陶榮甲：李政道先生和CUSPEA如何改變我的學(xué)術(shù)生涯

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(xué)、生化、數(shù)學(xué)四個(gè)中美博士生考試與申請(qǐng)項(xiàng)目（China-US PhD Examination and Application Programs, CUS-PhD-EA）選派1700余人赴美攻讀博士，培養(yǎng)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(gè)世紀(jì)中對(duì)中國乃至全球發(fā)展所做出的集體貢獻(xiàn)，彰顯這些項(xiàng)目不僅對(duì)中國，也對(duì)全球都具有劃時(shí)代的歷史意義。

我叫陶榮甲，現(xiàn)在是美國天普大學(xué)物理系的教授，天普大學(xué)位于賓州費(fèi)城。我是2000年到賓州的，隨后在物理系擔(dān)任系主任，這一當(dāng)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(dān)任教授，長達(dá)十多年，當(dāng)系主任也有差不多七八年。

墨子沙龍：作為CUSPEA首批學(xué)者(1979年李政道項(xiàng)目)這段經(jīng)歷如何塑造了您的科研價(jià)值觀?

陶榮甲： 1978年年底，我考上了中國科大研究生院。當(dāng)時(shí)，我和差不多100個(gè)學(xué)生都有出國的打算，然而，由于沒有GRE和托福成績(jī)，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(shè)的物理博士課程。根據(jù)這本書的信息，我向差不多20多個(gè)學(xué)校寫了申請(qǐng)，但多數(shù)學(xué)校，尤其是好一點(diǎn)的學(xué)校，都因?yàn)槲覜]有GRE和托福成績(jī)而沒有回復(fù)我，只有市立大學(xué)和伊利諾伊理工學(xué)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(gè)是關(guān)于粒子物理，一個(gè)是關(guān)于統(tǒng)計(jì)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(xué)談好了，可以招5個(gè)學(xué)生，如果有興趣可以報(bào)名參加考試。我一聽這個(gè)情況，非常高興，立刻就報(bào)名了。因?yàn)楫?dāng)時(shí)我還沒找到合適的學(xué)校。后來，考試結(jié)束后，我很幸運(yùn)地被錄取了，成為了最初的CUSPEA（中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類研究生計(jì)劃）學(xué)生之一。這個(gè)機(jī)會(huì)徹底改變了我的人生軌跡。

去了哥倫比亞大學(xué)后，我一邊做助教，一邊學(xué)習(xí)，很快就畢業(yè)了。我們是1979年去的，我1982年就拿到了博士學(xué)位。拿到博士學(xué)位后，李先生還跟我談過，說我應(yīng)該去做博士后，這樣我可以繼續(xù)從事研究工作。于是，我申請(qǐng)了去跟戴維·薩拉斯做博士后。

然而，剛?cè)サ臅r(shí)候，領(lǐng)館派了個(gè)人來，說我的博士后工作沒有得到批準(zhǔn)，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(huì)給周光召打電話。過了兩天，他告訴我，已經(jīng)給周光召打了電話，科學(xué)院同意了。后來大家都知道，李先生要把CUSPEA的學(xué)生推廣到博士后的項(xiàng)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(zèng)予您“薪火相傳”的題字。您認(rèn)為當(dāng)代科學(xué)家應(yīng)如何踐行這一精神?

陶榮甲： 薪火相傳在科學(xué)領(lǐng)域是非常重要的，科學(xué)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(lǐng)域確實(shí)面臨很大的問題，因?yàn)槠骄鶃碚f，美國的年輕人不太愿意學(xué)物理。尤其是李先生題詞的時(shí)候，他還在哥倫比亞大學(xué)，肯定也明顯地感覺到了這一點(diǎn)。所以，我們首先要鼓勵(lì)年輕人對(duì)每個(gè)領(lǐng)域都感興趣，包括基礎(chǔ)物理和基礎(chǔ)科學(xué)；其次，要鼓勵(lì)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(rèn)為您專業(yè)領(lǐng)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(shí)驗(yàn)。尤其是最近的，從2015年以來，很多人都來跟我說，美國物理協(xié)會(huì)每年開年會(huì)的時(shí)候，都會(huì)舉行特別記者招待會(huì)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(jīng)得過獎(jiǎng)。最近的一個(gè)工作是我發(fā)明的用強(qiáng)磁場(chǎng)治療高血壓、防止血管硬化的方法，這個(gè)工作的專利已經(jīng)批準(zhǔn)了，美國各地也有不少新聞報(bào)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(duì)鄰居問題”并獲得 Omni 獎(jiǎng)。這類純理論工作對(duì)應(yīng)用研究有何價(jià)值?

