主持人：
　　謝謝張杰院士，張杰院士在演講中對(duì)在座的每一個(gè)人，特別是每一位青少年朋友提出期望。下面請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院物理研究所楊國(guó)楨院士做報(bào)告。

楊國(guó)楨：
　　各位老師，各位同學(xué)，早上好。我非常高興今天能到這兒來(lái)跟同學(xué)們講一講。我高興的理由至少有兩塊，第一，每一個(gè)人都有中學(xué)時(shí)代，我進(jìn)了四中，就想我的中學(xué)時(shí)代。第二個(gè)原因是張杰院士最后的一張片子，整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展，或者整個(gè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都要靠在座的中學(xué)生，你們是我們未來(lái)的希望，希望以后的愛(ài)因斯坦或者類似的偉大科學(xué)家就產(chǎn)生在你們中間跟沒(méi)有來(lái)聽報(bào)告的中學(xué)生里面。

　　我今天講的題目是《近代物理學(xué)的發(fā)展——紀(jì)念2005世界物理年》。報(bào)告分成四個(gè)部分。第一部分，介紹一下2005世界物理年。1905年，也就是一百年以前，愛(ài)因斯坦連續(xù)發(fā)表了5篇著名的文章。這5篇著名的文章分布在三個(gè)主要領(lǐng)域，第一是關(guān)于光量子假說(shuō)。我想把光看成是具有量子，愛(ài)因斯坦給出了公式。第二部分的工作發(fā)表了兩篇文章，提出了分子運(yùn)動(dòng)論，從實(shí)驗(yàn)上證明了，至少?gòu)囊粋�(gè)角度證明了分子、原子的存在。第三是非常重要的，第三個(gè)工作的第一篇文章是狹義相對(duì)論，第二篇文章給出了現(xiàn)在原子能利用的主要理論基礎(chǔ)，也就是質(zhì)量跟能量的等價(jià)性，1＝MC平方。

　　1905年愛(ài)因斯坦發(fā)表文章的照片，這是1907年的照片。上世紀(jì)初葉，除了愛(ài)因斯坦，在另外一個(gè)方面，相對(duì)論以外的量子力學(xué)做了貢獻(xiàn)，就是光量子假說(shuō)以外，量子力學(xué)的建立，以普朗克、薛定諤、海森堡、波爾和狄拉克都做出了重要貢獻(xiàn)。你們?cè)谥袑W(xué)里學(xué)到的牛頓的經(jīng)典力學(xué)，運(yùn)動(dòng)速度很高，可以跟光速比較，這是狹義相對(duì)論研究的領(lǐng)域，這個(gè)研究領(lǐng)域跟以后有什么關(guān)系呢？在原子體系里面利用率很高。光的運(yùn)動(dòng)速度本身就是光速，所以涉及到光的事情，往往就用相對(duì)論。什么叫量子力學(xué)呢？牛頓力學(xué)同學(xué)們都很熟悉，但是我們的研究工作越來(lái)越深入到研究原子、分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就是量子力學(xué)。量子力學(xué)要研究的微觀體系里面的一些規(guī)律問(wèn)題，就是量子力學(xué)。量子力學(xué)規(guī)律正像你們學(xué)到的牛頓力學(xué)，可以看到的宏觀的運(yùn)動(dòng)的規(guī)律同樣重要的規(guī)律。

　　五位量子力學(xué)做出重大貢獻(xiàn)的，普朗克1900年，他是量子力學(xué)的奠基人。波爾建立了原子結(jié)構(gòu)的量子理論。薛定諤，建立了量子力學(xué)的活動(dòng)——波動(dòng)力學(xué)。海森堡建立了量子力學(xué)的矩陣力學(xué)的形式。狄拉克提出了相對(duì)論的量子力學(xué)。

　　由于相對(duì)論和量子力學(xué)的建立為代表的近代物理學(xué)對(duì)整個(gè)人類的文明和進(jìn)步起到了前所未有的推動(dòng)作用。由于這個(gè)原因，去年聯(lián)合國(guó)大會(huì)上通過(guò)了今年作為世界物理年，作為一個(gè)學(xué)科，由聯(lián)合國(guó)大會(huì)決定作為某某年，應(yīng)該說(shuō)這是很稀有的現(xiàn)象。從這點(diǎn)本身也反映了物理學(xué)在100年以來(lái)對(duì)整個(gè)科學(xué)跟技術(shù)發(fā)展所取得的重要作用。

　　這是物理學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)的世界物理年的海報(bào)。

　　第二部分，把張杰院士的報(bào)告更具體化一點(diǎn)，以相對(duì)論和量子力學(xué)為代表的現(xiàn)代物理學(xué)，已經(jīng)成為了現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的重要基礎(chǔ)。為什么這么說(shuō)呢？張杰院士做了很多介紹，我再具體一點(diǎn)。

