给我留言 | 加入收藏 | 设为首页 | 会员中心 | 我要投稿 | RSS
| 借鉴/启示/前瞻/趋势 | 演讲全文 | 著名签名档 | 思考平台 | 全排行榜 | 求同存异 | 现象/性质/特征/效应 | 名言名句 | 打破惯例/改变认识/观念更新 |
您当前的位置:首页 > 启迪思维 > 演讲全文

周光召:如何发展中国的理论物理

时间:2013-04-21 17:20:26  来源:  作者:

理论物理在20世纪发挥了重要作用

20世纪是物理学的世纪,而理论物理在20世纪的物理学以及相关的学科方面发挥了非常重要、可以说是极其光辉的作用。

20世纪最重要的发现是相对论和量子力学,由相对论和量子力学结合发展出来的量子场论。这些理论对物理学、化学等领域产生了深刻影响。原子核物理、基本粒子物理、激光物理、量子化学、分子物理等,都受到了20世纪这两个最伟大发现的影响。而理论物理学家在发展从原子核、基本粒子到激光物理这些领域中都起了重要作用。理论物理学发展的很多思想和方法在多个领域现都被应用。1990—2003年的诺贝尔物理学奖14个奖中,4个是理论物理学家获得。

发展理论物理的条件

我想通过量子力学的发现来说明理论物理发展需要什么条件。量子力学发现过程中的环境、学术风气之好,是20世纪中最突出的一个例子。量子力学是第一次世界大战后主要在德国产生的,一战后相当一段时间内,德国科学家在世界上被排挤,所有国际会议都不邀请他们出席,连普朗克这样的大物理学家都不邀请,因为法英科学家不愿意看到他们。只有爱因斯坦例外,爱因斯坦当时虽然在德国工作,但是他早就放弃德国国籍加入了瑞士国籍。德国科学家当时在国际上相当孤立,替他们打抱不平的只有爱因斯坦。有一次国际会议在荷兰召开,由于其他德国科学家都没有接到邀请,爱因斯坦就拒绝参加,他觉得在那种困难的条件下要保护德国科学家。

同时作为战败国,德国物价一直暴涨,工作和生活条件都很差。尽管工作条件不好,量子力学还是在格丁根、慕尼黑以及丹麦的哥本哈根这几个地方发展起来,最后在格丁根集大成。在其发展过程中,有几点特别值得注意。

第一是培养了一大批杰出的青年科学家。最值得称道的是慕尼黑大学的索末菲教授,他培养了海森伯和泡利这两位最优秀的理论物理学家,当时他们20岁左右。他采取的培养政策不是留在自己身边,海森伯研究生没有毕业就被送到格丁根大学玻恩教授那里,玻恩是诺贝尔奖获得者。海森伯在格丁根呆了一年后,又到哥本哈根的玻尔教授处呆了一年。1922—1924年,海森伯在做研究生的三年中,经历了三个学术空气不同的地方,受到不同的训练。海森伯自己认为,他在三个地方受到的训练对他的成长十分有用,向索末菲学会了要攻克难题。当时旧量子论中最困难的问题是考虑相对论的原子光谱,这是索末菲解决的,在旧量子论中,索末菲的学术成就很高,理论物理技巧的水平恐怕也是最高的。到了格丁根,他学了很多数学,格丁根当时是德国的数学中心,大数学家希尔伯特就在那里,玻恩的数学也非常好。在哥本哈根跟玻尔学会了物理思维方法。海森伯受到了多方面的训练,1925年从哥本哈根回到格丁根以后,他做出了矩阵力学这个划时代的量子力学的结果,那时他才25岁左右。不久,在格丁根的薛定谔也发现了波动力学。

