·杨振宁曾表示,21世纪基础物理学革命,可能发生在天文基础物理这个交叉领域。他也非常看好应用物理的发展,在潘建伟看来,未来量子计算的发展可能会开辟物理学、生命科学、材料物质科学研究的新时代,“我觉得现在物理学才刚刚开始。”
“我想,德者,就是做人的原则。如果要给自己打分数,这德、功、言,我自己觉得我做得还不坏,而且呢,是非常中国式的。” 5月27日下午,中国文化书院“汤一介当代学人讲座”第二讲在西湖大学湖心讲堂特别呈现,101岁的物理学大师杨振宁通过视频致辞。
他还谈到,自己从很早时,就是很乐观的态度,“我想(上世纪)80年代90年代我就是很乐观。我这乐观的地方,是因为中国文化传统对于今天的中国的影响,是非常之大。而这个文化传统的影响,还将要继续发挥作用。”
本次讲座主题是《杨振宁和他的世界——锋芒、幸运、冲突与融合》,香港中文大学荣誉院士陈方正任主讲人,中国科学院院士蔡荣根、潘建伟进行评议。西湖大学校长施一公、中国文化书院院长陈越光致辞。
杨振宁与母亲合影。讲座现场视频截图。
在讲座中,陈方正详细评述了杨振宁的生平、学术贡献,以及和中国的关系。在陈方正看来,杨先生在学术上可与六位物理学大师比肩,令人高山仰止,生活中则是个爱好大自然、特立独行的人。他流着中国人的血液,深受民族主义影响,曾毫不犹豫地承认孔子对其影响最大,但美国文化带来的个人主义影响,也在他心灵上深刻不可磨灭。
“杨先生是受上天眷顾的宠儿,这不仅仅是他的天赋、家庭、教育、事业、婚姻,他一生最幸运最高兴的事情应该莫过于见到中国终于脱离屈辱,日益富强。”陈方正说,杨先生也是中国人的幸运和光荣,不仅是因为他的成就,也因为他最终能够“归根”,在文化、感情、具体行动上都完全认同中国,“他的非凡成就和特殊经历,使得我们能够看见也感到古老中国奔向全球,融入世界的可能。”
在评议环节,蔡荣根与潘建伟先后回忆了杨振宁对他们的影响,连带阐述了各自所在的宇宙物理学和量子物理学领域的发展和前景,为讲座画上一个“人文与科学的交融”的注脚。
高能物理盛宴已过?才刚刚开始
在报告中,陈方正提到,作为伟大的科学家,杨振宁对现代科学发展前景却看得很暗淡,半个世纪之前就说过“高能物理盛宴已过”。此断语曾引起许多争论,但陈方正将此放在个人心境和文化中予以解读。陈方正说,在杨振宁看来,人的力量比起宇宙的奥秘来微不足道,永远不可能完全破解和掌握,正如庄子所感叹的那句“吾生也有涯,而知也无涯”。
当今理论物理的大厦基本完整了吗?年轻的物理学子应该报以怎样的心态?
潘建伟给出了十分积极的回答。首先,物理学的大厦远远没有完整,标准模型还没有与广义相对论统一,此外它也只能解释百分之几的可见物质,还有百分之九十多的暗物质、暗能量,无法被解释。只不过目前数据积累,包括各方面经验、知识积累还不够,不足以构建新的理论,但他相信后续实验科学还会有快速发展。
蔡荣根院士在现场。讲座视频截图。
其次,目前的物理学模型处理的还只是简单的平衡态,或者首先假定平均场理论,而一旦进入跟外界有能量交流的非平衡态开放模型,做得还很不够。因此他和杨振宁先生一样,非常看好应用物理的发展,尤其是未来量子计算的发展可能会开辟物理学、生命科学、材料物质科学研究的新时代,“我觉得现在物理学才刚刚开始。”蔡荣根在评议报告中也一一列举了21世纪基础物理学最重要的问题。他表示,宇宙学标准模型就像一份“菜单”,可以和实验去拟合,但其中的几个成分都还有待验证,目前还无法从中构造宇宙暴涨的模型。近年天文学家通过超新星测量的哈勃常数(宇宙膨胀速率)与标准模型推算的差距越来越大,危机中可能蕴含新的机会,带来“科学革命”。
他认为,随着近年来引力波、高能中微子的发现,加上电磁辐射和宇宙线,人类探索宇宙的手段更为丰富,形成“多信使天文学时代”,希望通过不断的实验观测,给予基础科学问题一个新的答案,这也正是杨先生所预言的,21世纪基础物理学革命,可能发生在天文基础物理这个交叉领域。
在问答环节,蔡荣根继续谈到,20世纪是物理学的世纪,21世纪可能仍然如此,因为生命科学可能还处于积累数据阶段,还远达不到像物理学发现规律的这个阶段。他引用中国科学院理论物理研究所创办时设定的三条任务,除了开展物理研究,还包括培养建设各行各业的人才,以及将理论物理的思想方法应用到其他领域,因此物理学作为一门应用科学,大有作为,完全不存在“专业不对口”的问题。
