在科學史中，導師與學生的關系常常被理想化為一種異常和諧的狀態(tài)。人們愿意相信，那些天才般的大科學家在求學之路上必然是一帆風順。但是問題的關鍵在于，彼時的他們還不是大科學家。歷史呈現(xiàn)給我們的，往往是另一番更為復雜、也更具人情味的景象：哪怕是大科學家，他們的成長軌跡中，也充滿了與導師、與環(huán)境、與自我認知的艱難磨合。

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奧本海默：行而上學，不行轉學

1924年的秋天，20歲的奧本海默乘船抵達英國，他剛剛以最優(yōu)異的成績從哈佛大學畢業(yè)。早在哈佛時期，在高壓物理學家珀西·布里奇曼的指導下，他在實驗室里的笨拙操作就已廣為人知，甚至因分不清電焊棒兩端而成為實驗室的“明星”。盡管如此，他對物理學的向往并未因此磨滅，只是他當時或許還未清晰地區(qū)分實驗物理與理論物理的差別，也未曾想過能單憑理論物理謀生。懷揣著對未來的美好憧憬，他選擇了劍橋大學的卡文迪許實驗室。

然而，奧本海默很快發(fā)現(xiàn)，自己與這里的學術氣質存在著根本的捍格不入?？ㄎ牡显S最崇尚是那些能用雙手將理論變?yōu)楝F(xiàn)實的人。然而，奧本海默恰恰不擅長實驗。他熱愛詩歌，能隨時吟誦《薄迦梵歌》的段落，理論思維天馬行空，但他的雙手卻似乎與大腦失去了聯(lián)系。

▲年輕時的奧本海默

他的直接指導老師是實驗物理學家帕特里克·布萊克特，布萊克特交給他一個任務：為一項電學實驗制備薄膜。這項工作需要極大的耐心和精細的操作，而這正是奧本海默所缺乏的。實驗結果不盡人意，技能遲遲得不到提升，這讓奧本海默的挫敗感與日俱增。漸漸地，他開始在實驗室內“摸魚”度日，轉而閱讀最新的物理學期刊。然而，這并不能緩解他內心的焦慮。同輩的壓力、對未來的迷茫，將他推入了嚴重的精神危機：他被人發(fā)現(xiàn)在實驗室中夢囈、呻吟，甚至痛苦地倒下。

一種強烈的自我懷疑吞噬了他，在給朋友的心中，他這樣形容自己：“我過得很糟糕，是在實驗室里，工作非常無聊，我笨手笨腳，根本學不會。”這種內在的折磨，最終外化為危險的舉動。傳說他將一個蘸有有毒化學品的蘋果放在了布萊克特的桌上，幸好導師沒有吃下他。假使這一事件為真，與其說是謀害，不如說是一個被逼到絕境的年輕人發(fā)出的求救信號。

▲《奧本海默》劇照

轉機悄然而至。在卡文迪許，盡管實驗進展不理想，奧本海默卻通過閱讀和參加研討會，為自己轉向理論物理打下了基礎。導師布萊克特也為他介紹了理論物理學家保羅·埃倫費斯特。同時，他結識了拉爾夫·福勒與保羅·狄拉克，福勒敏銳地察覺到奧本海默在理論物理上的天賦，建議他向狄拉克學習量子力學。一次，在盧瑟福的辦公室，奧本海默遇到了他早已崇拜的偶像尼爾斯·玻爾。玻爾問及他研究中遇到的困難，奧本海默坦陳后，玻爾追問：“困難是數(shù)學的還是物理的？” 這個問題如同一道閃電，讓奧本海默突然意識到：在復雜的物理形式背后，應當存在可用數(shù)學語言完整表達的物理本質。

這一瞬間的“驚醒”，加上朋友們的持續(xù)開導與傾聽，幫助奧本海默的內心戰(zhàn)勝了外界的局促。1926年，在理論物理學家馬克斯·玻恩的邀請下，奧本海默“逃離”了劍橋，前往當時的世界理論物理中心——哥廷根大學。

