威斯康辛大学 萧文礼教授心系香港科研发展 带领学生参与国际顶级研究
香港具备雄厚的科研实力,在国际尖端科研上早已崭露头角,萧文礼(93联合物理)是尖端科研一位佼佼者,他于中大毕业后于美国康奈尔大学取得博士学位,现为威斯康辛大学麦迪逊分校物理系教授,多年来获奖无数。他又拥有培育后进的心,2012年向大学请假两年,回港协助成立基础物理联合研究中心(Joint Consortium for Fundamental Physics),为本地大学生提供参与国际顶级研究实验的机会,希望藉此启发年轻科学家,踏上研究之路。
相对论及量子力学是近代物理两大里程碑,不谙科学的人,听到这两套理论可能会觉得高深莫测,萧文礼(Gary)说这两套理论与我们生活息息相关,「以最常用的智能手机为例,当中的GPS导航功能,就是运用了相对论,以时间理解位置及距离来作定位,特别是相对论中提到,时间在不同地方的定义需要修订,地球与卫星的时间每日有数十毫秒(ms)相差,但 GPS准确度却以纳秒(ns)计,没有相对论的理论,根本不能用 GPS来导航。」
至于手机的相机功能,则运用了量子力学中的光电效应,萧文礼断言,「如果没有这些基础物理理论,就算将全世界最优秀的工程师放在一起,花上百年时间也未必发明到今天广泛使用的智能手机,可见物理与生活有莫大关系。」但到底物理是入世还是出世,他却说难以定断,「牛顿因发现苹果坠下而研究引力,从这方面看物理是入世的,通过观察身边事物,来研究大自然法则。但科学家只认识百分之几的宇宙物质,更多是人类未知的暗能量,如果只基于个人观察及想象,研究不会走得太远,事实上不少物理研究来自抽象化理论,甚至从中得到更多领悟,所以我觉得物理既入世也出世,这正是它奇妙之处。」
教育局 2011年曾联同瑞士驻港总领事馆、瑞士联邦政府科技文化中心、香港科学馆与香港科技大学举办「爱因斯坦在香江」系列活动,曾邀萧校友回港公开演讲。
研究超弦理论(Superstring Theory)
目前萧校友的研究集中于超弦理论(Superstring Theory),简单来说是要将相对论及量子力学融合,「相对论解释时间、空间及引力之间的关系,是宏观的物理学;量子力学解释的则是原子、甚至比原子更细的尺度内的物理,近代物理大部分发现均建基于此两大理论,虽然它们各自有自己的应用范畴,但某些情况下例如探讨宇宙起源及黑洞现象时,两个理论却未能放在一起,超弦理论暂时是现时发展得最好,可以将两者融合的理论。现今可以放入教科书,被视为普世肯定的物理,大多发生在宇宙大爆炸一兆分之一秒后,一兆分之一秒前发生什么事,正是我跟其他科学家在努力研究的事情。」
图书馆开启热爱物理之门
他对物理的热爱,早在小学时已萌芽,「自小已是『问题少年』,喜爱『打烂沙盘问到笃』,周末爸爸带我和妹妹外出,妹妹学钢琴及芭蕾舞,爸爸可能怕了我不断提问题,就带我到图书馆,自己寻找问题的答案。于是历史、小说、文学、科学、人物传记等书籍也看,更第一次接触到物理,明白可以从细微的提示中了解大自然法则,并用数学计算出来;也在看人物传记时,读到李政道和杨振宁两位华裔诺贝尔物理学奖得主的故事,从他们身上明白到中国人也可以为世界科学作出贡献,觉得他们的工作很有意思,因此立下志向要走这条路。」
萧文礼中学入读圣约瑟书院,老师均推介中大是读物理的好地方,既着重研究,也是当年唯一一间四年制大学,加上当时中大校长高锟是圣约瑟书院旧生,顺理成章选择中大物理系,「谁知返学第一天就遇上尴尬事:家住港岛区,回中大车程超过1小时,结果错失预算,首天回科学馆上课就迟到,跑到地下见到升降机门正在关上,本能下大叫稍等,结果升降机门重开,入面站着的正是杨振宁教授!当时心想第一日就用这个方式欢迎我,相信未来四年必定很精彩。幸好后来到了美国,也曾到杨教授位于纽约大学石溪分校的物理研究所工作,他也认不出当年喝停升降机的是我。」
萧文礼于1998-2000年间在纽约大学石溪分校的Institute for Theoretical Physics(现已改名为杨振宁理论物理研究所)进行博士后研究,与杨振宁有不少合作研究机会,图为参与杨教授退休典礼时与他合照。
感谢中大廖国梁教授及杨纲凯教授
