諾貝爾獲獎者Carl Wieman的故事。

Carl Wieman是2001年諾貝爾物理獎得主，最近他到我們學校作了兩場報告。 第一場4月7號是關於普通物理教學的（http://ur.rutgers.edu/medrel/viewArticle.html?ArticleID=5049），第二場4月8號是針對大眾講解他的諾貝爾獎工作，也算是科普的一種（http://www.physics.rutgers.edu/irons/）。

他的研究是有關波色－愛因斯坦凝聚的實驗，一個很基礎的題目，為什麼他還對普通物理教學有興趣而且專門有報告？帶着這個困惑我先去聽了他第一個報告，就是教普通物理，尤其是非物理專業的。因為對這個題目不是太了解，所以他講的東西我也只是聽聽而已，不知道到底有多好，不過台下觀眾的掌聲是很熱烈的。有深刻印象的一些片斷，一是他說根據一些統計，老師教課的內容，學生下課後一般只記得大概10％，過了兩天后就更少了；另一個統計是下課後讓學生簡單複述所學內容，結果只有很少同學能夠複述出來。當然，美國的學生水平參差不齊，好的可以很好，他針對的主要是如何提高一般水平同學的學習積極性和效率。有兩點我有些印象，一是讓學生帶着問題去聽課，讓同學聽完課後能夠回答出來問題；第二個就是運用互動模式的計算機軟件，形象化地描述物理問題，學生可以隨時自己作些簡單的計算機模擬實驗來測試自己的理解。這樣學生不是單純地接受知識，而是自己去體會，加深了理解也更有興趣（http://www.colorado.edu/physics/phet/web-pages/index.html）。由於我習慣性在聽報告時瞌睡一會，尤其是在下午，人多的報告廳，所以聽到的一定不完整，大家可以去他推薦的他的教育試點網站看看。

公平的講，這種計算機模擬的教學軟件，是跟計算機發展緊密聯繫的，也只有在現在這樣的條件下，才有可能讓每個學生都能夠上網參與，才能夠通過簡單的編程實現那些動畫互動軟件。後來偶爾和一個本系的教授談及Carl的教學理念，有關上課師生互動的一些模式，這位教授就說我們系的普通物理教學模式其實已經超過他介紹的了等等。當然，Carl作為一個諾貝爾得主能夠參與其中，使得這樣非傳統模式的影響力更大了。 Carl 本人也因為他在教育方面的成績而選為2004年美國的"National Professor of the Year"。

第二天的"Irons lecture"（Irons 是一個人的姓）是針對學校附近任何對科學感興趣的人的，宣傳裡面說面向高中生，大學生，老師，甚至你的鄰居都可以來。4月8號上午下起了小雨，開始大家以為來的人會很少，不過後來還是來了不少人，大概諾貝爾得主還是有一些號召力的：）甚至還有象是一家人模樣抱着兩三歲的孩子來的。不過這些孩子還挺懂事，最多在會場裡面走來走去，都沒有哭鬧的，估計是見慣了類似場面，知道該如何合作了。Carl的題目自然是激光冷卻製備波色－愛因斯坦凝聚態，大多數幻燈片都是貫徹昨天他講的用很形象的動畫來描述物理，比方說把原子畫成保齡球，激光發生器象機關槍一樣發射網球大小的光子，一個原子朝這邊慢慢飛過來，你就調整槍的位置對準原子發出光子，一直把原子打到速度變慢最後停下來。而速度變慢了就表明它的溫度變低了。另一個形象的比喻是關於蒸發製冷，Carl用熱咖啡作為例子，說咖啡杯上熱騰騰的蒸氣帶走了大量的熱，所以咖啡放一陣子就涼了，如果給加上一個蓋子，沒有蒸發製冷，就會一直是熱的。而他在最後冷卻激光捕獲的原子時，也是利用一個杯子一樣的“容器”（磁勢阱），讓能量高的原子能夠從杯子上面溢出去，剩下的原子溫度就更低了。講座中間他也說一些有趣的事情，比如他說他這個諾貝爾獎很特別，為什麼呢，因為2001年是百年紀念，把以前得了諾貝爾獎的人都邀請去了，所以場面很盛大。又開玩笑的說，別忘了告訴你的小孩，得這個諾貝爾獎名頭的同時還有百萬美元的獎金以及免費旅遊等等。

Carl講座的效果很好，坐我旁邊的一個中年人非常買力的鼓掌，大有fans的感覺。演講完了之後是觀眾提問時間，觀眾提了各式各樣的問題，比較可貴的是Carl對於某些太專門的問題明確說他現在不回答，可以後面找他討論，現在只回答大部分觀眾可以理解的問題。有個人問為什麼用Radium原子，Carl回答說因為他們那時候很窮，只有很便宜的激光器，波長只適合Radium原子。問題結束後，又是熱烈鼓掌。完了我去當面問了個小問題。本來系裡老師組織了免費午餐，願意參與的研究生可以和Carl再聊一下。可是由於我早已約好了和普林大學崔琦實驗室一個中國學生互相參觀一下實驗室，所以就沒有去聚餐。後來聽說送午餐的遲到了將近一個小時，被老師稱為這次Carl來訪的唯一美中不足之處。