第二是当时学术争论非常激烈。争论主要由爱因斯坦和玻尔引起,因为他们具有完全不同的哲学观点。当时玻尔受到马赫思想的影响,只注重怎么解释观察到的现象,只要能解释这些现象,他基本上就认为是一个好的理论,并不追问最后是不是符合认识论的最基本观点。爱因斯坦不同,他坚决相信存在一个真实的客观世界,这个世界是有必然规律的。爱因斯坦对量子论的贡献一直到1924年为止都非常领先。他在1905年解释光电效应,提出了光既是粒子又是波动这个问题,他当时建议:所有物质的振动都应该量子化,成功地解释了固体的比热。他说花在量子论上的时间,比花在广义相对论的时间还要多,但是并没有得到非常好的结果,除了一个例外。

1924年,印度一位中学教师玻色,用了一个新办法推导普朗克的辐射规律,但他的文章未被杂志接收,就寄给爱因斯坦,希望爱因斯坦把它推荐给德国的杂志。爱因斯坦看了后觉得很好,就和玻色合作写出了著名的关于玻色-爱因斯坦统计的文章,预言了玻色-爱因斯坦凝聚态的存在。

爱因斯坦与玻尔在量子力学发现以前就见过若干次面,每一次都争论得非常厉害。我想这种争论对双方都起了很大作用,也给下一代的学生带来很大影响。所以海森伯就敢和玻尔争论,玻尔比他年纪大很多,相当于他的老师;泡利更不必说了,泡利是有名的愿意批评别人的人,当时对什么东西都要给予他个人的评价。泡利是少有的聪明人,在19岁还是学生时,就写了一篇精彩的广义相对论的总结文章。我当学生时读过这篇文章,它可以说是学习相对论的人必读的一篇文章。他和海森伯是同学,非常友好。海森伯每做一个工作,必须得到泡利的同意才能放心,如果泡利不同意,海森伯心里就打鼓:这个东西到底是对还是不对。泡利也会做出错误的判断,1956年,他认为杨振宁和李政道的宇称不守恒不可能。当时争论的气氛非常热烈,这种争论气氛没有任何顾忌,我想是促使当时理论物理能够快速发展的原因之一。而且因为争论,对薛定谔才有影响,因为他不赞成哥本哈根那套哲学,所以去发展了波动力学的理论。那时爱因斯坦支持薛定谔,玻尔和海森伯站在一起,但是他们两个也还有争论,争论是因为玻尔更看中他的互补原理。我是想说明,理论物理要发展必须要有学术争论,必须要在年轻的科学家之间、在年轻的和年长的科学家之间,有真正的毫无保留的学术批评和学术争论,只有在争论的过程中真理才能越辩越明,即使是反对的意见,到后来也可能产生新的科学成果。因此,就学术环境而言,第一要有个规模在临界以上的研究群体;第二这个群体必须要真正能够展开学术争论和学术批评;第三要有一些帅才,要有一些特别杰出的个人,青年科学家要发挥重要的作用。其实欧洲从20世纪开始,像相对论和量子力学,都是一些年轻的、最杰出的科学家起主导作用。普朗克40岁发现量子论,爱因斯坦26岁做出最重要的贡献,玻尔提出原子论时也就30多岁,量子力学建立起来时,海森伯、泡利、狄拉克都是20多岁,薛定谔大概30、40岁左右。怎么让一些特别杰出的人才能够被发现,能够成长,是今天的中国科学能不能快速发展的一个重要因素。

今年是国际物理年,我想主要是纪念爱因斯坦和量子论。1905年是爱因斯坦创造奇迹的一年,他发表了四篇具有划时代意义的文章。假定中国有个小孩也具有和他一样的素质,恐怕比他还要难于在社会上生存。因为他是极端崇尚自由的人,想干什么就干什么,他要念自己喜欢的书,不愿意去听老师的课,这样的学生在中国目前的教育制度下,不在中学被淘汰,就在大学被淘汰,我想这样的人在中国的研究机构恐怕也不会受欢迎。

来顶一下
返回首页
返回首页
发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
推荐资讯
相关文章
栏目更新
栏目热门