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周光召: 如何發展中國的理論物理
送交者: 周光召 2004年12月02日11:15:33 於 [教育學術] 發送悄悄話

今天在座的有許多著名的理論物理學家,特別是很多年輕的物理學家,我離開理論物理領域有相當長的時間了,按道理今天做這個報告並不是很合時宜。今天這個會是希望引起基金委領導對理論物理的重視,所以在理論物理所領導的一再要求之下,我勉為其難講幾點意見。

20世紀理論物理髮揮了重要作用

20世紀是物理學的世紀,這毫無疑問。而理論物理在20世紀的物理學中發揮了非常重要、可以說是極其光輝的作用。大家都是學理論物理的,這點並不需要花很多時間來說明。20世紀最重要的發現是相對論和量子力學,以及以後由相對論和量子力學結合發展出來的量子場論。這些理論對物理學、化學等所有領域都產生了深刻影響。原子核物理、基本粒子物理、激光物理、量子化學、分子物理等,都受到了20世紀這兩個最偉大發現的影響。而理論物理學家,在發展從原子核、基本粒子到激光物理,所有這些領域中,都起着重要的作用。20世紀古典物理也在繼續發展,特別是在一些特殊狀態,像等離子體狀態,還擴展到很多其他的領域,直到為國民經濟服務的一些領域,都有物理學家的影子。理論物理學發展的很多思想和方法,如剛才郝柏林提到的標度律(scaling),很多領域現在都在加以應用。拿《“理論物理專款”十周年總結》這本書來說,裡面提到了1990—2003年的諾貝爾物理學獎,一共14個獎中4個是理論物理學家獲的獎,有德熱納(P.-G. de Gennes)、勞克林(R.B Laughlin)、霍夫特(Herardus’t Hooft)和韋爾特曼(Martinus Veltman),以及2003年獲獎的阿布里科索夫(A.A.Abrikosov)、金茨堡(V.L.Ginzburg)和萊格(A.J.Leggett),他們都是理論物理學家。20世紀理論物理在發展物理學以及相關的學科方面起了非常重要的作用,所以這一學科應該在中國得到支持和發展。我講的第一個問題,就是幫助我們的所長向基金委呼籲,繼續重視理論物理。

發展理論物理的條件

理論物理發展需要什麼條件,我想通過量子力學的發現來說明這個問題。量子力學發現過程中的環境、它的學術風氣之好,是20世紀中最突出的一個例子。量子力學是第一次世界大戰後主要在德國非常困難的條件下產生的。我最近才知道,在第一次世界大戰以後相當一段時間內,德國科學家在世界上是受到排擠的,所有國際會議,都不邀請德國科學家出席,只有愛因斯坦例外。愛因斯坦當時雖然在德國工作,但是他討厭德國軍國主義,很早就放棄了德國國籍,加入了瑞士國籍。同時愛因斯坦一開始就是反戰的,雖然他當時呆在德國柏林。戰後的國際會議,只邀請他一人參加,連普朗克這樣的大物理學家都不邀請,因為法英科學家不願意看到德國科學家。德國科學家當時在國際上處於相當孤立的位置,替他們打抱不平的只有愛因斯坦。有一次國際會議在荷蘭召開,由於所有其他德國科學家都沒有接到邀請,愛因斯坦接到邀請以後,拒絕參加。他說,科學是不能由政治來劃分的,科學應該是沒有國界的,不應該因為政治因素而影響科學家的交往,所以他拒絕出席。愛因斯坦雖然很討厭德國的政治,但是他覺得在那種困難的條件下要保護德國科學家。同時作為戰敗國,德國物價一直暴漲,工作和生活條件都很差。

