2005世界物理年科普系列报告会(第四场)
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2005年諾貝爾物理獎得主--- 漢希(T.W. Hänsch )與霍爾(J.L. Hall )文/鄭王曜、施宙聰2005年是愛因斯坦發表狹義相對論以及光電效應和布朗運動理論的100週年,為了推動物理教學與研究,聯合國特別將2005年定為世界物理年。
愛因斯坦假設光速在慣性座標中為恆定,透過此絕對的基本物理量建立了狹義相對論和質能關係,此外他提出光量子成功解釋光電效應。
非常恰巧的,2005年10月發佈的諾貝爾物理獎得主漢希(Theodor W. Hänsch )、霍爾(John L. Hall )與葛勞柏(Roy J. Glauber )的貢獻跟光速及光的量子性質有密切的關係。
漢希及霍爾兩人因在精密雷射光譜,包括光頻梳(optical frequency comb )技術的發展而獲此殊榮。
霍爾是美國JILA (Joint Institute of Laboratory of Astrophysics )的資深研究員,是雷射穩頻高手。
漢希是德國慕尼黑大學教授及普朗克量子光學研究所主任,是氫原子1S-2S 光譜高手。
他們兩人是好朋友,都熱愛實驗。
到JILA 拜訪霍爾,通常要在地下室的實驗室才能找到他。
漢希在慕尼黑大學物理系辦公室對面有一個人實驗室,他常在那裡做一些有趣的實驗,霍爾來訪時也會邀他一起做實驗。
在這篇文章我們將簡介漢希與霍爾的學術工作及光頻梳。
雷射穩頻雷射的本徵線寬(intrinsic linewidth )由Schawlow-Townes relation 所限制,除了半導體雷射因其微小共振腔內光子數目不多線寬大外,大部分雷射的本徵線寬小於1 Hz 。
如1 mW 的紅光633 nm HeNe 雷射,其Schawlow-Townes 線寬小於1 mHz 。
然而由於各種不同的技術性噪音(technical noise ),例如雷射結構的振動、折射率的擾動等,實際的雷射系統離Schawlow-Townes 線寬有一段不算小的距離。
1905,一个奇迹年国际物理年纪念100年前,26岁的天才物理学家爱因斯坦,一口气完成了6篇具有划时代意义的论文,包括现代物理学中三项伟大的成就:分子运动论、狭义相对论和光量子假说,影响了百年来的物理发展。
这一年被称为“奇迹年”。
在这一“奇迹年”100周年来临之际,全球物理学界一致呼吁2005年为“世界物理年”。
该倡议由欧洲物理学会首先提出,得到国际纯粹与应用物理联合会的一致通过。
2004年6月,联合国大会第58次会议通过决议,确立2005年为“国际物理年”。
2005年全球物理学界将组织一系列活动,纪念相对论诞生100周年,纪念爱因斯坦逝世50周年。
“奇迹”,似乎是指某种超自然力量的现象或事件,应该与立足于实证基础上的科学相互对立。
但是在科学史上,却有个年代因为集中出现了某个天才人物一系列的惊人智慧之果,而被称之为“奇迹年”。
这就是1905年。
在这一年,在伯尔尼瑞士专利局工作的26岁的天才物理学家爱因斯坦,在不到1年的时间里一口气完成了6篇具有划时代意义的物理学论文,其中5篇于当年、另一篇于次年发表在当时国际物理学界声望最高的《物理学杂志》上。
这6篇论文在现代物理学的3个不同领域作出了4项划时代的伟大贡献,创造了科学史也是人类历史上的奇迹,影响了百年来的物理发展。
这一年被称之为“奇迹年”。
发表在1905年的5篇论文分别是:1、《关于光的产生和转化的一个启发性观点》,讨论了光量子以及光电效应;2、《分子大小的新测定》,推导出计算扩散速度的数学公式;3、《关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》,提供了原子确实存在的证明;4、《论动体的电动力学》,提出时空关系新理论,被称为“狭义相对论”;5、《物体的惯性是否决定其内能》,建立在狭义相对论基础上,表明质量和能量可互换,后来推出最著名的科学方程:E=mc2。