　　第一，已經(jīng)成為了原子核科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)。這里當(dāng)然有很多很多，關(guān)于原子跟原子核質(zhì)量的結(jié)構(gòu)，都是基于量子力學(xué)跟相對(duì)論理論基礎(chǔ)上的。質(zhì)量跟能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，1＝MC平方或者等價(jià)的規(guī)律，也是愛(ài)因斯坦相對(duì)論的狹義相對(duì)論的一個(gè)最主要的推論之一。

　　跟這個(gè)有關(guān)系的，要講到加速器。加速器可以直接體現(xiàn)量子力學(xué)跟相對(duì)論的一個(gè)重要的儀器。加速器是1931年勞倫茲發(fā)明的。當(dāng)時(shí)發(fā)明的加速器直徑大概只有十厘米。離子的運(yùn)動(dòng)是靠磁場(chǎng)，在這個(gè)方向加了磁場(chǎng)，在這個(gè)區(qū)域加了電場(chǎng)，離子在電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)就加速了，一個(gè)偉大的發(fā)明在初期看起來(lái)是非常簡(jiǎn)單的。

　　現(xiàn)在國(guó)際上重要的加速器之一，是美國(guó)的Fermi實(shí)驗(yàn)室的加速器，圓周長(zhǎng)約為6公里。

　　現(xiàn)在加速器的探測(cè)器有多大？大概這么大。這是我們國(guó)家高能所的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，在北京的西郊，周長(zhǎng)大概有200、300米。高能所的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)里用的北京譜儀，用北京譜儀進(jìn)行探測(cè)。我們國(guó)家蘭州重離子加速器，是很大的科學(xué)工程。

　　加速器發(fā)現(xiàn)以后，量子力學(xué)和相對(duì)論以后，人類的第一個(gè)反物質(zhì)就是正電子的發(fā)現(xiàn)，1932年Anders發(fā)現(xiàn)的，在原子里一個(gè)離子，傳過(guò)鉛板，有一個(gè)軌跡，通過(guò)測(cè)量這個(gè)軌跡就可以知道電耗跟質(zhì)量。如果電子跟正電子，運(yùn)動(dòng)的方向是相反的，如果是這個(gè)方向是電子，這個(gè)方向就是正電子，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)正電子是1932年。

　　在正電子發(fā)現(xiàn)過(guò)程里，趙忠堯院士正好在美國(guó)留學(xué)，是1927年，他是諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者，當(dāng)時(shí)在加州理工學(xué)院工作。博士論文題目是“硬r射線在物質(zhì)中的吸收系數(shù)的測(cè)量”。發(fā)現(xiàn)r射線通過(guò)重元素時(shí)，吸收系數(shù)就會(huì)產(chǎn)生反差，吸收就會(huì)大的多，這個(gè)結(jié)果后來(lái)發(fā)表了，在美國(guó)科學(xué)院的院刊上。暗示什么呢？為什么系數(shù)會(huì)大呢？實(shí)際上是r射線通過(guò)了重的元素的時(shí)候，產(chǎn)生了正負(fù)電子。另外，為了弄清楚“反常吸收”，趙忠堯先生又設(shè)計(jì)了第二輪實(shí)驗(yàn)，更加精確，他從大量的康普頓散射的本底中發(fā)現(xiàn)了另一種r射線，強(qiáng)度是各向同性的，能量在0.5百萬(wàn)電子是能量的概念，實(shí)際上愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論的一個(gè)貢獻(xiàn)就是質(zhì)量跟能量等價(jià)，所以換成質(zhì)量就相當(dāng)于電子的質(zhì)量。實(shí)際上預(yù)示著為什么有各向同性的0.5MeV的r射線產(chǎn)生的，實(shí)際上是電子跟正電子混合的結(jié)果。

　　后來(lái)趙忠堯先生所在的加州理工學(xué)院的安德遜在文章中寫到，我在加州理工學(xué)院作為一名研究生所做的論文工作，是用威爾遜云室研究X射線作用在各種不同氣體上產(chǎn)生的光電子的空間分布，在我做這項(xiàng)工作期間，趙忠堯博士在離我不遠(yuǎn)的屋中正在用靜電計(jì)測(cè)量Thcr射線的吸收和不散射，他的發(fā)現(xiàn)吸引了我極大興趣。他的工作是在趙忠堯工作的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步看到剛才談到的一些反常現(xiàn)象，在這個(gè)過(guò)程里看到了正電子。我們可以看到正電子的產(chǎn)生與發(fā)現(xiàn)，正負(fù)電子淹沒(méi)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，在物理學(xué)的發(fā)展史上是里程碑的工作，是第一個(gè)人發(fā)現(xiàn)的反物質(zhì)。趙忠堯先生在這個(gè)貢獻(xiàn)里留下了深深的足跡，他的工作是載入史冊(cè)的。

