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  • 路甬祥谈百年物理学的八点启示
  • 作者:佚名
  • 发表日期:十月 01, 2007
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  • 编者导读:科学时报 5月31日 记者：易蓉蓉“纪念爱因斯坦等近代物理学革命的缔造者，并从其成就和发现历程中汲取可贵的经验与启示，以提升我们的创新自信心、提升中华民族自主创新能力。”5月31日，中国科学院院长路甬祥在“‘科学与中国’庆祝2005年世界物理年院士专家巡讲报告会”上作题为《百年物理学的启示》的报告时向听众如此表示。 路甬祥说，100年前爱因斯坦发表的5篇论文，引发了以量子论和相对论为基础的...
  • 科学时报 5月31日 记者：易蓉蓉

    “纪念爱因斯坦等近代物理学革命的缔造者，并从其成就和发现历程中汲取可贵的经验与启示，以提升我们的创新自信心、提升中华民族自主创新能力。”5月31日，中国科学院院长路甬祥在“‘科学与中国’庆祝2005年世界物理年院士专家巡讲报告会”上作题为《百年物理学的启示》的报告时向听众如此表示。

    路甬祥说，100年前爱因斯坦发表的5篇论文，引发了以量子论和相对论为基础的近代物理学革命。这场近代物理学革命将科学引入到一个新时代，人类认知的触角伸向宏观和微观世界，催生核能、半导体、激光等新技术，改变了人类现代的生产、生活与思维方式。

    路甬祥从8个方面谈了爱因斯坦等近代物理学家的成就及发现历程带来的启示。

    一是实验和理论之间的矛盾催生新的科学概念。19世纪末，人们陶醉于经典物理学的解释，甚至认为物理学已无大事可做，但当时一些物理现象的发现，已经预示了经典物理学解释的局限性。比如热辐射现象的新的实验观测对当时的经典物理学理论提出了质疑，麦克斯韦的电磁场理论虽然能较好地解释电磁波以及光的传播，但对于热辐射的辐射和吸收无能为力。科学是实证知识体系，一旦理论与严密的实验结果不一致，无论这种理论如何权威，科学家都有理由去质疑并完善它，或创造新的理论替代它。科学探索的最终结果是对发现的自然现象做出精确的理论解释，而这不仅需要有严谨的科学态度、理性的质疑精神，更需要深邃的思考能力、缜密的分析能力和理论思维的能力。

    二是重大的科学突破往往始于凝炼出重要的科学问题。提出问题可能比解决问题更重要。荷兰物理学家罗伦兹和法国物理学家彭加勒的工作不自觉地偏离了经典物理学的框架，但没再向前突破原来经典理论的框架。创立相对论的机会与重任留给了爱因斯坦，相对论研究的三部曲展示了他对已有知识的透彻理解、非凡的科学思维创造力和挑战已有理论跟理论体系的勇气。

    三是科学的想像力需要严谨的实验证据支持。质疑并挑战已有的科学理论，需要严谨的实验作依据。

    四是自然科学需要数学语言。近代物理学的书写语言是数学，德国天文学家开普勒用代数方程总结出了行星运动三定律，意大利物理学家伽利略以几何学方法论证落体运动定律。革命导师马克思甚至认为，一门科学只有成功地运用数学才是成熟的学科。当代一些新的物理理论出现时，都能够找到数学工具，或创造新的数学工具来为之服务，因为数学是对数与形的简捷的概括和优美的表达方式。

    五是新仪器的发明为科学打开新的窗口。20世纪最重要的仪器是粒子加速器和电子计算机，前者的发明使人类深入到微观粒子世界，发现了μ介子等重要粒子，后者可以对没有解析解的物理方程实现数值解，可以模拟实际上不能实现的某些设想的实验。在科学越来越依赖于研究手段的今天，实验手段的进步不仅可以有助于理论突破，甚至可以打开新的窗口，改变科学家的思路，开辟新的研究领域；轻视实验手段和方法的思想可能使科学处于停滞和陷于困境。

    六是物理学与生命科学相互作用。生命是物质的，物理学的发展也必定要涉及生命物质规律的研究。物理学与其他自然科学交叉与相互作用，曾经产生并形成了科学物理学、生物物理学等交叉学科，而且20世纪的生命科学在物理学的基础上发生了革命性的变化，即 DNA双螺旋结构的发现及其广泛而深远的影响。生命科学的革命性变革正是物理学、化学和生物学等相互交叉的结果，物理学的概念与方法以及物理学家深入到生命科学领域进行探索，做出了重要的贡献。许多有成就的生命科学家来自于物理学、化学等其他领域，许多原本学物理的科学家成名后兴趣转移去参与生命科学的研究。

    七是社会需求的拉动以及科学与技术的互动。1959年美国物理学家费曼就幻想用大机器制造小机器，用小机器制造更小的机器，把大英百科全书记录在针尖大小的地方，甚至能够搬动和排列原子。微观尺度制造的理想，在科学认识的推进和社会需求的拉动下，把加工尺度从微米级推进到纳米级。半导体、集成电路和纳米科技的发展说明，导致科技进步的动力不仅来自于科学家和工程师的创造欲，而且来自社会需求的拉动。自第二次世界大战以来，社会需求对科学发现和技术发明的拉动作用越来越大，要求科技人员、科技管理人员摒弃封闭的经院式的思考方法和管理方式，密切与社会的联系，准确把握社会需求，有效而又针对性地推动科技进步和创新。特别是对于我国这样一个急需利用有限的科技资源推动现代化建设的发展中国家的科技人员来说，更是如此。袁隆平的杂交水稻，不仅来自他的创造力，也来源于中国13亿人口对粮食的需求。

    八是物理学前景光明。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，尤其近代物理学，也营造出了内容丰富、思维缜密、不断创新的理论方法和实验体系。一直作为精密科学典范的物理学仍是魅力未减，作为其他经验科学基础的地位短时期还不会改变。
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