“董辉邀请菖蒲加入了群聊”。一行灰色小字弹出,对话框里瞬间炸开了锅。
3月10日傍晚,中国科学院院士孙昌璞“潜入”了一个名为“介观热力学”的学术交流群。50多位活跃群友在下方“列阵欢迎”:
这不是“菖蒲”第一次进群了。先前,他由于没能及时修改昵称,“不幸”被误踢过一次。
“我可不是突然进来的,之前已经在这个群里潜水好久了。”孙院士呵呵笑道。
实际上,这个学术群是由他的老熟人——华盛顿大学应用数学系教授钱纮于3年前发起的。准确地说,始于一个“无心之举”。
“介观热力学”群中的日常讨论
01
这是一个充满奇遇的故事,得从2008年的夏天讲起。
“那个日子其实蛮明确的。”视频中的钱纮,笑起来有两枚深深的酒窝。
6月初,钱纮受邀前往锡切斯,参加第21届统计物理学学术年会。锡切斯位于西班牙巴塞罗那南部约37公里处的地中海沿岸,是一座常年被微咸的海水、奔放的花香包裹着的海滨小镇。
地中海奇幻小镇Sitges 图源网络
会议中,钱纮认识了一位新朋友——来自挪威PoreLab的荷兰籍物理学家Dick Bedeaux。
相见恨晚的两人交谈甚欢。一天,Dick来到了钱纮的旅馆,同他聊起了上世纪60年代的一本书——《小系统的热力学》。
这本书出自美国天才型化学家Terrell L. Hill之手。遗憾的是,由于Hill的思想有些超前,加上研究的领域太过宽阔,“健忘”的他在写完这本书后,就抛至一旁不再过问了。
Hill的大作 图源网络
直到2000年前后,亚利桑那州立大学的Ralph V. Chamberlin教授借Hill著作中的理论处理了一个问题,首次使用“纳米热力学”这个名称在Nature上发表了一篇文章, Hill才又重新关注起自己在三十几年前完成的这项研究,并欣然接过“纳米热力学之父”的桂冠。
8年后,钱纮和Dick并排坐在阳光四溢的旅馆露台上,面前是锡切斯湛蓝的海。两位同样野心勃勃的学者扺掌而谈,最终达成了一个约定:要一起重读Hill的旧作,把纳米热力学的研究往前推一步。
钱纮 受访者供图
钱纮一直惦记着这个约定。2012年,他曾在Journal of Biological Physics上发表过一些“小研究”,但一直没能抽出一段完整的时间,来重读Hill的原著。
转眼到了2020年,又是一个夏天。身处西雅图的钱纮收到了Dick从挪威寄来的一本书。这本书正是Dick同他的妻子、挪威著名化学家Signe Kjelstrup及学生,对《小系统的热力学》做出的系统性改写。
钱纮在震惊之余,以最快的速度追读了这本书,12年前的约定又重新翻现在他的脑海。
Dick他们改写的作品算不上漂亮,开始部分甚至有些艰涩难懂。这让“完美主义”的钱纮涌出一股改进的冲动。
正值新冠疫情在全球蔓延,钱纮便想趁那段长期居家的日子,好好读一读Hill的原作。
可一个人读书,难免觉得寂寞。于是,他一声不吭地拉了一个20人左右的微信群,里面都是老熟人。有北卡罗来纳大学的卢至悦教授、厦门大学的赵鸿教授、湖南大学的刘全慧教授等。钱纮想,都是老相识了,一定不会拒绝他一起读书的邀请。
果然,大家都默契地同意了。
6月30日,围绕《小系统的热力学》的第一期线上读书会开启。往后,群内的学者轮流担任每一期的领读人,负责其中一章的研读,带领大家进行线上讨论。很快,这本书就被消化完了。
钱纮没想到,无心插柳的跨洋读书会,会给自己带来那么多意外的灵感。2022年5月,他与好友卢至悦一同将“纳米热力学”相关研究成果发表在Physical Review Letters上,这是物理学家公认最好的专业杂志。
