巴黎闹市中的理工教育

苗千

弗雷德里克·切维（Frédéric Chevy）教授的实验室设在巴黎高师物理系的地下室里，实验室里激光器和电脑密密麻麻布置在一起，让人难有容身之地。在里边只待了一会儿就觉得气闷，大致参观过后我们回到他的办公室，切维教授开始讲述他在巴黎高师物理系求学和做研究的感受。

“法国非常重视理论教育，所以很多学生刚考进巴黎高师物理系的时候都会觉得有点别扭。很多学生在入学的时候只想着研究超弦理论或是天体物理学，而我们作为教师最重要的工作之一，就是告诉新生，物理学是一个非常广阔的学科，并不一定非要选择超弦理论、粒子物理学或者天体物理学这样的题目，这只是物理学里非常狭窄的一部分，连物理学整体的百分之一都不到。”切维教授说，“当然我也能理解这些学生，因为我也曾经处在他们这样的位置。当你还是一个中学生的时候，你往往只能从流行杂志里了解物理学，而关于粒子物理学、天体物理学这些领域被描述得有点过分了。我必须告诉学生们，做实验其实也很有意思。我们每周开学术探讨会，大家共同讨论，这是接触真正科学的第一步。”

经过老师们的疏导之后，仍然想做基础理论研究的高师物理系学生大概会从99%降到三分之一左右，切维教授认为这算得上是成功的。高师物理系总共有五个研究组，其中有一个组研究天体物理学，一个组研究理论物理学，另外三个组都是做实验物理学研究，切维教授自己就是利用激光研究冷原子的性质。“无论是做基础物理还是理论物理研究，数学训练都很重要，高师的学生都要有扎实的数学功底。”切维教授说。但另一方面，这也有可能使学生忽略了动手做实验的能力。在对比之下，高师学生的优点和缺点都更突出：高师有很多德国学生，切维教授认为，德国学生和法国学生之间很有点互补的意味。德国教育在很大程度上与法国相反，在实验物理学上的训练非常扎实，数学上的训练也很不错。在实验室里，德国学生往往表现得更独立，上手实验更快，而很多法国学生即使是在面对一个实际问题时，第一反应也是做计算。

在8年前开始举办的国际物理学家竞赛（IPT），法国学生参加了过去的五届，切维教授也参与训练参赛的法国学生，他认为这类竞赛反映了法国学生的很多问题：面对一些开放性的问题，只做理论计算是得不出答案的；一些法国学生甚至在不知道该如何建立数学模型，不知道如何进行近似计算的时候，就马上开始计算。老师需要告诉他们这是错误的，最开始应该先做实验。经过培训之后，可以看出学生们的进步都很大，最近法国学生在国际物理学家竞赛中的表现都很不错。

重视理论教育，强调数学功底，这可以说是巴黎高师的传统之一。巴黎高师出产了众多世界一流的数学家，相比之下，尽管在进入21世纪后仍有两位巴黎高师的校友获得诺贝尔物理学奖，但是与英美大学相比，高师理工科教育的名气并不算大。现代理工科教育和研究体系在全世界大多数大学里都比较相似，为了培养未来的科学家和工程师，实验仪器日趋复杂昂贵，实验室的规模日益扩大。我身在莺歌燕语的巴黎中心，想知道在法国最好的学校如何在螺蛳壳里做道场，培养未来的理工科人才。

我的疑问或许很快就不再成为一个问题，巴黎高师正在参与融入一个更大的体系之中——正在组建的巴黎科学艺术人文大学（PSL）正联合在巴黎中心的几家研究机构，成为一个现代的综合性大学，其中既包括巴黎高师这样重视理论研究的学校，也包括像巴黎高等物理化工学院（ESPCI）这样更重视实践操作的机构。巴黎科学艺术人文大学并非简单地把几家相邻的研究机构合并，而更像是一个合作框架，促进各个研究机构之间可以有更多的互动与合作，而构成它的各个研究机构又都希望在合并后能够继续保持各自的个性。