“物理学是走向解决大自然奥妙之路的唯一途径,世界上最细微和最大的东西,都发现了它的规律。”陈方正说,然而“为什么会有生命”这个最根本的问题,还没有得到很好的解决。生物体违反热力学第二定律,成为了低熵和有规律的存在,为何如此,是否根据什么更根本的原理?薛定谔和弗里曼·戴森都曾写过专著探讨生物的运作。
陈方正提到,比利时物理学家伊拉·普里戴(Ilya Prigogine)对回答这个问题也做出了努力,即耗散结构理论,探讨了系统如何通过与环境的能量交换来维持稳态,并在这个过程中表现出自发的组织和演化。但他认识的科学家、包括杨振宁先生都对此“不以为然”。
“大自然的天地非常广阔,物理学有无穷的吸引力,生物学也是如此,”陈方正强调,生物学不只是在实验室里搞复杂困难的试验,用电脑读取解析信息,而是还有更根本的问题没有解决。他勉励青年学子去思考这样的“大问题”。
做学问的taste
杨振宁曾总结做物理研究的三要素,分别是眼光(perception)、坚持(persistence)、力量(power)。他还认为,“一个做学问的人,除了学习知识以外,还要有taste。这个词不太好翻译,有的翻译成品味、喜爱。一个人要有大的成就,就要有相当清楚的taste。”
潘建伟院士在现场。讲座视频截图。
“像杨先生这样的大物理学家,天赋是非常重要的,但是要取得像他这样的成就,眼光、坚持、力量,三者是缺一不可,不然的话只能做一些小问题、练习而已,而不可能取得大的突破。”在问答环节,蔡荣根展开阐述道:眼光和品味相关,在错综复杂的环境中选择很重要,才不至于做不重要的事情浪费时间;理论物理研究有不可预期性,很多问题需要长期思考才有可能取得突破,因此毅力也非常重要;而杨振宁先生的数学能力很强,和他从小的训练以及父亲是数学家或许有关。
潘建伟则表示,对他个人而言,“taste”是较为重要的因素,找准自己适合的领域,做起事来会比较轻松,“你在某个领域有没有力量是天生的,”他打趣道,自己从小耳朵分不清前后鼻音和平翘舌,缺乏学语言的能力。高中生时代,他不太喜欢“一会儿一个规律”的化学,却十分着迷于物理学的简洁,一个力学公示F=ma就可以推导出一切,“这就是‘power’。”
潘建伟说,杨振宁先生写的文章“秋水文章不染尘”,这和他的文学修养有关。如果一个人喜欢音乐艺术,包括对美食有鉴赏力,在挑科学问题研究时,可能taste也比较好。他鼓励同学们不要只学数学和物理,也要多接触人文。
陈方正诚心拿出自己作为“反例”:年轻时不懂得如何找老师,没有接受好友吴大峻合作的提议,因而也错过了在上世纪60年代就向杨振宁先生学习请教的机会。因此。他建议同学们多和同学老师聊天,这样可以帮助看清楚周围的形势,想清楚自己要走的路,而不是像一个手拿利剑只懂得往一个方向向前冲的勇士。
呼吁没有实用价值的科学文化
被问到基础研究需要社会提供怎样的环境,各位嘉宾也各抒己见。
陈方正特别介绍了杨振宁先生参照普林斯顿模式所创办的清华高等研究院,在这里可以安安静静地做理论研究,而不需要考虑申请经费和发多少篇论文的指标。如果中国有十几个这样的研究机构,可以一定程度澄清中国的学术气氛。“在科学报国之外,我们还需要一种没有实用价值的科学文化,它可以成为一个更健康的整体的科学发展的基础。”
潘建伟指出,了解自然科学前沿,也应该是基本的人文素养的重要组成部分,反对“只让喜欢物理的人高考加试物理”这种提议。令他记忆犹新的是,有一次他回到曾求学工作多年的奥地利小镇因斯布鲁克,偶遇一位80岁的老妇人,对方得知他做量子物理研究,竟主动提起她曾读过1997年他在《自然》杂志上发表的关于量子隐形传态的文章。“如果我们社会有这样一种环境,对科学本身特别感兴趣,那我们要成为创新型国家就比较容易。”
蔡荣根也谈到,一方面需要经费和人力物力投入,目前国家基础研究投入占总研发经费比例连续四年超过6%,比以前增加不少,但与发达国家15~20%的比例仍有差距;另一方面,要有一个宽松的环境,基础科学何时在何方向上取得突破不可预期,心态上不可急功近利。
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