子现象，就如同站在三楼的人看不到二楼一样。”

“物理到底难不难？就是看你怎么教。”葛墨林解释道，物理就是抓住一个东西的本质，本质都是简单的。其实物理不难，而是让学校给教难了。他建议应该在各个中学里，建立表演实验室，做物理现象演示，以引起学生兴趣。

物理的特质决定了它的学习方法。葛墨林与物理的缘分恰恰就是从“做中学”开始的。上世纪50年代，葛墨林在北京辅仁男中（今北京13中）读初中。彼时，男孩们的玩具零件往往来自于美国人、日本人留下的“小玩意”。他们琢磨着把这些“小玩意”组装成新玩具，遇到困难就向老师请教，最后终于鼓捣出一个矿石机。成功后，自信心爆棚，开始组装收音机，收听到了广播还不满足，再向老师请教如何能精确调频。

“可以说，那时的物理教学的路子还是很对的。”葛墨林说，本来物理也不用搞得那么复杂那么神秘。

一颗科学的种子种下，迟早会开花结果。1956年，葛墨林正值高考，他的数理化分数都非常高，打算报考清华大学工程物理系。但在那个个人命运并不完全掌握在自己手里的特殊年代，“服从”是更为普遍的现象。学校领导找到葛墨林，希望他报考兰州大学核物理专业。葛墨林没有犹豫，服从组织安排，打起背包准备奔赴大西北。作为相对落后地区，西北一直都是国家支援的重点，兰州大学坐落在甘肃省会兰州，物理系与生物系、化学系相比，算是非常年轻的院系。从葛墨林入学的1956年起，化学系名师大家相继而至，如朱子清、刘有成、陈耀祖、黄文魁等。而物理系的教师则基本是从北京大学、南京大学物理系毕业的，当时并没有什么名气，但现在看来，无疑要感叹，有时候命运的安排颇有意味，物理系的钱伯初后来成为了我国量子力学的代表人物，汪志成编写了全国统编教材，段一士更被称为“无冕之王”。葛墨林对于这段西北求学经历铭感于心，“一日为师，终身为师”，在钱伯初逝世后，仅仅比钱先生小了几岁的葛墨林在悼词落款时，恭恭敬敬地署上了“学生葛墨林”。

所谓命运，并非玄学，而是当你面前的一扇门关上之后，总会有一扇窗为你打开。从祖国的心脏首都北京一路颠簸，看着眼前的景象越来越荒凉，人烟越来越稀少，西北广袤的大地以其粗犷的臂膀将人完全包裹，葛墨林新的生活开始了。而这段新生活一开始就跟他“开了个玩笑”。由于放错了档案，阴差阳错之下，葛墨林与核物理就此错过，进入了理论物理的世界。那时年轻也没有多想，现在回过头去看这种安排，竟然在不知不觉的时间流逝中，多半辈子就干了这一件事，而且根越扎越深，“我就一直干到终了了”。

杨振宁点了盘炒虾仁

1961年，葛墨林开始读研究生，生活非常困難，但他仍然坚持晚上学习到凌晨1点，睡不了几个小时，早晨6点就起床念外语。事实上，这并非葛墨林的个人行为，那时的兰州大学学风便是如此。经历了1957年的“反右倾”运动以后，兰州大学的教学秩序被打乱了，直到1959年江隆基就任校长，他开始带领师生拨乱反正。当时的教务长崔乃夫、校长秘书聂大江等一贯坚持江隆基校长的办学思想，给兰州大学的学生们创造了一个稳定的学习环境。在一次兰州大学对葛墨林的回访中，他说道：“这是我们这一代人永远感激不尽的。可以说，如果没有江校长，我们不会取得现在的成绩。”

此时，葛墨林师从留苏理论物理学家段一士教授。跟着段一士教授学习，使葛墨林受益匪浅。老师要求严格，葛墨林当时几乎什么都得学，很多物理理论都要学习，依靠自己去打基础。朗道-利弗席次的《理论物理教程》是最好的教材，因此，段一士教授要求他读4本，习题基本也都要做。虽然工作量巨大，但这却为葛墨林的未来打下了坚实的基础。1980年，葛墨林到了美国，段一士教授的教学方法使得葛墨林无论在独立研究能力还是韧性坚持的作风上都很快适应了环境。

“珍宝岛事件”发生后，有关火箭弹爆炸的问题引起了时任兰州军区司令员肖华的注意，此前，段一士教授就曾经对这一军工问题提出过解决方案。于是，段一士教授带着葛墨林被临时调到兰州大学组成技术革新组，研究炸药。当时，兰州大学物理楼四层堆满了缴获的最新炸药。“当时也是胆子大，如果炸药爆炸，那一整栋楼都会被炸没了。”即使在那段时间，葛墨林也没有放弃理论物理研究的老本行。白天要做有关炸药的研究，同时还要参加劳动，只有在晚上才能偷偷摸摸拉上窗帘看外文资料研究基础理论物理。葛墨林回忆道，当时就在屋子里用书柜一隔，爱人带着孩子睡在一边，而他在另一边挑灯夜战，“窗帘拉得紧紧的，不能让人发现，那时候研究理论物理就是犯大错误”。

