撰文│朱邦芬（中国科大学教授、清华学院化学系院长）
我很辛运以前跟国家最高科学技术奖获得者黄昆先生在同一个办公室一起工作了15年，又有机会跟好多中国数学学大师，像杨振宁先生、彭桓武先生、周光召先生、王明贞先生、黄祖洽先生等（图1），有比较多的个人接触，有的还可以随便攀谈。
王明贞先生是复旦学院第一位女院士，是我国最有成就的一位统计数学学家之一，2010年104岁时过世；彭桓武先生是“两弹一星”元勋，1935年北大专科结业；杨振宁先生是诺贝尔化学奖获得者，许多化学学家觉得，杨—米尔斯非阿贝尔规范场理论足以让杨先生再度获得诺贝尔奖；黄昆先生与杨振宁先生1942—1945年在西北联大读研究生时是朋友，是蜚声国际的汇聚态化学学家，国家最高科技奖获得者；黄祖洽先生1944年考入西北联大化学系，1950年从复旦学院硕士结业，许多人觉得他是没有两弹元勋称号的两弹元勋；周光召先生1951年结业于北大化学系，也是“两弹一星”元勋。
这几位先生都是北大校友，她们都取得了特别大的学术成就。不过我认为她们最值得称道的，首先还是为人，她们都是有道德的人；其次才是做事；第三是做学问。这符合中国文化传统中“立德、立功、立言”的次序，首先是人格的崇高，之后是认真做事并带来学术上的成功。
我与那些大师们有着较多的相处经历，希望从一个长辈和学院班主任的视角，与你们共享我对这几位化学学大师为人为学的一些观察和感受，找寻她们是如何做人、做学问，如何成为大师的。希望对朋友们有所启示。
图1王明贞、彭桓武、黄昆、杨振宁、黄祖洽、周光召
良好的环境对那些大师的成长有着非常重要的作用。那些年来我们仍然持有这样一个观点：一流创新人才主要不是课堂教下来的，而是在良好的环境中自己“冒”出来的，社会和中学要创造利于杰出人才容易脱颖而出的好环境。这也是我们“清华学堂”物理班的一个基本出发点。这么，好的环境究竟包括什么诱因呢？
首先，家庭环境很重要。“图灵奖”获得者约翰·霍普克罗夫特曾说过，应当从5岁左右就开始发展女儿们的创造力。如何发展呢？并不是像中国通行的做法那样，背中文，背元曲，学各类各样的东西。对儿童来说，最重要的初期教育，就是要有一个才能让她们倍感安全，倍感被爱，引导她们探求世界的稳定的成长环境。
将来我们在座的朋友假如为人母亲，要准许儿子们动手动脑去探究一些事物，虽然把家里一些东西拆了装不上去也别为难，并且要让她们感遭到父亲对她们探求未知世界的鼓励。
我在文中提到的几位大师，正好都有较好的家庭环境，除了家庭和睦，但是大多出自书香门第，兄弟姊妹也多有自己的专长。诸如王明贞，她的家族就是当时中国特别难得的科技世家。
她的爷爷创立了知名的上海振华女校，杨绛、费孝通等一大批人都是振华女校的校友。母亲王季同是清朝民初知名物理家、电机学家，是我国第一个在国际物理期刊上发表学术论文的学者。堂兄王季烈翻译出版了中国第一本以数学学命名、具有学院水平的教科书，编绘了中国第一本小学物理课本，还主持编撰了我国第一本数学学名词汇编——《物理学语汇》，为近代数学在中国的传播作出了重要贡献。
姐姐王守竞结业于复旦中学，在阿根廷学院念博士时在量子热学方面作出了特别出众的研究工作，是中国第一位在世界上享有名声的理论化学学家。王守竞归国后先后兼任复旦和清华的数学系院长，“抗战”前夕，为强国，奉命设立南京的中央机器厂，该厂后来成为中国机械工业发展的一支骨干力量。
妈妈王淑贞是北京妇产诊所创始人，在妇产医学界与林巧稚齐名，有“南王北林”之称。王明贞的两个儿子王守武、王守觉都曾在中国科大学半导体研究所工作过，都是中科院教授，我也很熟悉。