▲哥廷根大學，曾經的世界數(shù)學中心，二戰(zhàn)時科學家多數(shù)流亡美國

環(huán)境的改變很快就立竿見影。在哥廷根，智慧的交鋒發(fā)生在黑板前。奧本海默驚奇地發(fā)現(xiàn)，這里不僅有濃郁的理論物理氛圍，甚至還有像他一樣被稱為“實驗絕緣體”的泡利。他如魚得水，幾乎是在一夜之間，就從一個失敗的實驗者，蛻變成了理論物理界一顆冉冉升起的新星。他與玻恩合作，迅速發(fā)表了關于分子波函數(shù)的“玻恩-奧本海默近似”，這項工作至今仍是量子化學的基石。等到離開哥廷根時，他已是一位在量子力學領域小有名氣的物理學家了。

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維爾納·海森堡：如何做選擇呢？

維爾納·海森堡的困境，是一種“幸福的煩惱”，他面臨的抉擇是在索末菲學派和哥本哈根學派之間，尋找最契合自己思想氣質的土壤。

1920年，年僅19歲的海森堡進入慕尼黑大學，成為索末菲的學生。作為當時德國理論物理界的泰斗，索末菲以其嚴謹?shù)臄?shù)學風格和卓越的解決具體物理問題的能力而聞名。他的教學方式極具魅力，善于發(fā)現(xiàn)學生的天賦，并為他們提供最嚴格、系統(tǒng)的數(shù)學和物理訓練。在索末菲的指導下，海森堡打下了扎實的數(shù)理基礎，然而，天性使然，他內心深處對物理本質的哲學性追問，令他對導師那種“先計算，后解釋”的風格感到一絲不滿足。

▲1927年的海森堡（mathshistory）

轉折點發(fā)生在1922年的夏天，索末菲帶著他最得意的學生海森堡，前往哥廷根大學參加一場系列講座，主講人正是玻爾。這場活動后來被稱為“玻爾節(jié)”（Bohr Festival）。在一次講座的討論環(huán)節(jié)，初出茅廬的海森堡勇敢地站起來，對玻爾的某個論點提出了尖銳的批評。他的提問精準而深刻，給玻爾留下了極其深刻的印象。會后，玻爾邀請這位年輕人一同散步。

這次長達數(shù)小時的散步，徹底改變了海森堡的學術軌跡。他發(fā)現(xiàn)，玻爾的物理學風格與索末菲截然不同。玻爾不那么執(zhí)著于數(shù)學形式的完美，而是更關心概念的清晰、物理圖像的建立和哲學層面的思辨。他總是從一些最基本的、近乎哲學的悖論出發(fā)，試圖理解量子世界那令人困惑的本質。海森堡后來回憶道：“我從索末菲那里學到了樂觀主義，從哥廷根主義者那里學到了數(shù)學，從玻爾那里學到了物理學。”

面對這兩種截然不同的學術道路，海森堡陷入了猶豫。一邊是他的恩師索末菲，他代表了德國物理學嚴謹、精密的數(shù)學傳統(tǒng)，能為他提供最穩(wěn)固的學術階梯。另一邊是新相識的玻爾，他代表了一種更具革命性、更富直覺和哲學思辨的探索方式，深深地吸引著海森堡的內心。

▲索末菲與玻爾

最終，海森堡做出了他的選擇。在索末菲的寬容和支持下（為他求情獲得學位），他于1924年前往哥本哈根，正式在玻爾的指導下工作。在哥本哈根那種開放、自由、充滿哲學辯論的氛圍中，海森堡擺脫了舊量子論的束縛，于1925年夏天創(chuàng)立了革命性的矩陣力學，開啟了量子力學的時代?？梢哉f，正是這次艱難但正確的“導師選擇”，將海森堡的天賦從一個優(yōu)秀的做題家變成物理學革命的開創(chuàng)者。

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理查德·費曼：我還是幸運一些

與奧本海默相比，理查德·費曼在普林斯頓大學時的經歷就要輕松的多，但另外一種煩惱在困著費曼。費曼的導師，是約翰·阿奇博爾德·惠勒，一位在美國物理學界德高望重的理論物理學家。 惠勒是典型的“紳士型”學者，治學風格嚴謹且系統(tǒng)，喜歡從最基本的哲學原理出發(fā)，一步一步地構建宏大而邏輯清晰的理論框架。他的辦公室里總是整整齊齊，討論問題時語調溫和而堅定。