过去的物理学都以牛顿的理论为基础,认为时间和空间是绝对的,两者没有任何直接联系。
似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟,在任何情况下,它的速率永远都是相同的,世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。
2005年影响人类的10条科学发现2005年是科学界丰富多彩的一年,很多重大的科学新闻在这一年发生。现在,让我们回过头来,重新看一看这一年中我们的地球到底发生了什么? 1.巴基斯坦地震灾难在世界上,自然灾害的发生非常频繁。但我们不能责怪大自然,因为人类已经抵达了倾向于自然灾害的临界线,并且生活在不符合自然规律的物质世界里。巴基斯坦发生的里氏7.6级的地震夺走了8万人的生命。在面对看似正常的灾难时,人类是无能为力的。2.火星上发现生命的痕迹火星上发现生命的痕迹还要追溯到2004年,这看上去似乎是一个神秘的事情,并且使科学研究为之跃跃欲试。经研究发现,火星上的空气中含有甲烷成分。研究表明,甲烷存在的区域就是地下冰层聚集的地区,冰层可以提供生物所需的稀有液体,也就是可以证明火星上确实存在着生命可以活动的环境。3.回归自然2005年初,美国科学家提议,要引进大象、狮子和骆驼以打造美国的“生态史公园”,目的在于使国家的部分地区能够拥有与史前相同的自然环境,同时能够保护在非洲濒临灭绝的动物。在西伯利亚,一项相似的计划正在酝酿之中,科学家正在努力恢复一片原始的沼泽地和森林,使其回归到1万年以前。科学家引进草食动物和爬行类动物,这将会改变这个地区的生物和生态环境。4.超级“星球”天文学家希望能够在其他行星中找到更多与地球相类似的天体,但是目前的技术还达不到这一要求。现存的科学方法很有限,研究者发现了一个体积是地球7.5倍的天体,并且相当的坚硬。目前科学家通过努力,收集了150颗与地球相似的行星的相关数据。5.神话变为现实日本科学家描绘出了自然环境中的“巨形乌贼”。在美国加州,科学家发现上百只的巨大乌贼在海边搁浅。并且,科学家用摄像机捕捉到了另一种新的巨形乌贼的图像。总而言之,2005年是动物神话成为现实的关键一年。6.人类基因组解码取得突破性进展2005年是破解基因组序列的重要一年,科学家破译了黑猩猩的基因组密码,这样的研究已经成为基因研究的重头戏。但是人们还没有看到水稻基因组的破解图。对于人类DNA的研究,也反映了双胞胎并不是完全一致的。并且,有9组人类基因正在经历快速演变。7.纳米世界的离奇故事在纳米科技世界里,工程师们制造了微小的纳米模型。许多研究小组研制了世界上最小的轿车、机器人、冰箱和钢笔。一个目的就是,这些用人类肉眼几乎无法辨认的微型机器在有一天能够发挥巨大的作用,例如将药物移植到细胞当中,或用于治疗癌症。8.机器人研究技术的新突破研究机器人的目的是让他们能够与人类更加相似,为人类更多的服务。这个目标在2005年取得了重要突破。一个科研小组称,他们研究发现,机器人的皮肤可以像人类一样感知外在的世界。9.人类可以永远不老美国行为学研究者称,人类可以永远保持年轻。这项研究因为延续了老鼠的生命而获得了科学界重要的奖项。科学家研究了引发老鼠年龄变化的变异DNA,从而找到了延长老鼠寿命的新方法,这种新方法有望应用于人类。同时,科学家还在老鼠身上发现了另一种基因可以防止骨骼的老化。10.全球气候变暖2005年,气候持续变暖,是最热最干旱的一年,是飓风肆虐的一年。动物的栖息地也时刻在发生变化,繁殖方式也随之改变。2005年的全球平均气温有所上升,150个国家提出了要联合解决环境灾难问题,但问题的核心是要认清多少灾难是人为造成的,多少是温室效应造成的。人类在对抗自然的同时,也面对自我的挑战。(李从渊。