毫无疑问,钱纮出色地回应了14年前和Dick的约定。不仅把Hill的原著给吃透了,还把它推上了一个台阶。
“可惜我写文章没法署那么多名,不然我真恨不得把所有人的名字都写在上头!”钱纮笑道。
《小系统的热力学》之旅结束了,但所有人都意犹未尽。有人提出,把这个微信群和读书会延续下去,让更多的学者加入进来,钱纮欣然同意,并给此群正式命名为:
ClubNanothermodynamica
(拉丁文,纳米热力学俱乐部)
与此同时,他作为发起人,为读书会制定了两条规则:
第一条是说,领读人不必对这个领域有透彻的理解,能基本读通顺就行。
第二条是说,报告人和听众平等,任何人都有同样的权利表明自己的思想,可以打断报告人并提出诘难。
群名与群规搞定了。个性如水、习惯了“悠哉游哉”的钱纮,却对“奔走呼号”的事情犯起了难。
“我来张罗!”湖南大学物理与微电子科学学院教授刘全慧接任了群主。他有过13年的行政经历,管理这个小群对他来说不成问题。
“不过,后来发展得这么快、这么好,是一个奇迹。”刘全慧说。
02
刘全慧朋友圈的个性签名只有四个字:“湖南土著”。
他在国内理论物理圈中“人脉”很广。很多学者一提起他的名字,便忍不住开心起来。刘全慧就是那种浑身上下充满能量的学者,讲起话来语速奇快,动不动就蹦出几个令人忍俊不禁的段子,直率却富有爆炸性。
在湖南大学,刘全慧的人气很旺。是学生们最喜爱的那种老师,个性十足。他在学院官网上如此介绍自己:
“从十五岁开始坚持锻炼身体(跑步、羽毛球等),校运动会的‘常青树’”。
刘全慧 受访者供图
刘全慧带“热力学与统计物理”这门课已经有20多年了。两年前,他加入钱纮发起的读书会,也是夹带“私心”的。
过去很多年,刘全慧一直在研究“几何动量”,这是他的一项原创性研究。2020年,他的上一个国家自然科学基金结题,心中的学术怪兽突然顽皮起来。
像极了湖南老乡齐白石的“衰年变法”。
他想到,既然自己已经教了这么多年的“热力学与统计物理”,这个领域钻研起来又如此有味道,何不借机去热力学领域潜潜水,寻找一些新的突破口。
搭上了钱纮发起的这只小船之后,刘全慧很快就理清了Hill理论的脉络,接受了钱纮从概率角度重新认识自然规律这一思想。
“从概率论的角度重塑世界观、重建宇宙发展的图像,是一个丰饶的研究领域,有很多尚未开垦的区域。推动这个领域的研究,于人于己,利莫大焉!”刘全慧兴奋地讲道。
有了刘全慧这把“火”,“纳米热力学”学术交流群很快就烧起来了,而且越烧越旺。
一边,要把“日历”搭起来。
刘全慧与钱纮、卢至悦,厦门大学的赵鸿、兰州大学的黄亮,共同组成了5人的执行小组,负责学术选题和重大问题的决策。刘全慧具体操盘每周一期的线上读书会,并负责微信群的日常运维。
周六上午10点的线上读书会,仍延续着最古老的传统。参加者不仅来自国内,也来自北美、欧洲、澳大利亚等全世界范围内的名牌大学。每期读书会,刘全慧都会邀请一位科学家作为领读人,带领大家阅读著作中的章节,或者请科学家介绍自己的研究成果。两种活动交叉进行。
“纳米热力学”读书会部分记录
“纳米热力学俱乐部”的读书会不求进度,只求深入透彻,因此每次时间都很长,平均每场两小时以上。参与者聊至兴头,常常临时决定将本次报告分成若干部分,下次继续。
“火的不得了!每次都超时。我们考虑把时间提前一点,不然每周六中午都饿肚子。”刘全慧笑着抱怨道。
另一边,把名声打出去。
