冯东来（复旦大学物理系）
2004年，联合国教科文组织意大利萨拉姆国际理论物理中心出版了《One to be a》一书。中心主任KR
教授在序言中写道：“当我们的社会前所未有地依赖科技进步时，各行各业对基础科学的兴趣却日益下降。这是我们这个时代的一个悖论。特别令人悲哀的是中学生对科学漠不关心，无论是发达国家还是发展中国家，都应该引起我们的共同关注。”这种趋势在今天的中国仍然存在。然而，许多进入大学物理系的学生在经过几年的专业物理教育后就失去了继续从事物理研究的兴趣。因此，科学家有义务向公众宣传科学的意义，更有义务向选择物理专业的学生解释这个职业的内涵和乐趣。
公众常常对科学家有很多刻板印象：他们要么是书呆子，要么是性情古怪的天才（如美剧《生活大爆炸》中的几位主角），要么是像爱因斯坦一样仰慕的大师。 。总之，人们常常认为：他们是一群特殊的人，与我无关。在我认识的物理学家中，有参加奥运会的美国国家队成员，有背着吉他教学生“音乐中的物理”的理论物理学家，还有职业登山家……科学家和其他人一样。他们不仅不是书呆子，而且是一群比较有乐趣的人。正如我的物理学家兼登山朋友所说，做好一件事很容易，但能够做好两件事更有趣。对他来说，“两件事”就是科学和登山。对我来说，就是科学，就是自驾游。前者是探索世界的微观奥秘，后者是体验世界宏观的历史、地理、人文，都需要“冒险”精神。
说到做物理或科学研究的乐趣，不仅仅意味着有人愿意付钱给你做你感兴趣的工作（这就是为什么几百年前，只有贵族才能负担得起科学研究）；而是意味着有人愿意付钱给你做你感兴趣的工作（这就是为什么几百年前，只有贵族才能负担得起科学研究）；它不仅仅意味着你可以在世界各地举办国际学术会议，让你可以环游世界；更何况你的朋友遍布世界各地，可以从不同的角度了解世界。这些都是外部的、显而易见的好处。我想说的是，科学研究本身就有非常丰富的内涵，也充满乐趣。这是特别适合年轻人的东西。事实上，它可以让人看起来年轻！
第一，科学研究是最浪漫的事情。
您有机会更接近我们的道德法则。 “仰望星空会给人一种很浪漫的感觉。我选择物理是因为高中的时候看了一些关于物理学家的书。上了大学之后主要是受到两本书的影响，一本书是《上海社会》的思考科学院院士赵新山着有《科学与艺术的哲学》。赵新山是一位科学哲学家、作家，写下了许多关于科学、哲学、艺术的精辟著作。他对爱因斯坦、他指出，这些伟大的科学家有着非常深厚的宗教情感，他们的科学研究是出于内心对宇宙的敬畏和对自然探索的渴望，也可以说是一个接近自然的过程。 “上帝”，爱因斯坦的上帝不是人格化的上帝，他的情感是一种对科学的虔诚，我在几年前就被赵先生的书“毒害”了。足以让他来复旦大学为学生做了相关研究。学生们对演讲反响热烈。
大学里对我影响较大的第二本书是科普传记《混沌创造新科学》，讲述了20世纪60年代到1980年代的混沌科学史。非线性科学原理适用于生命、物理、经济等诸多领域，甚至整个宇宙的方方面面。我当时非常着迷。当时中国科学技术大学也在顾朝豪校长的倡导下进行了大量的非线性科学研究，所以我选择了等离子体物理专业来研究非线性现象。我清楚地记得，当我的本科论文导师丁卫星教授给我布置第一批论文，让我重复洛伦兹吸引子的计算机模拟时，我感觉自己只要稍微努力一下就可以接近“上帝”了。自己的”。 “兴奋和幸福。
现在我研究凝聚态物理。正如俄罗斯哲学家和诗人所说：“在平静的面具下，火焰在燃烧。”事实上，在固体物质平静的表面之下，宇宙运行的基本规则，例如量子场论，像圣火一样燃烧。
其次，物理学让人们从更深入的角度认识和体验世界，了解事物的本质。
例如，量子力学与人们的日常经验完全不同。当物理学家去看电影《阿凡达》时，他们就会知道潘多拉星球上的悬浮岩石是由室温超导性排斥地磁场中的磁场造成的；他们会看到青蛙和草莓由于有机环分子而悬浮在强磁场中。抗磁性（磁悬浮青蛙实验于2000年获得搞笑诺贝尔奖，其获奖者之一安德烈·K·海姆后来因发现石墨烯而获得2010年诺贝尔物理学奖）。物理学不仅复杂而深奥，它也可以在我们身边。 2012 年搞笑诺贝尔奖授予了物理学家的作者。莱特牧师。研究马尾辫形状的论文。达芬奇曾用“流水”模型来思考头发的形状。