2005世界物理年简介作者:数理科学部白坤朝张守著倪培根汲培文发表时间:2005-6-8 摘自:情况交流1905年,爱因斯坦先后发表了4篇具有划时代意义的论文,为相对论、量子理论和布朗运动理论的建立奠定了基础,对现代物理学的发展产生了巨大的影响。
100年后,为了纪念这一历史性的年份,全球物理学界一致呼吁将2005年定为“世界物理年”,以纪念这位伟大的物理学家—爱因斯坦并唤起公众对物理学的关注。
2000年11月在柏林召开的世界物理大会上,40多位来自世界各地的专家提出将2005年定为“世界物理年”的倡议。
2001年3月,欧洲物理学会开展活动,旨在争取欧洲各国对该项倡议的支持。
在2002年10月召开的国际纯粹与应用物理联合会(IUPAP)第24次全体大会上,一致通过将2005年确立为“世界物理年”,此决定得到了许多国际组织的支持。
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,表决通过了支持将2005年定为世界物理年的决议。
2004年6月10日,联合国大会召开第58次会议,通过了将2005年定为“世界物理年”的决议。
“2005—世界物理年”的宗旨就是通过展示物理在社会、经济、技术、文化等方面的重要作用,在全球范围内争取公众对物理学的理解与支持,坚定公众对物理学的信念,推动物理教育,培养物理人才,使物理学在21世纪得到全新的发展。
“2005—世界物理年”活动的主题是:爱因斯坦在21 世纪。
“2005—世界物理年”系列活动主要围绕以下几个方面开展:提升公众对物理科学的认识;物理学教育;物理学作为其他学科领域基础性,为新科学、技术领域的发展起到孵化器的作用;21世纪物理学面临的挑战;妇女在物理学的作用;从埃及、古希腊到现代,物理学的文化传承等。
活动开展的方式包括:在世界各地巡展物理学的发展和取得的成就;每天发生的物理学与现存文化相融合实际事件;中学、大学、国立和私立实验室与物理学有关的活动;物理学与工业、技术领域交融的交叉学科会议、工作组会议或座谈会;在报纸和专业杂志发表与物理有关的文章,在公共场所和交通工具(火车、公共汽车和飞机)上张贴海报,发行特别版的邮票等;在国家和地方的电视台和电台作专题节目;在国家物理学会公告栏发布有关“2005—世界物理年”的新闻;在“2005—世界物理年”网站上更新信息和论谈。
中国物理学会2003年度工作总结1.学术交流2003年学会及分会专业委员会共组织国内、国际学术会议33次,其中国际会议7次,据不完全统计,参加人员超过4200人。
“中国物理学会2003年秋季学术会议”是历届规模最大的一次,参会人员近600人。
“第三届大块非晶材料国际学术研讨会”于10月份在北京召开,会议邀请了许多大块非晶领域国际知名科学家,参加人员中外宾超过80人。
今年9月,与中国植物学会在沈阳共同组织的中国科协2003年学术年会分会场——“当代科学交叉的典范——纪念DNA双螺旋分子模型建立50周年”学术研讨会,邀请匡廷云院士、欧阳钟灿院士、方晓红博士、邓希贤研究员及赵军博士等5个学科专家作学术报告,受到听众的热烈欢迎。
今年10月在北京召开的“材料科学中先进显微学中英双边会议”(China-UK Joint Symposium on Advanced Microscopy in Materials Science)是在“第十届国际北京分析测试学术报告会及展览会”(以下简称BCEIA 2003)期间举办的电镜分会的“会内会”,会议由电子显微镜分会主办,几年来,该分会已举办了多次双边会议,收效很好。
11月14日,常务理事会议通过了学术交流委员会的换届人选:主任:张杰副主任:甘子钊何祚庥秘书:邵海鸥委员:共26人2. 科学普及(1)科普报告:核物理分会组织北大物理学院教授在上海中学做科普报告3次,每次听众都逾千人;1月19—22日,谢诒成、吴令安在北京物理学校做科普报告共四场;4月4日,同步辐射专业委员会冼鼎昌院士在北京作科普报告“21世纪的生物学”;引力与相对论天体物理分会主任赵峥先后在北京海淀区教师进修学校、湖北教育学院、北京四中、清华附中等多处为大、中学校师生作题为“黑洞和膨胀的宇宙”、“相对论和宇宙”等科普报告,赵教授还在北师大开设了跨校、跨系的课程“从爱因斯坦到霍金宇宙”,听众约5000人;粒子加速器分会组织科普讲座3次,听众共80人;光散射专业委员会组织科普报告会1场,听众300人;静电专业委员会组织人员先后在茂名市等十余个单位举办技术讲座,普及静电防护与应用知识共11讲,听众220人。