▲費曼（中）與奧本海默（費曼右側）在曼哈頓計劃中（lanl.gov）

與惠勒截然不同的是，費曼是一個思想不羈的天才，厭惡一切形式化的束縛與權威。他習慣以一種極為直觀、非正統(tǒng)的圖像化方式來思考問題，常憑借近乎神秘的物理直覺，跳過繁瑣的數(shù)學推導，直接“看”到答案。在普林斯頓這樣莊重古樸的環(huán)境里，他依然我行我素，時常在嚴肅的學術討論間隙開玩笑，或者在自己的房間里敲鼓。

這兩種截然不同的學術風格相遇時，緊張的氣氛似乎在所難免。費曼常常會興沖沖地跑進惠勒的辦公室，激動地闡述一個新想法，但他的闡述方式往往非常跳躍而且缺乏嚴謹?shù)臄?shù)學證明。對于習慣于邏輯鏈條的惠勒而言，這無疑是“基礎不牢”、“不夠嚴謹”的表現(xiàn)。同時惠勒那種刨根問底、凡事必求邏輯完備的風格，有時也讓思維敏捷的費曼感到不耐煩。

然而，惠勒的偉大之處，在于他沒有試圖以自己為標準去“改造”費曼。他敏銳地意識到，自己面對的不是一塊需要雕琢的璞玉，而是一股需要引導的、充滿原始生命力的能量。他需要做的就是包容和引導。

▲不太可能的搭檔：約翰·惠勒（站立，中）對理查德·費曼（坐著，中）擔任博士生導師感到驚訝和高興。（ AIP Emilio Segrè Visual Archives ）

費曼的博士論文課題，是重新構建量子力學的基本原理。他提出了革命性的“路徑積分”思想，認為一個粒子從A點到B點，會同時探索時空中所有可能的路徑。這個想法在物理直覺上極具革命性，在數(shù)學計算上也極具革命性：需要對無窮多跳路徑的概率振幅進行求和。這偏偏是費曼最討厭的部分。因此，惠勒決定和費曼一起，把這些想法轉變?yōu)閷W術界能夠接受的術語。

▲路徑積分

最能體現(xiàn)惠勒保護姿態(tài)的一幕，發(fā)生在費曼第一次舉辦研討會時。由于時間的碰巧，泡利、馮諾依曼以及愛因斯坦相聚一堂。年輕的費曼對此手足無措。對此惠勒告訴費曼：沒關系，我會回答所有的問題。研討會當天，泡利果不其然給予了尖銳的批評，但是愛因斯坦卻保持友好的中立態(tài)度。不久之后，惠勒把費曼帶到愛因斯坦家中尋求幫助，愛因斯坦也愿意以他一貫的從容與理性來傾聽與討論。得到愛因斯坦肯定的費曼決定忽視泡利的否定，繼續(xù)推進自己的理論，這才保證了“路徑積分”誕生。

費曼的幸運在于他遇到了一個包容自己的導師，但更重要的是，費曼成功地在與導師思維模式沖突的情況下，努力尋求合適的相處方式。這種努力讓他們在之后的歲月中成為了密切的合作伙伴。顯然，在與導師的相處中，找到合適的導師至關重要，而努力探索與導師的良好互動模式同樣不可或缺。希望大家都能如費曼一般，找到既能支持自己又能互相促進的導師關系。

[1]（美）凱·伯德（美）馬丁·J.舍溫；汪冰譯.奧本海默傳[M]. 北京：中信出版社, 2023.

[2] Cassidy D C, Dresden M. Uncertainty: The life and science of Werner Heisenberg[J]. 1992.

[3]Halpern P. The quantum labyrinth: how richard feynman and john wheeler revolutionized time and reality[M]. Hachette UK, 2017.

來源：墨子沙龍

原標題：天才物理學家如何與導師相處？誰也逃不過“選導師困難癥” | 科學八卦史（七）

編輯：二分

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