Scientist: Four golden lessons
STEVEN WEINBERG
Steven Weinberg is in the Department of Physics, the University of Texas at Austin, Texas 78712, USA. This essay is based on a commencement talk given by the author at the Science Convocation at McGill University in June 2003. …
When I received my undergraduate degree — about a hundred years ago — the physics literature seemed to me a vast, unexplored ocean, every part of which I had to chart before beginning any research of my own. How could I do anything without knowing everything that had already been done? Fortunately, in my first year of graduate school, I had the good luck to fall into the hands of senior physicists who insisted, over my anxious objections, that I must start doing research, and pick up what I needed to know as I went along. It was sink or swim. To my surprise, I found that this works. I managed to get a quick PhD — though when I got it I knew almost nothing about physics. But I did learn one big thing: that no one knows everything, and you don‘t have to.
Another lesson to be learned, to continue using my oceanographic metaphor, is that while you are swimming and not sinking you should aim for rough water. When I was teaching at the Massachusetts Institute of Technology in the late 1960s, a student told me that he wanted to go into general relativity rather than the area I was working on, elementary particle physics, because the principles of the former were well known, while the latter seemed like a mess to him. It struck me that he had just given a perfectly good reason for doing the opposite. Particle physics was an area where creative work could still be done. It really was a mess in the 1960s, but since that time the work of many theoretical and experimental physicists has been able to sort it out, and put everything (well, almost everything) together in a beautiful theory known as the standard model. My advice is to go for the messes — that‘s where the action is.
My third piece of advice is probably the hardest to take. It is to forgive yourself for wasting time. Students are only asked to solve problems that their professors (unless unusually cruel) know to be solvable. In addition, it doesn‘t matter if the problems are scientifically important — they have to be solved to pass the course. But in the real world, it‘s very hard to know which problems are important, and you never know whether at a given moment in history a problem is solvable. At the beginning of the twentieth century, several leading physicists, including Lorentz and Abraham, were trying to work out a theory of the electron. This was partly in order to understand why all attempts to detect effects of Earth‘s motion through the ether had failed. We now know that they were working on the wrong problem. At that time, no one could have developed a successful theory of the electron, because quantum mechanics had not yet been discovered. It took the genius of Albert Einstein in 1905 to realize that the right problem on which to work was the effect of motion on measurements of space and time. This led him to the special theory of relativity. As you will never be sure which are the right problems to work on, most of the time that you spend in the laboratory or at your desk will be wasted. If you want to be creative, then you will have to get used to spending most of your time not being creative, to being becalmed on the ocean of scientific knowledge.
Finally, learn something about the history of science, or at a minimum the history of your own branch of science. The least important reason for this is that the history may actually be of some use to you in your own scientific work. For instance, now and then scientists are hampered by believing one of the over-simplified models of science that have been proposed by philosophers from Francis Bacon to Thomas Kuhn and Karl Popper. The best antidote to the philosophy of science is a knowledge of the history of science.
More importantly, the history of science can make your work seem more worthwhile to you. As a scientist, you‘re probably not going to get rich. Your friends and relatives probably won‘t understand what you‘re doing. And if you work in a field like elementary particle physics, you won‘t even have the satisfaction of doing something that is immediately useful. But you can get great satisfaction by recognizing that your work in science is a part of history.
Look back 100 years, to 1903. How important is it now who was Prime Minister of Great Britain in 1903, or President of the United States? What stands out as really important is that at McGill University, Ernest Rutherford and Frederick Soddy were working out the nature of radioactivity. This work (of course!) had practical applications, but much more important were its cultural implications. The understanding of radioactivity allowed physicists to explain how the Sun and Earth‘s cores could still be hot after millions of years. In this way, it removed the last scientific objection to what many geologists and paleontologists thought was the great age of the Earth and the Sun. After this, Christians and Jews either had to give up belief in the literal truth of the Bible or resign themselves to intellectual irrelevance. This was just one step in a sequence of steps from Galileo through Newton and Darwin to the present that, time after time, has weakened the hold of religious dogmatism. Reading any newspaper nowadays is enough to show you that this work is not yet complete. But it is civilizing work, of which scientists are able to feel proud.
Nếu đã đọc 'Ba phút đầu tiên – Một cách nhìn hiện đại về nguồn gốc vũ trụ', bạn sẽ nhớ ngay ra ông: Steven Weinberg, nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng người Mỹ, tác giả cuốn sách được yêu thích này. Dưới đây là bài nói chuyện của ông trong một buổi phát bằng tại ĐH McGill, Mỹ, đúc rút kinh nghiệm làm khoa học cả đời mình.
1 – Hãy tiến lên, không ai buộc phải biết tất cả
Cho tới khi nhận bằng đại học, với tôi, vật lý vẫn là một đại dương bao la chưa được khai phá. Tôi phải tìm hiểu mọi phần của nó trước khi tiến hành bất cứ một nghiên cứu nào của riêng mình. Nếu chưa biết tất cả những điều người khác đã hoàn thành rồi thì tôi chẳng thể làm gì cả.
Rất may là trong năm đầu tiên sau đại học, tôi đã được một nhà vật lý lớn dìu dắt. Gạt bỏ những lo lắng cố chấp của tôi, ông nhấn mạnh rằng tôi phải bắt đầu tiến hành các nghiên cứu, tự nhặt nhạnh những điều mình muốn biết. Bởi vì tôi luôn phải tiến lên. Nếu không bơi, tôi sẽ chìm. Tôi rất ngạc nhiên bởi mọi việc đã diễn ra trôi chảy. Tôi nhanh chóng nhận bằng tiến sĩ, mặc dù cho tới lúc ấy tôi vẫn gần như chưa biết gì về vật lý. Nhưng tôi nhận ra một điều quan trọng: không ai có thể biết tất cả và không ai buộc phải biết tất cả.