磁悬浮草莓、青蛙和超导列车
第三，物理学可以让世界变得更美好。
小时候，很多人都有某种英雄梦，幻想像超人、蝙蝠侠一样拯救世界，或者成为金庸小说里的英雄。这些梦想只是电影、电视或文学作品中的幻想，但物理学可以让科学家变身英雄，将世界从巨大的环境和能源危机中拯救出来。比如核聚变、风能、太阳能等能源的应用和发展，锂电池、燃料电池等更好的储能材料，甚至未来超导电缆的无损电力传输，都离不开物理。物理学以及其他学科最终将帮助人类让世界变得更美好。
身体思维同样重要。美国纯电动汽车公司特斯拉的创始人埃隆·马斯克在大学学习物理学。在最近的一次采访中，他强调，他成功的秘诀之一就是物理学教给他的东西，那就是从事物最基本的本质出发思考问题的方式。
第四，科学研究是一个充满活力的事情，充满了互动、合作，甚至学术思辨和争论。
这不是闭门进行的。人们常提倡的“坐板凳”、“承受孤独”只是一种执着的内在精神，而不是现实的外在状态。例如，我们课题组进行的光电子能谱实验就需要同步辐射。为了进行实验，我们必须前往世界各地的同步辐射实验室并与当地同事合作。我们学到了很多技术，也结识了很多朋友。实验结果需要与不同的实验结果进行比较，与理论同事一起分析，甚至在会议上进行报告，与同行进行交流。我几乎每年都会参加的国内超导界有名的会议叫“论坛”。在这次会议上，同行们往往发言10分钟，讨论20分钟，异常热闹，激发了很多想法。
再举一个具体的例子，我一直对生物学很感兴趣，一直想用物理学来研究生物学的基本过程。例如，细胞膜上的蛋白质在运输营养物质时，涉及到怎样巨大的电子声子相互作用过程？这也很可能是未来生物物理学的一个重要方向。当然，生活是非常复杂的，所以我想从简单的开始，首先研究小分子有机材料。我系孙鑫老师多年从事有机材料研究。我和他讨论了如何利用同步辐射中的非弹性散射技术来研究有机材料的发光机理。在孙老师的帮助下，我首先找到了华东理工大学田河教授的样本，然后在日本同步辐射台湾光束线申请了同步辐射实验时间，并与蔡永强博士合作那里的一位科学家，完成了实验。得到结果后，我不知道如何解释，就找到了当时中国科学院化学研究所的帅志刚研究员。他的理论计算终于完美地解释了数据。因此，我们合作并发表了第一篇利用非弹性散射技术测量有机材料激子色散的工作（Phy. Rev. Lett., 2007, 98:）。回想起来，样本、实验站、理论都是别人的。我只是把大家聚集在一起，一起解决了很多问题，玩得很开心，还结识了很多新朋友。尤其是科学家之间的同志般的友谊是那么的纯粹，从这些优秀的科学家身上你可以学到很多东西，所以科学研究可以很“热闹”。
五是科研充满激情，充满创新乐趣。
抄袭别人的东西显然没有什么乐趣。科研的乐趣在于创新；创新需要独立思考。很多创新都来自于沟通和跨界。我的大学同学朱林凡专业是原子分子物理。当我们一起讨论技术问题时，他发现我的一些实验结果恰好与他的领域相关，于是我们一起做了很多原子和分子的实验。这也是通过沟通和跨界实现的创新。再比如，几年前，中国科学院上海光学精密机械研究所的李如新研究员来找我。他的实验室拥有500阿秒的超短激光。即使是光，在如此短的时间内也只能传播0.15微米，比人类头发丝的直径小得多。我们想共同致力于凝聚态物理研究，看看凝聚态和新的激光技术会产生什么新的有趣的东西，比如我们是否可以拍摄电子微观运动的“电影”。经过几年的努力，我们两个课题组搭建的一大套时间分辨角分辨光电子能谱系统即将建成。太令人兴奋了！
我的博士生导师沈志勋教授经常说，鲨鱼有一种本能，即使是几公里之外的猎物身上哪怕是一点点血迹，它们都能闻到。在科学研究中，我们需要有敏锐的嗅觉，能够闻到血的味道。他经常问“你闻到血味了吗？”。沈老师课题组原本专注于高温超导，但当拓扑绝缘体刚出现时，他敏锐地抓住了机遇，在该领域做了很多基础工作。
在国际会议期间，笔者与国内外同行进行了交流