这段时间，葛墨林跟着段一士教授研究规范场相关理论。他们在国际上最早提出规范场理论中规范势可分解和具有内部结构的新观点，得到了SU（2）规范场论中N个运动磁单极的拓扑流理论。1977年，杨振宁先生在兰州大学专程看望了段一士教授，也是此时，他注意到了一个极具潜力的年轻人葛墨林。1979年，学报恢复，该成果刊载在《中国科学》上。2015年，世界著名物理杂志《Physics Report》有一篇文章在文献综述的部分专门用200页介绍当年这篇文章。30年过去了，还是有人花了如此之多的篇幅介绍这篇文章，这在中国学术界也是少有的。

葛墨林与杨振宁先生的不解之缘就此结下。1980年赴杨振宁先生的研究所工作，1985年回国。1986年，又蒙杨振宁先生的推荐，来到著名数学家陈省身先生在南开大学的数学研究所下的理论物理研究室主持工作。提起1986年这次与杨振宁先生的会面，葛墨林记忆犹新。彼时，杨振宁先生约葛墨林去北京饭店见面，午饭席间，杨振宁先生特地点了一盘炒虾仁，并半开玩笑半认真地跟大家说，虾仁是给葛墨林点的，他在兰州吃不着虾。

也正是当天中午，葛墨林第一次见到了陈省身先生。在餐厅门口，杨振宁先生向陈省身先生介绍了葛墨林，没想到，陈省身先生当即表示：“我要不要现在给你下聘书？”这让为工作调动而忐忑不安的葛墨林心里的一块石头落了地。

在数学研究所工作期间，陈省身先生给了他很大的学术自由。初来乍到，陈省身先生便跟他讲：“我的办所方针就这几个字：不开会、无计划、多做事。研究方向就是振宁的方向。”如今，葛墨林非常感激杨振宁先生和陈省身先生在当时为他选定的研究方向。“做学问首先是做什么，其次才是怎么做，做科研选择一个比较好的研究方向是很重要的。”

到了南开大学之后，葛墨林与杨振宁先生交往仍旧频繁。南开大学理论物理研究中心开的很多次会，都是杨振宁从香港募集，然后直接把钱带回来。有一次他怕他们换不开，把钱都换成一捆捆的20美元，装在包里。对于杨振宁先生的提携与支持，葛墨林心存感激，当互联网时代到来，舆论场上出现了一片对杨振宁先生个人生活的非议与质疑之声时，葛墨林非常愤怒，写了一篇辟谣文章，在公开之前反被杨振宁先生压了下来。“除了讨论物理，其他的事都不要管，我一辈子挨骂挨多了。”听了杨振宁先生的话，个性耿直的葛墨林才作罢。

“不怕别人比我强”

葛墨林喜欢看金庸的武侠小说，对于书中江湖各门派之争作壁上观，但在现实中，他一贯反感在学术上划定所谓的“门第”或“帮派”。

葛墨林总说，自己很幸运，遇到了大师级的导师，也遇到了无数愿意无私提携他的前辈。也因此，葛墨林对待自己的学生也总是尽己所能，无条件将知识传授给他们。“我这个人最大的优点就是不怕别人比我强。”“我就是受到王淦昌、杨振宁、方守贤等前辈的无私提携，从一个兰州大学名不见经传的毛头小伙子一步步成长起来的，所以我特别愿意主动去帮助那些没有背景的优秀的人才。”

如今，葛墨林已经是桃李满天下，他所带的50多名研究生和博士生中，有院士，也有高校的副校长。他和学生们的关系一直很好，像一家人一样。“我的研究生里最好的学生都来自于贫困家庭。我发现我的学生们都有这样几个特点：一是家里穷；二是非常喜欢物理，同时人很厚道；三是英语都不好。”葛墨林这样打趣自己的学生，“别看他们现在过得都很好，当初上学的时候连学费的贷款，出国的机票都买不起，都是我老伴儿付的。”学生们当然也不会忘记当年老师的恩情。母亲节，葛墨林的学生还会给自己的师母送花。

看似调侃，实际上葛墨林对待贫困学生的感情，还是缘于西北这方天地在半个世纪前给他的震撼。在北京长大，在兰州上学，地地道道的城市人，对于农村尤其是贫穷农村完全没有认知。直到“四清”运动和“文革”期间，他两次下农村后才真正认识到，当时还很穷，中国有广大的农村，农民们才是真正的中国。正是那时对农民农村产生的感情使葛墨林始终认为所有人都是靠农民养活的，而他作为一名教师，有责任去培养农民的孩子们。比如，他的学生匡乐满如今已经享誉物理界，但匡乐满出身很苦，是一个湖南放牛娃。另一位学生陈光红，同样出身贫寒，在不到40岁时就已经成为了美国威斯康星大学的正教授。在葛墨林看来，这些相同身世的学生非常愿意学习，非常愿意通过学习改变命运。