科学家们奔走呼号、口口相传。越来越多的人得知有这样一个围绕数学、物理等基础学科的学术交流群,跃跃欲试地加入进来。很快,这个群就被挤爆了。
再看群内的现状,刘全慧称其为“卧虎藏龙”。
几位中科院院士都曾私下联系过他,希望刘全慧同步一些活动进展给他们。同时,群内目前有数位美国物理学会会士,一百多位在国内外大学和科研机构任职的正教授。让刘全慧数起来,各个都是厉害人物。
比如,有中科院上海有机化学研究所的退休研究员陈敏伯,今年已经85岁了;有犹他大学物理天文系终身杰出教授、美国物理学会会士吴咏时;加拿大麦克马斯特大学教授史安昌;西湖大学教授、“新基石研究员项目”首批入选人之一的吴从军......“有些学者在国际上名气很大的,但我们一般来说都是平等的。”
“任何报告人在做报告的时候,都会受到激烈的诘问,常常会有尖锐的观点冲突。人类的思想就像燧石,需要激烈的碰撞才会发光。”刘全慧有感而发。
他介绍起群内的科学家们,完全停不下来。哪些学者在群里留下过精彩的发言,做过什么独树一帜的报告,有哪些为人津津乐道的科研经历,甚至有着怎样的学术风格,这位“群主”都一清二楚。
现在,读书会已经排到了9月之后。大家热情高胀,很多人都自告奋勇担任报告人,期望能站上舞台中央,跟更多同行交流。而其中超过80%的场次,都由刘全慧主持。某种意义上,他是这个群的“大管家”。
累吗?当然不。刘全慧把这份纯义务劳动定性为“顺势而为”。
“对科学家来说,交流是一个生命线。就像萧伯纳说的,你有一个apple,我有一个apple,我们交换一下,每人依然只有一个apple。思想不同,你有一个idea,我有一个idea,我们交换一下,每人至少两个idea。好的学术交流氛围,是这个群所有科学家的共同意愿,是一个熵极大的方向。只要顺着这个意愿和极大的方向,付出就是举手之劳。”
在刘全慧看来,这个群之所以能够茁壮成长,最根本的原因在于,群内的学者共享相同的价值观。大家都是理想主义者,热爱平等、开放、自由的学术讨论氛围。
他享受为群做贡献,让科学家们生活于“清流”之中。而其中的每一位科学家,都会受到这股清流的吸引,自觉去维护她。
这里宛如一座鲜活的花园。其中的学者,无论来自什么年代、领域、环境及层次,都能收获一些细碎精巧,却煜煜生辉的养分,如蜜蜂采蜜一般。
也许,这就是学术交流的意义所在,也是科学研究的引人入胜之处。
03
中科院院士也注意到了这个花园。
“热烈欢迎孙昌璞老师!”3月10日傍晚,群里罕见地刷屏了。
“你可能误会了,我以前就在这个群里,这个群原来叫‘纳米热力学’,后来改名了。改名以后我也忘了怎么回事,是不是他们把我误踢了,还是我自己误退的。因为我没改备注,用的是网名‘菖蒲’——一种草的名字。所以我这次不是突然进去的。”孙院士特别更正道。
至于二度进群的原因,他回答:
说起热力学,孙昌璞形容它是“一门带有悲情色彩的学科”。历史上从事热力学研究的人,从没得过诺贝尔物理奖。甚至,早期的两位热力学和统计物理大师——玻尔兹曼及他的学生埃伦菲斯特,最终都因陷入精神抑郁而自杀。
玻尔兹曼和埃伦菲斯特 图源网络
为什么?因为热力学中定义的很多东西,都极具哲学意味,是看不见摸不着的,这些概念很难获得他人的承认,比如“熵”的概念。
“但它又极其重要。热力学探究的这些问题连通了微观与宏观,是处于稳态到动态过程中的这样一个领域。”
孙昌璞讲述了自己的例子。
早在二十多年前,孙昌璞和学生就在推动固体量子计算的研究工作了。经过一段时间的投入后,他们很自然地联想到一个问题:既然量子效应能辅助信息处理,那能不能帮助能量转换呢?
