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1979-1989年間,李政道、吳瑞(Ray Wu)、William von Eggers Doering和陳省身(Shiing-shen Chern)通過物理、化學、生化、數學四個中美博士生考試與申請項目(China-US PhD Examination and Application Programs, CUS-PhD-EA)選派1700余人赴美攻讀博士,培養了大批頂尖人才。該系列訪談旨在通過展示這些校友在過去半個世紀中對中國乃至全球發展所做出的集體貢獻,彰顯這些項目不僅對中國,也對全球都具有劃時代的歷史意義。
我叫陶榮甲,現在是美國天普大學物理系的教授,天普大學位于賓州費城。我是2000年到賓州的,隨后在物理系擔任系主任,這一當就是差不多8年,如今我是正教授。在此之前,我在南伊利諾伊研究所擔任教授,長達十多年,當系主任也有差不多七八年。
墨子沙龍:作為CUSPEA首批學者(1979年李政道項目)這段經歷如何塑造了您的科研價值觀?
陶榮甲: 1978年年底,我考上了中國科大研究生院。當時,我和差不多100個學生都有出國的打算,然而,由于沒有GRE和托福成績,出國變得極為困難。后來,我在高能所的圖書館找到一本書,書中介紹了美國每年開設的物理博士課程。根據這本書的信息,我向差不多20多個學校寫了申請,但多數學校,尤其是好一點的學校,都因為我沒有GRE和托福成績而沒有回復我,只有市立大學和伊利諾伊理工學院表示可以錄取我。
1979年4月,李先生剛好來中國,在科大研究生院做講座,一個是關于粒子物理,一個是關于統計物理。我去聽了他的課,講座開始沒多久,李先生就說他跟哥倫比亞大學談好了,可以招5個學生,如果有興趣可以報名參加考試。我一聽這個情況,非常高興,立刻就報名了。因為當時我還沒找到合適的學校。后來,考試結束后,我很幸運地被錄取了,成為了最初的CUSPEA(中美聯合培養物理類研究生計劃)學生之一。這個機會徹底改變了我的人生軌跡。
去了哥倫比亞大學后,我一邊做助教,一邊學習,很快就畢業了。我們是1979年去的,我1982年就拿到了博士學位。拿到博士學位后,李先生還跟我談過,說我應該去做博士后,這樣我可以繼續從事研究工作。于是,我申請了去跟戴維·薩拉斯做博士后。
然而,剛去的時候,領館派了個人來,說我的博士后工作沒有得到批準,是不允許的。后來,我把情況告訴了李政道先生,李先生讓我放心,他說他會給周光召打電話。過了兩天,他告訴我,已經給周光召打了電話,科學院同意了。后來大家都知道,李先生要把CUSPEA的學生推廣到博士后的項目,而我作為最初的一員,得到了很大的幫助和支持。
墨子沙龍:李政道先生贈予您“薪火相傳”的題字。您認為當代科學家應如何踐行這一精神?
陶榮甲: 薪火相傳在科學領域是非常重要的,科學總是一代一代人傳承下來的,我們希望有年輕人能夠跟上去。在美國,物理領域確實面臨很大的問題,因為平均來說,美國的年輕人不太愿意學物理。尤其是李先生題詞的時候,他還在哥倫比亞大學,肯定也明顯地感覺到了這一點。所以,我們首先要鼓勵年輕人對每個領域都感興趣,包括基礎物理和基礎科學;其次,要鼓勵和幫助年輕人走上前線做研究。因此,薪火相傳這句話非常重要。
墨子沙龍:您認為您專業領域最大的成就是什么?可以用大眾方便理解的方式跟觀眾介紹一下嗎?
陶榮甲: 我的工作跟一般人不太一樣,我既做理論又做實驗。尤其是最近的,從2015年以來,很多人都來跟我說,美國物理協會每年開年會的時候,都會舉行特別記者招待會來介紹我的工作。2015年介紹的是我的石油方面的工作,2010年是巧克力方面的工作,2017年介紹的是血液方面的工作。在這之前,我還有好多別的工作,也曾經得過獎。最近的一個工作是我發明的用強磁場治療高血壓、防止血管硬化的方法,這個工作的專利已經批準了,美國各地也有不少新聞報道,我們正在推廣,希望能夠造福人類。
墨子沙龍:您曾破解“敵對鄰居問題”并獲得 Omni 獎。這類純理論工作對應用研究有何價值?