2005年“国际物理年”1905 年爱因斯坦先后发表了有关量子理论、布朗尼运动及相对论等5篇举足轻重的论文,为相对论的建立奠定了基础,为量子理论的发展做出了重要贡献。
为纪念相对论诞生100周年以及爱因斯坦逝世50周年,2002 年10 月在国际理论及应用物理联盟(IUPAP) 的一次集会中一致通过推动2005 年为世界物理年这一提案,这一题案获得联合国教科文组织的支持。
2004年6月10日联合国大会第58次会议通过2005年为“国际物理年”的决议。
这是联合国首次为一个学科确定的全球规模的纪念活动。
2005年全球物理学界将组织一系列活动,纪念相对论诞生100周年,纪念爱因斯坦逝世50周年。
上海市物理学会在中国物理学会及上海市科协领导下也将积极配合组织相应的“国际物理年”系列活动。
一、“2005国际物理年”——名家科普讲坛时间:2005年4月14日(星期四)下午1:30地点:科学会堂报告题目:《我们生活中的量子能,兼谈爱因斯坦对光电效应的贡献》报告人:中科院院士沈学础教授二、“物理照耀世界”光传递活动物理照耀世界”光传递活动是国际物理学界发起的,旨在引起全球公众舆论关注物理学对人类文明发展所作贡献的群众参与性活动。
光信号从爱因斯坦工作过的美国普林斯顿发出,通过大洋光缆在24小时内由各国公众传递绕全球一周最后返回美国。
该信号于4月19日晚上19:00在上海登陆,途经全国31个省(市、自治区),共33个城市,最后同时汇聚到北京,再分别传送到俄罗斯和印度。
上海市将在崇明海缆登陆局与上海电信大楼同步举行开幕式并接收来自美国的信号,并同时向浙江与江苏传递。
届时上海的手机及小灵通用户将会收到相关的短信,共庆国际物理年。
三、“2005世界物理年”专场报告会时间:2005年4月16日(星期六)下午1:30地点:科学会堂1205室报告题目:“物理”为你的人生注入活力(关注、引导更多的女生学科学)报告人:上海交通大学物理系严燕来教授四、国际物理年科普知识竞赛在4月下旬,由上海市科技馆、上海市物理学会主办,复旦大学物理系承办,在上海市科技馆举行为期一天的中学生国际物理年科普知识竞赛及科普报告会。
物理照耀世界——物理学系2005世界物理年系列活动巡礼20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦(1879——1955)在1905年发表了3篇具有划时代意义的论文,为相对论、量子论和布朗运动理论等物理学基础领域奠定了重要基础,1905年也因此被称为“科学奇迹年”。
为纪念20世纪这一物理学史上的重要里程碑和这位伟大的物理学家,在这一奇迹年100周年来临之际,全球物理学界一致呼吁2005年为“世界物理年”。
2004年6月,联合国第58次大会通过了将2005年定为“国际物理年”的决议。
目前,全世界各国家(地区)物理学会正开展着各式各样的纪念活动,同时鼓励越来越多的机构参与到本次世纪盛会中来。
为积极响应这一号召,我系从今年年初便开始了活动的筹划准备工作,并于5月在校本部学生区顺利拉开了活动的序幕。
本次活动定位于纪念世界物理年,让越来越多的人了解物理、喜爱物理、参与物理,为物理的普及,科普的宣传等工作出我们应有的贡献。
活动内容包括:“让物理走向大众”大型签名活动,活动的目的旨在唤起大众对物理的关注,号召大家以饱满的热情投入到本次活动中来,同时形成组织者与参与者的互动。
该活动一经推出,立刻在学生中间引起了强烈的反响,大家纷纷签名留念,同时抒发自己对物理学的热爱。