让-弗朗索瓦·若昂尼（Jean-Francois Joanny）教授毕业于巴黎高师物理系，他现在担任巴黎高等物理化工学院的主任。这个学院与巴黎高师比邻而居，也将成为巴黎科学艺术人文大学的一个重要部分。若昂尼教授这样解释法国的教育制度：法国教育有两个平行的线索，一个是进入大学，另一个是进入“école”。école可以理解为法国特有的精英研究机构——巴黎高师和巴黎高等物理化工学院都属于这种école，而要进入这样的学校，竞争远比进入普通大学激烈。高中毕业生首先要经过两年高强度的预科训练和考试，这相当于普通大学的一、二年级，之后再参加竞争激烈的école入学考试，层层筛选下来最终被录取的都算得上是法国学生精英中的精英。

巴黎高等物理化工学院有三分之二的学生来自预科学校，另有三分之一则是通过面试直接录取，以此保证学生背景的多样性。这个学院的校园不大，给人的感觉更像是个中学，很难想象曾经有六位诺贝尔奖得主在这里工作。学院创立之初居里夫妇就曾经在此进行放射性研究，而居里夫人的学生，法国最重要的物理学家之一保罗·郎之万（Paul Langevin）曾在这里工作了几十年。

若昂尼教授介绍，巴黎高等物理化工学院每年只录取不到100名新生。这一方面是为了保证新生的高水平，另一方面也是为了尽量混合学校里教学和科研的关系——学生一旦被录取（相当于大学三年级），马上就可以进实验室工作。在学生最初两年的学习过程中，大约有一半的时间要在实验室里度过——通过研究进行教学正是巴黎高等物理化工学院的精髓。

“所有人认识所有人。”若昂尼教授这样形容这个精致学院里的人际关系。在这样的环境里，非常容易实现交叉学科的研究，“interface”（交界面）是若昂尼教授反复提到的一个词。虽然每个学生被录取时都在物理专业或是化学专业，但实际上在入学之后，每个学生都要经过物理学、化学和生物学的训练，建立起跨专业的背景知识，而这种混合必须要以大量的实验室训练为前提。因此，在这所学院里极少有纯粹的“物理学家”或是“化学家”，大量的研究项目都需要各个学科专家的相互配合。

“另一方面，”若昂尼教授接着介绍，“因为我们的学生数量很少，我们总是尽量让学生读博士，这是成为一个优秀工程师的最佳途径——训练一个优秀的工程师最好的办法就是让他们尽快开始研究。我们的学生在之前的训练里已经对实验室工作很熟悉了，所以读博士对他们来说是一件很自然的事情。我们大概有70%的毕业生都会选择读博士，之后再进入工业界。”这个比例高得令人吃惊，称得上是法国版本的精英教育。一般情况下（在两年预科学校训练之后）的本科教育只需要三年，而为了读博士，则需要再多花一年的准备时间。一个法国学生，在中学毕业后和读博士学位之前，需要经过6年的高强度训练，或许这正是法国的工程师技术水平扎实可靠的根本原因。

郎之万正是这种法国式理工科精英教育和研究的最好例子。他曾经有20年的时间担任巴黎高等物理化工学院的教务长，随后作为校长在这里又继续工作了25年。虽然郎之万被人们认为是一位物理学家，他对电磁场、统计力学、广义相对论都有深刻的研究，但他同时也致力于应用方面的研究，他在战争期间发明了声纳系统——这也成为巴黎高等物理化工学院的核心理念：模糊学科之间的边界，把教学和研究相结合，把基础科学研究和应用研究相结合，让不同领域的人可以毫无障碍地合作。

这种传统如今仍在延续，巴黎高等物理化工学院现在同时进行基础和应用研究。若昂尼教授本人进行软凝聚物（Soft Condensed Matter）领域的研究，虽然他自认为是一个纯粹的物理学家而非工程师，但是他的研究组与工业界和商业公司都有紧密的合作。若昂尼教授会去参加物理学、化学和生物学等各学科的学术会议，他甚至曾经发表过关于癌症治疗的论文——在与生物学家的合作研究过程中，他只需要关心其中的物理学问题。在各实验室的孵化下，巴黎高等物理化工学院平均每年会诞生3个创业公司，获得50个专利。