桃李不言，下自成蹊。葛墨林带学生的门风，恐怕还是得追溯到段一士教授那里。在葛墨林读研究生时，与段一士教授有时讨论问题到凌晨5点，当时生活困难，段一士教授就买点土豆，既让学生填饱了肚子，又不耽误学习。即便在文革时期，这对师徒也没有“划清界限”相互疏远，反而在兰州大学校园内，人们经常看到葛墨林在前面奋力拉车、段先生在后面铆足劲推，于是，“最团结师徒”的名号出炉。

此外，葛墨林绝不限制学生的学术思想的自由发展。即使自己与学生的观点有不一致的地方，葛墨林也不会轻易说不。这源于20年前一个学生给他带来的启发。那名学生本来想把自己的研究成果投稿到物理评论杂志上，但是葛墨林总觉得这篇文章虽然有意思，但和自己想象的不大一样，于是拼命想挑他的错。可是挑来挑去，这篇文章又没有错误，于是葛墨林同意将该文章投稿发表。

后来，这篇文章被一本国外为纪念双贝塔衰变60周年所出版的文集收录，并被收录为60年来最重要的文章之一，被评论为Pioneering work。原来，这篇文章的研究虽然在葛墨林的领域不属于很重要的方向，但在另外一个葛墨林不太了解的领域却是Pioneering work。这件事给葛墨林一个很大的教训，“只要他不违反物理的基本规律，就千万不要轻易否定学生的想法”。

“这个理论能不能应用于攻打军舰？”

让葛墨林第一次认识到基础理论研究成果转化思维的重要性是在上世纪80年代他第一次来到美国的时候。有一次，他去听一个关于孤立子理论的讲座，在他听讲座的时候，满脑子想的是方程的推导和原理的解释，而坐在后排的有个人却提問：“这个理论能不能应用于攻打军舰？”虽然演讲者给出了一个否定的答案，但这个问题让年轻的葛墨林感到很新鲜。后来，他了解到，提问者是美国海军部的。这件事让他第一次意识到原来看似高深的理论也可以积极应用，也让他慢慢有意识地培养自己应用理论的思维。

10年前，在美国数学家大会上，葛墨林通过一个在美国威斯康星大学的学生听说了一个重要理论——压缩感知理论。该理论通过对稀疏信号的收集，大大提高了信息采样的效率。葛墨林在了解到这一理论后，在全国16个地方进行演讲，希望尽可能将这一理论加以应用，但反响平平。但是葛墨林在美国威斯康星做研究的学生却不然，创造性地将压缩感知理论应用到心脏CT成像的技术应用上，两年到三年时间后，该技术被美国IBM收购，不到五年，该产品问世。而同样是四五年时间，中国对这一理论的成果转化上却毫无建树。

这件事让葛墨林很痛心，也让他进一步看到了中国基础研究和技术中间的断层与鸿沟。“现在我们国家某些领域基础研究做得很不错，也有非常不错的技术专家，可是就单单缺少将这二者连接的关键一步，而这恰恰是一个技术从无到有的关键。”他认为，这是不合理的人才评价方式导致的。“现在，对项目的评审存在学科壁垒，这很大程度上抑制了研究人员的创造性。”对这一现象，葛墨林做了这样一个比喻，“评价体系的僵化让研究人员有了‘小农思想，就守着自己的‘一亩三分地，发发小文章，而没有创造性得贡献。”

“其实，许多应用并没有那么高深，一个简单的理论也有很大的应用，关键是思维的转变。”葛墨林举了这样一个例子：采集DNA 生物标本的时候，由于是液体，很容易干，不易保存。如果用物理的知识解释，就是因为这是在一个大气压的环境下。根据克拉布伦公式，只要将压强加至五个大气压，液体就不容易挥发。于是，深圳一个小企业想出这样一个简单的办法，将生物样本放入一个小容器里，用气管加压，加至五个大气压，再将容器密封就可以保存生物样本。“这是大学物理一年级的知识，可是我们的学生学到这个知识点，仅仅就知道是两个气体方程，解解题算算数。”

耿直的葛墨林在2017年发表了一篇题为《“唯论文”评价已严重阻碍中国科技发展》的文章，尖锐地指出，我们缺乏将基础成果实际转化为先进技术的思维。“记得多年前王淦昌先生问我，全国有多少学物理的学生，我当时无确切数字，只得说如果一所大学有100位，一百所大学就上万，大体有一两万人。王先生说，这么多人将来只能少数专做物理。大多数要把物理应用到多个技术部门。我当时还不理解，现在想起来，王先生以他亲身经历早就注意到这个问题了。”于是，葛墨林提出，“鼓励将物理应用于技术的改进与原始创新，与相关分支结合解决急需问题。哪怕是解决一点点问题，都是进步”。