　　原子能的發(fā)現(xiàn)跟原子能有關(guān)研究的深入，基于量子力學(xué)跟相對(duì)論，當(dāng)然帶來(lái)了一連串的應(yīng)用，這兩個(gè)圖片，在我們國(guó)家的秦山的核發(fā)電站跟切爾諾貝利發(fā)電站，切爾諾貝利發(fā)電站出現(xiàn)的問(wèn)題比較多，所以大家都知道。

　　物質(zhì)有一個(gè)所謂的第四態(tài)等離子體，除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)以外。用等離子體態(tài)做什么事情？一個(gè)重的元素變成輕的元素，發(fā)生了有愛(ài)因斯坦預(yù)言的1＝mc平方給出了大量的能源就是原子能。另外一種就是氫彈氫能，用氫的原子愈合成一個(gè)重的原子，在愈合的過(guò)程里能量轉(zhuǎn)換，從質(zhì)量的差別就可以算出來(lái)，可以釋放出來(lái)大量的能量，D跟D的反應(yīng)產(chǎn)生He跟中子，一個(gè)個(gè)原子就可以產(chǎn)生很高的能量。這個(gè)能量現(xiàn)在用在突然的釋放，用在氫彈上。當(dāng)然，人們希望能夠用在能源上。用在能源上，由于氫彈發(fā)生的壓力跟溫度都很高，比如溫度可能有一億度，現(xiàn)在所有的物質(zhì)都是不能把它直接控制起來(lái)的，所以現(xiàn)在想到的辦法就是用磁場(chǎng)。這是聚變的裝置。人們花了幾百萬(wàn)年才能形成石油跟煤等等，現(xiàn)在預(yù)計(jì)不一樣，都預(yù)計(jì)可能在幾十年或者上百年，由自然界形成的幾百萬(wàn)年形成的資源可能很快用掉，當(dāng)然要找尋其它能源的來(lái)源。據(jù)我個(gè)人的了解，太陽(yáng)能等等都是，但是基本解決問(wèn)題，根本解決問(wèn)題，要用原子，特別是要用聚變產(chǎn)生的能量，因?yàn)榫圩冊(cè)诤Ｋ�里有很豐富的資源。

　　實(shí)驗(yàn)室聚變的裝置，這也是很大的裝置。另外一個(gè)辦法就是張杰掩飾的專長(zhǎng)，他的領(lǐng)域，用激光，激光的能量可以做的很好，激光的功率可以做的很大，用激光短時(shí)間產(chǎn)生溫度極高的壓力，一億度的溫度跟壓力，每實(shí)現(xiàn)聚變，回答是肯定的。另外一個(gè)做法是用激光，除了用磁以外，就是用激光的辦法。這是我們國(guó)家神光三號(hào)的原型裝置，激光通過(guò)各種各樣的放大等等。

　　下面談?wù)劙雽?dǎo)體。

　　半導(dǎo)體的技術(shù)實(shí)際上是基于由量子力學(xué)派生出來(lái)的能帶論，或者固體的能帶論跟量子力學(xué)里的一些重要的結(jié)論。半導(dǎo)體的前身就是三極管，1906年，一個(gè)世紀(jì)以前發(fā)明的三極管。早期的電子計(jì)算機(jī)，1939年做出來(lái)的第一代電子計(jì)算機(jī)。1941年電子計(jì)算機(jī)的照片。當(dāng)時(shí)的電子計(jì)算機(jī)的開關(guān)，用繼電器作為電子計(jì)算機(jī)的開關(guān)。