儘管工作條件不好,量子力學還是在格丁根、慕尼黑以及丹麥的哥本哈根這幾個地方發展起來,最後在格丁根集大成。在其發展過程中,有幾點特別值得注意。

第一是培養了一大批傑出、優秀的青年科學家。最值得稱道的是慕尼黑大學的索末菲教授,他培養了海森伯和泡利這兩個最優秀的理論物理學家,當時他們非常年輕,20歲左右。他採取的培養政策不是留在自己身邊,海森伯研究生沒有畢業,就被送到格丁根大學玻恩教授那兒,玻恩也是諾貝爾獎獲得者,海森伯在格丁根呆了一年以後,又受到哥本哈根的玻爾教授的邀請,在哥本哈根呆了一年。1922—1924年,海森伯在做研究生的三年中,經歷了三個學術空氣不同的地方,受到不同的訓練。海森伯自己認為,他在三個地方受到的訓練對他的成長十分有用,他在索末菲那兒學會了要攻克難題。當時舊量子論中最困難的問題是,考慮相對論的原子光譜,這是索末菲解決的,在舊量子論中,索末菲的學術成就很高,理論物理技巧的水平恐怕也是最高的。到了格丁根,海森伯學了很多數學,格丁根當時是德國的數學中心,大數學家希爾伯特就在那裡,玻恩的數學也非常好。在哥本哈根,海森伯跟玻爾學會了物理思維方法,玻爾是物理學家,物理思想很好。海森伯受到了多方面的訓練,1925年從哥本哈根再回到格丁根以後,他做出了矩陣力學這個劃時代的量子力學的結果,那時他才25歲左右。不久,在格丁根的薛定諤也發現了波動力學。當時還有一大批年輕的科學家,在法國有德布羅意,在英國有狄拉克,在意大利有費米,可以看到當時有一大批非常傑出的年輕科學家,在歐洲各國不同風格的老一代科學家培養訓練下,得到了全面成長。

第二個條件,當時學術爭論的空氣非常激烈。激烈的爭論主要是由愛因斯坦和玻爾引起的,因為他們具有完全不同的哲學觀點。當時玻爾受到馬赫思想的影響,只注重觀察到的現象怎麼來解釋,只要能解釋這些現象,他基本上就認為是一個好的理論,並不追問最後是不是符合認識論的最基本觀點。1924年,為了解釋某個現象,他甚至提出能量不必守恆。愛因斯坦完全不同,他堅決相信在觀察現象的後面存在一個真實的客觀世界,這個世界是有必然規律的。愛因斯坦是一個偉大的天才,他在量子論上的貢獻,其實非常之大,現在有人認為,他不太喜歡量子力學,而不很重視他對量子論的貢獻。從歷史看,這是不對的。愛因斯坦對量子論的貢獻一直到1924年為止都是非常領先的。首先,他在1905年解釋光電效應,把光既是粒子又是波動這個問題提了出來,以後愛因斯坦也一直在思考光為什麼既是粒子又能是波動,他也非常接近於認為電子也應該既是波動又是粒子,因為他當時已經有了一個建議:所有物質的振動都應該量子化,成功地解釋了固體的比熱。所以他很早就認為不僅光是量子化的,物質的振動、聲波都是量子化的,所以一切這些物質都具有粒子和波動的雙重性,雖然這點他不是明確指出的。但是他對這個矛盾,心裡始終不太踏實,怎麼解釋?怎麼可能?他一直在思考這樣的問題,一直也得不到解決。他說他花在量子論上的時間,比花在廣義相對論的時間還要多,但是並沒有得到非常好的結果,除了一個例外。

1924年,印度一位中學教師玻色,用了一個新的辦法推導普朗克的輻射規律,由於他的文章未被雜誌接收,他寄給愛因斯坦,希望愛因斯坦把它推薦給德國的雜誌。愛因斯坦看了這篇文章以後覺得很好,就和玻色合作寫出了著名的關於玻色-愛因斯坦統計的文章,預言了玻色-愛因斯坦凝聚態的存在。

