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学人乐园 学术圣地——普林斯顿高等研究院

发布时间:2014年05月21日

作者:刘学礼   来源:科学杂志(上海)    录入:Admin    

普林斯顿高等研究院的理念是自由地、不受约束地研究科学,许多世界一流科学家都在那里工作过,它是学人们向往的圣地。

在美国纽约和费城之间有一座别具特色的乡村都市——普林斯顿,它位于新泽西州,东濒卡内基湖,西临特拉华河。整座城市绿树成荫,景色幽雅,清澈的河水环绕着小城静静地流淌。闻名遐迩的普林斯顿大学(Princeton University)和普林斯顿高等研究院(Institute for Advanced Study,IAS)更使这座恬静安详的小城弥漫着浓厚的文化气息。20世纪三四十年代,“当其他人都在挣扎忍受之时,我却生活在如此平静的环境之中——我几乎都要自惭形秽了。”20世纪最伟大的科学家爱因斯坦(A. Einstein)在这里所指的“平静的环境”,就是他长期任教、代表着当时美国科研最高水平的普林斯顿高等研究院。
弗莱克斯纳的“大学理念”

说到普林斯顿高等研究院,人们不能不想起他的创建者、美国教育家弗莱克斯纳(A. Flexner)。

弗莱克斯纳出生于美国路易斯维尔的一个中产阶级大家庭。1884年,18岁的弗莱克斯纳就读于学术严谨、学风清新的约翰斯·霍普金斯大学,这里不仅奠定了他广博的知识基础,更让他身临其境地感受到别具一格的现代高等教育及其管理。

约翰斯·霍普金斯大学是美国高等教育史上一棵奇葩,它建校时间短,规模小,但是学校从一开始就以开展科学研究为重点,以创建研究型大学为目标,已具备研究生阶段的教育和相当高的科研水平,并确立了严格的学术标准,成为美国第一所真正意义上的大学。追求学术卓越,充满激情和挑战的气氛笼罩着整个校园。弗莱克斯纳将这些景象的出现归功于霍普金斯大学的第一任校长吉尔曼(D. Gilman)。

吉尔曼是著名的教育家,面对当时美国思想界横行的实用主义文化思潮,他勇敢地抨击了美国高等教育过分功利化、过分组织化和科研教学庸俗化的倾向,他决心以德国大学为榜样,精心打造美国第一所现代研究型大学——约翰斯·霍普金斯大学。吉尔曼的大学理念对弗莱克斯纳产生了深刻的影响,在《我的回忆》中,他描述道:“吉尔曼校长的聪明才智和勇气是美国教育史上无人匹敌的。他创造了一个模式,他在任命每一个教授之前,都游历美国和西欧,亲自接触杰出的学者和科学家,以确信他们拥有非凡的才能。”后来,弗莱克斯纳在创建普林斯顿高等研究院和选拔最初成员的过程中,正是效仿了吉尔曼的做法。

1930年,弗莱克斯纳在长期坚持不懈研究的基础上,发表了他一生中最重要的代表作——《美国、英国、德国的大学》,开宗明义第一章就是“大学理念”。他指出,大学应与社会保持一定的距离,波澜不惊,不应随社会风尚、喜好乱转;不应像报纸和政客那样见风使舵、追赶时尚。大学基于一定的价值体系,在对社会风尚保持合适的批判性的抵制中,有助于避免愚蠢的近乎灾难的莽撞。他说:“大学不是一个温度计,对社会每一流行风尚都作出反应。大学必须经常给予社会一些东西,这些东西并不是社会所想要的,而是社会所需要的。”他强调,大学应是一个全心全意献身于发展知识,培养人才,并努力向高水平看齐的特殊组织——学人乐园。
“学人乐园”的建立

弗莱克斯纳在1930年论述“大学理念”时,脑海中已有了一个理想的研究机构的“雏形”。这个研究机构应当是以人为中心,而不是以学科为中心;规模小,却拥有“大师”级学者;摒除一切“服务性”职能,以纯学术研究为唯一目的;与某个大学保持密切的联系,以弥补学科的局限性和人员不足。

就在弗莱克斯纳努力实践自己“大学理念”的关键时候,他幸运地得到别人的捐助,终于创办了他一生梦寐以求的小小的、自由的研究中心,一个学人的乐园——普林斯顿高等研究院。