中大四年,他最感激是两位教授,「首个研究经验来自廖国梁教授,他教晓我做研究时遇上困难不用担心,并非所有研究都有答案,而且正因为未知才做研究,有困难想方法解决就可以了。」这也应用到日后的研究中,他时常以登山作为比喻:研究与登山一样,中间道路未必平坦,甚至会有很多诸如云雾等不明朗因素,但只要有耐性,中途停下来认清方向是否正确,有可能前面风景会更好。「最终未必按原先路线前行,大部分物理发现是在偶遇下诞生,有时做研究需要天马行空的想法,最重要是找到实验去验证。正如英国物理学家 Paul Dirac的名言:If you are receptive and humble, mathematics will lead you by the hand.这也是我在教学时,常常拿来提醒学生的。」
萧校友 1993年于中大以一级荣誉毕业时,与父母合照。
在康奈尔大学毕业并取得博士学位,开启了萧校友在美国的研究之路。
另一位要多谢的是杨纲凯教授,「我读书时他已是副校长,并没有太多时间授课,但他每一课讲学不单很清晰,也尽力让所有学生参与其中及提问,不像其他讲学只得个『听』字。即使现时从事教学工作,我也会谨记『教书』不是真的单单将书本知识传授那么简单,就算讲学讲得如何精彩,如果学生无权发问,我认为那是失败的教学。一百年后物理理论会被推翻,但思考方法却永恒不变,因此教导学生理性思考、有逻辑、对自己有批判性,比知识传递更为重要。」相信这也是他于 2012年获威斯康辛大学颁发优秀教学奖(Distinguished Teaching Award)的原因。
2012年带学生参与CERN研究组织
萧校友 1998年赴美深造,一直留在彼邦学习及工作,但却心系香港,2012年机缘巧合下,带领了几位学生参观位于瑞士的欧洲核子研究组织(CERN),参与发现被称为上帝粒子的希格斯玻色子(Higgs boson)大型实验,因而启发他向大学请假两年,回港与杨纲凯教授及中大物理系教授朱明中等成立三所大学联手合作的基础物理联合研究中心。「在科学研究面前人人平等,香港学生欠的是一个机会,要去到诸如 CERN这些大型组织,与来自全球的出色科学家一起工作,才会想到自己如何可以作出贡献,而且也要透过官方组织,才可以带领学生正式参与实验及发表论文,成为科学成果的一部分,这是成立研究中心的初衷。」
2014年为提出宇宙大爆炸起源论(Big Bang Theory)的 Georges Lemaître 120岁冥寿,萧文礼专诚前往比利时,见证他的工作室立碑纪念仪式。
不过他最想学生学到的,是集众家之所长,「近代大部分物理理论均由欧洲起源,因而欧洲科学家像来自少林寺,硬桥硬马真功夫,基础计算能力佳;美国科学家则似新派武学,注重创意及跳出框框思考,因而带来与别不同的想法及崭新概念;香港科学家类近咏春,短小精悍,但将研究放诸应用方面却往往较出色,前往 CERN工作及研究,就可了解及学习其他风格及所长,对学生长远发展有帮助。」
对于有志于研究物理的师弟妹,萧文礼建议要谨记三点,「一是 go for the mess,如果知识清晰呈现在眼前,发挥空间必定不大,在混乱情况下才有机会找到新大陆;二是眼界及目标要定得很远,将之定得太低,虽则是很易达到,但结果却不会令自己感到自豪;三是用对立方法去思考,未做研究前千万不要有既定想法,就像法庭上的辩护律师,要想方法去证明立论是错,正如数学家丘成桐当年想验证卡拉比猜想(Calabi conjecture)是错,最后却找到证明此猜想是对的方法。」
从奶茶蛋挞看科学精神
访问期间,萧校友多番强调香港人参与国际性科研,绝不比其他人逊色,原因之一是香港精神,他又提到在美国最怀念的是港式奶茶、蛋挞、云吞面等美食:「在美国不难吃到这些食品,但感觉就是跟香港差很远,这就是做得到与做得好的分别,在香港单是奶茶已经要注意水温、茶叶品种、奶与茶的比例等等,根本就是一门科学,这种精益求精的香港精神,连美食也当科学来做,是十分难得的。」
近年物理界的圆桌会议,不乏华人身影,图为萧校友参加于北京中国科学院举行「高能物理的未来」研讨会,诺贝尔物理学奖得奖者 Gerard 't Hooft及 David Gross,以及丘成桐教授均在席中。
位于 CERN的大型强子对撞机(LHC)共有八个探测器实验,超环面仪器(ATLAS)为其中之一,图为萧文礼在 ATLAS内留影。
萧文礼小档案
- 1993年香港中文大学理学士
- 1998年美国康奈尔大学物理系博士美国纽约大学石溪分校博士后研究
- 2000年美国宾夕凡尼亚大学资深研究员
- 2002年威斯康辛大学麦迪逊分校物理系助理教授
- 2010年威斯康辛大学麦迪逊分校物理系教授
- 2012年香港赛马会高等研究院资深学人
- 2013年成立基础物理联合研究中心
访问原文:《中大校友》季刊第一百零七期.中大校友事务处 2021
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