2 – Đừng ngại những gì còn lộn xộn, đó chính là nơi cần đến sáng tạo
Vẫn sử dụng ẩn dụ về đại dương, bài học tiếp theo là khi bơi, hãy hướng tới những vùng biển động. Lúc tôi giảng dạy tại Viện Công nghệ Massachusetts vào cuối thập niên 1960, một sinh viên nói với tôi là cậu ấy muốn nghiên cứu thuyết tương đối tổng quát hơn là lý thuyết về các hạt cơ bản – lĩnh vực tôi đang làm. Cậu ta thấy lĩnh vực thuyết tương đối khá rõ ràng còn lý luận về hạt cơ bản thì có vẻ rất rắm rối.
Điều gây ấn tượng với tôi là cậu ta đã đưa ra một lý do cực kỳ hoàn hảo để làm điều ngược lại. Lý thuyết hạt chính là nơi vẫn còn chỗ cho lao động sáng tạo. Vào những năm 1960, nó thực sự lộn xộn. Nhưng từ đó tới nay, những nhà vật lý lý thuyết và thực nghiệm đã phân loại, sắp xếp tất cả (chính xác là gần như tất cả) thành một lý thuyết rất đẹp. Lời khuyên của tôi là hãy tiến vào những nơi đang lộn xộn – nơi cần có những hành động.
3 – Hãy tha thứ cho bản thân nếu mình lãng phí thời gian
Đây có lẽ là lời khuyên khó thực hiện nhất. Ở trường đại học, sinh viên luôn được yêu cầu giải quyết những vấn đề mà giáo viên (trừ những người quá tàn nhẫn) biết rằng có thể giải quyết được. Hơn nữa, giá trị khoa học của những vấn đề đó không thực sự quan trọng. Nhưng thực tế, rất khó để biết vấn đề nào là thực sự quan trọng. Vào một thời điểm cụ thể của lịch sử, bạn không bao giờ biết được vấn đề nào đó có thể tìm được lời giải hay không.
Đầu thế kỷ 20, một số nhà vật lý lớn, trong đó có Lorentz và Abraham đã cố gắng tìm hiểu lý thuyết điện tử. Một phần họ muốn giải thích tại sao mọi cố gắng nhận biết sự chuyển động của trái đất thông qua ether đều thất bại. Đến bây giờ chúng ta biết rằng họ đã nghiên cứu sai vấn đề. Vào thời điểm đó, cơ học lượng tử chưa có nên không một ai có thể tìm hiểu thành công lý thuyết điện tử. Phải đến năm 1905, thiên tài Einstein mới tìm đúng vấn đề là tác động của vận động đối với không gian và thời gian. Từ đó ông đã tìm ra thuyết tương đối.
Bởi bạn không bao giờ biết chắc vấn đề mình nghiên cứu có đúng đắn không nên hầu hết thời gian bạn làm việc tại phòng thí nghiệm hoặc trên bàn giấy sẽ là lãng phí. Nếu bạn muốn sáng tạo, bạn phải làm quen được với việc hầu hết thời gian mà bạn sử dụng là trong tình trạng không sáng tạo. Bạn phải biết quen với tình trạng lặng gió trong đại dương kiến thức khoa học.
4 – Hãy tìm hiểu vài điều về lịch sử môn khoa học
Cuối cùng, hãy tìm hiểu về lịch sử môn khoa học, hoặc ít nhất là lịch sử của chuyên ngành bạn chọn. Lịch sử có thể đem lại điều hữu ích nào đó cho công việc nghiên cứu của bạn. Nhưng đó chưa phải là lý do quan trọng.
Quan trọng hơn là nó giúp bạn cảm thấy bõ công hơn khi làm việc. Là một nhà khoa học, rất có thể bạn không giàu có. Bạn bè và họ hàng có thể không hiểu những điều bạn đang làm. Nếu bạn làm việc trong một lĩnh vực như lý thuyết hạt cơ bản thì ngay cả sự mãn nguyện rằng mình đang làm điều gì đó đem lại lợi ích mau chóng bạn cũng sẽ không có. Nhưng bạn có thể sẽ vô cùng mãn nguyện khi nhận ra rằng công việc của bạn là một phần của lịch sử.
Nhìn lại 100 năm trước, năm 1903, việc ai là thủ tướng Anh, ai là tổng thống Mỹ liệu có gì quan trọng với hôm nay? Điều quan trọng là tại Đại học McGill, Ernest Rutherford và Frederick Soddy đang nghiên cứu bản chất của phóng xạ. Công việc này tất nhiên có nhiều ứng dụng thực tiễn nhưng quan trọng hơn là chúng liên quan tới văn hóa. Kiến thức về phóng xạ giúp các nhà vật lý giải thích tại sao lõi của mặt trời và trái đất vẫn nóng sau nhiều tỷ năm. Từ đó, tín đồ Thiên chúa giáo và Do thái giáo hoặc phải từ bỏ niềm tin ở Kinh thánh hoặc phải cam chịu đứng ngoài những hoạt động tri thức. Đó chính là bước tiếp theo trên con đường mà Galileo, Newton, Darwin dần làm suy yếu ảnh hưởng của chủ nghĩa giáo điều tôn giáo. Đọc bất cứ một tờ báo nào hôm nay cũng đủ thấy công việc này chưa hoàn thành. Nhưng đó là công việc của người khai hóa, công việc mà những nhà khoa học có thể tự hào…".
Thế Giới Mới (theo Nature)