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     題 目:百年物理學的啟示 
     時 間:2005年5月31日
     地 點:中國科學院研究生院禮堂

慶祝中國科學院學部成立50周年
——“走中國特色的自主創(chuàng)新之路”系列活動

報告人:全國人大常委會副委員長,
中國科學院院長路甬祥

  第八、物理學的魅力和未來。相對論,量子論及其結合產生的量子場論和統(tǒng)一場論的近代物理學革命的主要成果,導致了人類物質與精神生活發(fā)生巨大變化。相對論對于時空關系和時空與物質關系的認識,量子力學對物質內部結構和運動規(guī)律認識,不僅深深地影響了人們的觀念,而且廣泛地改變并將繼續(xù)改變著人們的日常生活和生產方式。物理學的魅力不僅體現(xiàn)在其物化成果可以極大地改變人類文明,尤其需要指出的是物理學,特別是近代物理學,彰顯出科學給人類帶來認知能力上的不斷升華。物理學中紛繁復雜的事物當中抽象出物質的統(tǒng)一特性,更正了我們日常生活當中所看到的一些膚淺的認識,透過表象為我們揭示出物質本質的奇妙特征,并且借助數(shù)學和邏輯,做出了最為理性、簡潔和優(yōu)美的數(shù)學物理表述。

  物理學在為我們解釋周邊物質世界的同時,也為我們營造出了內容豐富、思維縝密、不斷創(chuàng)新、妙趣無窮的理論方法和實驗體系。20世紀的近代物理學革命與19到20世紀之交的物理學形勢相關,那時物理學上空有兩朵所謂烏云,使得一些物理學家驚呼出現(xiàn)了物理學危機。近代物理學革命不僅解決了兩朵烏云導致的這場危機,而且把整個物理學都置于以量子論和相對論兩大理論為支柱的現(xiàn)代物理學的基礎之上。

  19世紀的最后一天,歐洲著名的科學家曾經歡聚一堂,會上,有一位英國著名的物理學家湯姆生,回顧物理學所取得的偉大成就時說,物理大廈已經落成,所剩的只是一些修飾工作,同時他在展望20世紀物理學前景時,卻若有所思地講,動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式,但在它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了,第一朵烏云出現(xiàn)在光的波動理論上,第二朵烏云出現(xiàn)在關于能量均分的麥克斯韋波茲曼理論上。這兩朵烏云,現(xiàn)在被量子論跟相對論所驅散,雖然目前今天的物理學,誠然面臨著一些重要的理論與實驗問題亟待解決,比如類星體的能源問題,暗物質、暗能量和反物質的問題,愛因斯坦場方程的宇宙項問題,中微子振蕩問題,質子衰變問題等。但是到現(xiàn)在為止,物理學家還沒有人像19世紀20世紀驚呼物理學的危機。相對論和量子論在科學各個領域的擴展與應用,雖然已經取得了很大成功,但科學永無止境,沒有到非常完善的成動,看來一直作為精密科學典范的物理學還是魅力未減,作為其他經驗科學基礎的地位短時期還不會改變,F(xiàn)在我們的科學技術發(fā)展的重心開始向生命科學,向信息科學等傾斜,但是物理學依然是基礎,數(shù)學依然是基礎,是重要的工具,這一點并沒有改變。物理學的巨大魅力還在于它從理論認識中,延伸出眾多的技術原理,20世紀物理學為我們這個社會提供了四個主要的新技術原理,這就是核能技術,半導體技術,包括大規(guī)模集成電路的技術,激光技術和超導技術。半導體技術和激光技術還衍生出網絡技術,雖然在20世紀近代物理學革命以后,在約為3/4世紀的時間內,物理學并沒有發(fā)生新的基礎性的革命性的重大變革,物理學的進展主要還表現(xiàn)為對于相對論量子論的完善及推廣應用上,但這并不意味著物理學的發(fā)展已經走到了盡頭。

  當代科學發(fā)展的態(tài)勢和社會對科學的迫切需要,將在很大程度上影響科學未來發(fā)展的方向及特征。一些傳統(tǒng)科學將繼續(xù)保持相當?shù)莫毺匦,物理科學作為整個自然科學發(fā)展的基礎地位一時還不會動搖,但是科學的學科結構重心無疑將轉移到生命領域。

  數(shù)學科學作為數(shù)與形的科學,其簡潔精確優(yōu)美的表述方式繼續(xù)在自然科學、應用技術與社會人文科學中得到更為廣泛的利用。信息技術作為研究與知識信息交流、傳播的技術手段,會隨著自身發(fā)展及其與其他領域的結合不斷進步,并通過廣泛滲透促進社會各個領域的發(fā)展。各自然系統(tǒng)的研究以及自然科學人文社會科學之間的結合將成為跨學科研究的新的生長點,他們的發(fā)展和廣泛運用,都將有力地推動學科間整合和交叉學科的誕生與繁榮。

  以上正是我在紀念物理學百年的時候想說的話,謝謝大家!

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