普林斯顿高等研究院的成立颇具传奇色彩。那时美国新泽西州有个班伯格家族,自从白手起家在家乡纽沃克市开设第一家小商店以来,经过多年的经营发展,已经跃升为美国东北部新英格兰地区百货零售业的巨头。老板是班伯格(L. Bamberger)和他的妹妹,他们在1929年纽约股市全面崩溃之前几周,将持有的股票全部抛出,躲过了20世纪这场空前绝后的“股市之灾”。他们掌握的可支配资金高达2500万美元,这在当时可是一个天文数字。1930年,班伯格兄妹俩为了向新泽西州表示一下感恩之情,决定请已在两年前退休的弗莱克斯纳帮助在当地建立一家医疗机构。弗莱克斯纳却认为,美国医学院校和实用型医疗机构已经够多的了,根据他“现代大学”是一种“研究组织”的“大学理念”,他想创办一个纯学术理论研究、有点柏拉图学园味的新型高级研究机构。于是,在弗莱克斯纳的反复劝说下,他们最终选择在普林斯顿大学附近建立了普林斯顿高等研究院。弗莱克斯纳在班伯格兄妹的再三请求下“东山再起”,成为普林斯顿高等研究院的首任院长。

普林斯顿高等研究院并不是普林斯顿大学的一部分,但与普林斯顿大学有很深的渊源。研究院最早是借用大学数学系的办公室,研究院的许多教授同时也是普林斯顿大学的教授。

普林斯顿大学最初是长老会教友于1746年在伊丽莎白设立的新泽西学院, 1747年迁至纽瓦克,1756年迁至普林斯顿,而后于1896年正式更名为普林斯顿大学,它始终由教友执掌,直到1903年才有所改变,由后来成为美国第28任总统的威尔逊(W. Wilson)出任校长。

弗莱克斯纳主持普林斯顿高等研究院后,以构建“学人乐园”为己任,在世界各地广泛招揽明星科学家,大力倡导学术自由和学术研究,同时积极推动行政改革,简化行政管理。研究院只设少数终身教授职位,其他研究人员则是非固定的成员或访问学者。没有计划,没有任务,研究什么,怎样研究,一切听任学者们自己的想法,研究院只负责向各位学者提供足够的研究经费,对可能做出重要成就的探索性工作提供充分自由的时间和空间。
爱因斯坦带来了荣耀

作为普林斯顿高等研究院首任院长,弗莱克斯纳筹划的第一件事就是物色一流学者。弗莱克斯纳认为,先要拥有优秀人才,然后发展他们擅长的学科,而不是反过来,先决定发展什么学科,才去挖掘人才。也就是说,先找到已经做出并且还能继续做出杰出贡献的人,如果他愿意来,就在研究院里开辟他所从事的研究领域。弗莱克斯纳首先瞄准的对象就是因创立相对论而蜚声世界的柏林威廉皇家学会物理研究所所长——爱因斯坦。

1932年1月,有人建议弗莱克斯纳去加利福尼亚的帕萨迪纳,爱因斯坦正在那里讲学。弗莱克斯纳有些犹豫:自己能请得动这位世界瞩目的物理学泰斗?抱着试一试的心情,弗莱克斯纳最终去了帕萨迪纳,他详细向爱因斯坦谈了普林斯顿高等研究院的宗旨和计划。爱因斯坦听后兴致勃勃,但表示他每年可能还得在柏林呆一段时间。不久之后,弗莱克斯纳又赶赴牛津大学与正在那里讲学的爱因斯坦会面,再次热情邀请他来普林斯顿高等研究院。

正在这个时候,希特勒(A. Hitler)在德国的影响和势力迅速上升,纳粹德国的大学更是大肆排挤打击犹太人。战争阴云日益临近,整个欧洲忧心忡忡。而罗斯福(F. Roosevelt)总统的“新政”为美国带来了希望,也使它成了欧洲反法西斯的大后方。在这样的背景下,爱因斯坦回柏林的希望已经很渺茫了,经过三思,爱因斯坦终于在1933年10月7日从英国登上了一艘去美国的轮船,随行中有他的妻子、助手和秘书。

爱因斯坦怎么也没有想到,这一去竟然是自己与欧洲的永别。法国物理学家朗之万(P. Langevin)预言家般地说了一句后来果被验证的话:“这是一件大事。它的重要性就如同梵蒂冈从罗马搬到新大陆一样。当代物理学之父迁到了美国,美国很快就会成为世界科学中心了。”