愛因斯坦與玻爾在量子力學發現以前就見過若干次面,但是每一次都談不攏,互相爭論得非常厲害。這種爭論,我想對雙方都起了很大的作用,這個爭論不像有些書說1932年才開始的,量子論還沒有出現之前,他們就開始爭論量子論的本質是什麼,這個爭論當然也給下一代的學生帶來很大影響。所以像海森伯就敢於和玻爾去爭論,玻爾比他年紀大很多,相當於他的老師;像泡利更不必說了,泡利是有名的願意批評別人的人,他當時對什麼東西都要給予他個人的評價,大家對他都很尊重。泡利是少有的聰明人,他跟海森伯是同學,非常友好。海森伯每做一個工作,必須得到泡利的同意才能放心,如果泡利不同意,海森伯心裡就打鼓:這個東西到底是對還是不對。泡利的聰明大家都知道,在他19歲還是學生的時候,就寫了一篇精彩的廣義相對論的總結文章。我在當學生的時候讀過這篇文章,這篇文章可以說是幾代學習相對論的人必讀的一篇文章。泡利的聰明是無可懷疑的,以至於當時有人說泡利的聰明超過愛因斯坦,但是他的成就沒有愛因斯坦高。

泡利和愛因斯坦有很大的不同,愛因斯坦是很專心一致的,他想一個問題,一心鑽進去。泡利對任何問題都有興趣,他都要發表意見,人家也願意聽他發表的意見,他的意見在當時非常重要,他要做什麼,寫一封信給誰,在物理界就要傳。一直到1957年我到了蘇聯以後,還發生了一件事情。當時海森伯提出了一個新的非線性的場論,大概是想統一來解決世界運動的基本規律。由於是海森伯提出的,所以引起理論物理學家廣泛重視。當時蘇聯的大物理學家朗道也知道了這件事情,但是他開始沒有表態。當時有一位意大利的物理學家在蘇聯,他是費米的學生,他們感到朗道這個人太驕傲,像個大權威,說什麼話都不能反駁,所以他們要開個玩笑,這個玩笑怎麼開呢?他們在4月1日愚人節草擬了一封信,讓一位剛剛從歐洲回來的波蘭科學家交給朗道,這封信中說,泡利認為海森伯的這個理論非常令人信服,是非常重要的。朗道有一個很有名的研討會,這封信是在開研討會時轉交給朗道的,朗道看了信以後,態度立刻來了一個非常明確的轉變,把這個理論大吹噓了一頓,做這件事的人就覺得很好笑了,他們擬信的時候就安排了陷阱,那個信開頭有幾行字

,把頭一個字母豎着念的話就是俄文的“傻瓜”,等朗道大吹噓了一頓以後,他們就說你的信念得不對,豎着念一下,結果朗道一下體會過來,大怒之下走了,會也開不下去。這只是說明泡利當時的影響之大。

泡利非常聰明,有時也會做出錯誤的判斷。1956年,他就認為楊振寧和李政道的宇稱不守恆不可能。不管怎麼樣,當時爭論的氣氛非常之熱烈,這種爭論的氣氛沒有上下的關係,沒有任何的顧忌,我想是促使當時理論物理能夠快速發展的原因之一,而且因為那個爭論,對薛定諤才有影響,因為他不贊成哥本哈根那套哲學,所以才去發展了波動力學的理論。那時候愛因斯坦和薛定諤是站在一邊的,覺得量子力學不應該像哥本哈根學派那樣解釋。玻爾和海森伯站在一起,但是他們兩個也還有爭論,爭論是因為玻爾更看中他的互補原理,他們兩個有一次吵到半夜,海森伯還哭了一場。我是想說明,理論物理要發展必須要有學術爭論,必須要在年輕的科學家之間、在年輕的和年長的科學家之間,有真正的毫無保留的學術批評和學術爭論,只有在爭論的過程中真理才能越辯越明,而且即使是反對的意見,到後來也可能產生新的科學的成果。

