问： 　　我是来自北京四中的。您刚才一直在说同步辐射，您能简要介绍一下它的原理吗。
答：
　　同步辐射，一个带电粒子在拐弯的时候会甩出一些光来。可是带电粒子能量越高，光就越强，而且光的性能就越好。假如我用同样的能量，使得什么样的粒子能够得到更大的速度呢？当然粒子越轻，同样的能量加进去，粒子同样都带一个负电的话，当然越轻的粒子越有高的速度，实际上要甩这些光出来，都是用电子，世界上没有比电子更轻的带电粒子了，这就是同步辐射的基本概念。
　　为了产生同步辐射，第一，要做一个设备，使得电子在里面不断打圈。不断地打圈就不断地放光。第二，打圈的电子不断放光，就会不断丢失能量，能量守恒，就要不断地把能量补充进去，这种设备叫做储存环，在高能所里建造的储存环。为了用这个光，需要把甩出来的光从加速器里引出来，这就是所谓的光束线。光束线，从红外一直到很短的X光波长都有，是连续的，必须要挑出来某一个波长来使用，要制造一种设备，叫做单射器，把很多颜色，也就是很多波长，把某一种波长挑出来，这是同步辐射的概念和装置的概念。
问：
　　我是北京四中的。核磁共振的原理及其它在医疗等方面的应用。
答：
　　核磁共振的原理和医疗方面，我怕我讲不好。X光和核磁共振比较一下，X光对于越重的东西，就是靠密度来看结构。假如很轻的粒子来衍射，它是很差的。而核磁共振是靠它的磁自选来做这件事情。最轻的东西和最重的东西，轻的比如氢原子，它也有自选，靠这个东西来工作。所有的细胞里，最基本的四种元素，一定有氢、氧、碳，我们正是通过这个办法检测的。假如在医学上发现了核磁共振是在第二次世界大战，做到这一点，可以告诉我们，肌体很轻，X光不能分辨，因为成像等等都不好成像，但是这些氢原子核必定有自选的，在这个地方可以研究他们的序列。假如这个地方应当是很均匀的分布，出了一个病灶或者空洞，这个地方就显示出一个缺陷，这就是开始用在医学上。很抱歉我不能太细讲它的过程。 问：
　　我是人大附中的学生。我想问一个关于生物方面的问题。我们都知道紫外线可以诱导细胞癌变，其中的原理是什么。而且紫外线既然可以诱导细胞癌症，可不可以利用物理方面的手段，使癌症细胞变回正常的细胞？
答：
　　首先癌变的原因，现在看起来不是单一的，有物理的过程，有化学光的过程，也有生物的过程。我们常常会听见说别照X光多了，或者受的辐射多了，会产生癌症。或者吃的化学物质，这几天沸沸扬扬的讲“苏丹红”也会导致癌变。生物学，或者遗传里哪个基因出了差错，也会癌变，这是有证明的。某一个家族里有乳腺癌，某个家族里有高血压，这是生物的原因，不是单一的过程。现在讲它的治疗，治疗不是单一的。我可以给大家讲一个笑话，也是一个很沉重的历史教训。发现X光之后，确实给人带来很大的希望，用X光照癌症，确实有时把癌症照好了，把癌肿瘤照小了。我有一个亲戚现在是120、130岁了，他当年在北京一个名声很好的医院里，他有癌症，经常去照X光，现在看起来因为剂量太大了，没照好，反而照死了，所以这也不是单一的治疗。现在各有各的办法，查清它的原因，生物学有基因疗法等等，这些还是在探索之中的，没有一个最后的结论。
问：
　　我是来自实验中学的。X光衍射在医学上和军事方面有没有特别的应用？
答：
　　X光衍射在医学上，因为X光的应用在医学上最重要的应用是成像，而不是衍射。所谓成像是吸收。肺结核对人类影响很大，假如肺有空洞，因为那个地方密度就少，吸收就少了，密度减少了。假如有钙化，那个地方吸收厉害了，于是就出现了一个点，这就是成像。衍射在治疗里，据我所知道的，现在还没有应用，但是作为基础医学有，比方说可以用X光衍射的办法来看医学里的应用，比如说运动员经常因为运动而有肌肉扭伤，肌肉扭伤的时候就需要看分子水平上，在很小的水平上看它的缺陷是怎么病变的，这叫做临床基础。不能用这个东西来治病，也许把它研究清楚，想出一种好的办法，医生会用它来治病也可以，但不是直接拿它来治病。
问：