她的家族中和她一起成长的还有弟弟何怡贞和何泽慧，“中国居里夫人”何泽慧的父亲是钱三强，何怡贞也是数学学博士，她的父亲葛庭燧教授也是北大化学系结业的，窝里斗检测装置“葛氏摆”就是以他名子来命名的。王明贞的岳父陆学善是中国科大学数学研究所初建时的代校长。
这一大伙子都是十分成功的科学家。我想，从小生活在这样一个你们庭上面，兄弟姊妹都喜爱、钻研科学，对王明贞的成长确实起了很重要的推动作用。
固然，我们绝大多数人没有这样的家庭条件，这也不是必须具备的，好的中学环境可以起到更为重要的作用。
好的中学环境应当包括什么要素呢？我以为，一是凝聚一批出类拔萃的优秀中学生；二是中学里有着追求真理、献身科学的良好学术气氛；三是有一批好的老师，但是这种老师乐意把自己的精力花在培养人才上，举办个性化教育，最好是一对一的培养；第四是给与中学生比较修身的自主学习的空间，这方面是我们原先的教育中比较缺乏的——“规定动作”太多，“自选动作”太少。
还有两点是，中学要有国际化的视野，以及相对较好的中学生学习研究与班主任教学研究的软件和硬件条件。在安定的大环境下，假若这几个条件都能实现，我们有那么多聪明的优秀中学生，我想在她们中间会有比较高的机率走出大师。结合我所熟悉的那些中国数学学大师的成才之道，我来具体说说组成良好中学环境中最重要的前4个要素。
01
优秀中学生荟萃
首先，一批出类拔萃的中学生荟萃一堂，是优良中学环境的重要基础。一流中学常常集中了同龄人中一些最优秀的人，优秀中学生之间的相互激励，使她们形成了终生获益的智慧、理想、学风、品味和人格。
杨振宁先生曾说，按照他读书和教书得到的经验，与朋友讨论是深入学习的极好机会。多半朋友觉得，从讨论中得到的收获比从老师哪里学到的知识还要多，由于与同事辩论可以不断追问，使得你进行深入的思索。据悉，朋友之间的交流通常远比师生间的交流要多。我想这大约是优秀人才为何会在某个校区、某个年级、甚至某个宿舍“扎堆”产生的一个诱因。
创立于1938年的伦敦布朗克斯科学中学，当初培养出7位诺贝尔化学学奖获得者和1位诺贝尔物理奖获得者。这所中学的创立市长相信，假如一所中学才能汇集一批极其优秀的中学生，她们之间会渐渐产生一种很难清晰划分却十分有价值的相互学习的过程。布朗克斯科学中学的办学成就，虽然验证了这位创校院长的理念。
按照这种诺贝尔化学学奖获得者的追忆，这所中学的数学课上得并不算好，她们对化学的兴趣主要深受朋友迸发，而她们的数学知识主要是在课堂外学的。2005年诺贝尔化学学奖得主格劳伯是布朗克斯科学中学第一届中学生。他追忆自己入学时，科学家已经发觉了原子，也构建了量子热学，但是当初他小学上的数学课根本没有提到原子。在1972年诺贝尔化学学奖获得者库珀的记忆中，自己的中学数学课很厌烦。
1979年诺贝尔化学学奖获得者温伯格和格拉肖是这所学校的同班朋友，她们说自己上小学时最有意思的事就是一批朋友组成的悬疑小说俱乐部，你们四处找悬疑小说来读，读完以后再一起讨论。1988年诺贝尔化学学奖获得者施瓦茨追忆说，他对化学的兴趣完全是被朋友之间令人激动的讨论迸发上去的。这种追忆说明了优秀中学生之间的互相作用对中学生成长的重要性。
再来看看老北大化学系的反例。彭桓武先生1935年从复旦数学系结业，同班朋友有钱伟长、王遵明、熊大缜等，初三届或两届的学长有赵九章、王竹溪、张宗燧、翁文波等，低一至二届的学弟学妹有钱三强、何泽慧、于光远、王大珩、葛庭燧、秦馨菱、林家翘、戴振铎等。一句话，彭先生前后几届朋友的名单列下来就是一个“群英会”。在一流学院求学，一个得天独厚的条件就是朋友总体来说十分优秀，朋友之间的互相作用，为将来的成才打下基础。