Carl給我留下了挺深刻的印象，覺得就算在美國他也是比較特別的一個教授，於是後來我就專門去看了一下他的諾貝爾獲獎演說和自傳（http://nobelprize.org/physics/laureates/2001/wieman-autobio.html）。果然他的經歷的確不太尋常。他父母雖然大學畢業，很早就跑到Oregon的森林裡鋸木頭為生，他是老四，小的時候只能自己一個人玩因為其他人家的房子都離得很遠，最近的小店也要走很多里的山路（美其名曰培養了他的獨立性）。平時他就在林子裡逛，采一些水果和松果，可以賣錢補貼家用。每周全家跑老遠到最近的一個小鎮去買生活用品。不過他父母通過關係（因為他們不算這個圖書館服務的社區）讓他們能夠從公立圖書館接到一些書回去看。那時候的他非常嫉妒別的小朋友有電視看而他沒有（後來反思覺得這也不是壞事，看書學得更多）。他的小學在他入學的那年從一間房間的學校括建到三間房，到第七年的時候必須要坐很長時間的車去一個叫Philomath的小鎮（小村）讀中學。這裡的學生都是伐木工人和農民的孩子，但一個年輕理想主義得老師使得他對科學有了一些興趣，他甚至覺得有些概念這位老師講得比他後來在MIT的老師還強。一年之後，他的父母為了孩子的教育，搬到了Carl眼裡的“大城市”，有2萬5千人口的Corvallis。當他們搬進新家時，Carl興奮地發現房子裡有供熱系統而不用燒木頭了，家門口也有像樣的馬路了。最為重要的是，作為Oregon州立大學的所在地，當地的學校質量很好，因為教工孩子在這裡上學。Carl認識了些聰明的同學並且同學的家長教了他們不少東西。

高中時代的Carl，學習獨立，不願意作老師制定的東西，所以成績還好但不是老師認為的最好的學生。課餘他熱衷於下國際象棋，參與了州內以及附近州的錦標賽，並且在他那個年齡組裡面排名靠前。10年級他16歲的時候他“退休”了，因為覺得可以作些比下棋更有益的事情，比如學習和打網球。他有一個他自己認為既是優點又是缺點的習慣，就是干一件事情就很專著而不顧其他事情了。很快他網球打的也很好。他覺得這也許是他被MIT挑中的原因之一。

從他現在作為大學教授的觀點來看，當時MIT錄取他的原因很可能是想看看一個在野林子裡面長大的小孩會是怎樣的學生。上了MIT後，他還是非常專著他喜歡的事情，打網球和室內壁球，都是校內最高水平。可是他太好強，一直打到右手肘部受傷。別人估計就歇了，Carl換成左手打，而且沒過多久居然水平又可以打校際比賽了。可是估計是方法不當加野蠻操作，沒多久左手肘部也受傷了，於是只好再次退休，開始學物理了。

Carl 對於正規上課沒有什麼興趣（這大概就是他後來想改變物理課上課方式的由來吧），好在大學裡老師告訴他可以參與研究項目來抵正常上課的學分。於是第一年暑假他就跑去跟Dan Kleppner教授作研究了。他發現這份工作比起他高中畢業那個暑假在伐木場打工可強多了。從此他就儘量避免上課考試，而是自己學習或者跟其他研究生和博士後討論。他發現這樣一來他比那些忙於準備考試的同學對物理的興趣還要多一些。而且他自學新知識的能力也得到了鍛煉。他覺得大學裡應該也允許這樣的學習方式讓學生來選擇。

大學裡的一件趣事是，Carl在實驗室里住了半年。因為他晚上實驗到很晚，白天到學校健身房鍛煉洗澡，所以他覺得為什麼不省下這一筆房租錢呢。半年後，覺得有點煩了就又租房子住了。可是這個“獻身物理”的名聲傳了出去。

後來Carl的經歷就不算太特別了。從MIT畢業後，到Stanford讀了相關方向的phD。然後到Michigan作博士後，比較坎坷的一段經歷。開始他以為人家請他作research faculty因為title是Research scientist，結果來了後作的是博士後的活，而且由於經費問題他還得去教書，所以比一般博士後還差。經過艱苦的兩年多，終於轉成assistant professor。而當他準備作自己的獨立的實驗的時候，資格老的教授因為他轉變方向而對他不滿，從而使得他很難在系裡工作下去，在Michigan的隨後幾年，他和他的研究小組只有很少的成果，這對他升副教授很不利。

1984年是他的幸運年，他的第一個博士生Sarah畢業了，然後和他結婚了：）而他也拿到了Colorado的副教授的職位。他從事的新的研究也有了起色，博士和博士後都很有創見，隨後一些年裡，他升了教授。在90年代中期，他們用比別人差很多的設備，完成了這項波色－愛因斯坦凝聚態的工作。而在他們公布結果之後幾個月，MIT他呆過的組裡的一個年輕的德國裔學者，經過長時間的準備，用好的多的設備，也作出了類似但比他們的結果更漂亮的實驗。但是第一還是歸他和他的博士後，2001年他和他的博士後，以及那個MIT的教授一起獲得了諾貝爾獎。

在他成為教授之後，他就把一部分精力分到普通物理教育，尤其是非物理專業的上面。而獲得諾貝爾獎使得他能夠更好地去推廣他的興趣物理教育。到這裡，Carl的故事就結束了。我覺得，針對我們中國國內的應試教育和落後的科研，Carl的觀念是很值得我們思考的。