在该活动的烘托下,我系三个大型科普展览先后闪亮登场,他们是:推动人类文明与进步的物理学展览,20世纪重大科学技术成果展览,、物理学科普仪器展。
其间,通过沟通与协商,我系与陕西省物理协会、陕西省科技馆等多家机构和单位达成了密切的合作伙伴关系,共同将科普宣传活动推向高潮。
其中,推动人类文明与进步的物理学展览由中国物理学会提供,包含50余张挂图,全面概述物理学基础理论、物理学发展历史、物理学应用、杰出物理学家、中国物理学进展、物理学探索及面临的挑战等。
内容全面、科学,图片珍贵、精美,注解精练、通俗。
内容分为5篇,既浑然一体,又自成体系。
具体为:理论篇——统一永恒的追求:概括物理学的力学、热学、电动力学、相对论、量子力学等基础理论,以及与其他学科基础理论的交叉;人物篇——杰出物理学家:回顾物理学历史上杰出物理学家及其所做出的杰出贡献;应用篇——无所不在,无处不用:展示物理学在激光技术、材料、能源、生物医学、农业、国防以及人们日常生活中的应用;机构篇——物理学家的活动舞台:反映中国物理学界科研、教学、工业应用现状,以及大型实验设备和仪器等;展望篇——无尽的探索:点评当代物理学所面临的机遇与挑战,展望物理学未来的发展。
2005世界物理年科普系列报告会(第四场)中国科学院基础局局长张杰院士介绍世界物理年背景主持人:各位院士,各位来宾,各位老师,各位同学,上午好。
今天是我们国际物理年第二场科学家与青少年的报告会。
首先请允许我介绍一下今天出席报告会的各位院士、专家和领导来宾。
中国科学院交叉学科理论研究中心于渌院士。
中国科学院物理研究说杨国桢院士。
中国科学院基础局局长张杰院士。
北京青少年科技俱乐部活动委员会主任王绶管院士。
中国科学院院士工作局副局长陈丹。
出席今天报告会的还有各学校的老师。
同学们,作为世界物理年的一项活动,中国科学院数学物理学部、北京青少年科技俱乐部活动委员会和中国物理学会联合举办了2005世界物理年科普系列报告会,同时也是科协青少年部举办的2005年科技周活动的一个项目。
今天活动的内容有两项,第一,科学名家讲座。
第二,世界物理年科学家与青少年对话。
首先第一个内容是科学名家讲座。
今天我们邀请了于渌院士、杨国桢院士做报告,参加的听众有科技俱乐部基地学校和一些外校的老师们和同学们。
我们热烈的欢迎科学家和各位老师、同学的到来。
张杰:今天非常荣幸跟我最尊敬的几位长辈一块跟同学们纪念世界物理年。
我的研究单位是中科院物理研究所。
今天我主要是给大家介绍一下世界物理年和2005世界物理年科普系列报告会,相当于做这两个名词解释。
1905年是整个人类发展史上的奇迹年,在这一年刚刚26岁的爱因斯坦写出了五篇论文,而这五篇论文整个改变了人类文明的进程。
因为这五篇论文,后面产生出了量子力学和相对论。
量子力学和相对论的建立,是物理学史上具有划时代意义的里程碑,是20世纪最重要的科学发现,是人类智慧的结晶,是科学原创的杰出成就和体现。
同时使我们对物质世界的认识建立在崭新的时空观念上,从而不但为现代物理学的发展奠定了基础,也为我们一百年来科学技术起了奠基的作用,对整个人类的文明和进步起到了前所未有的推动作用。
可以说整个上个世纪四大发明,其实就是建立在这两大理论基础上的。
而这两大理论的基础就是在1905年爱因斯坦的五篇论文,已经奠定了这个基础。
我们今天所看到的原子能以及半导体、计算机、激光器,实际上都是起源于这两个基本理论。
原子能是非常有用的,除了国防以外,现在对能源起非常重要的作用,还有生物技术。
半导体也是一样,现在的计算机、通讯、电子工业、军事,都是非常有用的。
计算机就更有用了,每个人在家里,包括今天的上网,都是当年爱因斯坦在1905年就给我们奠定的基础。
激光器,我对这个有特殊感情的,因为我自己做这方面的研究,除了国防、科研、信息、工业加工、医疗以及我们平常每天在家里放的CD、VCD,其实都是和激光有关的。
物理学是一个对人类智慧最大的挑战,同时可以让我们尽情地发挥人类智慧的学科。