爱因斯坦来到普林斯顿,从此,这个僻静的小城便和一个伟大的名字联系在一起,成了举世闻名的科学圣地。

在普林斯顿高等研究院工作期间,爱因斯坦的研究有一个特点,善于同不同专业的人员合作。在20世纪三四十年代,爱因斯坦对大多数物理学家感兴趣的问题置身事外,而致力于统一场论的研究,试图建立引力场和电磁场的统一理论。这一尝试虽然没有取得成功,却为后人开辟了道路。爱因斯坦在普林斯顿整整走过了22个春夏秋冬,直到1955年4月18日与世长辞。

爱因斯坦晚年在说起普林斯顿高等研究院时曾高度评价道:“我对美国科学研究机构的成就感到十分钦佩。要是我们企图把美国科学研究工作日益增长的优势完全归功于充足的经费,那是不公正的;专心致志,坚韧忍耐,同志式的友好精神,以及共同合作的才能,在它的科学成就中都起着重要的作用。”
来自各地的顶尖人才

普林斯顿高等研究院最初兴旺发达起来的主要是数学。就在爱因斯坦来普林斯顿高等研究院的同一年,享有“数理逻辑学神童”称号的哥德尔(K.G?觟del)也风尘仆仆地来到了这里。

哥德尔1906年出生于奥匈帝国摩拉维亚的布尔诺(今捷克共和国)。孩提时,强烈的好奇心使他问的问题特别多,所以大家给他起了一个绰号“百事问先生”。在他早期的教育中,他学得最好的课程是数学。15岁时他又对哲学产生了兴趣。哥德尔进入维也纳大学原来打算专攻物理,但后来还是改学了数学。除了宇宙学之外,哥德尔的研究重点是数学和逻辑学基础。他的论文不多,但每一篇都极其深刻。有几次,他在紧张的写作之后,因神经濒于崩溃而不得不住进了休养所。

1930年哥德尔发现,包含通常逻辑和初等数论的任何一门数学中都有这样的命题,从这门数学中的已知事实出发,不可能证明它对,也不可能证明它不对。这看起来似乎简单,但却具有重大意义,被数学界称为“不完备定理”,也叫“哥德尔定理”。哥德尔的研究工作破灭了企图证明一切数学的正式一致性的“希尔伯特计划”的梦想,并从根本上瓦解了“数学是逻辑”的论断。

1933—1935年间,哥德尔曾几次访问普林斯顿高等研究院,并和已在那里工作的爱因斯坦成为莫逆之交。随着奥地利纳粹主义的抬头和第二次世界大战的爆发,1940年哥德尔永久性地移居普林斯顿。哥德尔直率的性格,纯正的秉性,在他宣誓成为美国公民时发生的一件小事情中可见一斑。当时法官对哥德尔宣称,美国是一个独裁者不可能出现的国家。但哥德尔确信,他已发现美国宪法中存在着一个独裁者可以合法地掌握权力的逻辑上的漏洞,他想就此争论一番。爱因斯坦等费了很大的劲才制止了他。

在普林斯顿高等研究院,哥德尔除了对集合论基础进行深入研究外,还经常与爱因斯坦探讨相对论的有关问题,利用他所建立的旋转宇宙模型,提出了广义相对论方程的一个解,由于这一出色工作,哥德尔于1951年获得了爱因斯坦勋章。

在哥德尔来到普林斯顿不久,数学家外尔(H. Weyl)也从享有世界数学研究中心之誉的德国格丁根大学,应邀来到普林斯顿高等研究院。当时外尔已近知天命之年,创造的黄金时期已经过去。于是,他从“首席小提琴手”转到“指挥家”的位置上,用他渊博的知识、深邃的才智为年轻人铺路架桥。外尔在接受邀请的时候提出了一个条件,要求研究院同样也要为有才华的年轻人打开大门,不要把眼光只盯着那些功成名就的大人物。刚满30岁的冯·诺伊曼(J. von Neumann)因此获得聘请,成为研究院最年轻的教授。

冯·诺伊曼1903年生于匈牙利的布达佩斯,从小聪颖过人,兴趣广泛,据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈,一生掌握了七种语言。冯·诺伊曼早年在苏黎世联邦工业大学学习,后以优异成绩获得布达佩斯大学数学博士学位,相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。