　　1945年，由電子管做成的電子計(jì)算機(jī)，在美國(guó)的MIT，確實(shí)是很大的工程，很多間房間才能夠造一個(gè)功能很低的計(jì)算機(jī)。在這個(gè)基礎(chǔ)上半導(dǎo)體的發(fā)展，中間很重要的事件就是1947年Bardeen等幾位發(fā)明了第一個(gè)晶體三級(jí)管，發(fā)明時(shí)的晶體三級(jí)管是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的東西，但是它確實(shí)有三極管的功能。1966年做出來(lái)的第一臺(tái)半導(dǎo)體的計(jì)算機(jī)大概有一個(gè)房間那么大。它的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如我們現(xiàn)在花幾塊錢能夠買到的加減乘除的功能的機(jī)器。但是由于產(chǎn)生了三極管，又產(chǎn)生了大規(guī)模集成電路等等，所謂集成電路的集成度，是按照Moore的規(guī)律在進(jìn)行變化，差不多每三年集成度就增加一倍，每三年增加一倍。比如20年以前我們看到的是8086的計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在是奔騰2，集成的晶體管的集成度差別是幾個(gè)數(shù)量級(jí)呢？差不多三個(gè)數(shù)量級(jí)。一個(gè)方向三個(gè)數(shù)量級(jí)，如果是兩維的兩個(gè)數(shù)量就是六個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　在這種情況下，大規(guī)模集成電路，1985年發(fā)展的非�？�，有一百萬(wàn)個(gè)晶體管組成大規(guī)模的集成電路的照片。90年代英特爾，做晶體管、集成電路，做芯片是最有名的公司，在手指大小的區(qū)間里，大概就有500萬(wàn)個(gè)晶體管。

　　有了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的大規(guī)模集成電路的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，無(wú)論作為生產(chǎn)跟人類日常的應(yīng)用，有更廣泛的應(yīng)用。事情還會(huì)繼續(xù)往前發(fā)展，這個(gè)照片就是掃描隧道顯微鏡的示意圖，可以做成什么樣的？通過(guò)一個(gè)原子進(jìn)行操縱跟觀測(cè)。這個(gè)照片在銅的薄膜上面放了48個(gè)鐵原子，大家可以看的非常清楚，一個(gè)個(gè)鐵原子進(jìn)行排列。由于鐵原子是以原子的大小，一個(gè)個(gè)進(jìn)行排列，可以看到所謂的原子外面的電子，外面的電子形成的波里面的干涉都可以看到，這是現(xiàn)在在繼續(xù)發(fā)展的技術(shù)。

　　現(xiàn)在大規(guī)模的集成電路里面，要運(yùn)作一個(gè)開關(guān)，計(jì)算機(jī)運(yùn)算，開跟關(guān)，需要有一百個(gè)電子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。把計(jì)算機(jī)的能力更提高的話，需要更靈敏，所謂的單電子晶體管，原則上由一個(gè)電子就可以實(shí)現(xiàn)一次開關(guān)的作用。

　　所謂的納米科學(xué)跟技術(shù)，納米管的粗細(xì)一般只有一到幾個(gè)納米，有什么用處呢？可以做非常精密的探楨，還可以有其它的用處。超靈敏的傳感器，可以測(cè)量到多少厘米的程度呢？可以測(cè)量一個(gè)電子的變化�，F(xiàn)在大規(guī)模的集成電路的基礎(chǔ)上，我剛才給出的一系列的照片可以說(shuō)明人們還想往更深層次、更小的測(cè)度上繼續(xù)努力。用微加工的基礎(chǔ)，跟現(xiàn)在在發(fā)展的另外一個(gè)領(lǐng)域，微光機(jī)電，50微米的標(biāo)志，做一些小的齒輪等等。現(xiàn)在小的齒輪慢慢可以做到一分鐘轉(zhuǎn)幾十萬(wàn)次，當(dāng)然做了以后，科學(xué)家可以設(shè)想有各種各樣的用處，一個(gè)用處，比如如果血管堵了，放一個(gè)小的機(jī)電打通，還有各種各樣的可能的用處，比如有人在設(shè)想遙感或者軍事的目的，做一些小的衛(wèi)星，可能像鳥那么大，甚至做成蒼蠅那么大，需要用非常精密的機(jī)械。

　　第三，講一下關(guān)于激光方面的情況。激光是基于愛(ài)因斯坦1905年的光電子理論和愛(ài)因斯坦1916年提出來(lái)的受激輻射理論。這是第一個(gè)激光體1960年第一臺(tái)激光器，紅寶石激光器，多長(zhǎng)呢？大概幾個(gè)厘米那么長(zhǎng)。

　　中國(guó)的科學(xué)家王天眷先生，實(shí)際上在激光領(lǐng)域里起了作用，做出了貢獻(xiàn)。當(dāng)時(shí)王天眷先生在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)，在著名的物理學(xué)家湯斯教授完成了微波的量子放大器。什么叫微波的量子放大器？激光的前身就是微波，微波的波長(zhǎng)比激光大、長(zhǎng)的。王天眷先生是張杰先生的老師。在微波方面，跟湯斯一起發(fā)表了一系列的文章，湯斯教授獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這是我聽到的一個(gè)故事，有相當(dāng)大的可靠性，湯斯拿了諾貝爾獎(jiǎng)以后給了一千美元王天眷，40年前的一千美元跟現(xiàn)在的一千美元是很不一樣的概念。我再說(shuō)的具體一點(diǎn)，湯斯的主要文章，王天眷先生是第三作者。為了證明這一點(diǎn)，當(dāng)時(shí)王天眷先生跟湯斯研究組的其它密切合作的，在那個(gè)年代發(fā)表的一些文章。