在美国大学里，不同学科会归属于不同的院系，而巴黎高等物理化工学院因为自身体量不大，并没有不同的系，只有9个不同的研究单元，其中2个有关生物学，3个有关化学，4个有关物理学……但实际上，每个人都应该和每个人合作，在不同学科领域的交界处进行合作。当你走进某一个实验室，你不会知道身边的人究竟是化学家还是物理学家——若昂尼教授认为，这种小而精的机制运行得非常完美，这正是巴黎高等物理化工学院得以成名的原因。

但是小也有小的缺点。若昂尼教授解释说，如果你的体量很小，外界往往看不到你。美国或是中国的大学都比巴黎高等物理化工学院的规模大太多，因此这些学校往往不太愿意和我们合作，这也正是组建巴黎科学艺术人文大学的原因之一。建立一个有共同理想、更广阔的大学——巴黎高师仍然做非常基础的研究，而巴黎高等物理化工学院也保持自己的个性。各个机构共同工作，然后建立一个大学，这样就可以既保持小研究所的特点，也可以具有大学的优点。

“在巴黎高师有15个系，其中7个属于自然科学部分，另外8个属于社会科学部分。自然科学系中最有特点的是认知科学系——研究大脑如何理解和处理信号，这需要多个学科的融合，还需要哲学家和心理学家的参与，这个系非常年轻，大概15年的历史。”巴黎高师科学部的主任伊夫·拉斯洛（Yves Laszlo）教授向我介绍巴黎高师的院系构成。“数学系是属于自然科学部分吗？”我追问一句。“我希望是。”拉斯洛教授回答。大家都笑了。

我的问题并非没有来由。属于自然科学的各个学科之间联系越来越紧密，而数学的研究和教育方式自成体系，对于研究者的天分和师承的要求也更高，两者之间的区别不可谓不明显。严格来说，巴黎高师并不算是一所独立的大学，更像是一个研究所，它即将成为巴黎科学艺术人文大学的一部分。在这个居于闹市的学校里，因为相对狭小，7个自然科学系之间的关系也就尤其紧密。“最好的地方就在于跨学科研究，每个学科的人都可以自由地结合工作，规模太大了反而难以进行活动和合作——比如说我们想研究一个单独的细胞，就需要物理、化学、生物学、数学等多个学科的合作。在巴黎高师每年有4000多个各领域的学术研讨会。”拉斯洛教授介绍。

“小的就是美的。”他这样总结了一句。的确，当自然科学教学和研究的模式普遍向着越来越大发展，反其道而行之，保持小规模的紧凑感，反而可能产生出意想不到的效果。那么，作为法国最优秀的学校之一，巴黎高师是否愿意融入到正在组建的巴黎科学艺术人文大学之中去呢？“对于政治家来说，巴黎科学艺术人文大学最大的意义就是未来可以在国际大学排名中位置靠前一点。”拉斯洛教授的语气中有些无奈，“政治家们只关心排名，巴黎高师的规模太小，在国际大学中的排名总是太靠后。大约在两年以后，巴黎科学艺术人文大学就会作为一个大学参加世界大学排名，肯定会更靠前了。”——当然，这只是表面上的理由，对于研究者来说肯定还有更重要的理由。

“我们并不太在意排名，但是成立巴黎科学艺术人文大学之后，我们会更容易进行国际合作。”拉斯洛教授继续解释巴黎研究大学在政治之外的意义，“巴黎科学艺术人文大学将是一个真正的大学，在两年以内就可以这所大学的名义授予硕士和博士学位。巴黎高师的每个学生都有一个导师（mentor），如果学生太多我们就不可能做到这一点，因此保持小而灵活的特点更能够为研究提供多样性，更容易开展一些前沿学科的研究。而创造出巴黎科学艺术人文大学这个新品牌，又可以通过深入的国际合作，招收更多背景丰富的、更多样化的国际学生，而不是传统意义上的主流好学生。我们需要更多样化的学生，更多的国际学生，我们需要有更多的选择。”

“巴黎高师的学生可以非常自由地选择课程。他们以后可以留在学院里做研究，也可以做出其他任何选择，在公司、大学、实验室里，都可以创造出价值。高师有最好的学生，但是他们也必须成为好市民，要尽到对社会的责任。”拉斯洛教授这样形容巴黎高师的教育理念，也道出了巴黎高师在巴黎的中心进行理工教育的真正价值。