我记得丁肇中说过，没有出息的科学家，一辈子都在重复自己的博士论文。如果你想创新，你不能总是重复导师教你的东西。我们小组最初专注于单晶的光电子能谱测量，这是我的老师教给我的一项技能。它可以回答“为什么”，即给出材料的微观机理，是一项极其有用的实验技术。但渐渐地，我感到不满意，因为它无法回答“为什么不”，即它无法创造新的系统和新的物理效果。所以我们在复旦大学花了5-6年的时间开发氧化物分子束外延技术来控制材料的单原子层，这样我们就可以设计新的系统，然后研究它们的新特性。并尝试回答其机制。现在我们越来越多地问“为什么不”。虽然我们面临更大的实验挑战，但乐趣更大，回报也更大。
第六，科学研究是一种冒险、寻宝、意外的遭遇，所以科研的过程充满乐趣。
所谓冒险，就是我们常说的“到野外去”，就是在自己熟悉的领域之外做一些新的事情。对于年轻人来说，投入金钱、时间、甚至事业，都有巨大的失败风险。我们组开发氧化物分子束外延技术的三名同学中，第一名（赵家峰）直到毕业都没有相关论文1)，而第二名（徐海潮）和第三名（彭锐）正在读博士。 D .第六年和第五年发表了多篇相关论文。他们都经历了很大的压力，但这也培养了他们坚强的自信心和不畏困难的精神。我记得在博士四年级的时候，我曾请彭锐代表我在一个国际会议上做特邀报告。她能言善辩，毫不畏惧地回答疑难问题。她的报告结束后，美国康奈尔大学的一位教授告诉我：“她比同阶段的我（指我）强多了。”作为她的导师，听到这句话我感觉很美好。
为何会有不期而遇？有一次，当我们在固体上做实验时，出现了一个奇怪的信号。当我们取出样本后，信号仍然存在，这意味着信号不是来自样本。后来发现这个信号来自于用来冷却样品的氮气，这促使我们对气体做了很多研究，也促成了我和我的朋友后来在原子和分子物理方面的合作。我们的合作工作是研究最早的气体分子的非弹性。 X射线散射实验之一。有些工作成功的机会极低，例如斯坦福直线加速器国家实验室的诺贝尔奖获得者珀尔，他要求他的学生重复密立根的油滴实验，试图遇到带分数的自由夸克。这么大的风险或许只有他才能尝试。当然，就像任何赌博一样，一旦成功，回报将是巨大的。
在冒险和寻宝的过程中，科学研究是一件非常危及生命的事情。当然，没有经历过几次危及生命的经历的年轻人肯定是比较无趣的。 2008年，发现铁基超导性。这是一种新型高温超导体，全世界科学家都在竞相研究。如果你手里没有东西，就算了，但是一旦看到东西，发表之前精神压力就很大。也许第二天早上别人已经把最新的结果发布到网上了，这意味着你的所有努力都将白费。那半年的时间里，我们全班同学夜以继日地工作。我记得那年夏天，我集体参观了日本仙台的东北大学。他们正在制造合金。利用他们总结的合金定律，我预测了一种新材料。后来，我的学生确实发现了一种新的超导体。我们很高兴。但第二天早上醒来时，我在网上发现了一篇美国团体刚刚发表的文章，内容与我们发现的一模一样。总的感觉是，做科研身体还可以，但精神压力就更大了。如果你不想走在最前面，那就算了。想要站在最前线，就得处于生命危险的状态，还得“留下来”。
冒险并不是盲目的。它既需要技巧又需要严谨。它还需要能够巧妙地利用手头所有可能的实验仪器，并在必要时找到克服困难的新方法。因此，科学家往往有点完美主义，是解决实验问题的“职业杀手”。这就是他们“好”的原因。博士后期间，在做软X射线共振散射实验时，需要同时测量吸收光谱，但令我沮丧的是用于散射的仪器没有测量吸收的设备。当时德国科隆大学的Hao Tjeng教授正好在场。他绕着仪器走了一圈，然后拔掉了测量真空的离子计的接线，给栅极加上了高压，然后连接了一个纳安电流表。它立即被改造成电子探测器，可以用来测量样品因吸收X射线而发射的二次电子（与吸收系数成正比）。我非常佩服你！测量顺利完成。
还记得郝先生说，他发现他的亚洲学生虽然有很多书本知识，但不善于运用到实践中，对知识的直观理解不够深入。这其实从一个方面点出了实验物理所特有的乐趣，那就是应用知识，解决很多现实生活中的问题，感受物理定律的实际运行，乐趣无穷！这就好像只知道驾驶理论的人并没有真正感受到驾驶的乐趣一样！在城市里开车的人（比如使用商用傻瓜相机之类的仪器）无法体验在困难的山路上开车的乐趣（比如使用自己制造的专用设备）。
第七，科学研究是一种冲动。