　　這是現(xiàn)代的激光實(shí)驗(yàn)室，跟過(guò)去不一樣，能夠產(chǎn)生各種頻率、各種顏色的光，黃的、綠的、紅的等等。用激光的辦法把原子進(jìn)行冷卻。冷卻了以后，在十年以前得到了非常重要的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)激光把原子冷卻了以后，可以冷卻到10的負(fù)6到負(fù)7次方k。原子運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)趨于零，從速度比較寬的分布到溫度更低，就可以是沒(méi)有速度，或者速度趨于零。

　　有了這個(gè)現(xiàn)象以后可以做什么呢？原子可以做原子激光，現(xiàn)在激光跟普通光的差別，同學(xué)們都是很清楚的，是光。而通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你們可以在以后一段時(shí)間內(nèi)看到，我們可以用激光跟普通光同樣優(yōu)異的激光能力，在很多原子束里出現(xiàn)，原子束也具有像光束的相關(guān)性或者強(qiáng)度等等。光是原子，原子束比如納原子束，出來(lái)的不僅是一顆一顆，并且是相干的一串，就像激光跟普通光的差別。這個(gè)工作如果再深入研究發(fā)展，應(yīng)該對(duì)整個(gè)科學(xué)技術(shù)會(huì)帶出一個(gè)很重要的發(fā)展前景。這個(gè)圖是現(xiàn)在能夠產(chǎn)生的原子激光，也是脈沖的，但是連續(xù)性比較好，這是幾個(gè)研究者做出來(lái)的原子激光。激光可以實(shí)現(xiàn)干涉，這就是原子束，就是原子激光實(shí)現(xiàn)的干涉的圖片。

　　這些東西有什么用呢？原子冷卻了以后，可以冷卻到10的負(fù)6、負(fù)7或者更低的溫度，冷卻了以后可以做什么用呢？一個(gè)是做原子，這是原子的時(shí)鐘，精度可以到10的負(fù)14次方，就是一秒鐘里誤差只是10的負(fù)14次方，換句話說(shuō)，在一千萬(wàn)年里誤差是一秒。這個(gè)時(shí)鐘一些發(fā)達(dá)國(guó)家有，我們的計(jì)量院也有這樣的時(shí)鐘，但精度稍微差一點(diǎn)。

　　時(shí)鐘可以做什么用呢？可以做定位用�，F(xiàn)在測(cè)量距離跟方位，不是用距離直接測(cè)量的，那是不可能的，現(xiàn)在測(cè)量的辦法就是測(cè)量時(shí)間，一個(gè)信號(hào)，或者無(wú)線電波，一個(gè)光波，到了一個(gè)目標(biāo)反射的信號(hào)，或者發(fā)射過(guò)來(lái)的信號(hào)，測(cè)量時(shí)間，光束測(cè)量的很精確，光速乘上時(shí)間就是距離。精確測(cè)量的關(guān)鍵需要時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)是很精確的，頻率的標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的。現(xiàn)在已經(jīng)可以精確測(cè)量到米的數(shù)量級(jí)，比如說(shuō)在衛(wèi)星上看一輛汽車，可以看的比較清楚，用處比較多，一個(gè)是北京的出租汽車上現(xiàn)在也已經(jīng)開始有GPS系統(tǒng)，可以看到出租汽車在什么位置。這些東西已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室變成了商品，并且價(jià)格不是太高的商品。

　　激光器從1960年是很簡(jiǎn)單的，現(xiàn)在有各種各樣的激光器，不但是可見紅外、紫外，強(qiáng)度很高很高，這是激光器發(fā)展的方向。同時(shí)由激光器的發(fā)展，激光在各個(gè)方面，在醫(yī)學(xué)、通訊、存儲(chǔ)、軍事帶來(lái)了很多很多應(yīng)用。

　　第四，通訊科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

　　通訊科學(xué)技術(shù)實(shí)際上是半導(dǎo)體跟激光技術(shù)的結(jié)合。1892年貝爾發(fā)明了電話，這是他演示電話的照片。這是早期的電話�，F(xiàn)在用光通訊，用光纜來(lái)做通訊，已經(jīng)是非常普遍的事情。由于光的頻率比無(wú)線電波要短的多，所以信息的載量比無(wú)線電波高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，通訊的容量可以大大增加，可以從聲音到視頻，這是可視電話。

