世界顶级基础科研机构纪行:京都大学

作者: 庄辞

来源: 返朴

发布日期: 2019-07-26

本文记录了作者访问京都大学基础物理学研究所的经历,探讨了该研究所在理论物理研究中的重要地位及其对基础科学研究的启示。文章还讨论了科研经费的分配、科研环境的优化以及科学家精神的重要性。

结束了东京之行(见《世界顶级基础科研机构纪行:东京大学IPMU研究所的开放与自由》),2019年2月27日下午,我和蔡荣根院士、王晓欢博士一起前往此行的第二站:京都大学基础物理学研究所。从东京到京都的新干线列车需要约3个小时的车程,途径大阪、名古屋等历史名城。

列车并不宽敞,速度也比不上高铁,再加上心里急切地盼望着一睹京都大学基础物理学研究所(汤川理论物理研究所)这一著名的日本物理学诺奖诞生地的风采,更是觉得这火车开得有点儿慢。抵达京都时天色已晚,出租车载着我们沿鸭川一路行驶到下榻的芝兰会馆,放下行李我们便直奔京都大学。

天空下着小雨,心情无比激动,激动的原因主要有两点:首先,汤川秀树(Hideki Yukawa)这个名字对于学习粒子物理理论的同学们来说是一座丰碑,汤川教授于1935年开创性地提出了介子学说,完美解释了质子和中子间如何传递相互作用,实现核子之间的相互转化,理论预言的新粒子于1947年在宇宙射线中被发现,并命名为π介子。

为表彰他在核力的理论研究方面做出的杰出贡献,汤川秀树教授于1949年被授予诺贝尔物理学奖,成为了第一位获得诺贝尔奖的日本科学家,汤川理论物理研究所也因此而成立,汤川教授任第一任所长。

除了汤川秀树教授,2008年,时任汤川理论物理研究所的益川敏英教授(Toshihide Maskawa),因1973年提出的Cabbibo-Kobayashi-Maskawa模型,也就是著名的解释弱相互作用中的电荷宇称对称性破缺的CKM矩阵模型,与小林诚和南部阳一郎一起获得了2008年的诺贝尔物理学奖,使汤川理论物理研究所再次扬名天下,成为国际顶级基础物理研究机构!

第二天一早,我们来到京都大学基础物理学研究所开展正式访问。京都大学基础物理学研究所(汤川所)的历史可以追溯到1949年,当时京都大学的汤川秀树教授获得了日本第一个诺贝尔奖。为了纪念这一历史性事件,京都大学校长立即提议在校园内为汤川创建一个纪念馆。1950年,日本科学理事会一致通过了这项请求,要求中央政府拨出一笔特别资金,用于促进理论物理研究。

随后,来自全国各地的物理学家进行了热烈的讨论,支持建立一个新机构的想法,类似于哥本哈根的尼尔斯玻尔研究所或普林斯顿的高级研究院。汤川纪念馆(Yukawa Hall)成立于1952年,次年成为基础物理学研究所(RIFP)。RIFP是一个新型的国家理论物理研究中心,其设施开放,供整个日本理论物理学界开展合作研究之用。

该研究所采用了一种新的运作方式:虽然它属于京都大学,但它的运行模式和基本政策由全国各地选出的物理学家代表和该研究所的学术人员讨论决定。在研究所行政主管藤田裕子女士的安排下,我们与汤川研究所青木慎也所长进行了一次正式的会面。

在会谈中,我们了解到,汤川研究所目前大约有30名固定研究人员,组成四个研究团队,分别是:天体物理和宇宙学、凝聚态物理和统计动力学、核物理理论和粒子物理理论,并包含一个引力物理研究中心。研究所每年面向全世界招聘博士后,目前有在站博士后26人,博士和硕士研究生共38名。

研究所科研经费最主要的来源是日本政府,占研究所总经费的比例为70%,科研人员申请的竞争性经费只占30%的比例,其中不包括研究人员的薪资,这是由京都大学支付的。

非常幸运的,此次到访,恰好遇到北欧理论物理研究中心(Nordic Institute for Theoretical Physics(NORDITA))的所长汉森教授(Thors Hans Hansson)也在汤川所访问,汉森教授非常热情地向我们介绍了NORDITA的情况。NORDITA坐落在瑞典斯德哥尔摩阿尔巴诺瓦大学中心,面朝大海,风景秀丽。

它的前身是成立于1957年的北欧原子物理研究所,一开始建在哥本哈根尼尔斯玻尔研究所旁边,2017年才搬到瑞典斯德哥尔摩,由斯德哥尔摩大学、瑞典皇家理工学院和乌普萨拉大学作为联合依托单位资助运行。

经过半个多世纪,研究所已由当时的原子核物理研究拓展到目前的高能粒子物理、天体物理宇宙学、凝聚态物理、复杂系统和生物物理四个研究方向,固定研究人员维持在20-30人左右,博士后研究人员也大体相当,而研究生数量只有10人左右。当天下午,我们参观了汤川秀树纪念室。

纪念室位于研究所一层的走廊尽头,也就是当年汤川教授任所长时的办公室所在,走廊的墙上展示的是汤川教授的生平介绍和研究年表,橱窗里陈列着诺奖得主的论文集、手稿、照片和一些用过的物品。发黄的稿纸、工整的推演、斑驳的照片,这些被无数物理学家们反复研读、推敲和演算过的理论,历经半个多世纪,依然在那里,等待着下一位天才少年的质疑、挑战和推翻,我想,这,就是科学的价值,也是科学家们的价值和乐趣所在吧。

“哲学之道”位于京都东山山麓,从京都大学南门出来沿上坡路一直往东走,大约走上十分钟,便到达了“哲学之道”的起点。这是一条曲折幽长的散步小径,沿着人工河渠旁修筑,途经银阁寺、若王子神社和法然院,因哲学家西田几太郎经常来此散歩,思索人生哲理而得名。道路两旁沿着河道栽满了樱花树,据说是画家桥本关雪的夫人所赠,桥本关雪的纪念馆也坐落在哲学之道上。

此时并不是樱花盛开的季节,虽然没有看到浪漫的樱花(早春),也没能观赏到东山满山晕染的红叶(深秋),但也因为如此,此刻,这条著名的观景小路人迹稀少,正适合闲庭散步。

2018年6月,在中科院数学与系统科学研究院席南华院士和理论物理研究所蔡荣根院士的大力推动下,中科院学部工作局通过了《从世界范围内数理科学研究的发展历程探索我国数理科学研究的突破之路》咨询项目的立项,该项目将总结世界范围内基础科学研究的发展规律和历史经验,对基础科学领域革命性、颠覆性成果的产出过程和所具备的条件进行分析和研究,并结合我国经济社会发展的实际情况,从基础科学的重点方向布局、高水平研究基地构建、机制体制环境优化、稳定经费支持、人才队伍建设等方面,探索出一条适合我国基础科学研究能够取得原创性突破成果的可行之路,为国家相关管理部门提供咨询建议。

为了开展该项目的研究,项目首席科学家席南华院士和蔡荣根院士在前期进行了深入的探讨,并建议我与数学院科研处王晓欢博士,走访世界上知名基础科学研究机构,通过实地调研、对话访谈、采集资料,全面了解和分析它们成为世界基础研究领域顶级科研机构的关键之所在,他山之石,可以攻玉,这也是我们开启此次世界顶级科研机构之旅的初衷。

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