　　我是北京八中的学生。我对生物芯片，尤其是DNA芯片很感兴趣，我想知道从宏观的生物样品与微观的芯片进行接口这个领域，是否有一些新的技术突破？您对这个方面有一些未来的展望？
答：
　　很抱歉，我对生物芯片没有研究。我的了解是非常肤浅的，从手工的操作去分析，变成一个自动的大量的流水线的操作，我的知识仅此而已。
问：
　　我是北京四中的学生。您说可见光的两个要素，就是当时X光被定名为X的原因，见不到它的衍射和反射。后来您很清楚地解释了它的衍射的问题，但是说到它的反射的时候只提到关于布拉格父子的研究，给了我们一张图说他们利用这一点用来研究晶体学。但是我还是不太明白这个原理到底是什么，希望您能解释一下。
答：
　　X光的特点就是它有很巨大的穿透能力。一般来讲，除非你用很厚的阻挡物，很重的阻挡物，比方铅来挡才能挡住，否则就穿过去了。你希望用一般的镜子，玻璃、水银那么薄薄一层把它反射，那是不可能的，是很难的，有一点点反射，但是太少太少了，极大部分都跑过去了。但是话这样说，假如它打在一个晶体的表面上，不是用玻璃镜子，而是用晶体做它的反射面，当它的入射角合适的时候会产生很强烈的反射，这就是布拉格的贡献。也就是说用反射X光，必须要用晶体作为镜子。第二，光学有一个叫做全反射，当入射角很小的时候，抛的很光的物体表面上，几乎全部反射过去，穿透很小。X光也有全反射，但是X光的全反射小的不得了，几乎平行，当时人们还没想到这点，希望用很大的反射角能够得到X光的反射，那是不行的，可是现在已经用的所谓很小的全反射角，我们在玉泉路的实验室里用的很小很小的入射角，X光基本上可以做到全反射。
问：
　　我是北京171中学的学生。第一，X光衍射研究蛋白质结构的时候提到动态运动研究前景，请您解释一下。第二，用X光照片，为什么人的骨骼可以挡住X光，其它器官却不能挡住？
答：
　　第一个问题是动态的问题，在科学里叫做动态研究。现在X光用同步辐射做光源没问题，收一张相片大概是微秒数量级收到几千个或者上万个光斑，都可以得到。问题在哪儿？问题在有没有本事一个微秒，就是一秒的一百万分之一换一张照片。这个问题我提出了五六年、七八年，所有做研究生的同学我都问这个问题，开会的时候我也问这个问题，都没解决，现在有好处，大家知道可以用CCD，照相机要换片，换掉一个毫秒都了不起。可以科学的进展不但要有思想，还要有方法，目前做结构变化的研究，用X光的办法做到毫秒，一秒得到一千次数据可以，能够做，已经可以做很多事情，比如酶是催化剂，催化剂不是单个地做，是疏运的过程，是毫秒的数量级已经足够了，甚至于秒的数量级都可以做，只要想出好的题目就可以做，可是更加深入的过程，很多是微秒、皮秒、非秒，非常非常短，现在都不能做。什么时候才能做呢？除非我们有更快的探测手段可以做，可能要等十年、二十年，在座的能发明一个好的办法，可以把科学往前推。
　　第二个问题，有一个名词叫反差，骨头是钙，它的吸收比肌肉和软组织基本上碳水化合物，都是比较轻的原子，吸收比较少。肠子和血管，软组织的构成，作为碳水化合物，所差无几，所以X光对它们的吸收基本上是一样的，尽管有差别，差的很少，所以反差对比度不大。比方说我们要做心血管，看看心血管堵了没有，并不是拿X光一照就照出来了，照不出来，为什么？血管和肌肉所差无几，我们一定要打一个照影机进去，一般含碘，把它打到血管里去，而且要把照影机打到心脏附近，很可怕，拿一根管子从大腿里推，推到心脏附近，把照影机挤进去，心脏不断地搏动，在照影机扩散以前，扩散的浓度低了，在扩散以前一下照一个照片。照影机在血管里，所以可以看到血管，而且看看血管有没有堵，主要是因为密度的问题，反差对比度不够。
问：
　　我来自101中学。我有两个问题。第一个问题是克里克和沃森是怎样通过看X衍射图像得出了双螺旋结构？第二个问题是您能不能介绍一下目前天体物理和量子物理方面最主流的研究方向，以及在各个方面比较权威的实验室。
答：
