题 目:百年物理学的启示
时 间:2005年5月31日
地 点:中国科学院研究生院礼堂
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庆祝中国科学院学部成立50周年
——“走中国特色的自主创新之路”系列活动
报告人:全国人大常委会副委员长,
中国科学院院长路甬祥
第八、物理学的魅力和未来。相对论,量子论及其结合产生的量子场论和统一场论的近代物理学革命的主要成果,导致了人类物质与精神生活发生巨大变化。相对论对于时空关系和时空与物质关系的认识,量子力学对物质内部结构和运动规律认识,不仅深深地影响了人们的观念,而且广泛地改变并将继续改变着人们的日常生活和生产方式。物理学的魅力不仅体现在其物化成果可以极大地改变人类文明,尤其需要指出的是物理学,特别是近代物理学,彰显出科学给人类带来认知能力上的不断升华。物理学中纷繁复杂的事物当中抽象出物质的统一特性,更正了我们日常生活当中所看到的一些肤浅的认识,透过表象为我们揭示出物质本质的奇妙特征,并且借助数学和逻辑,做出了最为理性、简洁和优美的数学物理表述。
物理学在为我们解释周边物质世界的同时,也为我们营造出了内容丰富、思维缜密、不断创新、妙趣无穷的理论方法和实验体系。20世纪的近代物理学革命与19到20世纪之交的物理学形势相关,那时物理学上空有两朵所谓乌云,使得一些物理学家惊呼出现了物理学危机。近代物理学革命不仅解决了两朵乌云导致的这场危机,而且把整个物理学都置于以量子论和相对论两大理论为支柱的现代物理学的基础之上。
19世纪的最后一天,欧洲著名的科学家曾经欢聚一堂,会上,有一位英国著名的物理学家汤姆生,回顾物理学所取得的伟大成就时说,物理大厦已经落成,所剩的只是一些修饰工作,同时他在展望20世纪物理学前景时,却若有所思地讲,动力理论肯定了热和光是运动的两种方式,但在它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了,第一朵乌云出现在光的波动理论上,第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦波兹曼理论上。这两朵乌云,现在被量子论跟相对论所驱散,虽然目前今天的物理学,诚然面临着一些重要的理论与实验问题亟待解决,比如类星体的能源问题,暗物质、暗能量和反物质的问题,爱因斯坦场方程的宇宙项问题,中微子振荡问题,质子衰变问题等。但是到现在为止,物理学家还没有人像19世纪20世纪惊呼物理学的危机。相对论和量子论在科学各个领域的扩展与应用,虽然已经取得了很大成功,但科学永无止境,没有到非常完善的成动,看来一直作为精密科学典范的物理学还是魅力未减,作为其他经验科学基础的地位短时期还不会改变。现在我们的科学技术发展的重心开始向生命科学,向信息科学等倾斜,但是物理学依然是基础,数学依然是基础,是重要的工具,这一点并没有改变。物理学的巨大魅力还在于它从理论认识中,延伸出众多的技术原理,20世纪物理学为我们这个社会提供了四个主要的新技术原理,这就是核能技术,半导体技术,包括大规模集成电路的技术,激光技术和超导技术。半导体技术和激光技术还衍生出网络技术,虽然在20世纪近代物理学革命以后,在约为3/4世纪的时间内,物理学并没有发生新的基础性的革命性的重大变革,物理学的进展主要还表现为对于相对论量子论的完善及推广应用上,但这并不意味着物理学的发展已经走到了尽头。
当代科学发展的态势和社会对科学的迫切需要,将在很大程度上影响科学未来发展的方向及特征。一些传统科学将继续保持相当的独特性,物理科学作为整个自然科学发展的基础地位一时还不会动摇,但是科学的学科结构重心无疑将转移到生命领域。
数学科学作为数与形的科学,其简洁精确优美的表述方式继续在自然科学、应用技术与社会人文科学中得到更为广泛的利用。信息技术作为研究与知识信息交流、传播的技术手段,会随着自身发展及其与其他领域的结合不断进步,并通过广泛渗透促进社会各个领域的发展。各自然系统的研究以及自然科学人文社会科学之间的结合将成为跨学科研究的新的生长点,他们的发展和广泛运用,都将有力地推动学科间整合和交叉学科的诞生与繁荣。
以上正是我在纪念物理学百年的时候想说的话,谢谢大家!
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