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在“世界物理年”展望物理学的未来

2005-04-27 来源:中华读书报  我有话说

这一名为“物理照耀世界”全球光束传递的

活动正是为了纪念20世纪伟大的物理学家爱因斯坦。同时,“国际物理年”的纪念和庆祝也渐次达到一个高潮。值此时刻,我们采访了中国物理学会理事长、中国科学院院士杨国桢先生,请他介绍了“世界物理年”的情况,探讨了中国物理学发展的现状和面临的问题。

“世界物理年”挂图之一

世界的物理年,中国的物理年

1905年,爱因斯坦先后发表了包括光电子理论、分子大小的新测定法、布朗运动理论、狭义相对论、质能公式等5篇论文,这些研究成果永久地改变了现代物理学的面貌。1905年因此被称为“爱因斯坦奇迹年”。中国物理学会理事长杨国桢评论说:“爱因斯坦的相对论揭示了空间和时间的本质联系,引发了一场‘科学革命’;而光电子理论则是量子力学的重要基础之一。相对论和量子理论构成了现代科学技术的基础,开启了物理学的新纪元。”为了纪念这些伟大发现100周年,由欧洲物理学会(EPS)在2001年“第三届世界物理学会大会”上提出2005年定为“世界物理年”的倡议;2002年,得到国际纯粹与应用物理联合会(IUPAP)第24次全体大会的一致通过;在2003年召开的联合国教科文组织(UNESCO)全体会议第32次会议上,表决通过了支持该决议;2004年6月10日,联合国大会召开第58次会议,会议鼓掌通过了2005年为“国际物理年”的决议。

“世界物理年”在中国的活动将紧密围绕“物理学与社会文明与进步”这一主题,由中国物理学学会与中国科协、科技部、教育部、中国科学院、中国工程院、国家自然科学基金委等多家单位,共同举办系列活动。其中包括:目前已经完成制作的“世界物理年”挂图;预计在6月份召开的“2005世界物理年”大型报告会;向公众推荐40多本优秀科普书;在中国科协2005年学术年会上举办“物理与交叉学科专题研讨会”;组织夏令营和知识竞赛等等。

杨国桢认为:“我们对爱因斯坦的纪念,不仅仅是缅怀过去,更是畅想未来的物理学的蓬勃发展。”

物理学:是衰退还是蓄势待发?

以前有句流行语―――“学好数理化,走遍天下都不怕”,但现在人们很少说这句话了。近年来,物理、数学等基础学科在青年学子中间都不太有吸引力了。而且,当前物理学领域也缺乏激动人心的突破。相比之下,生物领域的新发现和新技术层出不穷,极大地影响和改变着人们的生活,因此大家公认“21世纪是生物学的世纪”,难道物理学将要走向“衰退”甚至“终极”了吗?

“事实上,很多学科的发展都有波浪式的前进规律,”杨国桢说,“物理学领域即使现在没有轰动效果的新成果,但是它仍是各个学科的基础,是帮助其他学科获取新发现的工具。”我们都知道,21世纪生物学之所以能够异军突起,主要有赖于上世纪DNA双螺旋结构的发现,而颇具戏剧性的是,“四位发现人中,两位是生物学家、一位是物理学家,一位是化学家,充分说明了学科交叉和渗透的特点”。现在物理学与生物学的交叉融合是普遍的现象,像杨国桢曾进行的“光合作用的超快过程研究,就是激光技术用于光合作用的蛋白质分子中的快速能量转移过程,以了解光合作用过程的微观机制”。

谈起物理学的前景,杨国桢告诉记者,现今在公众眼中流行的技术,几乎都离不开物理学的参与,纳米、光通讯等很多前沿研究都起源于物理学并将继续依靠物理学的帮助。“例如计算机的发展,不久以后,大规模集成电路会遭遇到所谓瓶颈制约,研究人员将积极探索如何利用光的量子计算来解决此问题”,杨国桢说,“所以,物理与其他科学和工程学的合作是今天乃至今后的物理学重要发展方向之一”。

另外,他认为,在物理学本身的发展方面,仍有很多问题有待解决,比如宇宙的起源、暗物质和暗能量的来源、统一场论、凝聚态物理中的强关联理论等等,都有待物理学家和天文学家的共同努力。

推动中国物理学,教育是关键

今天,人们仍为年仅26岁的专利局小职员能够构想出天马行空般的相对论而称奇,爱因斯坦对今天的我们有什么启示呢?

“爱因斯坦是一个甘于寂寞的人,除了天才以外,他的工作热情源于爱好,”杨国桢说,“我们现在的评价体制过于市场化,这很可能扼杀自由探索精神”,“简单地用金钱或者市场效应来衡量科学价值,让搞科学的人很难踏实。”此外,“我们的应试教育培养出来的都是做物理题的能手,而不是用物理方法思考的人”。杨国桢对自己的大学物理老师印象非常深刻,他认为自己能热爱物理多亏了这位老师“超越”物理习题的教学方式。“学习物理的最大好处是教会我们如何简化复杂问题”,这需要超强的逻辑思维能力。“这种逻辑思维能力受用终身,而且可以融会贯通到各个领域,比如当年从事‘两弹一星’的23位科学家中,13位都是从事物理研究的,从理论知识迅速转化到技术领域上,对他们来说都并不困难”。

百余年来,诺贝尔物理学奖屡见华人身影,是不是中国人更适合从事物理研究呢?杨国桢认为,早期国内大学的物理教学质量非常高,给他们打下了很好的物理基础。

今天,国内物理学界的软硬件条件与世界发达国家相比有差别但不算很大,我们已有能力把学术成果频频发表在国外知名刊物上,但是,“我们的独立思考和原始创新能力与国外相比差距比较大”。“归根结底,教育是关键”,而教育更应关注的是如何挖掘学生对物理的兴趣和物理思考能力的提高。“我们期望,‘国际物理年’纪念活动能够激起公众特别是青年学子对物理学的兴趣和热情,并从历史中汲取力量,”杨国桢说,“我相信,中国人能够为物理学的发展做出重要贡献。”

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