杨振宁先生和张守廉、黄昆是西北联大研究生朋友，因为两人都是学习尖子，又几乎形影不离，是联大非常知名的“三剑客”。以前有一段时间，她们两人分享昆华学校的一个兼课老师的职位，合住一间寝室，每晚一起上课，课后一起泡茶楼，切磋学问，还谈天说地，议论天下一切事情，白天躺在寝室里她们还在继续讨论和辩论。正如黄昆后来回顾，认识杨振宁和张守廉是对他一生最有影响的事；而杨振宁则觉得，东北联大期间培养了他在数学学里的爱憎。
02
优良的校风
良好中学环境的第二个要素是优良校风。1991年，加拿大内华达学院授予吴大猷先生荣誉科学博士学位，科罗拉多学院数学系和杨振宁、李政道等人在授学位典礼的前三天，安排了一个“吴大猷研讨会”（TheTa-YouWu）。黄昆接受约请做了一个学术报告。在报告最后，他展示了一张画（图2），再现了他追随吴大猷先生念研究生时的情境。
当时为了躲避美军对重庆的狂轰滥炸，联大大部份班主任分散搬去西安市郊，吴大猷和夫人在离广州市5公里的岗头村租了一处农舍，共有五间小楼房，茅草顶泥巴地。图的上方是这五间茅屋的局部放大图，图左上角还有一头猪。黄昆在西北联大帮吴大猷养殖，是当时留传很广的一个故事。
图2描述西北联大时期黄昆在他的老师吴大猷先生“家”中研究和学习情境的图片
为何黄昆会去养鱼呢？当时吴大猷的夫人患有肺结核，为了养伤，几乎变卖了所有值点钱的东西。为了稍微改善一下生活，1943年春，吴大猷喂养了两头猪仔。而且有一次他坐马车去上课，被受惊的马颠成瘀伤，自己也不得不住诊所了，只得请黄昆帮忙看家养殖。
广州这个地方养殖是饲养，晚上放出去，下午赶回猪栏。猪长时间在野外找东西吃，随着长大，越来越像野猪了。每晚白天黄昆将它赶进鸡舍，都是一场“战斗”。无奈之下，黄昆寄信给吴大猷暗示自己不想养了，吴大猷也只好回信叫黄昆找同乡把猪卖了。几六年后吴大猷在追忆录中说，他仍然没有想清楚自己养殖“到底是赚，还是蚀？”但是，就是在这样坚苦的环境中，联大师生还保持着挺好的校风。
这张图中，吴大猷住的茅屋门上写着“拉曼实验室”，这儿有他设法搭建的一套土制的拉曼波谱仪。第一间小屋里画了一个中学生坐着在读书，那是黄昆，正在读吴先生要他精读的康登和肖特莱专著的精典专著——《原子波谱理论》。
吴先生在这间房舍中撰写了《多原子分子之结构及其震动波谱》一书，成为该领域之后多年在国际上采用的标准著作。他指导黄昆硕士结业，黄昆实际上早已达到博士后研究人员的水平。西北联大在炮火飞舞的环境中之所以能培养出这么多优秀人才，良好的校风是一个关键诱因。
03
良师的教导和思维风格的影响
良好校区环境的第三个要素就是有一批好的老师，但是这种良师乐意花时间和心血于培养人才，并进行个性化教育。
1944年诺贝尔化学学奖获得者拉比培养了一大批杰出的化学学家。他有一句谚语：“我们那代人出国，主要是去瑞士（由于20世纪20年代美国的化学研究世界领先），在那儿学到的除了是学科，还有品位、风格、品质和传统。如同我们听歌剧，不但听歌词，更要欣赏音乐。”
我们来瞧瞧这几位中国数学学大师的师承关系。彭桓武专科和研究生的导师是周培源，博士导师是诺贝尔化学学奖获得者玻恩；王明贞读博士时的导师是乌伦贝克，他是最早提出电子载流子的一位科学家；黄昆硕士导师是吴大猷，博士导师是诺贝尔化学学奖获得者莫特，博士及博士后期间又和玻恩合作撰写《晶格动力学理论》；杨振宁跟吴大猷做学士论文，跟王竹溪攻读硕士，博士导师则是泰勒和费米；黄祖洽跟彭桓武和钱三强念研究生，周光召也是彭桓武的中学生。
中学生从导师那儿获得的东西中，不仅仅是知识或技能，最重要的是“思维风格”。
