2024年秋季学期,我前往美国纽约州立大学石溪分校,开始了为期四个月的交换学习经历,石溪大学坐落于纽约市的长岛中部地区,这里被称为纽约市的后花园,学校在数学和物理领域具有深厚的学术氛围,享有盛誉的诺贝尔奖得主杨振宁在此工作多年,为石溪物理学系建立了理论物理研究的崇高地位,创办了西蒙斯基金会的西蒙斯也曾在该校任职,对学校的发展做出了重要贡献
数学学科发展势头迅猛,使几何学领域的研究重心转移到该机构。石溪大学坐落于长岛茂密的落叶林带,环境清幽雅致,离海港小镇开车只需十分钟,到热闹的纽约市搭乘火车需要一个半小时,吸引全球学者纷至沓来,日常生活充满活力。
我将从教学,科研及生活三个方面分享我在石溪大学的交换经历。
教学
根据签证规定,每个交换学期必须修满12个学分以上的课程,所以在石溪大学我选了四门课,合计13个学分。石溪大学的课程设置和南大不一样,没有通识课和选修课,只有各个专业的必修课,因此我基本上选的都是物理和数学方面的专业课程。不过后来我认识了石溪大学的朋友,了解到他们也有必须修够学分的要求,涉及哲学美学历史等学科,那些历史系哲学系的基础课程主要是为其他专业的学生提供知识普及,难度不大,类似于南大的通识教育课程,建议去交换的学生多加了解。
他们之中一个显著之处在于从不设置体育课程,我的朋友得知我们享有体育课时颇感意外,不过他们那边锻炼风气相当普遍,健身场所设有专属的预定系统,同时还有供人沟通的软件。
依我之见,或许得益于选课时的好运,我选的四个科目水准都很高,其中三个由年过八旬的资深学者授课,唯独线性代数这门课由一位很年轻的教师讲授。
石溪在数学物理学科上的课程充分体现了其深厚的学术积淀和丰富的教学资源。我修读过一门课,授课教师是2017年诺贝尔奖获得者,他在课堂上详细阐述了LIGO引力波探测器的建造历程,以及后续的发展规划。通过这门课程的学习,我深刻体会到这个宏伟工程是如何一步步得以实现的。他时常在每节课初期,邀请同学们分享科学界的最新进展与成果,他自己也会推介一些颇具价值的前沿探索,我在这门课程里也参与过两次分享活动,分别介绍了离子阱系统中任意子的构建,以及原子核钟的相关内容,考核环节包括完成一个课题,中途进行一次成果汇报,课程结束后提交研究报告,并且有30分钟与导师进行一对一的深入交流。学习中途,他邀请了作为诺贝尔奖得主的挚友来授课,这位学者是一位充满智慧且和蔼可亲的长者,通过这门课程以及与他互动,我获益良多,学到了很多知识,我也有一位同学,最终得到了他的推荐,成功申请到了加州理工大学引力波暑期科研项目的邀请函。
这位教授同时研究原子物理和激光,也是激光技术问世和激光冷却技术发展鼎盛时期的亲历者之一,如今虽已年逾八旬,却依然坚守在科研与教学的第一线,在授课时,他经常讲述那些课本中记载的重要发明,以及那些令人难以忘怀的科学家的,亲身经历的有趣故事。他年龄稍大,数学计算能力有所下降,课堂演算时常出现失误,听讲过程较为吃力,但物理概念理解得很透彻。作业内容多涉及物理学最新进展,难度普遍较高,通常是老师讲解部分内容,其余部分需要学生自行研究完成。考试过程相当煎熬,两次期中考试后,学生们的分数都相当“理想”,而且分数分布高度集中。他的课堂气氛十分活跃,大概因为美国的同学大多性格开朗,经常随时打断老师发问,而老师也会和蔼地回应,并且不时讲些趣事,整个教学过程中师生互动十分频繁。
还有一门高等量子物理课同样由年逾八旬的V教授主讲,这位教授给我留下最深刻印象的是他用的习题年代非常久远,其中涉及WKB近似的题目据说还是他父亲传下来的,我和同学们戏称这些题目可能是二战时候的。坦诚地讲老师授课最突出的特点在于示意图既明晰又精辟,他对于每一个论点都会借助实例和图示使原理变得浅显易懂,况且即便年纪偏长他依然坚持每节课程全程手写,听他的课会让人感觉这门学问既容易领悟又方便掌握,而配套的练习又能显著提升知识运用的熟练度。考试允许使用电脑以及各类纸质资料进行全程参考,无需花费大量时间记忆公式,不过运算任务繁重,并非能够轻易达成目标。总而言之,这依然是一门十分出色的学科。