　　物理學(xué)最新成果的大量采用，使光通信、移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)以空前的速度和規(guī)模發(fā)展，僅在我國(guó)手機(jī)的用戶現(xiàn)在已經(jīng)超過(guò)2億，這個(gè)數(shù)字可能現(xiàn)在不太對(duì)。物理學(xué)的發(fā)展必將使21世紀(jì)信息技術(shù)發(fā)生革命性的飛躍。

　　生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)，到了現(xiàn)在的發(fā)展，所謂的分子生物學(xué)，在分子的層次上，基因跟蛋白質(zhì)，研究生命體的功能，所以它的基礎(chǔ)當(dāng)然也是量子力學(xué)。在上個(gè)世紀(jì)最主要的生命力方面的發(fā)現(xiàn)是1953年，是關(guān)于DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的X射線的測(cè)定，在測(cè)定上有四位科學(xué)家做出了非常重要的貢獻(xiàn)，兩位是生命科學(xué)家，Wiskins是生物學(xué)家，Crick是物理學(xué)家，F(xiàn)ranklin是化學(xué)家。這個(gè)貢獻(xiàn)是科學(xué)的交叉，各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家所做出來(lái)的貢獻(xiàn)。其實(shí)我們作為科學(xué)家來(lái)講，很容易理解這一點(diǎn)，DNA的重要性，當(dāng)然只有生命科學(xué)家知道。但是生命科學(xué)家沒(méi)有辦法測(cè)量DNA的結(jié)構(gòu)，這是物理學(xué)家跟化學(xué)家拿手的，這兩個(gè)方面一合作。這是早期的發(fā)現(xiàn)的原始的X射線的照片，這是現(xiàn)在做的比較漂亮的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的照片，可以看到雙螺旋結(jié)構(gòu)剪輯對(duì)，是白顏色的，兩個(gè)螺旋，中間是磷酸把黑顏色的連在一起。

　　作為生命科學(xué)很主要的研究，DNA是X射線產(chǎn)生的，但現(xiàn)在在物理學(xué)的發(fā)展上為產(chǎn)生X射線提供非常重要的工具，所謂的同步輻射。這個(gè)照片在歐洲的核子中心的加速器，這個(gè)加速器有多大呢？有17英里長(zhǎng)，是很長(zhǎng)很長(zhǎng)的加速器，20幾公里周長(zhǎng)的加速器。離子在里面跑，小的圓周產(chǎn)生同步輻射。現(xiàn)在同步輻射主要是用在X射線波段，為什么用X射線波段？因?yàn)槲⒂^的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，原子分子的大小就是納米或者是0.1納米的數(shù)量級(jí)，正好是X射線的波長(zhǎng)。這是同步輻射裝置，也是非常大的裝置。可以用它來(lái)看什么呢？X射線測(cè)量一種重要的抗癌的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，1.9A，也就是0.2納米，非常清楚的結(jié)構(gòu)。跟這個(gè)有關(guān)系的還有電子顯微鏡，早期的電子顯微鏡是30年代發(fā)現(xiàn)的，電子顯微鏡的照片，可以看到癌細(xì)胞吞食細(xì)菌或者其它的微小組織的照片。DNA用投射電子顯微鏡放大了一萬(wàn)五千倍，得到的DNA的照片。

　　在醫(yī)學(xué)方面跟物理有關(guān)系的，還有非常主要的就是核磁共振，核磁共振是1938年發(fā)現(xiàn)的。40年代Purcell和Bloch早期觀測(cè)到原子和分子上，他們擴(kuò)展到體材料等等方面，發(fā)展成核磁成像技術(shù)。核磁成像技術(shù)看生命體是非常有用的，用核磁成像看腦的組織。

　　在物理學(xué)生命力學(xué)里的核磁成像，這是倫琴夫人的手的照片，是第一張X射線的照片。我們國(guó)家的科學(xué)家用北京的同步輻射裝置看到的病毒的照片，我們研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)非常重要的照片之一。心電圖大家都知道，同樣可以用磁器做心電圖的。在材料科學(xué)上，比如高溫超導(dǎo)體、超導(dǎo)體跟液晶顯示等等，也有類似的應(yīng)用。

　　愛(ài)因斯坦到過(guò)中國(guó)沒(méi)有？回答是愛(ài)因斯坦到過(guò)中國(guó)，1922年當(dāng)時(shí)的照片，報(bào)道愛(ài)因斯坦到中國(guó)的消息。愛(ài)因斯坦在中國(guó)留下來(lái)的唯一的墨寶，他寫下來(lái)的，1－D2/C2，這是狹義相對(duì)論非常重要的公式，他做了簽名。當(dāng)時(shí)的《東方雜志》刊登了愛(ài)因斯坦跟愛(ài)因斯坦當(dāng)時(shí)太太的照片。這個(gè)照片是1935年量子力學(xué)的奠基人狄喇克到中國(guó)，這是當(dāng)時(shí)老一輩物理學(xué)家跟地拉克的照片。