因此,就學術環境而言,第一,要有個規模在臨界以上的研究群體;第二,這個研究群體必須要真正能夠展開學術爭論和學術批評;第三,我想確實要有一些帥才,要有一些特別傑出的個人,青年科學家要能夠脫穎而出,要逐漸發揮重要的作用。其實歐洲從20世紀開始,像相對論和量子力學,都是一些年輕的、最傑出的科學家在那時起主導作用的。普朗克發現量子論的時候40歲;愛因斯坦做出了最重要貢獻的時候只有26歲,今年是愛因斯坦誕辰125周年;玻爾提出原子論的時候,也就30多歲;量子力學建立起來時,海森伯、泡利、狄拉克都是20多歲,薛定諤大概30多歲、40歲左右,都是中青年的科學家,而且是青年為主的,起着決定性的作用。這些人中間,又有一些個別的人特別傑出。怎麼讓一些特別傑出的人才能夠被發現,能夠成長,這也是今天的中國科學能不能快速發展的一個重要因素。

當然像我剛才講的海森伯,他的成長除了他自己的天分以外,很重要的是因為他受到了上一代的精心培養,他在三個地方,受到了三種不同的教育。愛因斯坦的情況完全不一樣,他完全是靠自己,因為從中學開始老師就不喜歡他,而且要開除他,說你最好不要留在學校里,因為你坐在後面老笑,笑得我沒法講課。所以他中學在德國也沒念完就走了。第一次考大學,那時候中學沒畢業,也沒考上,然後又到一個中學念了一年,才考上了瑞士的蘇黎士高工,當然這是一個很好的學校,但是那些主要的教授好像也不喜歡他,因為他不好好聽課,完全靠自學,考試時就要借用同學筆記,看好朋友的筆記去考試。最近我看到他考試的分數,按6分制來判分,他最高得5分或者4分。現在中國的青年學生,好像得到九十幾分才滿意,他不是這樣。他大學畢業時想留校教書做研究沒有成功,老師不要他。他去做中學老師也不受歡迎,因為他講課方法跟別人不同,和中學校長發生衝突。一直到他的一個好朋友介紹他做了專利局職員以後,生活才安定,然後靠業餘時間做研究。明年是國際物理年,我想主要是紀念愛因斯坦和量子論。1905年也是愛因斯坦創造奇蹟的一年,那一年他發表了四篇文章,都是具有劃時代意義的。其中關於狹義相對論兩篇:一篇是講時空的,一篇是講E=MC2。另外兩篇是講光電效應和布朗運動,這四篇都非常重要。假定中國有個小孩也具有跟他一樣的素質,恐怕比他還要難於在社會上生存。因為他是極端崇尚自由的人,想幹什麼就幹什麼,但他要念自己喜歡的書,不願意去聽老師的課,不是那麼循規蹈矩,這樣的學生按照中國目前的教育制度,恐怕早就被淘汰了,不在中學被淘汰,就在大學被淘汰,我想這樣的人在中國的研究機構恐怕也不會受到歡迎。

如何培養真正能夠帶領整個隊伍邁向一個新的台階、哪怕是少數的這樣的帥才,這個問題到現在我覺得還是一個難題,也沒有找到一個很好的辦法可以做到。我覺得現在我們很多體制非常之固定。在早期,清華大學就不是這樣,清華大學當年可以發現華羅庚,不需要經過考試,就把他調到學校來,先做圖書館的管理員,再培養成才。我不能想象今天的清華還能不能做得出這種事情來?所以在目前這樣一個體制下,如何來發現人才,特別是那些比自己更優秀的人才,是一個在學校或在研究所里工作的教授們、在座的各位都應當注意的一件事。