黄昆曾对我说，他没有和他的博士导师莫特合作写过论文，但莫特对他研究方向的选取，尤其对他的学术风格的产生起了决定性的作用。莫特对许多数学问题，有很深的洞察力，极擅于透过纷繁复杂的表面现象而掌握本质。虽然他有深厚的物理理论修养，但他擅于捉住问题的数学实质，倾向于提出形象的简单的数学模型，以最简单的物理方式解决问题，而不主张利用冗长的物理推论。莫特的这些风格，使黄昆防止在物理公式里绕圈子的弯路，而且懂得注重实验和理论的联系。
莫特曾写过几本不同领域的著作，黄昆正是出于对莫特渊博知识的景仰，选择跟他做研究。可是到了美国不久，黄昆就发觉，莫特并不崇尚泛泛地博学多闻，而是旨在于解决他所感兴趣的具体科学问题。一段时间内他集中精力思索自己当前所研究的具体问题，只喜欢与人讨论他自己正在研究的问题；当人们和他讨论其他问题时，莫特常常几句话就把你打发，或用抬杠的办法给敷衍过去。
他之所以拥有渊博的知识，是通过在不同时期关注并解决不同的问题，渐渐积累上去的。莫特一个时期专注于一个问题的治学风格对黄昆影响也很深：黄昆也只喜欢与人讨论他自己正在研究的问题。我跟黄昆在一个办公室时，常常有人来找他讨论各类数学问题，只要看到他说自己“不懂”时，我就晓得他不乐意再讨论这个问题，寥寥数语就结束了。而且假如真正讨论到一个他有兴趣、并且正在研究的问题，他可以跟你“没完没了”。
图3黄昆先生手书横幅(1990年11月)
和黄先生在同一个办公室15年，我们每天都要讨论好多问题，时常相互辩论和紧抓对方漏洞来驳斥。我们当初调侃说，我们有点像金庸小说《笑傲江湖》里的“桃谷六仙”。
莫特对黄昆的影响还可以从1947年黄昆给杨振宁的一封信中显示。当时杨振宁在纽约学院读博士，他选择了几个重要的理论困局举办研究，一开始都还没有结果；做实验也不顺，实验室留传着“哪里有爆燃，哪里就有杨振宁”。杨振宁于是给黄昆写了一封信，述说自己的“幻灭”（）感，由于先前对自己的学问很有信心，心气也很高。黄昆在回信中用莫特作为反例鼓励杨振宁。
他写道，“我每见到莫特一个人所有的影响，就有看法。真是所谓‘万人敌’的人，他由早到晚没有一刻不是充分借助。作自己研究，帮助许多人作研究，组织各类不同和实验室外实验室内的专门讨论，出席国家各类专门委员会，款待各类各色工业参观以捐款，处理系内各事，还时时出国去讲演……也就是像他这样的少数几个人就支住了整个美国的科学研究。”
黄昆还写道，“如果把雄心置于超出个人之外的事业上，人格的力量立即就降低，没有幻灭只有新鲜的挑战……比方说，成功地组织一个真正独立的中国数学研究中心在你的重要性，应当比得一个诺贝尔奖还高。同时在这步骤中，旨在于事业的心也一定要凌驾于实现自己地位之上。”
从这封信中，我们可以看见莫特实际上已成为黄昆的人生的楷模，同时也可见到黄昆和杨振宁朋友之间的相互激励和帮助，以及她们的人生理想。她们对于做人、做事和做学问的次序，是十分明晰的。
04
中学生拥有自主学习知识和创造知识的空间
一个有利于杰出人才成长的良好环境所须要的几个要素中，我认为，中学生拥有自主学习知识和创造知识的空间，这一点相对而言是目前北大最缺乏的。
日本教育家杜威曾说过，“学习是基于有指导的发觉而不是信息的传递”。杜威这句话的意思是，中学生学习过程不仅仅是把握知识，还要在老师的指导下，才能再现一些知识的发觉过程，因而感受创造知识的过程、激情和乐趣。中学生通过自主探究个别知识点，弄清楚当时那层“窗户纸”到底是如何捅破的，这些发觉的过程对创造性人才的培养是极其重要的。