1930年冯·诺伊曼接受了普林斯顿大学客座教授的职位,西渡美国,成为普林斯顿大学的第一批终身教授,那时他还不到30岁。1933年应邀来到普林斯顿高等研究院,并在那里工作了一生。他为集合论建立了一种新的公理基础,为第一颗原子弹的压缩设计进行了极为困难的计算工作,在研究院的地下室设计并建造了世界上第一台高速存储程序计算机。

冯·诺伊曼在普林斯顿高等研究院发现的存储程序工作原理后来成为电子计算机设计的基本原则。1950年代至今,构成计算机的电子器件不断更新,从电子管、晶体管、集成电路到大规模集成电路、超大规模集成电路,计算机的体积、成本、运算速度、存储容量及可靠性均产生了几个数量级的跃变。但是,所有的机器无一不是冯·诺伊曼型的程序内储机。正是在此意义上,人们尊称冯·诺伊曼为“电子计算机之父”。

普林斯顿高等研究院正因为聚集有一批世界一流的科学家而成为引人注目的学术圣地。随着数学地位在美国社会中重新确立,普林斯顿的名声也扶摇直上,不仅在拓扑学、代数学和数论领域独占鳌头,计算机理论、运筹学和博弈论也处于领先地位。可以说,在20世纪战火纷飞的三四十年代,普林斯顿高等研究院成了知识分子的避风港,是一个可以抵挡外界风风雨雨的庇护所,对当时的科技精英们来说,普林斯顿高等研究院确是“独一无二、真正柏拉图学术天堂”。
中国学者与高研院

20世纪的中国,几乎每一位世界影响的数学或理论物理领域的科学家,如陈省身、华罗庚、丘成桐、周培源、杨振宁、李政道等,都受到过普林斯顿高等研究院环境的熏陶。

丘成桐是我国第一位受聘为普林斯顿高等研究院终身教授的华人学者。1966年他在香港中文大学攻读数学,1969年提前修完四年课程,被美国伯克利加州大学的陈省身教授破格录取为研究生。1971年取得博士学位后,应邀前往普林斯顿高等研究院做访问学者,期间他结识了许多年轻的世界一流数学家,完成了《完备黎曼流形上调和函数》的著名论文,用他自己的话说,这篇文章是他数学生涯的转折点。实际上,该文奠定了他应用分析方法的基本思想和技巧,也使他最终受聘为普林斯顿高等研究院终身教授,成为公认的当代最具影响力的数学家之一。

其实,早在1930年代中期,就有中国学者在普林斯顿高等研究院开展研究工作。那时,世界物理学主流集中在原子核物理和量子力学领域,爱因斯坦的广义相对论虽然在国际上享有很高的声誉,但理论物理学家对它的认识一直存有争议。正因为如此,爱因斯坦在普林斯顿高等研究院亲自组织了广义相对论高级研讨班,研讨班不过二十几个人,而且多数是年轻的物理学家。爱因斯坦每周都来参加研讨会,但他并不系统地讲课,而是经常介绍他手头上正在做的工作。每次无论谁作了学术报告,之后他总是平易近人地与大家讨论,从不摆大师的架子。

1936—1937年,清华大学的青年物理学家周培源利用学校科研休假的机会,来到普林斯顿高等研究院,参加了由爱因斯坦亲自主持的广义相对论高级研讨班,成为中国唯一一位在爱因斯坦身边从事相对论研究工作的人。在研讨班活跃的学术气氛中,在与爱因斯坦面对面讨论的启发下,周培源在普林斯顿高等研究院完成了关于场方程静态解的研究工作,并在《美国数学杂志》上发表研究论文。

周培源在普林斯顿高等研究院一年的经历,深深影响了他以后的科研工作。他不仅熟识了爱因斯坦,而且与爱因斯坦的助手之一——因费尔德(L. Infeld)成为好朋友。谦虚和蔼、为人热诚的爱因斯坦给周培源留下了毕生难忘的印象。1937年5月,周培源结束了在普林斯顿高等研究院的研究工作准备回国。临行前,他专门向爱因斯坦辞行,并为爱因斯坦拍了一张珍贵的照片。