陶榮甲： 這個(gè)工作剛開始是一個(gè)純的理論工作，可能是個(gè)數(shù)學(xué)家在很早以前提出來的，但這個(gè)問題一直沒解。后來，有一個(gè)臺(tái)灣的教授嘗試過，但他說這個(gè)問題做不出來。后來，我把這個(gè)問題做出來了，得出了精確解、分析解，后來還因此得了獎(jiǎng)。楊振寧先生知道后，說這個(gè)工作以后會(huì)有重大應(yīng)用。我做完后，最近看到有人在說這個(gè)可能有應(yīng)用，但因?yàn)樽罱τ趧e的事情，我還沒來得及注意。

有很多數(shù)學(xué)物理的問題，準(zhǔn)確解釋很難。你可以用計(jì)算機(jī)做模型得出結(jié)果，但準(zhǔn)確的分析解是很難做出來的。有的時(shí)候，做出來不一定馬上就有結(jié)果，但有很多應(yīng)用可能隨著時(shí)間推移會(huì)發(fā)現(xiàn)。這倒也不是完全跟我的經(jīng)歷有關(guān)。比如我研究軟物質(zhì)的時(shí)候，首先做的是石油。石油里面很稠，在軌道上輸運(yùn)的時(shí)候，像中國的大慶油田，就有加熱站，10公里就一個(gè)，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(gè)新的方法，就是可以加電場(chǎng)。因?yàn)槭蜑槭裁凑衬兀渴屠锩娴幕菏瞧突蛘卟裼停屠锩嬗袨r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(gè)電場(chǎng)，電場(chǎng)可以把這些粒子蓄起來，蓄成像短鏈，讓它們短鏈沿著流動(dòng)方向，這樣所有的粘性就降下來了。這個(gè)工作原來在大慶也開展過，他們也證明了這個(gè)方法的有效性。

從這個(gè)工作開始以后，我就把這個(gè)方法推廣到了巧克力領(lǐng)域，另外，也把這個(gè)思想推廣到了血液領(lǐng)域。跟石油不一樣的是，在血液領(lǐng)域我們要加的是磁場(chǎng)，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(xiàn)在證明，這個(gè)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(yīng)用會(huì)很廣。

墨子沙龍：您的研究涵蓋量子霍爾效應(yīng)、電(磁)流變液、超導(dǎo)、能源、血液和心血管科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，請(qǐng)問您在交叉學(xué)科的研究中有什么心得體會(huì)或成功經(jīng)驗(yàn)?您認(rèn)為未來交叉學(xué)科的研究會(huì)呈現(xiàn)怎樣的態(tài)勢(shì)?

陶榮甲： 我覺得交叉學(xué)科很重要，很多工作就是因?yàn)榻徊鎸W(xué)科才得以突破。比如說現(xiàn)在大家都知道的全球變暖問題，這也是交叉學(xué)科提出來的。原來搞物理的人發(fā)現(xiàn)二氧化碳吸收紅外線，所以會(huì)加熱，因此他們提出大氣里面的二氧化碳成分增高會(huì)導(dǎo)致全球變暖。當(dāng)時(shí)搞氣象的人是堅(jiān)決反對(duì)的，他們說你們物理人侵犯我們的領(lǐng)域，你們根本不懂大氣和氣候。現(xiàn)在，經(jīng)過很多辯論后，最后證明搞物理的人是正確的。不同領(lǐng)域的人可以看到一些不同的機(jī)理，可以看得很清楚。所以剛才我說的全球變暖這個(gè)例子對(duì)我們的教訓(xùn)是很大的。

墨子沙龍：您對(duì)如今的年輕學(xué)生和科學(xué)家有什么樣的建議?

陶榮甲： 我覺得現(xiàn)在有一個(gè)比較大的問題，就是在美國人口下降是一個(gè)大問題，第二就是年輕人不愿意進(jìn)入基礎(chǔ)科學(xué)的領(lǐng)域。沒有年輕人進(jìn)入基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域是非常危險(xiǎn)的事情。但是過去搞物理的人都有個(gè)想法，就是我這個(gè)事情做出來了以后，你們?nèi)プ霭l(fā)展，我已經(jīng)發(fā)明了、我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，那么下面是你們的事情了。所以發(fā)明了以后就不管了。因此，美國物理協(xié)會(huì)這幾年在討論這個(gè)問題，要改變這個(gè)趨勢(shì)，大家不要這樣。你雖然發(fā)明了，但以后投入生產(chǎn)、工業(yè)發(fā)展這還是你的領(lǐng)域，還是要把它連起來。我覺得國內(nèi)也應(yīng)該做到這一點(diǎn)，這樣的話各種領(lǐng)域就能夠，尤其是物理領(lǐng)域，實(shí)際上你看看這幾年重大的發(fā)明都是物理聯(lián)系起來的。

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