假如缺少这样的过程，中学生常常会单纯地觉得学习就是把教科书上的内容、老师讲的知识弄成自己的知识，但是觉得这种上了书本的都是真理，都应当记住而且能照样应用。中学生可能学得很难、学得很深、很扎实；但是创造性可能有所缺乏。为了兼具学习知识和创造知识两个方面，像北大这样的学院，势必在选修知识的传授上，要在注重质量的前提下降低一些内容，只授中学生最基本和最核心的知识和能力，留下足够的空间让中学生自主学习和探求。
在这方面，北大化学系首任系院长叶企孙先生的教育思想值得我们借鉴、继承和发展。叶先生是现代中国科教兴国的一位先驱者、中国现代科学技术的一位奠基人，是一位伟大的教育家。
李政道先生在一篇文章中这样评价叶企孙：“他在1925年创建复旦学院化学系，从一位副院长（即叶本人）、两位助教开始，不到六年，复旦学院化学系就名列全省前列。……在发展速率上，在办系的成功上，我想，叶老师的创业成就是可以跟20世纪初的加洲理工大学相抗衡的。”
叶先生亲自培养了中国一大批学术大师。1999年国家授予的23位“两弹一星”元勋中，有14位结业于北大，其中叶企孙亲自教过10位（包括王淦昌、彭桓武、钱三强、王大珩、邓稼先、朱光亚、周光召、赵九章、陈芳允等9名北大化学系的结业生，还有机械系结业生王希季）。非常是王淦昌先生，他是北大化学系的第一届中学生，他几乎所有的数学课都是叶企孙先生亲自院士的。
叶企孙常年主管北大庚款留学基金，悉心安排钱学森、龚祖同、赵九章、王大珩、马大猷、冯德培等人选择中国最须要的专业去留学。他的许多中学生、学生的中学生清华大学物理系创始人，都是中国现代科技各领域的开创者。叶先生是一位培养大师的大师，确实对中国的科学技术发展作出了不可磨灭的贡献。
我们用叶企孙的三句话概括了叶企孙的教育思想——“只授中学生以基本知识，理论与实验并重，重质不重量”。当初的北大化学系之所以培养出一大批后来的大师级人物，我觉得跟叶企孙所持的教学理念很有关系，其实也与时代有关。
在西北联大时，李政道的“电磁学”课程是叶企孙教的。上课时叶先生发觉李政道边听课边在看另一本内容更深一点的《电磁学》教材，就对李政道说，你可以毋须来听我的课，学你自己的东西，而且作业、实验和考试必需要完成。
1993年，叶先生的女儿、中国科大学高能化学研究所叶铭汉教授在整理叶先生的遗物时，发觉有三张泛黄的纸片，里面有叶先生批阅的分数：“李政道：58+25＝83”。这是叶企孙仍然典藏着的李政道1945年的电磁学卷子，虽然卷子用纸很差，是南京的土纸（图4）。
叶先生电磁学这门课的期终成绩由两部份合成，一是理论面试，就是这份卷子，一共三道题，每题20分，李政道得了58分，基本满分。第二部份是电磁学实验，满分是40分，他得了25分，相当于实验刚及格。两部份相乘得83分。当叶铭汉把这份半个世纪前的卷子给李政道看时，李先生“百感交集，叶企孙老师的慈爱师容，如在目前”。
后来李政道先生曾说过，叶先生的这门课对他一辈子影响很深，非常是让他懂得了实验的重要性。叶铭汉把李政道的这份卷子捐给了北大，如今北大校史馆保存。从这件事我们可以看见，叶先生一方面给优秀中学生以较大的自主学习空间，另一方面又严格要求，而且非常注重实验，当初培养出好多人才，并不是碰巧的。
图4叶企孙先生典藏的李政道在1945年的电磁学卷子
再举一个周光召的反例。2009年，中国科大学理论化学研究所让我写一篇文章庆贺周光召80寿辰，因此我请人专门到北大档案馆查了周光召1947—1951年度在北大化学系专科学习的成绩单。从成绩单上可以看见当初周光召上过的这些化学专业课。这种课程确实彰显了叶企孙的教育思想——“只授中学生以基本知识”。