　　他们已经在前人的基础上，鲍林在美国已经做了大量的研究，做蛋白。蛋白的衍射图已经得了螺旋，凡是螺旋体的衍射规律性应当如此，已经有一个非常好的参考。但是鲍林有一个不幸，因为他比较红，戴红帽子，他倾向于共产党，所以美国不许他出国，最好的照片是在富兰克林手上，所以他看不到好的照片，不能开那个会，派了他儿子去开会，儿子的了解当然要比他爸爸差一点，所以没有认识到好处。那位女士的老板用不正当的手段，现在有人很气愤，写了一本书说被他老板偷了，我不去评价，但是起码不是很诚实的办法把它给了沃森和克里克，因为有了这个东西所以得了结论。鲍林当时已经得出一个结论，二股的螺旋或者三股的螺旋，所以他不能判断这个东西，因为他手头的照片分辨率不足够来判断，假如他能够得到这位女士的照片，我想他很快会得到同样的结果，所以看出来在科学上的严谨和精确度是如何重要。
　　第二个问题，量子力学和天体物理，我们要把一个这么大的问题用几分钟讲完，是很难的问题。天体物理要回答一个问题，宇宙有没有起源，开始的地方。第二，宇宙到底有没有边界。所谓宇宙，是人类知识所有能够达到的地方。我们没有达到的地方不算。正好量子力学的发展推动了粒子物理的发展，粒子物理的发展告诉我们，世界上所有的物质是由粒子构成的，哪怕光也是粒子，辐射也是粒子，波也是粒子。从量子力学开始，人类有两个大的发现，关于宇宙学，第一个宇宙学的发现就是所有的星系，在我们来看所有的星系都离开我们而去了，而且我们可以想象所有的星系，从任何一个星系来看，另外一个星系都离它越来越远，所谓横移。怎样构造宇宙的模型，能够得到这个结果？只能想象，宇宙现在所有的星系都在一个气球的表面上，假如这个气球在不断地吹，气球上已经有好多个点，气球面上任何一点看另外一点，一定是越来越远，只能够有这样的东西才能解释这一点，这是很有名的天文学和理论物理学家的发现。加莫夫在这方面做了很多工作，他说唯一合理的解释，气球没有吹的时候只有一个点，一直到大爆炸，一直到最后都是在不断地扩展之中。现在想起来很悬，但是要把所有现在的观测，所有的知识归纳到一个体系里，现在所有的定律，物理定律、天文定律，恐怕只有这是最合理的，这是从分体来上讲的。 　　从实验上也找出一个证据，当初大爆炸的时候，我打一个也许不是最确切的比喻，一爆炸会飞出很多东西出来，其中有点烟雾，随着气球越来越大，它就越来越稀，但是物质不变，烟雾总会在那个地方，它会越来越稀。假如我们知道它爆炸以后这个球扩大的速度，我们可以从爆炸这点到目前这点，可以推测现在这个球里遗留的烟雾还有多少在那个地方，密度是多少，这是有名的背景辐射。加莫夫当时已经提出来，后来确实有两个不是科学家，是工程师，是搞雷达天线的工程师，偶然把天线对着全宇宙来看，发现总有一个噪声，这个噪声就是所谓宇宙的本体噪声，这是大爆炸遗留的东西，就是我刚才打的比方，爆炸的遗物，按照爆炸的计算应该是3度辐射，这个地方和现在所有的大爆炸的图像都能吻合，当然我并不是说所有都能吻合。
问：
　　晶体的结构是三维结构，X光的衍射是二维的东西。在电子显微镜的研究中会有一个图片的二异性的问题，不同的空间结构，衍射照片有可能是相同或者相近的，在同步辐射研究蛋白质的过程中是不是也有类似的问题？这样的问题是怎样解决的？
答：
　　目前X光做三维的结构，可以用不同的入射解决这个问题。三维的结构，可以用晶体转动来做这个事情，甚至一个晶体里，因为多多少少已经知道晶体应当是什么样的，所有现在研究的晶体，有三万多种晶体有蛋白质，做的人肯定知道是怎么做的，它的结构离已有的不太远，所以输进去的东西基本上知道，不用各种方面猜。但是一个很关键的问题是我们从量子力学来看，所有衍射的斑点，衍射的强度是多函数绝对值的平方，相位肯定没有了，怎么恢复相位是极大的问题。没有相位，空间结构就不清楚。从布拉格父子开始一直到现在，人们不断地在改进这个方法，也许再改进50年，还在改进之中，目的就是要解决这个问题。至于X光衍射和电子衍射的主要差别，电子的深入、穿透是很短的，它的强处是分辨率很大，只能在表面上，再深入一点，样品就完了，但是电子有一个好处，电子显微镜可以做很薄很薄的蛋白，膜蛋白，膜蛋白很多是靠电子显微镜来做的，看起来不同的衍射办法可以做不同的事情。电子显微镜是做相当二维的东西，当然很薄的时候三维也可以做。