物理学的发展,推动了整个世界的文明和进步。
为了纪念这个伟大成就一百周年,全球的物理学界一致呼吁,将2005年定为“世界物理年”。
欧洲的物理学会在2000年首先提出了这个倡议,2002年国际纯粹与应用物理联合会第24次全体大会通过了这个倡议。
2003年联合国教科文组织第32次会议支持了这个倡议。
2004年6月10号,联合国第58次会议通过,将2005年定为“世界物理年”。
宗旨是展示物理学在经济、技术、文化等方面的重要作用,在全球范围内争取公众对物理学的信念,推动物理学教育,培养物理学人才,使物理学在21世纪得到全新的发展。
物理学的进步对人类文明的发展进程有非常大的影响。
物理学的定义是研究物质结构、性质、基本运动规律及其相互作用的学科,是自然科学和许多高新技术的基础,也是一项激动人心的智力探险活动,对人类文明做出了巨大贡献。
物理学拓展了我们认识自然的疆界,深化了我们对其它学科的理解。
今天的物理学与其它学科的交叉,更加深刻和广泛,为生物学、医学、地学、农学等提供了探测手段和研究方法,促进了天文、材料、能源、信息等学科的发展。
物理学的进步对于社会发展和人类生活的改善有着不可估量的作用。
“2005年世界物理年科普系列报告会”的原因,是为进一步宣传物理学对人类社会的影响,促进物理学的研究和人才培养,在全社会营造学科学、用科学的氛围,普及科学知识,传播科学思想和科学方法,弘扬科学精神,提高社会公众的科学素养,由中国科学院数学物理学部、北京青少年科技俱乐部活动委员会和中国物理学会共同主办“2005世界物理年科普系列报告会”,这既是世界物理年在中国的活动内容之一,也是科学与中国院士专家巡讲团和北京青少年科技俱乐部活动委员会科学名家讲座的一部分。
希望通过组织这样一系列的科普报告活动,能够进一步激发同学们热爱科学、学习科学的兴趣,促进同学们更深刻地认识科学、领悟科学,帮助同学们增长科学知识,提高科学素养,并引导同学们从“走近科学”进而“走进科学”。
在我小的时候经常会问到一个问题,就是长大了以后干什么,随着时代的变迁,长大了以后干什么的答案一直在不断变。
我在很小很小的时候自己想干什么,将来长大了一定要当科学家,做物理是很好的事情,立志要做物理。
10、20年前,或者是20、30年前说长大了干什么,长大了要当工人、农民、解放军,更近一点的说长大了干什么,长大了以后我要像比尔.盖茨那样挣大钱。
现在我们是不是又回到了一个时候,物理学给人类社会带来的作用既然这么巨大,我们实实在在的应该想一想在座的同学们长大了要干什么,长大了还是要当物理学家,因为物理学实际上对人类智慧最大的一个挑战,同时也是对人类的智慧最好的施展机会的学科,假如在座的各位认为自己是聪明的,是能干的,物理学是最好的发挥聪明和才干的学科。
1905年爱因斯坦似乎已经把一切伟大的事情都做完了,我要再做物理的话,还有没有事情可做?这个答案是肯定的,其实我们还有足够多的问题留给同学们来做。
首先,宇宙起源。
现在的理论告诉我们整个宇宙起源于很多年以前的一次大爆炸,这其实就是一个理论。
人类希望从实验上证实这一点。
我们现在证实到了什么地方?现在大概证实到了在10的负16次方秒之后的事情,基本都得到了证实。
但是更往前,在宇宙大爆炸的一刹那间,究竟是不是可以限制宇宙,还没有得到证实。
爱因斯坦建立的物理学的规律,在这一刹那都不是实用的,给我们提供了非常好的为这个难题奋斗终身的事情。
另外一件事情,物质本质。
现在物理学家经过几百年的研究,已经知道了平常的世界由分子、原子、原子核、质子、电子、夸克组成,但是现在仍然有很多问题,比如夸克为什么不能单独存在,另外夸克有没有结构,以及物质的质量是如何产生的,这些都是留给我们的重大问题。
更大的问题是人类自身,生命应该是宇宙间的另外一个奇迹,生命究竟是怎么起源来的?人的进化图,我想起我在上大学学新概念英语,有一个图,是倒过来的,猴子在给它的子孙讲猴子是怎么进化的,是从人逐渐变成猴子。