我以为在国内已经学过线性代数课程,不会再有太多收获,但实际听课后发现石溪大学这门课和南京大学的教学重点大相径庭。他们选用的参考教材是《 》,教学重心放在线性映射上,而非计算方法,甚至完全不涉及行列式这类能借助计算机高效解决的复杂技巧。换言之,他们钻研得极为“数理”,既包括课堂上着重培养的推理模式,也包括教材的体系构造。我在此过程中领悟了许多先前仅为应付考试而进行计算的深层逻辑,同时也促使我对于后来接触的物理知识产生了更深刻的理解。该课程安排了三位助教,主要的班级被划分为三个单元,每个单元的学生每周都会跟随指定的助教参加一次习题辅导。教师授课充满活力,发音准确,助手也十分认真,经常通过互动来了解学员的掌握情况。此外,课程的一大特色是化繁为简,课堂及作业材料需要反复钻研,但考试却不增加太多难度,适合渴望深入学习的学员拓展知识,对于只想了解基础应用的学员,即便知识掌握不牢固,通过考核也不成问题。
美国现今仍是物理学研究的核心地带,为大学本科学生提供的条件相当优越,这一点非常引人瞩目。石溪大学的图书馆收藏了大量外国文献资料,其中包含许多国内难以寻觅的光与物质互动方面的典籍,我之前便曾为寻找此类书籍而费尽周折。此外该校还联通了纽约州立大学图书共享网络,倘若本校藏馆未能提供所需书籍,学生可通过网络平台提交申请,系统将协助查询其他纽约州立高校的馆藏情况,一旦确认有藏,相关文献会在7到14天内送达本校图书馆。并且在石溪,一次可以借用14本书,还可以直接借用一个学期。
石溪大学里,物理系的师生几乎无人不晓杨振宁,校内有一座极富现代感的大楼,便是以他命名的理论物理研究机构,图书馆也珍藏着他的一尊头像。此外,石溪大学还是美国数学与理论物理的重要枢纽,担当着该领域的核心机构之一。在杨中心那边,西蒙斯中心那边,还有物理系这边,学术探讨一刻不停,在杨中心这边,几乎每天都有数学物理的研讨,每天都有几位不同大学的知名学者来跟石溪的老师学生互动,并且每周变换一个讨论方向,每周还有一个比较重要的报告会,其中有一次报告会邀请了因量子色动力学获得诺贝尔奖的物理学家Gross,在那次报告会之前,还有物理系的学生管弦乐团来演奏了一段交响乐,相当有意思。石溪大学的物理学科下设有众多分支,系里每周会举办一场面向全体的学术活动纽约州立大学石溪分校,性质类似报告会,而各个分部几乎每日都会组织各自的学术讨论会,我基本上每周都会参与系级和分部的活动。
科研
出发前,也就是七月份,我已经通过邮件和石溪大学物理与天文学系的原子分子光学物理方向教授取得了联系,询问相关事宜,其中一位今年五月份刚到石溪大学任职的教授,回了我的邮件,简单沟通后,他同意我加入他的研究团队。
Kumar教授的团队从事冷原子量子计算研究,我加入后主要负责磁光阱的构建工作。当时团队里只有教授和一个来自印度的硕士研究生,初期交流极为困难,几乎无法听懂对方讲话,仅能通过数学公式进行理解。幸运的是,这位从印度来的硕士生的配偶同样是一名留学生,他具备从英语水平欠佳的留学生断续的话语中获取信息的能力,起初仅仅是借助逐一询问物品的原始方式,同时运用谷歌翻译的现代工具纽约州立大学石溪分校,才得以顺利度过那段困难时光。后来与一位来自印度的硕士研究生交谈后,了解到他从前在石溪物理系完成学业,之后在曼哈顿从事了两年金融行业的工作,最终回归到物理研究的领域去追寻自己的兴趣,我初到的时候他正重新学习物理知识,当时的情况是我英语能力不足,他物理基础薄弱,当教授找我们两人说明需要完成的工作以及相关原理时,我们两人都感到非常吃力,可以说彼此都面临着各自的困境。稍过一个月,石溪大学又有一位大四学生加入我们,原本就稀疏的队伍更显冷清。与此同时,我的英语水平有了显著提升,足以在实验室里顺畅沟通,还可以和同事们轻松交谈,分享家乡的趣闻轶事。