由於沒有帶頭的人才,所以我們現在很多研究方向的選擇比較分散,不能集中,因為要選擇一個正確的方向,需要有創造性的直覺,做出具有前瞻性的選擇,這不是多數人能夠做到的。這裡順便也講講我們撥款制度,現在如果有一個非常有名的人帶頭,提出好的研究方向,可以利用他的影響把錢撥過來,然後下面的人就可以不受干擾,圍繞這個方向做下去。如果沒有,大家就只好分散申請,一旦分散申請就要不斷地為了交賬而煩惱、奔忙,而且要考慮怎麼快地來發表文章,而不是考慮如何去攻非常難的問題。文章固然發表了很多,但是真正有影響的工作並不多,更不用說能夠達到世界最高水準了。一般講,要醞釀出高水準文章需要比較長一點的時間。就拿愛因斯坦來說,醞釀相對論也有很長的時間,在高中的時候他就念了很多這方面的相關文章,大學裡他一直在思考這個問題。我記得他在自述中還說過,他想相對論有關問題的時候,自己都覺得非常不易,甚至腦筋也發生了混亂。他從大學念書,到大學畢業以後幾年,一直思考這個問題,所以他也醞釀了相當多年才發現相對論,並不是突發靈感得來的。現在假定每年都要發表幾篇文章,第二年才能夠生活下去的話,顯然就不可能全力以赴攻難題。

此外還有我們現在的年輕人本身要注意解決的問題。愛因斯坦對生活的要求非常低,這也是他的一個特點。即使他成名以後,對生活的要求還是非常低,以至於他被普林斯頓請去做教授的時候,關於工資的問題,他說最多需要三千美金就夠了。普林斯頓校長說,這怎麼行呢,這麼大一個科學家,三千美金太不相稱了,反覆交談以後,確定了他的工資大約是一萬六千多美金。他的錢拿來有時寫上公式,就不知去向了,他要求很低,穿的衣服都非常差。如果沒有很高的精神境界,而且能夠始終獻身科學,樂於艱苦的生活,就不可能為了既定的目標去奮鬥,集中精力去取得成功。

有人要問,中國什麼時候能夠得到諾貝爾獎,我覺得這是沒有太大意義的問題,很多取決於機遇。從某種意義上講,如果中國經濟越發展,經費越多,創造的科研條件越好,培養的優秀人才越多,總歸會有人得獎。但是得獎人出在哪兒,完全是偶然的,是不是一定是在北京,或者是上海的學校,或者是研究所,不敢說,也可能中國第一個諾貝爾獎由偏遠的一個小城市裡的科學家得,我始終認為那裡的科學家會更加努力、更加獻身,少受環境的誘惑,而集中精力,堅持奮鬥,取得成就的可能性也會更大。

第四個問題是,如果我們還沒有能夠指出正確方向,沒有大家都信服的帶頭科學家與大家一起在學術爭論、學術批評的基礎之上圍繞某個方向,集體來發展的話,還能不能做出一些更好的工作,我想這也是可能的。首先在年輕人中間要提倡自信,就是說對世界上一些還沒有解決的問題,要敢於去提出不同的看法,而不是簡單地跟在已有的成果後,一步一步去發展。當然學習跟蹤也很重要,我也不反對,有一部分人在別人工作的基礎上,去慢慢發展,積累世界已經發展的知識。但是不要每個人都經過重複學習過程,才了解世界上最先發展的成果。要有一部分人,敢為天下之先,其實有些也不一定非常困難。我最近就注意到了一個例子,當然跟物理沒關係。在心理學認識論上曾經有一個很重要的課題,人到底是怎麼樣來識別圖像的?世界的主流理論一直認為,人的識別和計算機識別是一樣的,靠一點一點掃描,把細節都掃描清楚了,然後就識別出來了,這是相當長時間的主流學說,一直到現在還有人主張這樣的學說。1982年,中國科學家,也就是現在生物物理所的陳霖教授,他第一次提出,人的識別的次序應該是先從整體的拓撲獲得感覺,然後補充細節。他在1982年提出這一學說時,所有科學家、主流科學家都反對,經過20多年,差不多到2004年,他才逐漸贏得了大多數科學家的承認。現在有關的國際雜誌,專門為此出了一個專刊,介紹他的這個理論和所有主流的科學家對他的贊同或者是批評意見。