陶榮甲: 這個工作剛開始是一個純的理論工作,可能是個數學家在很早以前提出來的,但這個問題一直沒解。后來,有一個臺灣的教授嘗試過,但他說這個問題做不出來。后來,我把這個問題做出來了,得出了精確解、分析解,后來還因此得了獎。楊振寧先生知道后,說這個工作以后會有重大應用。我做完后,最近看到有人在說這個可能有應用,但因為最近忙于別的事情,我還沒來得及注意。
有很多數學物理的問題,準確解釋很難。你可以用計算機做模型得出結果,但準確的分析解是很難做出來的。有的時候,做出來不一定馬上就有結果,但有很多應用可能隨著時間推移會發現。這倒也不是完全跟我的經歷有關。比如我研究軟物質的時候,首先做的是石油。石油里面很稠,在軌道上輸運的時候,像中國的大慶油田,就有加熱站,10公里就一個,所以石油軌道埋在地下,周圍的地都是燙的。后來,我提出來了一個新的方法,就是可以加電場。因為石油為什么粘呢?石油里面的基液是汽油或者柴油,而石油里面有瀝青或者石蠟(像中國是石蠟,加拿大石油是瀝青),這些粒子使得石油粘性很大。后來,我提出加個電場,電場可以把這些粒子蓄起來,蓄成像短鏈,讓它們短鏈沿著流動方向,這樣所有的粘性就降下來了。這個工作原來在大慶也開展過,他們也證明了這個方法的有效性。
從這個工作開始以后,我就把這個方法推廣到了巧克力領域,另外,也把這個思想推廣到了血液領域。跟石油不一樣的是,在血液領域我們要加的是磁場,就是把紅血球做成短鏈,這樣就可以把粘性降下來,隨后就可以把喘流給壓縮了。現在證明,這個方法不光可以治療高血壓,而且可以防止血管硬化。這樣的話,很可能以后的應用會很廣。
墨子沙龍:您的研究涵蓋量子霍爾效應、電(磁)流變液、超導、能源、血液和心血管科學等多個領域,請問您在交叉學科的研究中有什么心得體會或成功經驗?您認為未來交叉學科的研究會呈現怎樣的態勢?
陶榮甲: 我覺得交叉學科很重要,很多工作就是因為交叉學科才得以突破。比如說現在大家都知道的全球變暖問題,這也是交叉學科提出來的。原來搞物理的人發現二氧化碳吸收紅外線,所以會加熱,因此他們提出大氣里面的二氧化碳成分增高會導致全球變暖。當時搞氣象的人是堅決反對的,他們說你們物理人侵犯我們的領域,你們根本不懂大氣和氣候。現在,經過很多辯論后,最后證明搞物理的人是正確的。不同領域的人可以看到一些不同的機理,可以看得很清楚。所以剛才我說的全球變暖這個例子對我們的教訓是很大的。
墨子沙龍:您對如今的年輕學生和科學家有什么樣的建議?
陶榮甲: 我覺得現在有一個比較大的問題,就是在美國人口下降是一個大問題,第二就是年輕人不愿意進入基礎科學的領域。沒有年輕人進入基礎科學領域是非常危險的事情。但是過去搞物理的人都有個想法,就是我這個事情做出來了以后,你們去做發展,我已經發明了、我已經發現了,那么下面是你們的事情了。所以發明了以后就不管了。因此,美國物理協會這幾年在討論這個問題,要改變這個趨勢,大家不要這樣。你雖然發明了,但以后投入生產、工業發展這還是你的領域,還是要把它連起來。我覺得國內也應該做到這一點,這樣的話各種領域就能夠,尤其是物理領域,實際上你看看這幾年重大的發明都是物理聯系起來的。
文字整理:真真
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