地球的生命究竟从什么地方来的,生命体的物质、能量、信息的转换过程,这些问题最本质来讲都是物理问题。
脑和认知是更加复杂的问题,整个认知的过程,包括认知,脑子里的逻辑过程其实现在都不知道,究竟思维逻辑是一种数学逻辑还是量子逻辑,或者是第三种逻辑,这个问题的解决也是有待于在座的各位同学将来在学习和研究的过程当中逐渐解开谜底。
当然这样的问题还有很多很多,包括近几年刚刚发现的,我们认为对宇宙知道的很多,但是前几年刚刚知道原来我们只知道宇宙的很小的一部分,更大的是暗物质和暗能量,只占50%。
报告最开始是爱因斯坦1905年的照片,这是爱因斯坦晚年的照片。
爱因斯坦曾经说过一句话,“想象比知识更加重要”。
某种意义上说这是非常重要的,当我们有了一定的知识以后,想象力对整个科学的发展将要起更加重要的作用。
我很愿意用这张图结束报告,这实际上是李政道先生在世界物理年4月15号在人民大会堂纪念大会上的几句话。
在月球上看地球,地球在太阳系是一个不大的行星,太阳在整个银河系当中也不是特殊的星,而整个银河系在整个宇宙当中也是非常渺小的。
但是,因为爱因斯坦在我们这个小小的地球上生活过,所以我们这颗蓝色的星球就比宇宙的其他部分更加有特色,同时它是唯一一个有智慧的星球,有人的道德,所以我们非常幸运,这个地球上爱因斯坦曾经住过,使今天的文明和进步产生了翻天覆地的变化。
期待着下一个物理奇迹年在中国出现,也非常希望爱因斯坦就是你们当中的一个。
谢谢大家。
报告一:近代物理学的发展——纪念2005世界物理年报告人:中国科学院物理研究所研究员杨国桢院士主持人:谢谢张杰院士,张杰院士在演讲中对在座的每一个人,特别是每一位青少年朋友提出期望。
下面请中国科学院物理研究所杨国桢院士做报告。
杨国桢:各位老师,各位同学,早上好。
我非常高兴今天能到这儿来跟同学们讲一讲。
我高兴的理由至少有两块,第一,每一个人都有中学时代,我进了四中,就想我的中学时代。
第二个原因是张杰院士最后的一张片子,整个物理学的发展,或者整个科学技术的发展都要靠在座的中学生,你们是我们未来的希望,希望以后的爱因斯坦或者类似的伟大科学家就产生在你们中间跟没有来听报告的中学生里面。
我今天讲的题目是《近代物理学的发展——纪念2005世界物理年》。
报告分成四个部分。
第一部分,介绍一下2005世界物理年。
1905年,也就是一百年以前,爱因斯坦连续发表了5篇著名的文章。
这5篇著名的文章分布在三个主要领域,第一是关于光量子假说。
我想把光看成是具有量子,爱因斯坦给出了公式。
第二部分的工作发表了两篇文章,提出了分子运动论,从实验上证明了,至少从一个角度证明了分子、原子的存在。
第三是非常重要的,第三个工作的第一篇文章是狭义相对论,第二篇文章给出了现在原子能利用的主要理论基础,也就是质量跟能量的等价性,1=MC平方。
1905年爱因斯坦发表文章的照片,这是1907年的照片。
上世纪初叶,除了爱因斯坦,在另外一个方面,相对论以外的量子力学做了贡献,就是光量子假说以外,量子力学的建立,以普朗克、薛定谔、海森堡、波尔和狄拉克都做出了重要贡献。
你们在中学里学到的牛顿的经典力学,运动速度很高,可以跟光速比较,这是狭义相对论研究的领域,这个研究领域跟以后有什么关系呢?在原子体系里面利用率很高。
光的运动速度本身就是光速,所以涉及到光的事情,往往就用相对论。
什么叫量子力学呢?牛顿力学同学们都很熟悉,但是我们的研究工作越来越深入到研究原子、分子的运动规律,就是量子力学。
量子力学要研究的微观体系里面的一些规律问题,就是量子力学。
量子力学规律正像你们学到的牛顿力学,可以看到的宏观的运动的规律同样重要的规律。
五位量子力学做出重大贡献的,普朗克1900年,他是量子力学的奠基人。
波尔建立了原子结构的量子理论。
薛定谔,建立了量子力学的活动——波动力学。
海森堡建立了量子力学的矩阵力学的形式。
狄拉克提出了相对论的量子力学。
由于相对论和量子力学的建立为代表的近代物理学对整个人类的文明和进步起到了前所未有的推动作用。