“到什么时候有量子效应?一定是小系统。尺度很小的时候才有量子效应。”
因此,孙昌璞便带着团队,在国内及世界范围内较早地开始了量子热力学的研究。
这项工作在开展之初,并没有引起多少反应,不如量子信息那么火爆。但在近几年,却逐渐成长为一个非常热门的领域。
孙昌璞和北京大学的全海涛(他也是群中一员)等当年发表的文章,每年都有近百次的引用量,增长很快。
但即便如此,国内从事热力学和统计物理纯理论研究的人还是不多。孙昌璞认为,其中的原因有两个。
其中的很多理论都建立在一些概念、定义和形式逻辑之上,缺乏广受认可的公理。因而,有人觉得“基础”不是特别牢靠,很难获得他人的承认。
“比如早年大家去做非线性,然后很快就用到金融分析上了,大家不断进入这个领域,又很快离开这个领域。”孙院士叹气道。
热力学非常基础、非常有用,但又难以得到非常广泛的认可。因而,才非常有趣,非常迷人。“我常说它的壮美,也就在于它的这种悲剧色彩。”
因此,孙昌璞非常乐于看到“介观热力学”群内的各种讨论。他更愿意把这个领域叫作 “介观统计热力学”,因为这里涉及到有限系统的有限时间过程,涨落效应和非平衡现象使其具有了某种特质。
在他看来,有些热爱是值得坚持的。以热力学为代表的纯数理基础科学,需要这些怀揣理想主义的学者所共同形成的合力。
而“介观热力学”也已然不再是简单的学科概念了。它代表着一种非工具性、非功利性的科学精神。引领一些对科学抱有纯粹热爱的学者,将目光投向那些非常困难,却涉及科学根基的“黑洞”领域。
特别是年轻人。
04
年轻人余雪佳在群里潜水很久了。他今年27岁,即将从北京大学物理学院量子材料科学中心博士毕业,入职福州大学物理学院。
早在湘潭大学读本科时,他就听过刘全慧的“传说”,很早便开始关注刘全慧的博客。一次偶然的机会,他得到了刘全慧的联系方式,几句寒暄后,被邀请加入“介观热力学”微信群。
打眼一看,里面全是自己熟悉的名字。有久仰的大佬,也有身边的同学。
余雪佳形容自己是比较“social”的年轻人,不仅加了很多线上交流群,还喜欢自己创群,邀请天南地北的同龄人一起来交流。但绝不是为了闲聊。在他看来,现在的科研更倾向于合作交流的方式。特别是随着交叉学科的兴起,与不同背景、专业的人多交流,对他这样的年轻学者而言很重要。
说不定,研究的灵感和契机,就在交流中生长起来了。
况且,“介观热力学”群中讨论的问题,很多都是涉及基础研究的发散性问题。余雪佳对“基础”的价值深有体会。
“我有个同学在哈佛读物理学博士,很奇怪的是他第三年都还在上课。这对我们中国的学生来说简直不可思议!大多数人会认为,如果你博士第三或第四年还在上课,那就是在浪费时间,是不务正业。相比之下,国外更重视把做科研的这些个基础打好。”
因此,“介观热力学”群里组织的线上读书会,余雪佳基本每期都会参加。例如最近一期,就是由中国科学技术大学的龚明教授担任报告人,带他们研读前苏联物理大师朗道所著《理论物理学教程》中的几个章节。
这并不是余雪佳第一次读这本专著,但这一次,他依然收获了许多新的灵感和启发。这与龚明老师独树一帜的领读方式有关。
越基础的著作和知识,就越需要反复咀嚼。余雪佳一直记得导师曾告诫他的一句话:“做科研有时很简单。假如你有个概念,理解正确了,也许这就是你跟别人不一样的地方。”
问题基础,不代表理解起来就容易。因为资历尚浅,余雪佳在群里不常发言,不敢“放飞自我”。但他一直对群内前辈们的讨论印象深刻。
这种讨论方式及思路,为余雪佳即将入职大学、成为教师贡献了很多新的教学灵感,也进一步激发了他对统计物理的热情。他计划做点深入研究,例如,研究一下非平衡态的问题。
对他而言,未来的科研之路还很长。他与“介观热力学”微信群的缠绕还会继续下去,直到开出新的花朵。
澳大利亚纽卡斯尔大学土木系教授王善勇也闻到了这股花香。尽管他所在的岩土力学领域与热力学“隔行如隔山”,但他格外享受群内的讨论,发言很积极。
在他看来,做科研,应当对自己学科在整个自然科学中所处的位置清楚一些。交流是提升自我认知的重要手段。
与此同时,广泛了解自己专业领域以外的概念和知识体系,对任何领域的科学家来说,都是极为必要的“训练”。
表达本身就是一种训练逻辑的方式。特别是多数人本身还有教学任务,“介观热力学”群聊中的日常讨论,不仅能为这些学者贡献灵感,还能帮助他们锻炼到自己的逻辑思维能力和表达能力。
王善勇 受访者供图
有时,群里看似是激烈争辩起来了,实则是针对同一对象,不同学者从不同角度,依据不同的逻辑链条去做的合理表达。
所谓“真理越辩越明”,就是这个样子了。为此,王善勇专门写过一篇有趣的博文,他在文中这样写道:
文末泰然缀着一首词作:李清照的《如梦令·常记溪亭日暮》。在他看来,真正好的学术交流应当如此。
沉醉不知归路,误入藕花深处。
最终,惊起一滩鸥鹭。
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