　　量子力學(xué)重要的奠基人中的玻爾，1937年到中國(guó)來(lái)，跟當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家一起的照片。我們國(guó)家的兩彈一星對(duì)我們國(guó)家有非常重要的貢獻(xiàn)，23位兩彈一星的功勛，有13位是物理學(xué)家，比如說(shuō)王淦昌先生是核物理學(xué)家，郭永懷先生是力學(xué)家，錢三強(qiáng)先生是物理學(xué)家，鄧嫁先是理論物理學(xué)家，錢學(xué)森是力學(xué)家，于敏是理論物理學(xué)家，彭恒武是理論物理學(xué)家，朱光亞是核物理學(xué)家，周光召是理論物理學(xué)家等等。在我們國(guó)家里，23位里有13位是從事物理學(xué)的，這13位里有5位是從事理論物理的，鄧嫁先、彭恒武、于敏、周光召、王光衍如果基礎(chǔ)是好的，物理學(xué)培養(yǎng)的學(xué)到好的能力，如果國(guó)家需要你解決重要的問(wèn)題，一定會(huì)發(fā)揮重要的作用。

　　華人在海外物理學(xué)得到諾貝爾獎(jiǎng)金的，李楊，丁兆忠，朱力文。

　　我做一個(gè)小結(jié)，物理學(xué)在整個(gè)一百年以來(lái)的人類科學(xué)跟技術(shù)的發(fā)展上，是起了決定性的作用，這是第一個(gè)意思。第二個(gè)意思，物理學(xué)是在培養(yǎng)訓(xùn)練有素的人才方面是很好的工具。物理學(xué)同時(shí)對(duì)人類的精神文明的建設(shè)也起了非常重要的作用。

　　未來(lái)怎么樣？我們研究的測(cè)度是從10的負(fù)15次方一直到10的27次方米，10的負(fù)15次方是基本粒子，甚至是更小的粒子。物質(zhì)有很多層次，從基本粒子到原子核、原子、分子、團(tuán)簇、凝聚態(tài)、生命物質(zhì)、生物體、星體、星系、宇宙，每個(gè)層次都有自己的基本規(guī)律，而這些規(guī)律相互聯(lián)系。21世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的目標(biāo)，既要對(duì)各個(gè)層次的規(guī)律展開全面的探索，更要尋找那些將不同層次的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)的規(guī)律。

　　從物理學(xué)的發(fā)展，從基礎(chǔ)研究的部分，正在微觀，原子、分子大小，宏觀跟宇觀三個(gè)尺度上深入開展。物理學(xué)的應(yīng)用研究，以多學(xué)科交叉結(jié)合的方式向更為廣闊的基礎(chǔ)學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域迅速的進(jìn)行開拓。

　　舉兩個(gè)例子，10的負(fù)15次方是原子到基本粒子。10的27次方是哈勃半徑，整個(gè)宇宙的大小。雖然測(cè)度相差了那么遠(yuǎn)，規(guī)律是不是一樣的呢？規(guī)律是相互聯(lián)系的，宇宙的起源是發(fā)生大爆炸，大爆炸的過(guò)程就是在這個(gè)區(qū)域里，包括我們已經(jīng)知道的，包括現(xiàn)在還不知道的規(guī)律的作用。各個(gè)層次之間的規(guī)律都有聯(lián)系，最小跟最大的之間都有聯(lián)系，所以物理學(xué)的研究有很廣闊的天地，作為物理學(xué)本身的研究來(lái)講。

　　我們看到的物質(zhì)，大部分是暗物質(zhì)跟暗能量，占95％以上。我們現(xiàn)在已經(jīng)知道的一些元素等等，存在的物質(zhì)不到5％。所以現(xiàn)在宇宙里暗物質(zhì)跟暗能量到底是什么東西，我們現(xiàn)在不了解，這顯然是很重要的純粹物理研究的問(wèn)題，或者基礎(chǔ)研究的問(wèn)題。