问：
　　北京景山学校的学生。我所在的研究组是生物克隆小组。您刚才所说的十二宝石占列，和经过很长时间研究出的蛋白质结构，对我们的克隆有什么帮助？还有一个如果我们研究的话从哪方面入手，希望您给我们一些意见。
答：
　　我对克隆的理解不知道对不对，我们应当在每个细胞里，已经遗传的信息在里面。DNA可以用已有的东西克隆出来，不是有性繁殖的观念。当然这是非常大的进展，不过从刚才的介绍里多少可以理解一些，遗传密码在一个细胞里已经包含在里面了，而且DNA的分裂、制造，可以用种种生化的办法做，但我不能说我的了解是精确的，因为我不是做这个事情的。
　　至于做研究，我只能讲自己的感想。研究一个是自己的努力，一个是一组人的努力，还有是一个国家的努力。一个人再有本事，假如把自己关起来，这个研究是不可能做的很出色的，所以一定要看看目前最关键的问题在什么地方，最关键的问题知道以后，看看我们的研究组或者我们的研究所，我们自己能够做什么事情，有没有这个基础。做任何事情，不是想做都可以做得到的，要有条件，要有准备。假如没有准备，没有条件是不行的。我常常觉得一个人在中学的时候，假如老师讲的事情都学会了，那是一个好学生，到大学开始学会自学，老师讲的东西，体会这个事情的来龙去脉，还要学会自己去钻研。到研究院里当然开始做研究，学一点技巧。到了做博士后，就会开题，而且博士后不但要开题，还需要对于你所做的题目的品位要有判断，要做的事情世界上太多了，不能一一都做，什么东西值得做，而且能够做，要有一个判断。很多人一直到退休都没有养成判断，这是很可悲的事情。中学的时候向老师学，大学的时候向教授学，研究生向导师学，到了自己独立的时候，向同事学，因为你的教授也许已经老了，不再活跃了，需要向你的同事学，比如说刚才我介绍的东西，比如那五个人之间的故事就是他们懂得向同事学。到我这个年龄，还没有退休，再想学的话，我的同事大部分退休了，我的老师已经坐骨，我只能向学生学。一个能够衡量自己，一个能够知道你向谁学习。
问：
　　我是北京八中的学生。我想问您一下现在的物理学科，还有生物学科、化学学科都需要把一些微观的东西用宏观的角度展示出来，有一种方法就是需要显微镜。STM扫描显微镜的原理是什么？
答：
　　STM的原理也是加莫夫提出来的。比方说这是一座山，从山的这边到山的那边，必须爬到山顶再过去，可是量子力学不是这样的，假如我从这边跑到那边去，假如我是电子，不用爬到上头，可以穿透，是水道效应。量子力学是千真万确的有这么一点，是水道效应，好像有个水道，只要它不太宽我就可以穿过去，当然山越宽就越难过去，越薄就越容易过去，这是加莫夫提出来的。后来是一个老师带着研究生去做，假如一个表面弯弯曲曲，表面底下都有电子，我怎么来看表面呢？比如说看起来非常平整，实际上总归要有点粗糙，有点弯弯曲曲不平，用加莫夫的方法可以想象，比方说表面，用一个探针在上面加一个电场上去，加了电场表示什么？电子本来在里面，原来有一个味蕾，束缚在里面，电子在山的这边，我在山的那边要看电子，现在要使山的高度降低，怎么办呢？在探针和表面上加一个卫视，山高减少了，探针在电子规律里跑出来了，加莫夫的原理，山越高越难跑出来。如果电压是固定的，可以想象可以收到一个电流，电流是从探针探到底下一定距离的电针。假如我有本事，要保持探到的电流是恒定的，表面是高高低低的，我到高的地方把它升高一点，到矮的地方降低一点，总而言之，保证得到的电流是一样多的，就可以把表面做出来，这是最早的想法。想清楚了很简单，关键拿诺贝尔奖的不在物理，物理早就有了，关键是工程，怎么能够把振动减小到埃的数量级？当初非常非常麻烦，研究生花了很大的工夫几级减震，可是当他做出来了，全世界都做出来了，大学生都做出来了，并不困难，所谓STM就是这样产生出来的。原理已经有了，所用的方法和电子显微镜差不多，把电子在这个地方吸出来，后来有很多种办法，假如保持固定的电流，要改变它的高度，沿着表面扫描的话，假如能够保证这一点，而且精确到埃的数量级，就把表面做出来了。