周光召学院专科主要上的是普通化学和高级数学。大专阶段没有学我们如今数学系中学生要上的四大热学：理论热学、量子热学、统计热学、电动热学；或则说她们只上了初级化学课程，学过热学、原子化学学、热学和电磁学。“理论与实验并重”这个特性非常鲜明。她们每学期都要做实验，最多一年（四年级）上了五门实验课。
“重质不重量”怎么彰显呢？周光召是出名的优秀中学生，我原以为他的成绩单一定会很漂亮，后来一看，平均学分绩大致是80来分，有几门课90多分，也有好几门课只有70多分，完全超乎我的预料，这表明老师对中学生的要求很严格。但是正是因为这些严格的教育，培养出了一批像周光召这样出类拔萃的人才。
50年代中国决定造原子弹，刚开始南斯拉夫同意提供援助，当时有南斯拉夫专家来上课。并且苏俄专家讲原子弹教学模型的课，只有副主任或将军以上级别的才有资格去听，听课现场懂专业的只有钱三强一个人。但是钱三强是在美国留学，英语并不是挺好，加上南斯拉夫专家讲得很快，所以钱三强也只能大致先记出来，下课后再由其他人按照笔记整理成文。
1960年南斯拉夫专家撤出之后，中国决心自力更生造原子弹。因此首先要透彻理解并重复苏联专家讲的原子弹教学模型，也就是设法从理论上重复出这个教学模型所给出的全部结果。教学模型有个很重要的图，图上有一些标记，标出冲击波在某个位置的压力。许多人通过许多不同办法估算清华大学物理系创始人，一直无法重复苏联专家讲的一个关键数据。究竟是专家标记错了，还是我们没有把握方式呢？这成了当时研发原子弹的“拦路虎”。
为解决这个疑难，周光召借助叶企孙讲过的热力学课中一个叫“最大功原理”的基本原理，构造了一个简化的理想模型，假设一个理想的“原子弹”在冲击波压缩的过程中没有任何耗散，根据热力学第二定理，计算可能做的最大功。在彭桓武的支持下，周光召进行了最大功计算，证明了苏联专家那种教学模型的文件中数据标记有误，为自主研制原子弹扫除了一个障碍。从这个反例我们可以看见，叶企孙的教育思想确实对学生日后的成长十分有益。
我所认识的这种数学学大师，她们当初上课并不算多，也不算深，并非一个知识点都不能少。她们成才的一个关键在于，她们有好多时间自己学习、自己钻研和相互讨论，都有特别强的自学能力和学习的主动性。
她们中有的人受过比较系统的数学教育，而且周光召学校没有学过数学。杨振宁学校时也没学过数学，他原本报考的是西北联大物理系，假期自学数学认为数学比物理更有意思，就转入数学系去了。黄祖洽上小学时正值“抗战”，流浪迁徙，教他的老师有些也不算出类拔萃。于是，她们一些学校同事就组织上去自己通读化学、数学教材，把握了之后再教别的朋友。她们就是在这些朋友自学、互教的过程中成长上去的。学习和钻研的自主性在其中发挥了非常重要的作用。
黄祖洽追忆，当时北大和西北联大的老师课堂上讲的内容不算深也不算多，非常鼓励一些好中学生闲暇自学。在上叶企孙的电磁学课时，闲暇他通读了叶先生推荐的两本参考书，一本长于数学概念，一本长于物理推论；在叶先生的物性论课上，黄祖洽闲暇扎扎实实地读了玻尔兹曼的精典专著，对其输运研究受惠终身。
我们自己那些年在基础科学班和北大学堂数学班实践的一点感受是，一定要给中学生学习和研究的自主空间。因此，不要过份指出知识传授的全面和系统，与其把中学生的学习时间、精力全占满了，不如留点空间让中学生自己去思索、去学习、去探求。
过去我们对优秀中学生施行因材施教，一般是让她们“学多一点，学深一点，学早一点”，现在我们的因材施教做法是，越是优秀中学生，越要给她们留下较多的自主学习和自主研究的空间。比如，这种年，数学系基础科学班1999级出了不少优秀人才，她们普通数学课只上了一年，光学等知识课上并没有教，而且那些优秀中学生，通过自学，很快就把这种知识都补上了。
本文选自《物理》2016年第10期