或许是因为运气不错,碰到了一个很棒的团队,我个人觉得在石溪大学的实验室生活,远比在国内时轻松自在,并且科研水平也得到了显著增强。我们这个小集体里,每个成员都对物理学和研究抱有浓厚兴趣,彼此间非常友善,而且都挺会开玩笑的。我们将深入探究实验中各项内容的内在机制,力求彻底理解,同时会为科研过程中的点滴进步而由衷喜悦,也会对自身和他人的失误展现包容态度。我记忆犹新的是曾经要打造一个极其复杂的电路板,可是因为发生了一些意外,我们反复尝试了好多次都没能成功,在我有些不耐烦的时候,那位来自印度的研究生告诉我,发现错误是件好事,错误代表着成长,如果你一段时间没犯错,那你反而应该感到担忧和警醒,因为这说明你这段时间没有任何进步。还有,当我戏称我的朋友所在的科研团队分为三个小组,每个小组工作八小时,如此就能实现全天候运作时,那位来自印度的硕士研究生表示他不太明白为什么科研如此强调效率,毕竟科研活动本质上就是
做某些工作特别省力。他还对我说科研的关键是要为自己设定好后备方案,他能在此处坚持的原因是他渴望探究一个始终萦绕心头的问题,倘若觉得这份工作让他失去热情,他就将重返纽约从事金融行业,学术界如今愈发乌烟瘴气,我们这些渴望投身这个圈子的人必须具备能够抽身而退的本事和计划。他讲的话或许不尽准确,却让我深有体会,或许正是因为他们对待人生的态度,不像我们这样急切,非要每月每季都达成既定目标,否则就认为人生失败,而是每个学习阶段和每一段人生时期都能自主决定想做的事,并且不在乎,生活与事业依然能同样精彩,才能拥有如此平和的心境。这种心境对学术探究的影响难以断言是好是坏,或许正是因为这样的氛围,才催生了那些执着于探寻个人价值的学者,才诞生了诸多富有启发性的成果,然而在这段时期,我难得体验到科研是如此充满乐趣和令人振奋。
这确实是我首次遇到周末和假期完全休息的科研团队。而且休假十分彻底,实验室大门完全封闭,即便想进去做实验也无法进入,导师也很少在假期查看团队群聊,听说他在假期会在长岛上骑行摩托车消遣。工作学习结束之后,我们团队成员之间建立了深厚的友谊,经常一起享用美食,比如围炉涮羊肉,我也出席了印度留学生举办的感恩庆典,和纽约各高校的伙伴们共享火鸡大餐,同时畅谈学术与生活点滴,还陪同实验室另一位本科生前往其同窗家中参与美国式的新年庆祝活动,最终我们一行人前往长岛极点的观测站欣赏星空。
生活
长岛是个十分理想的去处,那里有郁郁葱葱的树木和风景如画的水湾,乘坐公共汽车时,车窗外掠过的每一幕都宛如影视镜头般动人。当地居民大多属于社会上层,因而治安状况相当优越。在石溪这个地方,人们可以像在故乡那样自在悠闲,不必像在纽约市中心那样时刻提防手机等财物会被劫夺。我碰到的美国人都很友善热心,我在美国居住期间获得他们诸多关照。
石溪在生活方面吸引我的一个原因是,当地每周末会提供免费公交服务,专门往返于校园与周边几个商业区,同时每周六还会安排免费班车前往附近的海港小镇杰弗逊港。校园内部设有长岛51号公交车的停靠点,这个线路平时每小时发车一次,能够直达邻近的大型商场。此外,石溪还拥有一个长岛铁路的站点,学生可以通过乘坐火车便捷地抵达纽约市中心。
总而言之,石溪大学的交换项目极富价值,值得考虑。参与其中,可以体验多元文化的交融,可以提升数理方面的技能,可以感受科研氛围的浓厚,这些都能让人受益匪浅。
. 石溪大学风景
. 石溪大学风景
. 石溪大学长岛列车火车站
. 石溪大学西蒙斯几何与物理中心
. 石溪大学附近的杰弗逊港
. 杰弗逊港小镇风景