年轻人需要一点冲动去抓住机会，不要思维受限，行动懒惰。所谓冲动，就是当你有一个想法的时候，你不会考虑它是对还是错。有些人会做很多计算，仔细考虑很多细节，可能要等两个月才决定做还是不做。到目前为止我发现的是，大多数想法通常都是错误的，但如果你有一个想法并稍后尝试，你往往会收获一分耕耘一分收获！很多年前，当我还是一名学生时，我想研究高温超导体中过掺杂区域的一种特殊现象。我很快就开始做这个实验，后来发现数据和我想象的完全不一样。我无意中发现了多年来一直在寻找的氧化铜层间耦合效应。我记得薛其坤先生说他的团队决定生长拓扑绝缘体薄膜时非常有趣。他说，当时也不知道能不能做，所以大家一起吃了顿饭，撸起袖子，就回实验室干活了。从此，他们就一发不可收拾，直到最近在相关材料中发现了反常的量子霍尔效应！
第八，科学研究会给你带来欣喜若狂的体验。
我有一个合作者，中国科学院物理研究所的胡江平教授。经过几年的苦思冥想，他终于在两年前抓住了铁基超导的对称性在其配对机制中的关键作用，并接连写出了几篇重要论文。那几个月，我们朋友都“忍无可忍”，极其羡慕他“跳”到兴奋的状态：比如那年我们参加美国物理学会年会（APS March），他差点就没有了。不听报告。而是在会场的走廊里抓住了人，并开始交谈。他的眼睛闪闪发亮，口吐白沫。那真是一个场面！
来自台湾的吴茂琨教授向我们讲述了他的经历。毕业后不久，当他担任助理教授时，他就接触到了高温超声检查。许多人正在寻找新的超导体。他和他的韩国学生在实验室里立即使用液氮观察生长的材料是否具有超导性。因此，当时这种材料的超导温度超过了液氮温度。大家要知道，液氮和矿泉水一样便宜，目前一升液氦的价格约为130元，非常昂贵，不利于应用。因此，他们的发现使得超导在人类历史上首次变得廉价。他说，他和他的两位韩国学长互相拥抱，一起跳舞了半个小时，但他们停不下来，心里充满了狂喜。
我自己也有过类似的经历，但不幸的是没有那么强烈。我们曾经在一个实验站工作了两个多星期，却找不到我们想要的带电布拉格峰。终于，在压抑了很久之后，我们终于找到了。感觉就像我们已经寻找了数千次，突然回头。 ，心里很高兴。无论你从事什么行业，一生中能有几次这样的感觉，都是一种很棒的感觉。兴奋才是真正的享受。
第九，科学研究给予科学家很大的自由。
一方面，你在工作时间和地点上有更大的自由。除了寒暑假，很多地方甚至还有学术年假。另一方面，特别重要的是，当你年纪大了，科学研究的好处就会体现出来，因为我们用心工作，有精神自由。我读研究生的时候，我们系里有几位80、90多岁的老先生。其中一位是谢希德先生的老师。他们每天来上班，听汇报时常常颤抖着站起来。提出非常相关的问题。著名科学家霍金就是“我思故我在”的鲜明证明。我常常想，等我年纪大了，至少可以看看《物理》杂志，思考问题，写书，生活就不会枯燥到只能看电视了。 “老不死，他们只是消失”是一首更适合科学家的歌曲。
第十，科学研究也是精神的传承。
人到了一定的年纪，就会思考生命的意义是什么？除了研究之外，物理学家还有两项重要任务：教育和服务。我们物理系的老师带学生的方式有点像学徒制，一对一的交流，课题组也不算太大。我出国做实验时，通常都会带着学生，近距离一对一指导。我的办公室里还有一张桌子，供学生在特定时间向特定学生提供直接指导。很多学生的英语写作不是很好。在写作过程中，我经常让他们坐在我旁边，看我如何修改。慢慢地，学生就会真正传递出你精神上的东西，包括你做报告的习惯、你分析问题的思路等等，我觉得这是最有价值的。我系的王迅老师、陶瑞宝老师等许多老先生，已经70多岁了，仍然坚守在教学第一线。他们享受向学生传递知识、科学研究和生活经验的过程。另一方面，因为我们经常和年轻人一起出去玩，不知不觉中我们就被他们感染了，可以保持年轻的心态。另一方面，作为科学家，我们有义务也有幸向社会传递知识和科学精神，比如写这篇文章、参与科普书籍创作、向公众演讲等。
其实，物理学的乐趣还有很多，远远不止以上十种。对于年轻的中学生和大学生来说，物理确实是年轻人应该做的事情。它可以让我们很兴奋，很开心，可以让你体验到很多浪漫、冲动或者快乐的事情。科学作为大学和国家学术灵魂的重要组成部分，值得我们投资。
本文选自《物理》2014年第7期