首先,我覺得他提出這樣的識別次序,如果有中國傳統文化背景的話,應該說不是一件非常困難的事情。只要看中國畫家畫畫就知道,他畫兩筆,是什麼像什麼,就已經出來了。我看過畫國畫,非常精彩,這麼一兩筆,幾秒鐘過去,那個形象就已經有了,然後再去一點點補充。只要有過這種經歷,你一定會感覺到人的認識,是認識整體的輪廓再認識細節的。敢不敢在主流科學家不贊成這個說法的情況下提出自己的看法,堅持自己的看法,並不斷用科學方法加以驗證,是能不能做出重大發現的前提。第二,敢不敢在人家批評反對的情況下,堅持把這個工作做下去。陳霖幸虧當時也得到了一些支持,1980年代,中國科學院給了一些支持,能夠做下去。但是很長時間沒有得到同行的公認。所以如果一個人想急於成名,很可能要跟着主流的科學家走,容易得到國際上的承認。你要不想跟着國際科學家走,你就要冒相當大的風險,而且要準備有一段時間坐冷板凳,或者是受到各種批評。但是恐怕也只有這樣,才能夠做出比較獨特的真正有價值的結果。所以我推薦他到“求是”基金會,建議授予他今年“求是”獎時,評委一致贊同給他這個獎。也是在今年,他被選為中國科學院院士。我想說這句話的意思是,我們的理論物理學家,恐怕也要有這種心理的和實際的準備。要在物質上,或者在精神上處於比較困難的境況下,能夠為了科學的真理去獻身,這是最後能夠獲得重要成果的一個很重要的條件。

所以要取得重大的科學成果,需要創造若干條件,有些條件是和政策環境有關的,有些條件必須要理論物理界克服自身的弱點,進行創造。比如說學術批評和學術爭論風氣的興起,就要靠我們自己來解決。中國人有中國人的一些不良傳統,比如說好面子、怕得罪人,為了自己要當教授,就不對教授進行學術批評,要想評上院士,就不能對院士說不,諸如此類,這些都是需要由我們自身努力來克服的問題。如果我們自己不克服這些弱點,學術爭論、學術批評不能夠在中國的科學界真正開展,要做出很好的科學研究成果,大概是辦不到的。

理論物理面臨的問題

最後我還講一點,理論物理學經過了20世紀蓬勃發展以後,現在還面臨許多需要解決的問題,當然解決的難度確實是越來越大,也牽扯到其他很多的學科。20世紀最輝煌的是最基本的理論,像相對論和量子力學,或者是量子場論,這些最基本的理論,到現在為止,仍然有跡象表明,都不是最終的理論。無論是關於基本粒子還是天體物理,不斷提出了很多新的現象,使現有理論無法完全加以解釋。我想問題是現在的實驗已經不再像以前那樣容易,比如說基本粒子,以前幾乎每年、每幾年就有新的實驗數據來刺激理論的發展,現在需要那麼高能量的加速器,在短期之內,已經不太可能得到像以前那麼多的實驗數據來供我們分析。但是現在天體的觀察比過去大大加強了,提出的實驗數據也越來越多。毫無疑問,基本的物理理論,還需要繼續發展,而且有可能繼續發展。當然也許其難度更大,需要花費的力氣更大,需要其他方面的準備更多,比如數學方面的準備,還要有哲學方面的準備,我想當年發明量子力學和相對論的時候,數學和哲學在其中都起了很重要的作用。像量子力學如果沒有希爾伯特空間、群論等等,不可能很快發展。現在究竟需要什麼樣的數學,大家需要探討,確實需要數學家來加入。年輕的理論物理學家,需要具備更好的、更廣更深的數學基礎。