物理学家杨振宁也曾在普林斯顿高等研究院先后度过了17年科学生涯的黄金岁月。杨振宁早年在国立西南联合大学学习,1945年赴美求学,在芝加哥大学师从特勒(E. Teller)和费米(E. Fermi)。杨振宁完成核物理学博士学业后,于1949年进入普林斯顿高等研究院做博士后,开始与同是来自西南联大的李政道合作,进行粒子物理的研究工作。他们大胆怀疑,小心求证,最终在1956年完成了使他们后来荣膺诺贝尔物理学奖的成果——宇称不守恒定律。
研究院的“诱惑”

自从1933年爱因斯坦来到普林斯顿高等研究院后,这里就成了举世瞩目的地方。除了一些主要来自德国的数学家外,这里又先后迎来了一批来自世界各地的顶尖学者,其中包括“原子弹之父”奥本海默(J. R. Oppenheimer),他在二战之后成了研究院的主要领导人。

在今天的普林斯顿高等研究院,还有一位拥有“世界上最聪明的人”头衔的学者威滕(E. Witten)。作为一名物理学家,威滕有着惊人的数学能力,他不仅精通物理学和数学,而且将这两门学科紧密地结合起来。他擅长量子场论、弦理论和相关的拓扑和几何等问题研究。尤其是他提倡的思想方法和研究途径,在科学界产生了巨大的影响。1990年,作为数学界最高荣誉的菲尔兹奖,破天荒地授予这位从事超弦理论研究的物理学家。

普林斯顿高等研究院养育着一代又一代一流的科学家,与世界上其他的研究院不同的是,它是一个完全独立运作的机构。在研究院创办人弗莱克斯纳看来,研究人员在科学征途上,有时需要停下步,歇歇脚,回顾一下走过的路,展望一下将走的路,就像人在旅途,到路边的凉亭里歇一口气,看看走的方向怎么样,与同伴说说话,看看前途的风景如何,问问岔道的风景如何。在高等研究院这个社群里都是知识人,这个社群没有约束,没有限制,只有严谨的思考,只有思考的逻辑,一切由科学规律本身决定,不夹杂其他的考虑。这就是普林斯顿高等研究院创立伊始所确立的基本方向。

普林斯顿高等研究院不招收研究生、没有任何教学课程,没有学术委员会,这里的教授们不用教课,不用作讲座,也不需要为任何科研和课题任务而忙碌。他们被邀请来此,只是为了能够天马行空地自由思考宇宙、生命及其他一切命题。他们思考的事物可谓五花八门,多种多样,从银河系动力学、生物伦理学到历史学研究,从语言的演化到神学,不受世俗事务的牵绊和束缚,更不必为谋生而操心,他们需要做的全部事情就是自由地思考。

如今的研究院被一个大公园环绕,草坪间杂生着榛树丛和长满梧桐树、槭树、椴树的小树林。这里还有许多果树,特别是苹果树。每到秋天,林荫小道上洒满了金黄色的树叶和从树上掉下来的果子。长期在这里从事研究工作的政治哲学家沃尔泽(M. Walzer)说:“一旦你来到这里,就可以随心所欲地做你生命中想做的事情。我们是一群特权阶级。我们拥有超级的自由。没有人监管你、干涉你。没有人去判断你的所作所为的价值。这里的生活无与伦比的美妙。这是一个绝对解放思想的好地方。”

普林斯顿高等研究院破除学术壁垒,倡导跨学科,但跨学科并不只是跨自然科学或社会科学的学科,而且将人文科学、社会科学与自然科学相结合。例如,新生的博弈论,即使对于历史、国际关系等几个学科来说,也都是有用的研究方法。从最初的数学发展开始,普林斯顿高等研究院已发展成为拥有数学、自然科学、历史、社会科学和理论生物等四个部门。每年约有190位来自世界著名大学的青年学者受邀来此进行一般为期1年的博士后研究。他们中的许多人无论在学术上还是在实践上都为世界科学的发展作出了重要贡献。如今全世界仿效普林斯顿高等研究院的模式建立起来的研究机构不少,但是鲜有如此成功的。究其原因,除了科研水平外,更重要的是,普林斯顿高等研究院一直坚持着自己作为“学人乐园”、“学术圣地”的特色。
[1] 许晨. 立足现代,追求卓越. 清华大学教育研究,2005, 26(4):78-81.
[2] 陈兴德. 大学,所为何事. 外国教育研究,2004, 31(12):18-22.
[3] 那萨. 美丽心灵——纳什传. 王尔山, 译. 上海:上海科技教育出版社,2006.