主持人：
　　由于大家的踊跃提问，提问环节已经持续了将近45分钟了，对于最后还没有获得提问机会的同学我感到非常抱歉，凭着这种热情、执着，你们的问题和将来的目标、志向一定都能够得到回答和实现的。
问：
　　21世纪物理学怎么帮助医学？
答：
　　这个问题有点像未卜先知，相当难回答。从现有的技术上来回答，科学的发展越来越先进，越来越往原理上走，越来越往微小方面走。举个例子，妇女的很大杀手就是乳腺癌，我们体检的时候，摸得到的乳腺癌都已经是毫米级、厘米级的，都已经晚了。很多妇女到能够体检出来的时候已经不是开始的时候了，问能不能在很早期发现，早期早到几百个微米、几十个微米，能不能做到这点？普通医院的X光做不到，因为都是上百个微米X光的精度，所以要发展这种东西。用同步辐射是可以做的，已经得到成功了。
　　还有一点，心血管疾病，往往病人已经发展的很不妥当的时候，到医院去做，怎么照相呢？有一个很可怕的东西从股动脉伸进去到血管，到心脏附近，把照影机打进去，问能不能用门诊的办法，不用这种办法来做，只注射一点点照影机，就可以用门诊的做法。问题是有没有这么灵敏的手段，假如打一个照影机在静脉里，马上扩散了，浓度一定很低，假如在低浓度里还可以给血管照影，就可以实现门诊，不用心导管这么可怕的方式来成像，现在研究的结果也是可以的，只不过因为现在在美国的保险公司，美国的社会福利，看病保险公司给你报销，以前医疗器械、医疗方法还没有收回本钱，突然又出一个新的东西，就血本无归了。正如彩色电视，40年代末、50年代已经出来了，为什么到了后来过了20年、30年才大量普及？因为黑白电视还没收够钱。物理学怎么帮助医学？我们只要把精度做得越精，把我们的分辨做得越好，自然会有很多很多在医学的应用做出来。
主持人：
　　我们今天是世界物理年在中国的报告，世界物理年的契机是纪念1905年爱因斯坦发表了一篇划时代的文章，1905年标志着当时新的物理学进入到相对论物理跟量子物理蓬勃发展的开始。冼院士给我们回顾了这一百年当中物理学跟物理学家既做到生物学，而对生物学发展到今天这样的程度所做出的许多贡献，也可以说到现在为止，生物学是一门非常非常依靠实验的科学，这个科学的实验方法、技术非常重要的一点是取材于物理学的方法跟手段，当然，也有后边的对实验的解释。
　　冼先生给我们提出了往后看，温故而知新，知新未必，不过温故可以忘新是可以的。现在是2005年，3005年太长了，各位在座的同学们能够够得着的可能2055年可以展望一下。物理学现在的发展是一步步地，作为比较成熟的科学在往前走，它的重要性、发展前景，冼院士已经做了一个概括性的描述。生物学到今天大家看起来，每次取得的每一个成就，都给我们一个新的非常非常重要的，对我们从科学上、从应用上非常重要的规律，但是随着每一次规律的发现，又展开了非常非常多的、更繁杂的多的科学问题。不只是生物学家，所有的科学家或者所有的人都指望生物学这个洋葱很快的一层一层剥下来，什么时候能够剥到更基本的机制这一步，做一些新的猜测不一定很必要。我们有一个说法，21世纪是生物学的世纪，听了冼先生的报告，与其这么说，还不如说21世纪应该指望着物理学更多的、更深的进入到生物，以及生物学也是更多的溶剂到物理学的世纪。这个事情我们看得到，非常美好，去完成、攀登还是靠在座的诸位。
　　非常感谢冼院士给我们做了非常精彩而富有启发性的报告。也感谢在座的同学们能够非常热烈、认真常常很有智慧的反映。谢谢。