曹则贤：说物理难学是对物理学的恶语中伤
近日，中国科学院大学博士生导师、中国科学院物理研究所曹则贤研究员在宁波做了一场讲座，题目为《21世纪的青少年，你怎可不学物理》。“我个人的观点，在当今，一个成年人会自己的母语，外加一门外语，仅仅是扫盲标准”“凡是不以干活为目的的上班都是装模作样，把这句话翻译成热机的语言就是：凡是不以干活为目的的传热都叫浪费”“说物理难学，这不仅是造谣，而且是诬蔑，是恶语中伤”……他在讲座中“金句”频频，对物理学史上的人物、公式、定理等信手拈来、旁征博引。下面就让我们一同走进曹老师的讲座，来看看青少年为什么要学物理。
曹则贤说他无数次来过宁波，这次来的主要任务是拍摄天一阁的窗棂。窗棂的格子设计是二维晶体的结构，根据群论的知识，二维晶体的形状只有17种，“天一阁的窗棂基本上把这17种方式都表现出来了，各位如果没学过数学的群论，没学过固体物理，可能就看不出宁波的工匠是多么独具匠心，所以说，学物理很重要，出去旅游的时候，你也会比别人看到更多的东西。”
你是不是觉得物理有学霸去学就行了？曹则贤提醒你：“如果说几十年前，学物理还可以是别人的事，那么今天，学物理已经是每一个青少年都要面对的事情了。因为你出生在一个科技高度发达的年代，生活中到处是高技术产品。”
小时候看《西游记》，觉得千里眼、顺风耳都是神话里的想像，如今，我们的大型望远镜，可以看到几千几万光年之外的地方，天上飘满卫星，我们随时可以语音、视频通话……“在这样一个技术已高于神话的时代，你怎么可以不学物理？！日常生活中都在进行高技术活动，你不学也得学。举个最现实的例子，5G就要来了，你要用5G手机吧？你知道5G是什么吗？有人问，5G会有辐射吗？这就是没学过物理的表现，学过物理的人稍微一想就知道了。”
物理学是所有技术的学术基础。曹则贤举例说，第一次工业革命中，英国有了蒸汽船和火车后，迅速成为了“日不落帝国”。“其实，最先感受到英国人压力的是他们的邻居——德国和法国，这些国家如果不想被‘碾压’，就必须深刻思考火车、轮船、蒸汽机背后的科学原理。而这个原理是由法国一位叫卡诺的年轻人想明白的，热力学第一定律和热力学第二定律所蕴含的极大科学内容，彻底改变了人类生活，甚至改变了世界的政治、经济版图，可见科学有多大的威力。”
卡诺凭借着一篇《关于火的驱动能力以及发挥此以能量之适当机械的思考》，成了热力学的奠基人之一，而他写这篇文章的时候，才20多岁。爱因斯坦创立狭义相对论的时候，也才26岁。曹则贤介绍，卡诺关于火的驱动力文章里的根本思想也很简单，在座的小朋友都能听懂，那就是：凡是不以干活为目的的上班都是装模作样。翻译成热机的语言就是：凡是不以干活为目的的传热都叫浪费。“这就是整个热力学或者说是第一次工业革命建立其上的最基本原理，就这么简单，小朋友们好好向他学。”
讲座现场
“孩子们将来的生活会变成什么样子，会如何发达，我们今天想象不出来，但是我们要让他幸福，重要的是让他有基本的知识和基本的技能，而不是今天高考的三分、五分。”曹则贤说，一个人一生所学的知识，真正能用到的是很少一部分，绝大部分知识是用来塑造你这个人本身的，塑造人格和气质。物理学家的信仰和追求是让他们理解世界、理解自然的伟大和神奇，一个长期从事这项事业，并且能够达到一定境界的人，外部动作和内心世界都能显示出一份从容、深邃和祥和。“不是物理学家刻意去追求深邃，而是真正的物理学家想浅薄已经不可能了。”
互联网技术发源于物理试验室，最初是物理学家为了传输物理实验数据用的，后来才走向社会；体检用的X光，又叫伦琴射线，伦琴是物理学家，他因为发现了X光而获得了第一届诺贝尔物理学奖，医院里用的CT扫描、核磁共振、伽玛刀等，最初都是从物理试验室里发明的……伽利略的落体定律、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、普朗克和一帮物理学家一起定义的量子力学，等等，这些是构成人类社会技术基础的基本知识，从思想上、物质上改变了人类社会，让我们有了人的尊严，“你可以不知道它特别深刻的东西，但是你不能对它一点都不知道”，曹则贤甚至说，“相对论和量子力学，这些20世纪的伟大成就应该成为21世纪的青少年的知识标配”，也就是说，一个21世纪的青少年，能够轻松跟人聊麦克斯韦方程组、薛定谔方程、狄拉克方程，大概才是及格的。
在很多人的印象中，物理很难学，但曹则贤说：“那些说物理难学的，一定是自己不好好学、学不会，然后又不想在孩子面前丢面子，为了掩饰自己的不堪，只好诬蔑物理学。”
曹则贤给大家看了一张老照片，那是清朝末年，福州船政学堂的学生们使用的教科书，是英文和法文的原版书！“福州船政学堂是清末洋务运动中建立的一个重要学校，当时的学生也就10岁刚出头，但这些书上的内容比现在一些大学里的数学还要深，各位有空可以去福州马尾船政学堂的博物馆去看一看。翻翻我们高中用的数学书和物理书，知识点浅得让人想哭，为什么还有人认为它难呢？是现在的孩子比清朝末年的孩子笨吗？我们的学习条件比那时候差吗？”曹则贤自问自答，因为清朝末年的时候，我们的国家非常落后，被外国侵略者打得体无完肤，明白了落后就要挨打，只有通过科学才能救国，“所以尽管很难，孩子们也要冒着困难学习！”
曹则贤认为，物理学是最成体系的科学，它犹如一条思想的河流，懂的人顺着那条河流学习是很容易的。“从学习的角度来说，孩子首先要聪明、刻苦。作为一个老师，我这些年没看到谁家孩子笨的，孩子们都太聪明了，但是否刻苦就不好说了。另一方面，我们的社会需要提供好的老师，一个好的老师如果学富五车，如果能像阳光一样温暖孩子们，让他们学不会的时候也不受挫折，遇到困难的时候会得到热情帮助，这样就不太会有哪个孩子学不好物理的情况。”
“150年前，英国的开尔文爵士就给青少年下了一个定义，即能把“高斯积分公式”看得和“2+2＝4”一样容易的人，那才是合格的青少年。人生不是只有高考，孩子们将来生活的世界不是我们今天能够想象的。作为父母，我们能够帮助他们的，就是让孩子保持学习的兴趣，到有学问的地方去，到有学问的人身边去。”曹则贤总结说。
曹泽贤，中国科学院物理所研究员，博士生导师，课题组长。现为《物理》杂志专栏撰稿人，英国物理学会亚太网顾问，物理学名词委员会副主任，在众多高校开设物理学、物理学史和哲学课。