哲學方面的準備現在也需要加強。當年有些矛盾的現象,像粒子和波動的矛盾,是非常突出的,時空是絕對還是相對的,諸如此類。我想現在一個很重要的矛盾,對基本的理論來講,可能是複雜性和簡單性之間的矛盾,因為我們搞基本理論的人,總是希望用最簡單的理論來解釋世界最複雜的現象。但是到了目前這個階段,從夸克以後,已經不像是一個簡單的理論可以做到的了。像“弦”的場論就比粒子場論更為複雜,到了那麼小範圍之內,它能量那麼大,激發的自由度那麼多,一開始就是一個複雜系統。而複雜性的問題基本上沒有解決的方案,現代社會現象、生物現象都是複雜性問題,基本粒子也是複雜性問題,照我看,這裡可能需要新的哲學思維和數學的方法。可以說現在幾乎所有的科學都在朝複雜性這個方向上轉,物理學也不例外。最基本的理論也不例外,我們本來好好的四維空間,要考慮十幾維空間,本來是粒子,要考慮到“弦”、高維的東西、膜什麼的,這種方向,這種選擇,是不是唯一的,是不是對的,還需要更深入的思考。當然現在要考慮一些不僅是基本的問題,包括生物、社會中的,更是複雜性的問題。複雜性問題與統計是天然連在一起的,這是我個人的看法。從這裡能不能找到像量子力學本質上是統計的看法,能不能從複雜性角度理解它,我覺得這也是一個值得(這個是隨便說的)去思考的問題。

除了基本粒子,利用相對論、牛頓力學能夠解釋的現象,物理學還有很多。在這一方面,我覺得比較基本的理論物理的問題,還是集中在宏觀的量子態方面有沒有新的發現。因為量子力學是一個微觀的理論,能夠出現宏觀的量子態,本身且不說是一個重要的現象,在哲學和方法論方面,也值得加以一定的思考。量子力學本身,現在有愛因斯坦他們提出的本來是想否定量子力學實驗而發展出來的量子信息學,我看也是很重要的發展方向。中國科學家在這方面,特別是中國科技大學在這方面做了很多很好的工作。這裡有一個比較基本的問題,就是相乾性是怎麼被破壞的。你可以使量子態相干的時間很長、距離很長、範圍很大,繼續保持它的相乾性,但是總有一個被破壞,就是坍塌的過程。照我來看,既然可以改變這個條件,使得相乾性長度變長,一定有條件使得它變短,甚至消滅。我想量子力學本身解決不了這個問題,這個問題肯定是非線性的,就好像用理想流體力學解決不了衝擊波結構問題,為什麼衝擊波波面是間斷的,必須加入耗散才能解釋。相乾性一定跟耗散有關係,如果這個問題了解了,我想量子力學很多基本的問題就能夠了解。這個坍塌是不是不可理解的,這裡面也有不同的哲學思想。按照玻爾和海森伯思想,這是不可理解的,按照愛因斯坦的觀點,應該是有過程的,有可能可以理解的。我比較傾向於後者,我因為沒有時間,也沒有能力把這個問題弄清楚,不過如果在座各位,特別是對量子信息特別有興趣的也許能解決這個問題。量子信息是朝一個方向走,讓相乾性變得更加的長,範圍更大,而坍塌恰好是它的反方向,怎麼使相乾性長度變長,一定是使環境更加沒有干擾、沒有耗散等等,這兩個問題互相之間應該有某種關係,可以找到某種方法加以說明。如果能說明這個問題,我覺得一定有很大的意義。

當然,理論物理學除了發展其本身之外,還有責任去幫助其他學科的發展,所以現在理論物理學應該進入到其他各個科學領域中去,特別是現在發展很快的生物學、天文學、化學,也包括數學,物理學家對數學還是有相當的貢獻的,古典物理還繼續對一些比較實用的,工程方面的、醫學方面的研究做出貢獻。應該說,21世紀理論物理的發展方向還是很廣的,作為理論物理研究所,應該集中在一些更基本的問題上。理論物理所應該培養出幹部到各個領域去發展,同時其本身必須有一支核心的力量,從事理論物理基本的核心問題的研究,要真正取得幾個有重大意義的突破,才完成了成立理論物理研究所的目標。

(本文原為作者於2004年6月1日在中國科學院理論物理所“理論物理專款”十周年紀念會上的主題報告,編輯作了少量文字處理,增加了小標題,並經作者同意發表。)

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