　　信息科學(xué)技術(shù)，集成度越來(lái)越大，元件之間的距離越做越精密，到50納米是個(gè)門檻，按照現(xiàn)在不是加工技術(shù)做不到，到50納米為什么有門檻，現(xiàn)在的電路設(shè)計(jì)有一千個(gè)電子打開一個(gè)開關(guān)，而一個(gè)個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)彼此是沒(méi)有關(guān)系的。如果小到這個(gè)測(cè)度，電子之間就有關(guān)系了，或者有點(diǎn)像過(guò)去我們做的普通的白光的事情，到50納米以下就產(chǎn)生激光類似的問(wèn)題就出現(xiàn)了。大家如果學(xué)過(guò)量子力學(xué)，有波函數(shù)的性質(zhì)，或者相維在這里就出現(xiàn)了，所以就發(fā)展了介觀物理，就意味著信息科學(xué)如果繼續(xù)往前推進(jìn)，有大量的物理問(wèn)題需要解決�，F(xiàn)在的計(jì)算都是基于二進(jìn)制的，但是這是一種方式，現(xiàn)在有另外一種量子計(jì)算，完全是用量子力學(xué)的概念進(jìn)行計(jì)算的，而這個(gè)計(jì)算如果發(fā)展成功，它的容量、計(jì)算能力會(huì)比現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)有很大很大的提高，但是這個(gè)工作還在繼續(xù)研究中。所以從應(yīng)用領(lǐng)域里，物理工作，介觀物理，量子計(jì)算等等，還有一些別的問(wèn)題，有很多問(wèn)題需要研究，而這些研究清楚了，產(chǎn)生的結(jié)果就完全不會(huì)亞于激光在光通訊里面表現(xiàn)出來(lái)的地位。

　　量子論跟相對(duì)論在科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的擴(kuò)展和應(yīng)用，雖然已經(jīng)取得了很大的成功，但是還遠(yuǎn)未到達(dá)止境�？磥�(lái)一直作為精密科學(xué)典范的物理學(xué)還是魅力未減。作為其他經(jīng)驗(yàn)科學(xué)基礎(chǔ)的地位，短時(shí)期內(nèi)不會(huì)動(dòng)搖。這是路甬祥院長(zhǎng)6月3號(hào)的講話，他不是物理學(xué)家，但他是科學(xué)技術(shù)學(xué)家，他對(duì)物理學(xué)的評(píng)價(jià)比我還要客觀一點(diǎn)，因?yàn)樗�不是物理學(xué)家。他也認(rèn)為下一個(gè)世紀(jì)，“物理學(xué)的地位短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變”。一些傳統(tǒng)學(xué)科仍將保持相當(dāng)?shù)莫?dú)特性，物理科學(xué)作為整個(gè)自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)地位，大概還不會(huì)動(dòng)搖。

　　量子力學(xué)的提出，相對(duì)論的建立和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確定，是20世紀(jì)最偉大的三大科學(xué)成就，使人類對(duì)于自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)達(dá)到前所未有的深度。然而，物質(zhì)世界和生命世界的奧秘不可窮盡，大量挑戰(zhàn)問(wèn)題還擺在人們的面前。在21世紀(jì)，物理學(xué)家將與自然科學(xué)各學(xué)科的科學(xué)家一起，迎接這些挑戰(zhàn)。

　　愛(ài)因斯坦不僅是偉大的科學(xué)家，在1930年寫的一篇文章《我的世界觀》，“人是為別人而生存的……我每天上百次的提醒自己：我的精神生活和物質(zhì)生命都依靠著別人（包括生者和死者）的勞動(dòng)，我必須盡力以同樣的分量來(lái)報(bào)償我所領(lǐng)受了的和至今還在領(lǐng)受著的東西。我強(qiáng)烈地向往著儉樸的生活，并且時(shí)常發(fā)覺(jué)自己占用了同胞的過(guò)多勞動(dòng)而難以忍受”。愛(ài)因斯坦認(rèn)為“我總覺(jué)得人們所努力追求的庸俗目標(biāo)——財(cái)產(chǎn)、虛榮、奢侈的生活都是可鄙的”。愛(ài)因斯坦在教學(xué)里也有非常獨(dú)到的看法，“學(xué)校的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是培養(yǎng)獨(dú)立行動(dòng)和獨(dú)立思考的人，這些人把為社會(huì)服務(wù)看作是自己人生的最高目的”。第二句是我們現(xiàn)在一直提倡的熱愛(ài)祖國(guó)、為人民服務(wù)，這是需要培養(yǎng)的目標(biāo)。這句話的目標(biāo)就是現(xiàn)在中央，包括胡錦濤總書記一直提倡的我們要培養(yǎng)的創(chuàng)新能力，實(shí)際上愛(ài)因斯坦早就說(shuō)的非常清楚的兩個(gè)非常主要的目標(biāo)。

　　“發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)當(dāng)把取得專門知識(shí)放在首位�！弊鳛橥瑢W(xué)的學(xué)習(xí)，是一個(gè)重要的參考和啟發(fā)。

　　謝謝大家。